脉冲强光通过调节细胞壁代谢提高模拟长途空运后杏果的货架期

2022-11-25 15:01:59

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近日，南京林业大学轻工与食品学院吴彩娥教授团队在农林科学领域一区TOP期刊Postharvest Biology and Technology (IF=6.751) 发表题为“Pulsed light improved the shelf life of apricot （after simulated long-distance air transportation） by regulating cell wall metabolism”的研究论文。硕士研究生华晓雯为第一作者，李婷婷副教授为本文唯一通讯作者，南京林业大学为第一完成单位。

小白杏在维吾尔语中被称为“akqimisi”，意思是“白蜂蜜”。它们通常需要长途空运到达消费市场，但运输过程中的振动是杏子在出售前成熟和变软的主要原因之一。振动破坏水果和蔬菜的细胞结构，加速水分从它们的组织中流出，导致水果变软和失去水分。软化的水果更容易受到物理损伤、疾病和生理紊乱的影响。脉冲强光(IPL)处理是一种很有前途的非热技术，可实现微生物安全并保持新鲜食品的特性。每个脉冲的光强约为海面太阳的2×10⁴倍。脉冲技术通过在极短的时间内(微秒级)将电能转换为光能，可以实现远超光谱范围较宽的UV光源的峰值能量，从而实现高穿透率。

该试验台是根据GB/T 4857.23-200和ASTM 4728-1995标准的美国随机振动功率谱密度曲线实例，模拟从新疆到中国中部城市的航空运输环境。一般来说，模拟振动强度是由不同的负载、不同的减振系统、不同的路况、不同的天气、不同的行驶速度等决定的，集合振动强度是一个平均值。

Fig. 1. Flow chart of the apricot pretreatment and simulated-vibration test systems. A) apricot, B) the intensive pulsed light (IPL) treatment system, C) the simulated air transportation vibration test system, and D) the vibration curve during simulated transportation.

Fig. 2. A) The effects of pretreatments on sensory attributes of apricot during storage. B) The appearance of apricots during storage.

Fig. 4. The effects of an intensive pulsed light (IPL) pretreatment on water distribution in apricot cells during storage (A), a nuclear magnetic resonance proton density image (B), and a pseudo color image f apricot (C). CK: Vibrational stress, IPL: pulsed light treatment pretreatment followed by vibration stress. The transverse relaxation time represents the fluidity of water, and the corresponding water mass (signal region) is 0.1–10 ms for cell wall (bound water), 10–100 ms for cytoplasm (loosely bound water), and 100–1000 ms for water content in the vacuole (free water).

Fig. 8. Transmission electron microscope images of apricot tissues during early storage. CK: vibrational stress, IPL: intensive pulsed light pretreatment followed by vibrational stress. CW: cell wall, Chl: chloroplast, V: vacuole, ICS: intercellular space, PM: plasma membrane, M: mutilated tissue.

研究表明：运输过程中不可见的机械损伤会导致杏果在储存过程中品质下降。IPL显著延缓了果实硬度的下降，抑制了膜通透性的增加和丙二醛的积累。贮藏过程中，IPL处理的果实中CDTA-可溶性果胶、Na2CO3-可溶性果胶、纤维素和半纤维素含量均显著高于CK处理组，IPL处理降低了可溶性果胶含量。IPL处理显著降低了细胞壁降解酶PG、CEL、PME和β-GAL的活性。透射电镜观察表明，IPL预处理延缓了杏果肉细胞壁的降解，增加细胞壁多糖含量和抑制细胞结构破碎，延缓杏果实衰老。因此，IPL处理是减少杏果实在贮藏过程中因运输过程中的无形损伤而造成品质损失的有效手段。

项目资助

该研究工作获得了国家重点研发专项（2019YFD1002300）、江苏省政府奖学金计划（2019）、江苏省农业科学院自主创新项目（CX（21）3030）和江西省林业局研究项目（No.202012）的资助。

通信作者简介

李婷婷，女，江南大学工学博士，副教授。南京林业大学轻工与食品学院院长助理，食品科学与工程系党支部书记，第四批江苏省“科技副总（企业创新岗）”特聘专家。主要研究方向为新型森林食品的功能化及高值化加工、功能食品活性成分及保健功能挖掘、林源食品采后生理与贮藏保鲜等。主持国家重点研发计划（特色经济林采后果实与副产物增值加工关键技术）子课题（特色经济林果实采后病害绿色防控与安全监测技术研究与应用）、江苏省青年基金项目（基于去糖基化改造的油茶粕糖蛋白的结构与活性功能解析）、江苏省苏北科技专项（复合型益生元银杏低聚糖的制备及其产业化开发）等省部级以上重点课题。发表期刊论文百余篇，SCI论文50余篇，专利授权18项，参编国家规划教材4部。获国家梁希林业科学技术进步奖二等奖、江苏省微课比赛二等奖。

第一作者简介

华晓雯，南京林业大学轻工与食品学院2020级硕士研究生。研究方向为林果食品的采后生物学及贮藏保鲜，研究课题为“脉冲强光处理对细链格孢霉菌侵染采后杏果实的防御作用”。以第一作者在Postharvest Biology and Technology发表SCI论文2篇。

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