（食品科学与工程专业论文）静电场对菜豆、青椒和茄子冷害的作用及生理生化影响.pdf

摘要 静电场处理能降低5 下菜豆和2 。c f 青椒的冷害指数、降低相对电导率以及m d a 含量， 减缓低温对于细胞膜的伤害，抑制了冷害，同时，静电场对菜豆的锈斑指数也有降低，但青 椒的腐烂率无影响；而刘于贮藏于2 。c 下的茄子，静电场不能减轻其冷害，但能降低茄子贮 藏斤期的相对电导率和m d a 含量。静电场处理也能减轻4 。cr 菜豆的冷害和锈斑的发生，降 低相对电导率和m d a 含量，减小膜透性。静电场处理能抑制贮藏丁冷害温度下菜豆的呼吸， 并延缓可溶性蛋白的下降，提高菜豆抗氧化酶系s o d 和p o d 活性，增强清除活性氧的能力， 从而提高机体对冷害的抗性。 对不同电场及贮藏条件下静电场处理对菜豆冷害的影响发现，贮温为4 。c 时， 一1 4 0 k v m 一2 0 0 k v m 场强的静屯场对于减少菜豆冷害指数、锈斑指数和失重率有最好效果； 静电场对不同温度贮藏的菜豆冷害规律的研究表明，贮藏温度越低，冷害发生越严重，锈斑 随贮藏温度的降低而加重，46 cf ，静电场抑制冷害的发生最为显著：小同电场方向静电场 处理都能减轻菜豆的冷害，减缓膜透性的增加，负电场处理对于减轻冷害更显著，并能有效 的减轻屯解质的渗漏，保护细胞膜。在76 c 的贮藏适温下，静电场对丁菜豆具有减少腐烂率 和锈斑指数的作用，起到了保鲜的效果t 关键词：静电生物效应，冷害，保鲜，菜豆，青椒，茄子 a b s t r a c t c h i l l i n gi n j u r yi n d e x ，r e l a t i v ee l e c t r o n i cc o n d u c t i v i t ya n dm d ac o n t e n to fk i d n e yb e a na n d g r e e np e p p e rs t o r a g ea t5 a n d2 r e s p e c t i v e l yw e r ed e c r e a s e dw i t ht r e a t m e n to fe l e c t r o s t a t i c f i e l d ，p e r o x i d ed e g r e ea n dd a m a g eo f m e m b r a n ew a sr e d u c e da sw e l ls u r f a c er u s ti n d e xo f k i d n e y b e a nw a sd e c r e a s e db ye l e c t r o s t a t i cf i e l d ，b u tt h er o t t e nr a t i oo fg r e e np e p p e rw a sn od i f f e r e n t i a b u ta st o e g g p l a n t so fs t o r a g ea t2 。c ，c h i l l i n gi n j u r yh a s h tb er e d u c e db ye l e c t r o s t a t i cf i e l d c h i l l i n gi n j u r ya n ds u r f a c er u s to fk i d n e yb e a nw a sr e d u c e dw i t he l e c t r o s t a t i cf i e l dw h e ns t o r a g e a t4 ，d a m a g eo fm e m b r a n ea n dr e s p i r a t i o nr a t ew a sr e s t r a i n e d ，a n dd e c l i n eo fs o l u b l ep r o t e i n c o n t e n tw a sd e l a y e dw i t ht h et r e a t m e n to fe l e c t r o s t a t i cf i e l do nt h eo t h e rh a n d ，s o d ，p o d a c t i v i t yo ft h ea n t i o x i d a s ee n z y m ew a si n c r e a s e db ye l e c t r o s t a t i cf i e l d ，i tb o o s tu pt h ea b i l i t yo f e l i m i n a t i n ga c t i k , eo x y g e ns p e c i e s ，t h u se n h a n c e st h ec h i l l i n gi n j u r yd e f e n s eo f v e g e t a b l e d i f f e r e n ti n t e n s i t ye l e c t r o s t a t i cf i e l dc o u l dr e d u c ec h i l l i n gi n j u r yo f k i d n e yb e a nd i f f e r e n t l ya t 4 a n dt h a tw h e nt h ei n t e n s i t yi sb e t w e e n - 1 4 0 k v m ，2 0 0 k v mc a r lo b t a i nt h eb e s tr e s u l to f c h i l l i n gi n j u r yi n d e x ，s u r f a c er u s ti n d e x ，w e i g h tl o s sa c c o r d i n gt ot h es t u d yo f e f f e c to f e l e c t r o s t a t i cf i e l do nc h i l l i n gi n j u r yo fk i d n e yb e a na tv a r i o u st e m p e r a t u r e ( 2 。c 、4 c 、6 ) ，t h e l o w e rt e m p e r a t u r eo fs t o r a g e ，t h ew o r s eo fc h i l l i n gi n j u r ya n ds u r f a c er u s t d i f f e r e n tt e m p e r a t u r e h a sd i f f e r e n te f f e c ta tt h er e d u c t i o no fc h i l l i n g i n j u r yc a u s e db y e l e c t r o s t a t i cf i e l d m i n u s e l e c t r o s t a t i cf i e l dh a sb e a e re f f e c to fr e d u c ec h i l l i n gi n j u r yo fk i d n e yb e a n s t o r a g e da t7 e l e c t r o s t a t i cf i e l dc a r lr e d u c er o t t e nr a t i oa n ds u r f a c er u s ti n d e xo fk i d n e yb e a n ；i ti n d i c a t e dt h a t e l e c t r o s t a t i cf i e l dh a st h ee f f e c to f k i d n e yb e a np r e s e r v a t i o n k e y w o r d ：e l e c t r o m a g n e t i cb i o l o g i c a le f f e c t s ，c h i l l i n gi n j u r y ，p r e s e r v a t i o n ，k i d n e yb e a n g r e e np e p p e r ，e g g p l a n t 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导f 进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一i 司工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名 j k ，剐 n 寸f h j ：伊s 年f 月，仁日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： ；臣j 砷1时间：枷硒年6 月位同 导师签名：琴哩污 时间：一岁年歹码f 乒f 1 11 研究意义 第一章绪论 在我国，果蔬生产已成为农村经济的支柱产业，我国已成为世界水果( 1 9 9 3 年) 蔬菜( 1 9 9 7 年) 的第一生产大国。苹果和梨的产量连续8 年居世界首位，柑桔产量位届世界第三( 在巴西 和美国之斤) ，荔枝产量占世界的7 0 。蔬菜面积达1 4 6 7 万公顷，总产量达到4 4 亿吨，占世 界面积的3 5 ，占世界产革的6 6 ，连续多年位居世界第一。 然而，长期以米，我国传统农业“重前轻后”，对农产品比较重视产前和产中的栽培，而 忽视了产后保鲜储藏，造成“前功币弃”，损失惨重。我国果蔬产量高、质量低，果品每年损 耗率在2 0 3 0 ，蔬菜每年的损耗率也在3 0 ，可以参与国际竞争的优质果蔬更是不过5 。降 低果蔬产品腐烂损失，提高农业资源的利用，增加农产品附加值，成为我匡i 农业现代化的一项 紧迫的任务。 近年来，我国果蔬贮藏手段得到了很大的发展，目前已经广泛使用或颇受关注的技术主要 有：机械制冷贮藏、气调贮藏、减压贮藏、涂膜保鲜、保鲜剂保鲜等。这些保鲜办式具有很好 的保鲜效果，对果蔬采后损失有一定的缓解。然而，低温贮藏仍然是保存大部分吲艺产品质量 的最有效的方法。 我国销售的水果和蔬菜约有二分之一是冷敏性的，不同种类和品种的果蔬对低温的敏感性 有明显的差异。咀原产丁热带和甄热带的种类最为敏感。果蔬囚冷害而出现生理病害，使其外 观、质地及风味均大大劣变，其症状是表面凹陷、坏死或褪色。绿色果实受冷害时往往不能正 常成熟，严重者果皮变黑，受冷害的果实由于表面组织坏死和衰弱，同时也会使耐热性及抗病 力降低，抗微生物感染能力下降，导致腐烂变坏。 静电场处理技术是一种物理处理方法，也是微能技术的一种，其在农业领域有着，一泛的应 用。硼静电场在果蔬保鲜上也有许多研究，它以其保鲜效果明显、能、绿色环保、低成本等 诸多特点而成为近十年来的研究热点。在对静电场保鲜的研究中，有发现指山静电场具有抑制 岙茄冷害的效果【，然而，对于静电场抑制冷害的作用是否具有普遍的规律，并末见报道，静 电场能否成为解决果蔬冷害问题新的路径，有待进一步的验证。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 静电场生物效应的研究进展 人类和各种生物赖以生存的地球表面是一个十分丰富和复杂的物理环境，不仅有阳光、空 气和水，有变化莫测的地磁场，有力、热、声、光和放射线器种效应，也存在着一个天然的电 场，这个天然电场是由电势高达3 6 0 k v 的电离层和电势为零的地球产生的。生活丁地球表面的 各种生物已经习惯于这个丰富而又复杂的物理环境，各种物理因素都成为影响生物生长的重要 中国农业大学侦士学位论文第一章：绪论 因素，不可或缺。科学研究发现，大气电场和大气电流对植物的生长如同阳光、空气、水一样 是十分重要的。植物生艮于人气电场强的地方，其光合作崩就进行得- 陕。如果场强为零，植物 会停止吸收c o 。场强足够大时，植物甚至会违反常规，在光补给点以下吸收c 0 ：。 但是，大气电场不是一个稳定的场，带止电荷和带负电荷而义游动飘浮的云、各种空间电 荷以及雷电现象等等，都会使地球表面附近各地的大气电场处于不断变化之中。冈此探寻生物 静电效应的客观机理，并依据其作用规律，在自然静电场的作用下，_ 闩= 刨造一种人为的、更加 适宜于生物体生命过程需要的附加静电场，用以激活某些生命过程，提高生命过程的质量，成 为科研工作者孜孜以求的目标。 静电场的生物效应研究最早始。r 上个世纪6 0 年代，l u r r 。首先发现，5 0 k v m 以上的静电 场处理鸡足草，使其干重减少，叶片发生灼伤；1 9 6 6 年，s i d a w a y 又发现电场能够影响植物种 子的萌发。7 0 年代以来美国、前苏联、日本等国对生物电磁理论进行r 许多研究”一。前苏 联在作物的生长发育方面研究颇多；美国则对动物特别是神经方面的电磁反应较为突出。我国 对于静电生物效应的研究起步于八十年代，之后围绕这一热点，许多人做了大量工作，并取得 了丰硕的成果。1 下面对静电生物效应在种子、植物生长发育、果蔬保鲜、抗逆境等领域的一些 最新研究进展予以综述。 1 211 静电场对种子萌发及植物生长发育的影响 人量研究表明，静电场能促进种子萌发和植物的生长发育。种于经高压静电场处理后，呼 吸强度、根系活力、发芽率和发芽势均有提高“l ，而且长势好，抗病能力强，成熟早，产量也 有不同程度的增加。种子在受到静l h 场的刺激下，种子抗氧化酶系活性提高，相对电导率降低， a t p 含量提高，有利于胚芽吸收和利用“。 静电场能刺激植物生长，增强代谢活性，并能促进细胞分裂及根部对离子的吸收。m u r r ”l 发现，5 0 k v m 以上的高压静电场处理会促进鸡足草的生长，自希尧等。研究发现，对番茄植株 施以1 8 0 k v m 的静电场，植株高度增加1 2 ，结果数增加1 4 9 倍，产量增加1 8 5 倍，结果期 提前5 天，在绿豆幼苗“，番茄“4 。等均发现了静电促进植物生长的作用。 为了揭示静电场对柑物生k = 、作物产量提高的促进作用机理，许多人在此做了努力，s i d a w a y 认为静电场促使根部呼吸速率增大”。根部放出c o z 增多，c o ：和h 2 0 结合生成h + 和h c o 。，由丁 h + 浓度的增加，使h + 与土壤中的刚离子交换速率增大，因此，植物吸收离子的昔增加。马福荣 等”“通过测定静电场卜放射性同位素”p 和其他8 种无机离子在植物体与生长环境中的分布， 证明了静电场能促进植物对离子的吸收。研究还发现静电场促进矿质元素吸收的同时，增加叶 片光合色素含量及光台呼吸作用，叶片光合细胞数目、细胞中叶绿体数目、叶绿体中基粒等均 有增加”。 静电场对种子和植物生长的促进作用，因为作用机理非常复杂，对其的研究目前也还只处 丁摸索阶段，争论比较多，冈此还术有明确的解释，其机理也有待更进一步的研究。 12 1 2 静电场保鲜的研究进展 2 中国农业大学硕上学位论文 第一章：绪论 静电场处理具有延长果蔬保鲜期的作用。目前，对丁利用高压电场米实现保鲜的报道较多， 李里特”1 等研究表明静电场处理能降低蔬菜的呼吸强度，抑制水分损失，延迟蔬菜的采后衰老 过程，方胜等。发现，在一定条件下高压静电场能抑制番茄的呼吸作用，保持硬度。高压静电 场的保鲜作用在黄瓜、豇豆、青椒”“、冬枣、桃。2 1 等果蔬上均得到了明显效果，具有延长 保鲜期，降低腐烂率并仍然保持硬度和味道鲜美的特点。 静电场保鲜机理的研究，具有与植物生长的研究较大著异性，因为静电场无论对种子萌发， 还是植物生跃，都是才i 同程度的促进作用，能增强植物的生理代谢进程，而静l b 场的保鲜作用， 则是以抑制采后果蔬的衰老，减缓代谢过程米实现保鲜的目的，因此，对其机理的探讨，在早 期，具有很大的争论性，但随着研究的深入，一些静电生物效应表观差异性现象也能由一些假 说予以解释。 但是静电场的保鲜机制尚不完全清楚，还存在着不同的见解，李里特等2 “对静电场下果品 蔬菜保鲜机理进行了分析，提出了三种观点：外加电场能够改变生物细胞膜的跨膜电位，影响 生理代谢；果品蔬菜内部生物电场对其呼吸系统的电子传递体产生影响，减缓了生物体内的氧 化还原反应；外加能量场能使水发生共鸣现象，引起水机构及水与酶的结合状态发生变化，最 终导致酶失活。 对于第一种观点，主要认为静电场作用在生物膜上，使细胞膜两边电荷分布发生变化，从 而影响，膜电位。膜电位差的改变必然伴随着膜两边的带电离子的定向移动，从而产生生物电 流”“，带动生化反应，抑制a t p 的生成，延缓细胞的新陈代谢，从而达到保鲜的| ；= = | 的。此外， 在另i 。适宜电场激励下，也可能促进a t p 的合成，加快生理代谢过程。 此观点能很好的解释静电生物效应的一些现象。而且研究表明，高压静电场处理能提高质 膜h + - a t p 酶活力，a t p 含量”，a t p 合成的提高进而可以促进氧化磷酸化水平，促进代谢能力 神i 膜的主动吸收、运转营养物质的能力。同时高压静电场能提高植物离r 的吸收能力在许多文 献中都有报道。然而，也发现施加正高压静电场可以促进植物根系的生长，施加负高压静电场 则对植物根系的生长有一定的抑制作用”。在对静电保鲜的研究中也发现，不同方向静电场所 产生的保鲜效果不同，但都具有抑制呼吸，延缓衰老的作用”“。 第二种观点认为内部生物电场影响呼吸系统电子传递体理论。夕l - d r l 电场可以通过改变电子 传递链f e 的氧化还原态，减缓果蔬的呼吸作用，从而达到保鲜的效果。此种假说首先由静电场 处理能使溶液中f e ”和f e 3 + 含量发生变化得到了印证”，但对静屯场是否能影响活体果蔬i q 部 f e 代谢，并未见后续研究。 第三种观点r i j j i , d h 电场引起水的共鸣理论，认为：j i - 女n 能量场使水发生共鸣现象，引起水 结构及水与酶的结合状态发生变化，最终导致酶失活。影响果蔬生理反应的，主要是果蔬内酶 的活性，而酶蛋白周闱的水分不仅是果蔬生存的条件，更是果蔬细胞的重要组成部分。水结构 上的任何变化理所当然要影响果蔬生理上的改变。当9 i - , d d 静电场作用于酶周围的水分使其结构 发生变化时，在一定条件下极可能改变水与酶的结合状态，从而影响酶的活性。研究发现，高 压静电场处理可以抑制果实多聚半乳糖醛酸酶和羧甲基纤维索酶活性，抑制果实的软化“8 l 。但 此理论不能很好解释静电场提高超氧化物歧化酶( s 0 1 ) ) 、过氧化氢酶( c a t ) 、过氧化物酶( p o d ) 等抗氧化酶的活性“。 目前，另一种观点认为静电场影响植物体内活性氧的代谢”，静电场通过调控自由基清除 中国农业大学硕士学位论义第一章：绪论 酶系，升高抗氧化酶( g o d 、c a t 、p o d 等) 活性，减轻活性氧，如超氧阴离r 自由基( 0 2 一) 、 羟基自由基( - o h ) 、过氧化氢( h 2 0 2 ) ，对植物组织的伤害，从而延缓衰老、保持植物活性氧 代谢平衡。活性氧的产生和防御，是生物固有的内在特征，在通常生理情况r ，植物体内产生 的活性氧浓度很低，不足以使植物受到伤害，因为植物在k 期进化过程中形成了一个完善的清 除活性氧的防卫系统，使活性氧的产生与清除维持在一个动态平衡，活性氧不会积累。；“二”1 。然 而一旦植物遭受到逆境胁迫，或衰老启动，植物体内的氧代谢就会火调，活性氧的产生加快， 而清除系统的功能降低，致使活性氧在体内积累，植物的结构与功能就会受到损伤，甚至导致 死亡，即植物受到了氧化伤害【3 “。冈此抗氧化酶系在果蔬内部起着非常重要的作用。静电场通 过提高抗氧化酶的活性，缓解膜脂过氧化程度，降低膜透性，减轻了活性氧对细胞膜的伤害， 起到延缓衰老的作用。 静电场保鲜机理的另一种看法认为，静电场作用于果蔬时，对场内空气进行电离，发生电 晕放电，产生了臭氧。臭氧是强氧化剂，能杀灭微生物，抑制其生长，同时还具有使果蔬伤口 愈合，提高抵抗新的微生物感染的能力，因此可以减缓果品和蔬菜的腐烂，延长贮藏期。但叶 青等。通过排除电晕放电，减少臭氧量措施发现，静电场的保鲜效果并无显著改变，说明静电 场保鲜过程中，臭氧的影响并非主要因素，静电保鲜的作用主要米自于静电场。 1213 静电场对植物抗逆生理的影响 研究表明，静电场对植物抗逆生理有显著影响，赵剑等“发现高压静电场预处理大豆种子 可以提高抗低温吸涨冷害的能力，提高发芽率，而且能影响子叶期到第一真叶期幼苗的抗冷害 胁迫能力”；杨体强等发现静电场处理能提高苗期生长的油葵种子抗干旱性能；赵剑等”7 1 研究发现高压静电场处理可显著促进苜蓿愈伤组织的愈伤化进程，处理组叶片愈合进程比对照 组提前：天。 对丁静电场诱导植物抗逆的作用机理，前人的研究主要集中于植物抗氧化体系及细胞膜的 伤害作用上。研究表明“”。，静电场处理能提高大豆种子抗吸涨冷害时的过氧化物酶( p o d ) ，过 氧化氢酶( c a t ) ，超氧化物酶( s o d ) 等自由基清除酶的活性，另外，静电场处理能降低丙二醛 ( m d a ) 的积累和细胞膜电解质渗漏，减轻逆境对细胞膜的伤害。其中，m d a 是细胞膜脂质过氧 化产物之 ，用来评价系统受过氧化作用而致的损伤和变性，电解质渗漏程度作为膜损伤的直 接指标，相对电导率越大则膜通透性越人，电解质外渗越严重。高压静电场处理能提高冷害下 的苜蓿叶片的不饱和脂肪酸含量( 油酸、孤油酸、n 亚麻酸、0 一亚麻酸) ，脂肪酸不饱和指数 ( u i f a ) 也高，说明静电场能提高细胞抗寒能力”1 。可能因为静电场能促进膜相修复系统，提 高氧自由基清除酶系活力，增强自身清除过量氧自由基的能力，降低膜系统过氧化损伤的程度。 静电场影响组织抗冷性的作用可能是通过影响膜脂肪酸成分及含量来改变。 静电场对植物的抗逆境作用，有人认为。“1 ，高压静电场处理可能通过改变细胞膜表面电荷 的性质和数量而使极性的磷脂分子构象或排列方式发生变化，因此改变j ，膜的相态等性质，最 终有利丁膜结构和生理功能的迅速恢复，起剑保护细胞膜的结构完整性的作用。膜系统的完整 使得与膜结合的酶保持高的活性和有序性，使细胞内区域化分隔更完善、协调，因而从整体上 提高了保护酶系及代谢酶系的活力和效率，最终提高了抗逆境的能力。 4 122 冷害的发生 冷害是果蔬在其冰点以 ：的低温下受到的伤害。目前研究认为冷害的主要原因是细胞膜系 统受损。减轻冷害的方法有物理方法和化学方法。物理方法包括温度调节和气体调节等，化学 物质处理包括钙、自由基清除剂和抗氧化剂、蔗糖脂肪酸内酯( s e ) 和一些激素类物质的处理。 对于冷害机理的研究，目前多与氧化胁迫联系在一起，并延伸到植物体内的氧化与抗氧化 系统以及细胞膜组成和完整性上，具代表性理论是s h e w f e l t 等“提出的冷害及膜失调膜脂过 氧化模型。此模型认为，冷藏果蔬遭受冷胁迫，首先引起体内活性氧大量产生，机体自身抗氧 化体系不能及时清除，导致活性氧大量攻击蛋向质、脂质、d n a 、细胞膜等，造成细胞膜组纵崩 溃，最后表现出外观伤害。此过程中，膜脂过氧化是冷害的主要表征之一，活性氧物质导致的 膜脂过氧化列果品的细胞膜具有严重的伤害作用。 果蔬发生冷害与活性氧代谢的平衡是密切相关的，这个平衡即活性氧物质产生与清除的动 态平衡。果蔬处于低温冷害时，活性氧物质会急剧增加。果蔬内部同时存在着清除活性氧的保 护酶系，主要由超氧化物歧化酶( s o d ) 、过氧化氢酶( c a t ) 和过氧化物酶( p o d ) 等组成。s o d 的 主要作用是清除0 ：形成1 1 2 0 2 ，而c a t 和p o d 却能够把h z o z 分解成h 。0 或0 z 。这些清除活性氧的 保护酶系协同作用共同保持果品体内活性氧代谢的平衡。但当果蔬遭受冷害时，活性氧人量产 生，抗氧化酶系来不及清除多余的活性氧，从而平衡受到破坏“。 1 23 静电场与果蔬冷害 曰前静电场及磁场对冷害的作用，多集中在对种子吸胀冷害”4 1 及叶片、幼苗。3 “抗寒能力的 研究上，经静电场处理过的植物，其抗冷害，抗寒能力都有不同程度的提高，增强了抗性。而 静电场对果蔬抗冷害的作用，最甲- 由刘志会等”1 发现，静电场对低温下贮藏的番茄起到了抑制 冷害的作用，并延缓番茄的后熟期。其厉，王颉研究发现”，静电场能减轻鸭梨的冷害，抑制 褐变，减少腐烂率，较好的保持了采后品质。 13 存在的问题 综上所述，静电场的生物学效应已有了一些研究和报道，但是静电场抑制冷害发生领域的 报道较少。而前人的研究只是对外加静电场f 番茄颜色变化和冷害症状减轻的描述，没有系统 的研究静l b 场对果蔬生理变化的影响，也未深入研究静电场对丁果蔬的作用机制。 故在利用静电场对蔬菜冷害领域，主要存在的问题有： 1 未能对多种蔬菜静电场减轻冷害作用予以认定； 2 没有系统的实验找出静电场处理作用蔬菜冷害较为合适的作用场强、作i = j 方向等技术参 数； 3 尚未对静电场作用于蔬菜冷害的生理生化影响予以系统的观测，以及静电场作用于冷害 的机制是否与静电场保鲜机理相关还未知。 5 1 4 研究内容及目标 1以不阐蔬菜为试材，进一步确定静电场的减轻冷害作用； 2 找出静电场对减轻果蔬冷害作用的不同条件下的作用规律，确定部分技术参数和应用范 同； 3 探索静电场减轻冷害的机理。在前人的基础上，从活性氧代谢方面探讨静电场的机理， 为其今后的广泛应用奠定理论基础。 6 中国农业大学硕 掣位论义第二章：静电场对蔬菜冷害的影响 2 1 引言 第二章静电场对蔬菜冷害的影响 低温贮藏是 _ = 前的主要果蔬保鲜手段，但常常因为库温控制不严格，或者贮藏品种间差异， 而引起冷害，造成巨大的经济损失。当前，减轻冷害的措施有许多，而主要的应用逐渐向节能、 环保、高效等方向发展，静电场保鲜作为一种物理保藏方式，正是具备丁这些优点，冈而具有 广阔的发展前景。静电场对果蔬冷害的研究还处于起步阶段，仅有刘志会等的研究表明，静电 场能延缓t c 下番茄冷害症状的发生，延长保鲜期2 4 天。而_ j ，研究的水果种类单一，对冷害 的评价也不完善。因此，研究静电场对多种果蔬冷害的影响，探寻减轻冷害的作崩方法，是本 章的主要目的。 菜豆是人们喜爱的蔬菜品种，但也是冷敏性蔬菜，菜豆的贮藏最适温度为7 9 ，在低温 条件下容易发生冷害，水渍状凹陷及表面锈斑人人限制了其贮藏“。青椒贮温低于6 易遭受 冷害，从而使得果实代谢失调，品质劣变，因此青椒贮藏运输过程中冷害的防止也一直为人们 所关注。茄子是我国北部各地区夏秋的主要蔬菜之一，但茄子在贮藏中极易变质腐烂，低丁7 会发生冷害，严重影响其经济价值”“。 本章主要以冷敏性的蔬菜，菜豆、青椒和茄子为试材，探讨静电场对不同蔬菜冷害的影响。 2 2 材料与方法 22 1 实验材料 菜豆( p h a s e o l u sv u l g a r i si 。) 品种为“双丰”，于2 0 0 4 年4 月2 日、1 0 月2 日购自北 京昌平蔬菜园，即日运入中国农业大学。选择长度为1 82 0 c m ，果形饱满，无病虫害及机械损 伤的菜且，贮藏j 二实验冷库中。 青椒( c a p s c u m 8 n n l l u m l l ) 品种为“甲丰”，丁2 0 0 4 年7 月2 3 日购自北京昌平蔬菜同， 即日运入中国农业大学。选择长度1 51 7 c m ，且无病虫害及机械损伤的果实，贮藏于实验冷库 中。 茄子( s o l a r i u mg l e o n g e n 8l ) 品种为“丰研一号”，于2 0 0 4 年7 月2 3 目购自北京昌平蔬 菜同，即日运入中国农业大学。选择长度2 5 2 8 c m ，最大部分直径约34 c m ，且无病虫害及机械 损伤的果实，贮藏丁实验冷库中。 22 2 实验仪器 本实验中所用仪器设备见表2 - 1 。 2 2 3 实验方法 菜豆角贮藏殴对照，l o o k v m 和一2 0 0 k v m 二个处理，每处理重4 k g ，将菜豆角放入如图l 7 中国农业大学硕上学位论文 第二审：静电场对蔬菜冷害的影响 所示静电处理冷藏库中，贮藏条件分别为温度5o c f r 4 、相对湿度( r h ) 均为9 0 。处理条 什如表22 ，分别以l o o k v m 和一2 0 0 k v m 的静电场每天处理2 小时，静电保鲜实验台如图2 - 1 所示。用不锈钢板平行电极产生静电场。 表2l 实验所用仪= ；l 设备表 f i g2 - 1t h ei n s t r u m e n t su s e di nt h ee x p e r i m e n t 青椒贮藏设对照，l o o k v m 和2 0 0 k v m 三个处理，每处理重4 k g ，将青椒放入如图l 所示 静电处理冷藏库中，贮藏条件为温度2 c 、相对湿度( r h ) 为9 0 。处理条件如表2 2 ，分别 以一l o o k v m 和一2 0 0 k v m 的静电场每天处理2 小时。 茄子贮藏设对照，一l o o k v m 和一2 0 0 k v m 三个处理，每处理重4 k g ，将茄子放入如图1 所示 静电处理冷藏库中，贮藏条f ， ：为温度2 、相对湿度( r h ) 为9 0 。处理条件如表22 ，分别 以j o o k v m 和一2 0 0 k v m 的静电场每天处理2 小时。 图2l 静电保鲜实验装置示意图 f i g 2 - is k e t c hm a po fe l e c t r o s t a t i cf i e l de q u i p m e n t s 表22 静电场处理方法 t 曲l e2 - 2t r e a t m e n tm e t h o d so f e l e c t r o s t a t i cf i e l d 224 测定方法 2 2 4 1 冷害指数的测定 菜豆冷害指数3 评定：随机选择并固定5 0 根菜豆，每四天观测一次果实的冷害指数a 根 据果面所早现萌冷害面积把冷害症状分为。一3 级，其主要症状为水渍状凹陷。 0 级：无冷害症状；1 级：轻微冷害，冷害面积2 5 ；2 级：中度冷害，冷害面积在2 5 5 0 ：3 级：严重冷害，冷害面积5 0 。 冷害指数 圣! 堡童壑塑! 堕堡塑墨垫! 样品总数 青椒冷害指数】：随机选择并固定2 5 个果实，每三天观测一次果实的冷害指数n 根据青 椒果面所呈现的冷害斑面积分为o 3 级。 0 级：好果；1 级：轻度冷害，冷害斑面积不超过1 4 ：2 级：中度冷害，冷害面积为i 4 i 2 ：3 级，严重冷害，冷害斑面积超过1 2 。 冷害指数一、至! 堡重芎蓑主：掣 茄子冷害指数1 评定随机选择并固定1 0 个果实，每三天观测一次果实的冷害指数。根 据茄子果面所呈现的冷害斑面积将冷害分为5 级。 l 级无冷害；2 级轻：果面有少量凹陷褐变斑点，直径小于0 5 c m ；3 级中：果面凹陷、褐 变呈烫伤状，斑块增人，直径人于l cm ；4 级严重：果面褐变面积达1 3 以上，果肉、种子褐 变，已无商品价值；5 级极严重：褐变斑块连成片，果肉、种子褐变。 冷害指数 ! 堡童望鉴：堡墨塑墨塑! 样品总数 2 2 4 2 锈斑指数 按菜豆表面的锈斑发生程度分为0 3 级： o 级：无锈斑；1 级：少量锈斑，具有商品价值；2 级：较多锈斑，没有商晶价值；3 级 严重锈斑，失去食用品质 绣斑撇= 墅掣黎筹 2 24 3 失重率 菜豆、青椒、茄子分别同定5 0 、2 5 和1 0 个，每隔3 天测定一次欠重。 失重率 初始重量一终晕量 初始重量 1 0 0 9 中国农业大学倾士学位论文 第一章：静电场对蔬菜冷害的影响 2 24 4 相对电导率测定” 用直径1 45 m m 的打孔器打孔，取厚约2 m m 果皮圆片3 0 片，重5 9 。放入l o o m l 二角瓶中， 加l o o m l 取蒸水，充分搅拌后放入真空干燥器中，在真空度为00 4 m p a 条件下抽空l h ，然后 将水倒掉，在三角瓶中重新加入i 0 0m l 双蒸水，振荡1 h 斤亍用c e i l 一12 型电导仪在2 0 。c 条件下 测定初始电导值。测完初始电导值后的样品，加热至1 0 0 。c ，并保持5 m i n ，迅速冷却至2 0 。c ， 测定其终电导值。每处理重复测定三次。 柑对电导率 初始电导值 终电导值 x 1 0 0 2 2 4 5m d 含量的测定”“ 随机从两组果实中取3 个果实，从每组的3 个果实上取0 5 9 果品样品，加入5 t c a 5 m l ， 研磨后所得匀浆在3 0 0 0 r m i n 下离心1 0 m i n 。取上清液2 m l ，加入0 6 7 t b a 2 m l ，混合后在i o oo c 水浴上煮沸3 0 m i n ，冷却后再离心一次。分别测定上清液在4 5 0 n m 、5 3 2 n m 和6 0 0 n m 处的吸光值， 按公式( 1 ) 算出m d a 浓度，再算出单位鲜量组织中的m d a 含量。以n m o l g 作为单位。每处理重 复测定三次。 c ( n m o l l ) - 64 5 ( a 。za m m ) 一0 5 6 a 。w 2 2 5 数据处理 采用e x c e l 软件对检测数据进行统计分析与制图。图表中的数据点上的误差线代表该数据 的标准误差。采用s p s s i o 0 软件检验差异显著性。图中标识为平均值s e 。 2 3 结果与分析 231 静电场对菜豆冷害的影响 2 311 静电场对菜豆冷害指数的影响 048121 6 贮藏天数d a y so fs t o r a g e 图2 - 2 静电场对5 贮藏菜豆冷害指数的影响 f i g 2 - 2e f f e c to f e l e c t r o s t a t i cf i e l do nt h ec h i l l i n gi n j u r yi n d e xo f k i d n e yb e a n 越。龇，一鲋=二叭0 (卜(l(l(l(l qch(hjnchc一一_【h上u 籁靼摊佥 中国农业大学硕+ 学位论文第一二章：静电场对蔬菜冷害的影响 菜豆发生冷害时，主要症状为表面水渍状凹陷，按照冷害指数评定方法，由图22 可以看 山，贮藏于5 下，l o o k v m 和2 0 0 k v m 静电场处理菜豆的冷害指数低于对照组，至贮藏第1 6 大，l o o k v m 和2 0 0 k v m 静电场处理菜豆冷害指数分别比对照组降低了74 和2 59 ，说明静 电场处理能减轻5 贮藏菜豆冷害发生。 三0 8 羹扣s 篓如a = 0 2 o 03691 2 1 51 8 贮藏天数d a y so fs t o r a g e 图2 - 3 静电场对4 贮藏菜豆冷害指数影响 f i g2 3e f f e c to f e l e c t r o s t a t i cf i e l d0 nt h ec h i l l i n gi n j u r yi n d e xo f k i d n e yb e a n 如图2 3 所示，4 下，外加静电场处理菜豆的冷害低丁对照组，2 0 0 k v m 静电场处理组 菜豆冷害指数低于一1 0 0 k v m 处理组，说明静电场能减轻4 c 下冷害的发生。与前面的研究结果 一致。 2 3 1 2 静电场对菜豆锈斑指数影响 静电场处理对4 c $ h5 c 贮藏下菜豆锈斑的影响如图24 ，25 所示，5 c 下，菜豆贮藏前期 ( o - 8 天) ，锈斑发生较少，至贮藏后期( 8 1 6 天) 锈斑增多，而1 0 0 k v m 和一2 0 0 k v m 静电场 处理菜豆均减少了锈斑的发生。4 贮藏菜豆绣斑指数的变化如图25 所示，锈斑在贮藏前6 大发生较少，而后随着贮藏时间延长，逐渐增多。外加一l o o k v m 、一2 0 0 k v m 静电场处理组绣斑 糕 口 寒 蝼 一对照 一一1 0 0 k v m - - - - a - - 2 0 0 k v m 04 81 21 6 贮藏天数d a y so fs t o r a g e 、 图2 - 4 静电场对5 贮藏菜豆绣斑指数的影响 f i g2 4e f f e c to fe l e c t r o s t a t i cf i e l do nt h es u r f a c er u s ti n d e xo fk i d n e yb e a n 1 1 的发生在贮藏期间低丁对照，说明静电场能抑制菜豆锈斑的发牛。一2 0 0 k v m 静电场处理效果优 于1 0 0 k v m 。 0 4 r 目0 3 5 鼍03 豁。02 5 褰耋蚴 螺8 0 1 5 一 芑0 1 ”0 0 5 r 0 。 一对照 一一1 0 0 k v m - 卜2 0 0 k v m 03 691 21 51 8 贮藏天数d a y so fs t o r a g e 图2 - 5 静电场对4 贮藏莱豆锈斑指数影响 f i g 2 5e f f e c to f e l e c t r o s t a t i cf i e l do nt h es u r f a c er u s ti n d e xo f k i d n e yb e a n 2 313 静电场对菜豆失重率的影响 2 1 8 0 一笋 薯1 2 婪11 ： 耋： ： 一对照 l 卜l o o k v m t k 一一2 0 0 k v m 0481 21 6 贮藏天数d a y so fs t o r a g e 图2 6 静电场对5 贮藏菜豆失重率的影响 f i g 2 6e f f e c to f e l e c t r o s t a t i cf i e l do nt h ew e i g h tl o s sr a t i oo f k i d n e yb e a n 4 和5 贮藏下菜豆的失重率变化情况如图2 6 和2 7 ，随着贮藏时间增加，各处理失重 率逐渐上升，对照组与处理组变化不明显，4 贮藏下，一l o o k v m 处理组菜豆失重率比对照低， 而2 0 0 k v m 静电场处理组失重率高于一l o o k v m ，在第15 天后比对照更大。菜豆在贮藏中，豆荚 易脱水萎蔫，革质化，并且豆粒会逐渐膨大老化，从菜豆失重率也可以看出失水严重，控制贮 藏环境的高湿度( 9 0 一9 5 ) 是避免凋萎的主要途径。 2 中国农业大学矧+ 学位论文第二幸：静电场对蔬菜冷害的影响 03691 21 51 8 贮藏天数d a y so fs t o r a g e 图2 7 静电场对4 c 贮藏菜豆失重率的影响 f i g2 - 7e f f e c to f e l e c t r o s t a t i cf i e l do nt h ew e i g h tt o s sr a t i oo f k i d n e yb e a n 2 3 1 3 静电场对菜豆相对电导率的影响 静电场处理对5 贮藏菜豆相对电导率的变化规律如图28 所示，至贮藏第6 天，对照组 菜豆相对电导率显著高于电场处理组( p hptg _6u褂砷_申莨罂 拿 槲 曲 口 靛 十对照 036 91 21 5 贮藏天数d a y so fs t o r a g e 图2 - 9 静电场对4 贮藏菜豆相对电导率的影响 f i g 2 - 9e f f e c to f e l e c t r o s t a t i cf i e l do nt h er e l a t i v ee l e c t r o n i cc o n d u c t i v i t yo f k i d n e yb e a n 2314 静电场对菜豆i i i b a 含量的影响 【l s 删 抽 1 8 1 6 1 4 4 2 0 一对照 4 8 1 21 6 贮藏天数d a y so fs t o r a g e 图2 1 0 静电场对5 c 贮藏菜豆丙= 醛含量的影响 f i g 2 1 0 e f f e c to f e l e c t r o s t a t i c f i e l d o n m d a c o n t e n