提高冷藏食物对低温抵抗能力的光学处理方法与流程

1.本发明是关于食品保鲜领域，特别是关于提高果蔬对低温抵抗能力的光学处理方法。


背景技术：

2.果蔬含有丰富的营养物质，是人们日常生活中必不可少的食物。低温储藏可抑制采后果蔬的呼吸作用，因此冰箱冷藏应用普遍，对于家用及商用冰箱，常见的冷藏温度范围为0-10℃。
3.虽然低温冷藏降低了致病致腐微生物的生长，有利于延长保质期，但与此同时，低温给水果和蔬菜的代谢造成了一定的影响，由于现在果蔬多样化，产地跨度大，因此部分果蔬(包括产自北方的果蔬种类)会表现出生理代谢不适应的现象，也即冷害或低温伤害，导致果蔬品质，口感，触觉和外观大打折扣，比如南瓜、豇豆、冬瓜等硬度变差。基于目前研究报道，细胞膜受损导致内容物释放是果蔬细胞低温伤害的重要方式，目前很多基础理论研究聚焦于低温胁迫下膜脂过氧化与损伤，细胞脂质过氧化物(mda)可用来评价细胞样品脂质过氧化程度，广泛用于细胞氧化应急研究，也能用于果蔬冷害抵抗能力的评价。
4.提高冷藏条件下果蔬对低温的抵抗能力(耐冷性)对于维持较高的果蔬品质具有重要意义。如何在对果蔬防腐的同时抑制冷害已经成为了食品工业领域的一大热点。目前常用的方式是加大通风量，添加诱导剂等。加大通风量对于家用及小型商用冷藏(冰箱、冰柜等)而言不大适合，因为空间有限而且成本较高。添加化学抗冷剂(如金属离子、壳聚糖、海藻素、多肽等保护并修复低温胁迫下膜的损伤)操作复杂，比如凌晨等报道了添加外源钙和钙调素拮抗剂可提高冷藏桃果实耐冷性，但会在食品体系引入新的物质，对于果蔬而言不大符合消费心理，且操作复杂。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种提高冷藏食物对低温抵抗能力的光学处理方法，用于改善果蔬等食物对低温的抵抗力，最终提高食物的食用品质。
6.为此，本发明的一实施方式提供了一种提高冷藏食物对低温抵抗能力的光学处理方法，其使用蓝光对处于冷藏的食物进行照射。
7.在一个或多个实施方式当中，所述蓝光波长范围为400-470nm，蓝光照射剂量至少为5mj/cm2。
8.在一个或多个实施方式当中，所使用的蓝光波长为400-470nm中的一种或多种的组合。优选地，所述蓝光照射为间歇性照射。
9.在一个或多个实施方式当中，所述光学处理方法还包括：使用红光对处于冷藏的食物进行照射。
10.在一个或多个实施方式当中，所述红光波长范围为620-680nm，且红光照射剂量至少为7mj/cm2。
11.在一个或多个实施方式当中，所使用的红光波长为620-680nm中的一种或多种的组合。
12.在一个或多个实施方式当中，所述红光照射为间歇性照射。
13.在一个或多个实施方式当中，所述冷藏的温度介于0-10℃。
14.在一个或多个实施方式当中，所述食物包括蔬菜和水果。
15.与现有技术相比，根据本发明实施方式的提高冷藏食物对低温抵抗能力的光学处理方法，提升了果蔬等食物对低温的耐受性和适应性。作为影响植物生长发育最重要的环境因子之一，光的重要性不言而喻。植物在进化中形成了多种光受体系统，从而接收光信号，并调控下游基因的表达，蓝光照射提高对低温的抵抗能力，从而改善了食物的实用品质，例如硬度、口感、色泽等均有改善。除此之外，蓝光也有杀菌功能，可以在提高食物抗低温能力的同时进行杀菌作业。
16.其次，本发明的光学处理方法提升了食物的营养价值，对多糖(功能性成分)、花青素(抗氧化剂)、维生素c(抗氧化剂)及多酚(抗氧化剂)含量有促进作用，提高了食物的营养价值。
17.另外，本发明的光学处理方法安全性好。无化学诱导剂添加，未引入新的潜在隐患，且操作简便，适应场景多，适合冰箱/冷柜等。蓝光led灯及红光led灯便于安装，电源开启可自动控制，实现间歇式开启；相对于换气法和化学物质添加法，本发明的处理方法操作简单，安装方便，外观简洁大方。
具体实施方式
18.针对背景技术中的缺陷，本发明首次发展了一种光学方法，其中400-470 nm蓝光为必选项，620-680nm红光为非必选项。在不改变冷藏温度的前提下，单独蓝光或两种组合均促进了水果和蔬菜抵抗低温能力，大大降低了果蔬的低温伤害，最终有助于改善果蔬保鲜度。为揭示其机制，通过测定贮藏期间果蔬的膜脂质氧化物，显示光处理可降低低温下的细胞膜损伤，进一步分析抗氧化剂(维生素c、多酚等)及多糖含量，发现这些与抵抗低温能力相关的关键参数有一定程度提高，这是其低温抵抗能力提高的物质基础和直接原因。
19.下面对本发明的提高冷藏食物对低温抵抗能力的处理方法进行具体描述。
20.实施例1：蓝光+红光照射提高冷藏草莓的低温抵抗能力
21.按照如下方法处理果蔬：
22.(1)从某大型超市购买新鲜草莓，置于4℃冷柜预冷30min；每次实验包括草莓30颗。
23.(2)首先，每天将415nm蓝光led灯置于果蔬上方，距离5cm左右，照射9次，每次3min，共计照射27min(剂量约6.9mj/cm2)，两次照射的间隔时间可以为20-50分钟。照射在冷柜中进行。持续照射3天。
24.(3)然后，将660nm红光led灯置于果蔬上方，距离4cm左右，照射 9次，每次3min，共计照射27min(剂量约9.4mj/cm2)，持续照射3天，在第4天取样测试，取平均值。
25.以上为光实验组，对照组使用相同大小和颜色背景的草莓，但不使用任何led灯。对处理样品和对照样品进行以下分析：
26.1)mda(丙二醛)。mda是膜脂过氧化的最终产物，是冷害下植物细胞膜系统受害的
重要标志之一。该mda具体测定手段请参照文献“凌晨等，外源钙和钙调素拮抗剂对冷藏桃果实耐冷性的影响，食品科学，2019，40(1)： 240-248”。
27.2)活性氧代谢相关酶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,sod)和过氧化氢酶(catalase,cat)活性。植物细胞在应对包括低温损伤在内的多种环境胁迫时，sod和cat酶活力提高，因此，分析这两种酶可以较好反映果蔬对低温的抵抗能力，分析方法参照文献“杨涛等.加压氮气对草莓采后生理及贮藏品质的影响[j].农业工程学报，2020，36(15)：282-290”。
[0028]
3)花青素和抗坏血酸。参照文献方法“耿胜荣等，抗坏血酸(vc)”以及“耿胜荣等，o3处理对草莓果贮藏品质的影响，食品与发酵工业,2003,11：28-30”。
[0029]
结果如表1所示，可得以下结论：
[0030]
(1)对于脂质氧化物mda，其含量逐渐上升，从第一天的16.2umol/g fw 增加到第五天的39.3umol/g fw，增幅为142.59％，显示冷藏对草莓果造成了氧化胁迫，这极可能与低温胁迫有关。而采取“蓝光+红光”处理后，mda 由第一天的17.5umol/g fw上升至第五天的22.8umol/g fw，增幅仅30.28％，较之对照下降了78.76％，表明“蓝光+红光”处理有力缓解了低温引发的氧化损伤。
[0031]
(2)为揭示细胞中的氧化还原酶变化，测试了sod和cat酶活，对照中二者第五天较第一天分别提高了13.16％和154.79％，而“蓝光+红光”处理后，二者提高幅度更加显著，分别为39.42％和462.00％，增幅较之对照提升了将近2倍和3倍，显示蓝光+红光处理极大促进了抗氧化能力，这增强了草莓的低温抵抗能力。
[0032]
(3)进一步分析抗坏血酸发现，对照中其含量缓慢降低，第五天为 0.385mg/g，较之第一天下降了而蓝光和红光处28.39％，而蓝光+红光处理后，其降幅被削弱，降幅仅为6.56％；另外分析花青素发现，对照中花青素在缓慢下降，而蓝光+红光处理后，其下降趋势被逆转，第五天达到0.957od
530
，较之第一天上升了70.89％。
[0033]
此外，针对蓝光+红光处理组，其处理前后草莓色泽变化较显著，照射前草莓有部分白色部分，在照射后，第五天均变成红色活粉色，这很可能与花青素的增强有关。
[0034]
上述研究表明，蓝光+红光处理显著提升了草莓的低温抵抗能力，具有显著性差异；其腐烂时间也延迟了4天，说明蓝光+红光有助于延长保质期。
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表1草莓果各指标时间变化
[0036][0037]
上述结果说明蓝光+红光照射促进了冷藏草莓抗冷能力，其直接证据就是活性氧相关代谢酶的活力提高，以及脂质氧化物含量的下降，其原因在于抗氧化物质(花青素和抗坏血酸)的增加。感官评定显示口感无影响。
[0038]
实施例2：蓝光照射改善番茄果实的低温抵抗能力
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实验流程类似实施例1的(1)和(2)，不同之处在于仅使用465nm蓝光 led灯，无红光灯，每次实验包括番茄10个。分析测试方法参照文献“黄笑非，赤霉素缺失影响采后番茄果实抗冷性的分子机制，中国农科院，2020硕士论文”，花青素分析参照方法“梁乐等，三种基因型樱桃番茄混种对果实品质和硒含量的影响，浙江农业学报,2021,33(10):1870-1878”。
[0040]
结果如表2所示。结果说明465nm蓝光照射促进了冷藏番茄的抗冷能力，其直接证据就是活性氧相关代谢酶的活力提高，以及脂质氧化物含量的下降。通过花青素分析发现，蓝光照射逆转了花青素的下降趋势，第五天花青素含量提高了18.52％，具有显著性差异，此外感官评定显示无影响。
[0041]
表2番茄果实各指标时间变化
[0042][0043][0044]
实施例3蓝光，蓝光+红光对空心菜叶片和小白菜低温抵抗能力的影响
[0045]
实验流程类似实施例1的(1)和(2)，不同之处在于使用两组灯组合： 405nm蓝光led灯，405nm蓝光led灯+660nm红光led灯。每次实验包括空心菜20根，小白菜20棵，空心菜分析测试方法参照文献“李艳提，土壤中胂、铜兽药残留对空心菜、苋菜的影响，2011，南京师范大学硕士学位论文”。小白菜分析参照“张清智等，氰戊菊酯对小白菜抗氧化酶活性及丙二醛(mda) 含量的影响，生态毒理学报，2008，3(5)：507-512”，花青素提取参照文献“李长新等，紫色小白菜中花青素的提取工艺优化，西北农林科技大学学报(自然科学版)，2011，9：200-206”。
[0046]
表3空心菜叶片各指标时间变化
[0047][0048][0049]
空心菜叶片结果如表3所示，小白菜叶片结果如表4所示，显示405nm 蓝光照射促进了抗冷能力，活性氧相关代谢酶sod的活力均获提高，脂质氧化物mda含量下降，抗氧化剂合成增多。405nm蓝光和660nm红光的联合使用进一步提升了空心菜叶片和小白菜叶片的低温抵抗能力，这通过其进一步促进抗氧化剂和sod酶的合成，以及抑制mda生成获得证实。
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表4小白菜叶片各指标时间变化
[0051][0052]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。