近年來，隨著社會的發展和人們生活品質的提高，對果品、蔬菜等農副產品的需求量日益增長。但是果蔬生產具有較強的季節性和地域性，在生產旺季貯運過程中因采后處理不當導致大量果蔬腐爛變質，經濟損失嚴重。據商業部統計，我國果蔬每年因采后處理不當導致的損耗率高達20%～30%，果蔬損失達8 000萬t，是發達國家的4～6倍。因此，如何解決果蔬淡旺季貯運保鮮技術問題尤為重要。
輻照保鮮技術始于上世紀40年代，是利用電子射線、x射線、γ射線等射線照射食品，殺滅害蟲，消除病原微生物及其他腐敗菌或抑制食品中某些代謝反應和生物活性，以達到延長貯藏保鮮期的目的。
輻照保鮮技術具有殺菌效果顯著、實施劑量可調，保護果蔬外形、組織結構、原有的色、香、味和營養成分，同時具有方法簡單、無污染、無殘留等優點。
研究發現，果蔬經一定劑量的輻照處理后，新陳代謝和呼吸作用受到抑制，膜脂過氧化反應減弱，成熟衰老進程延緩，保鮮期延長。根據輻照的來源不同，可將輻照保鮮技術分為γ等射線輻照、電子束輻照、紫外輻照以及LED光輻照等。
本文擬從這四種輻照技術的作用原理、應用及可能存在的問題進行概述，以期為今后果蔬貯藏輻照保鮮技術的深入研究和應用提供參考。
1 輻照技術的基本原理及特點
輻照技術是一種果蔬貯運的新型物理保鮮技術，在應用過程中果蔬本身的溫度變化不大，可最大限度地保持其外觀品質和營養成分，其作用的基本原理是利用電離輻射或放射性元素(60Co、137Cs)等產生的γ、β、x射線以及電子加速器產生的高能電子束等輻照處理果蔬，抑制其生理代謝活動，減少乙烯的產生，殺滅害蟲，消除果蔬中的病原微生物及其他腐敗細菌，從而達到果蔬貯藏保鮮的目的。
輻照技術作為一種物理保鮮技術，與其他物理保鮮技術一樣，無需加入添加物，且具有以下特點：最大限度地保持果蔬的外形及原有的風味和成分;安全環保、無污染;易于操作、殺菌徹底以及處理效率高、低耗能、低成本。
2 輻照技術在果蔬貯藏保鮮中的應用
輻照技術不僅影響果蔬貯藏中的生理生化變化，而且對其原有的風味物質和營養成分無影響，而且輻照射線(除紫外線外)具有較強的穿透力，可帶包裝處理，減少污染，還能進行工業化批量生產，實現自動監控，因此備受青睞。
近年來，國內外學者對多種果蔬的輻照保鮮技術進行研究，取得較好的進展。研究發現，一定劑量的輻照后可抑制果蔬的代謝活動，減輕腐爛和霉變，在電鏡下可觀察到果蔬的果皮細胞膜、葉綠體、線粒體等細胞結構的損傷受到一定程度的抑制，果皮細胞的衰老被顯著延緩，從而果蔬成熟被延遲，貨架期得到延長。
2.1 γ射線輻照保鮮技術
γ射線輻照技術是用鈷等放射性元素產生的γ射線具有較強的穿透力，輻照果蔬后可影響其生理生化變化，同時保持其原有的風味和營養成分，對表面微生物起到破壞其內部的DNA、RNA或蛋白質等有機分子，從而使細菌、病毒、微生物死亡，以達到延長果蔬貯藏期的目的。
研究發現，2.5 kGy的60Coγ射線輻照處理不僅有效地抑制藍莓果實表面微生物的生長和繁殖，降低腐爛率，還可抑制其呼吸強度和硬度的下降，降低乙烯生成量，調節自我保護酶，從而達到延長保鮮期的目的，而低劑量0.15 kGy和0.3 kGy的γ射線輻照對藍莓果實品質無顯著影響，但能改善不同品種的保鮮期。
Jesus Filho等發現，盡管對照組草莓的抗壞血酸含量、硬度和失重的保持好于2.0 kGy劑量的γ射線處理的草莓果實，但二者外觀接受度保持一致，而且輻照處理可有效鈍化嗜溫需氧菌的活性，顯著降低了霉菌和酵母菌的數量。同時Hussain等發現，李子經60Coγ射線輻照后也能有效抑制果實表面的微生物生長，從而延長李子的貯藏保鮮期。
Koike等發現，60Coγ射線輻照還可降低蔬菜上的細菌數量，破壞其表面微生物真菌。沙糖橘經60Coγ射線輻照處理后同樣能延長保鮮期，且其抗壞血酸等營養物質的含量不受影響。Najafabadi等發現，紅棗經2.5 kGy劑量的γ射線輻照后，果實品質得到提高，使得總單體花青素和總酚含量顯著增加。Gloria等發現，香蕉經1.0 kGy的γ射線輻照后減緩了淀粉的降解以及果糖和葡萄糖的形成與積累，延緩了果實成熟，能減少其在貯藏過程中的損失。Wang等[19]發現，3.0 kGy劑量的γ射線輻照處理能有效抑制竹筍中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、過氧化物酶(POD)和多酚氧化酶活性(PPO)的活性，從而延緩其褐變，并且還能延緩其木質化進程，同時降低了竹筍主要營養成分的流失，證明了輻照處理是一種能較好地延長竹筍貯藏期的保鮮方法。甘藍經60Coγ射線輻照后，可增強細胞內亞麻酸的釋放，從而增加其組織內揮發性油類物質反式己二烯含量，同時增加了揮發性油類物質中黑芥子油苷和異硫氰酸丙酯的含量，改善了甘藍的營養品質，延長其保鮮期。
γ射線雖對微生物有強烈的致死效果，但其對維持植物中營養物質的作用不如其他輻照技術顯著，并且其成本較高，在使用過程及廢棄物處置中還存在安全性和環境問題。有研究發現，柑橘等水果對γ射線較敏感，在一定程度上限制了其在果蔬保鮮領域的應用。
2.2 電子束輻照保鮮技術
電子束輻射保鮮技術的原理是利用電子加速器產生的高能電子束(最大能量10 MeV)射線輻照果蔬，通過高能脈沖直接作用使其表面微生物發生一系列理化反應，從而抑制呼吸活動、內源乙烯的產生及酶活性，防止腐爛，并能延緩果蔬成熟，延長保鮮期。
Kong等對藍莓的研究發現，小于3.0 kGy的電子束輻照可有效抑制藍莓中大腸桿菌的生長，同時不影響其主要的營養物質和抗氧化活性，延長保鮮期。甜櫻桃經電子束輻照處理后，果實霉變率和失重率也顯著降低，說明電子束輻射能較好抑制微生物生長。
Ramakrishnan等在模擬運輸和市場條件下，采用低劑量(0.4 k Gy和1.0 kGy)電子束輻照葡萄柚和檸檬，4℃下貯藏20 d，發現1.0 kGy輻照的兩種水果除失重有較小變化外，硬度幾乎無變化，可溶性固形物和可滴定酸含量保持恒定，貯藏10 d后游離糖含量顯著增加，VC含量下降，該劑量輻照處理可最大限度地減少貯藏期間果品品質的下降。
黃略略等發現，荔枝經0.5 k Gy電子束輻照處理后，結合低溫貯藏可顯著減緩其失重率、VC含量和可滴定酸含量的下降，更好地保持了果肉的風味和品質。
王秋芳等對花椰菜的研究發現，1.0 kGy劑量電子束輻照處理抑制了表面微生物的數量，降低了失重率的升高和VC和可溶性蛋白的損失，減少了MDA含量的積累，提高了貯藏期間的感官品質，從而延長了貨架期。
此外，王海宏等還采用0～1.0 kGy劑量的電子束處理不同成熟度的番茄，發現電子束輻照能顯著延緩番茄貨架期間的后熟轉紅，且在供試范圍內劑量越高，抑制效果越明顯，對失重、皺縮和霉變現象無影響，可減少綠熟期番茄的乙烯釋放量和乙烯合成關鍵酶基因的表達量，對高成熟度番茄可促進乙烯生成。因此，0～1.0 kGy劑量的電子束處理可延長較低采摘成熟度的番茄的貯藏期，促進高成熟度番茄的衰敗。
電子束雖然成本較低，不會產生危險廢棄物，但其穿透能力較差，因此這種處理方法不適用于很多類型的食品。
2.3 紫外輻照保鮮技術
紫外線因波長不同分為UV-A、UV-B和UV-C三種。其中UV-A是指波長為350～320 nm的長波紫外線，UV-B是波長為320～280 nm的中波紫外線，波長短于280 nm的短波紫外線則是UV-C，且波長在250～270 nm的紫外線具有較強的殺菌能力。
近年來，紫外輻照被廣泛應用于果蔬的貯藏保鮮中，一定劑量的紫外線輻照處理可控制果蔬表面的微生物和病原菌生長繁殖，減輕果實腐爛，刺激防御機制相關的物質和酶活性，降低乙烯的生成，抑制果實中細胞壁降解酶活性，延長果蔬的保鮮期。
在紫外輻照保鮮的應用中，UV-A因其在果蔬貯藏保鮮中的效果不顯著，因此相關研究較少。Csepregi等發現，采后UV-A和UV-B輻照處理可能導致葡萄漿果皮黃酮醇-糖苷含量和總抗氧化能力出現短暫的下降，誘導采后酚類代謝。Aiamla-or等發現，UV-A輻照處理西蘭花后對其花蕾黃化無抑制作用。而Ponte等發現，在采前進行UV-A輻照處理可增加番茄果實的成熟同步性和營養特性，使其對消費者具有更好的吸引力。
UV-B輻照主要靠破壞細胞內的DNA和蛋白質，從而影響果蔬組織內一系列的生理代謝過程。Aiamla-or等發現，19.0 kJ·m-2 UV-B輻照處理可有效抑制采后西蘭花的黃化，延緩葉綠素含量的降低，降低葉綠素降解相關的基因BoSGR和BoNYC1的表達，起到較好的保鮮作用。Castagna等也發現，番茄經UV-B處理后可提高其抗壞血酸和類胡蘿卜素的含量，但對硬度有不良影響。
目前對UV-C輻照作用機制的闡述還不明確，大致為兩種觀點。一種認為UV-C可直接殺死殘留在果蔬表面的致病菌;另一種觀點認為UV-C輻照可誘導果蔬的防御機制，從而抵御致病菌的侵染，防止腐爛變質。
Sripong等研究了山竹的UV-B和UV-C輻照處理，發現UV-C比UV-B輻照具有更強的殺菌能力，可有效防治山竹果實的腐爛病，13.0 kJ·m-2 UV-C輻照最有效，可誘導植物防御相關的關鍵酶活性，包括苯丙氨酸解氨酶(PAL)、過氧化物酶(POD)、幾丁質酶和β-1,3-葡聚糖酶，也可影響總酚和過氧化氫(H2O2)含量。此外，UV-C輻照還可延緩果實的失重、呼吸速率、果皮和花萼的顏色變化，有效保持了山竹花萼中的葉綠素含量。
焦中高等發現，短波UV-C處理對櫻桃可有效保持其可滴定酸、總酚、總黃酮、花色苷的含量，激發果實中多酚和花色苷等生物活性物質的合成與積累，顯著提高了果實的抗氧化能力，延長櫻桃的貯藏保鮮時間。
同時，張娜等也發現，UV-C處理可抑制西蘭花表面微生物的生長，延緩花球的腐爛。UV-C處理能有效殺滅櫻桃番茄的酵母和霉菌等微生物，而且其硬度和色澤不受影響，可顯著延長其保鮮期。UV-C處理還能有效殺滅櫻桃番茄表面的鼠傷寒沙門氏菌。此外，Mansourbahmani等研究發現，經3.0和4.5 kJ·m-2UV-C處理后的番茄，果實具有較高的硬度和苯酚含量，果膠甲基酯酶(PME)活性、果膠酶(PG)活性、乙烯含量和腐爛受到抑制，因此可延長番茄貯藏期。
紫外輻照一定程度上能延長商品貨架期，但低劑量紫外輻照不能完全殺滅微生物，微生物會出現光復活現象，且其穿透力較低，影響了其在果蔬保鮮領域的應用。
2.4 LED光輻照保鮮技術
LED輻照保鮮技術是通過發射不同顏色的光對果蔬進行照射，與各種植物進行光合作用來實現光譜的基本吻合，提高光能的利用率，可進一步降低果蔬的呼吸作用，提升感官品質，延緩生理老化，以達到殺菌和延長貯藏期的效果。
LED輻照能采用指定的光源來促進光合作用，減少營養物質的消耗，但其滅菌機制尚不清楚，且運用LED輻照進行保鮮需長時間對果蔬進行照射，其設備運行成本較高。
3 研究趨勢和存在的問題
目前關于果蔬輻照處理的研究正日益增多，其研究主要集中在水果采后貯藏保鮮領域，主要研究其對采后水果生理代謝活動及其可能的機理方面，在蔬菜保鮮上的應用還較少，且輻照處理的研究多集中在單一輻照層面上。輻照技術對果蔬采后保鮮有較好的效果，但其作用機制較為模糊，未來可對其機制進行深入研究。
雖然關于果蔬輻照處理的研究正日益增多，不同的果蔬經輻照處理之后，都能不同程度地延長其貯藏期，降低其營養物質流失的速度，對果蔬保鮮的研究具有重大意義。但仍然存在著諸多的問題，如不同種類的水果和蔬菜對輻照種類、劑量的選擇都有著不同的需求，同種蔬菜在不同采后季節對輻照的條件也有所不同，并且沒有一定的規律性。要在安全的輻照劑量范圍內，為每一種果蔬找到適宜的輻照保鮮方法，還需要進行更多的研究。并且放射性物質會對人體會造成巨大的危害，怎樣減少輻照保鮮應用中人的參與，成為關鍵問題。
此外，放射性物質輻照處理要求的操作環境嚴苛，且成本高。由于現有技術的局限性，如何尋找一種適宜的輻照處理技術應用于果蔬保鮮并安全地將其進行大規模的推廣和應用成為目前亟需解決的問題。
4 展望
輻照保鮮技術是物理保鮮技術的一種，具有環保、節能、無殘留等優點，可保持食品原有的口感和風味，在食品保鮮領域得到廣泛應用，只要控制好劑量，既能延長食品的保鮮期，又不會對人體產生毒副作用。因此，我們應該加大對輻照果蔬的種類、劑量范圍、質量標準和安全性等方面的研究，加快其在工業生產上的應用。
對此，筆者對輻照保鮮技術的研究提出幾點建議：
一是采用兩種或多種輻照技術復合處理，如紫外輻照不具有穿透性，對果蔬表面和內部侵染的病原微生物的殺菌效果不明顯，抑制果蔬腐爛效果亦不相同，因此可采用紫外輻照結合LED輻照技術，取長補短，以便研究更有效的果蔬貯藏保鮮方法;
二是可以將輻照技術和其他保鮮處理技術聯合使用，以期進一步提高保鮮效果，低溫能抑制植物組織的呼吸強度，抑制其酶活性，而γ射線能很好地抑制微生物生長，采用復合處理技術能更好地延長商品的貨架期;
三是開發便攜式輻照設備，使其可以快速方便地安裝在運輸工具上或超市倉庫中，減少果蔬在運輸中或售賣時的變質和腐爛，以進一步延長其保鮮期;
四是加大關于輻照技術安全性的宣傳力度，直接輻照雖然對人體會產生巨大的危害，但是目前研究發現果蔬經輻照后并不會產生安全問題，因此輻照過的果蔬是可以放心攝入的。
