采后早期LED光照调控草莓品质：增强花色苷和香气酯类合成的信号机制

《Postharvest Biology and Technology》：Early postharvest application of LED lighting enhances strawberry quality during storage

为解决草莓采后易腐烂、传统保鲜技术效果有限且早采导致感官品质下降的问题，研究人员开展了早期LED光照处理改善草莓贮藏品质的研究。结果表明，采后初期短期（24-48小时）蓝光/红光LED处理能显著提升草莓贮藏期间的总花色苷含量和关键香气酯类VOCs浓度，而不影响果实硬度。该研究为开发低能耗、非化学的采后品质提升策略提供了新思路。

　　

草莓以其独特的风味、香气和营养价值成为全球广受欢迎的经济重要浆果。然而，其高度易腐的特性对采后管理和供应链中的品质保持构成了重大挑战。传统上，为了延长货架期，商业实践中常常在果实未完全成熟时进行采收，但这不可避免地牺牲了其最佳的香气、甜度和营养成分。反之，采收完全成熟的草莓虽能最大化品质，却会急剧缩短采后寿命，增加腐烂和损伤的风险。传统的采后方法，如低温贮藏（最佳0–1°C）和气调包装，存在维持困难、可能引起冷害或异味等局限性。对于像草莓这样的非跃变型果实，乙烯抑制剂的响应也微乎其微。因此，开发新颖的采后技术迫在眉睫。

在此背景下，采后LED照明技术作为一种创新方法逐渐受到关注。与大多数研究在整个贮藏期间持续光照不同，在采后初期施加短暂、强光处理的“早期信号”方法仍未被充分探索。这种方法具有显著的实用优势：它可能在不耗费整个冷链照明所需的高昂能量和复杂物流的情况下，触发持久的有利代谢变化。本研究旨在验证，早期、短时光照处理能否在随后的暗贮藏中引发持久的生理响应，从而正面影响果实品质。为此，研究人员探讨了在采后初期应用不同LED光谱（红光、蓝光、远红光、UV-A）处理24小时或48小时，对在次优温度（5°C）下贮藏的‘Elsanta’草莓关键品质参数的影响。

本研究采用了一系列关键技术方法。实验材料为商业成熟度（>80%红色表面）的‘Elsanta’草莓，采收后立即运至实验室。果实根据均匀大小和成熟度（使用DA Meter测量I_AD指数在1.75-2.05之间）进行分选。贮藏实验在5°C和80-85%相对湿度的气候室中进行，采用随机区组设计。LED处理（红光-660 nm、蓝光-465 nm、远红光-730 nm、UV-A-350 nm）仅在贮藏初期进行（24小时或48小时），之后转入黑暗直至7天实验结束。以黑暗贮藏组作为对照。分析指标包括果实重量损失、色泽（CIE Lab^*）、硬度、可溶性固形物（SSC）、可滴定酸度（TA）、干物质含量。此外，通过高效液相色谱（HPLC）分析总花色苷含量，并通过质子转移反应-飞行时间质谱（PTR-ToF-MS）对挥发性有机化合物（VOCs）进行非靶向分析。统计采用非参数ANOVA（Kruskal–Wallis检验）和主成分分析（PCA）。

光照处理对果实后熟和色泽发展的影响

草莓在贮藏期间持续后熟，表现为叶绿素相关I_AD指数下降。LED处理在贮藏4天后未引起I_AD的显著差异，但48小时蓝光和远红光处理在7天后显示出略微延迟叶绿素降解的趋势。色度分析显示L（亮度）、a（红度）和b^*（黄度）值在7天内逐渐下降，但LED处理引起的差异大多不显著。值得注意的是，尽管所有LED处理均显著提高了总花色苷含量（尤其是48小时暴露），但仪器测量的色泽参数并未发生显著变化，表明生化合成与表观颜色感知之间存在复杂性。

光照处理对果实失重和硬度的影响

蓝光、红光和远红光处理显著增加了果实重量损失，特别是48小时处理。UV-A处理引起的失重与对照组相当。尽管失重存在差异，所有LED处理均未对果实硬度产生统计学上的显著影响。这表明在5°C的次优温度下，光照信号对水分散失和细胞壁结构修饰的调控是相互独立的，水动力学和代谢活性的变化并未导致质地软化。

光照处理对干物质、可溶性固形物和可滴定酸度的影响

对照组干物质在贮藏期间下降，而48小时蓝光和红光处理帮助维持了接近采收时的干物质含量，这与观察到的较高鲜重损失正相关。SSC在所有处理中均随贮藏时间增加。UV-A和红光处理下的SSC与对照组相近，而24小时远红光处理在7天后导致显著更高的SSC。蓝光处理的效果呈持续时间依赖性：24小时处理在4天和7天均显著增强了SSC积累，而48小时处理则导致SSC低于对照组。TA在贮藏期间呈现小幅上升趋势，LED处理未引起主要显著变化，24小时处理在4天时略有升高，而48小时处理倾向于降低TA。这些SSC和TA的变化与鲜重损失无关，反映了主动的代谢调整。

光照处理对总花色苷含量的影响

HPLC分析确认天竺葵素-3-O-葡萄糖苷是主要的（约95%）花色苷。对照组在贮藏期间花色苷含量仅有轻微非显著增加。相比之下，所有四种LED波长处理均导致总花色苷含量显著高于对照组，尤其在48小时暴露下效果最明显，7天后比对照组高出约20%。这一显著的生化增加再次并未对应到色度参数的显著变化，可能源于色素细胞内定位、共色作用或表皮下的积累等因素。

光照处理对挥发性有机化合物（VOC）谱的分析

PTR-ToF-MS检测到109个与空白对照显著不同的质谱峰，初步鉴定出71种VOCs，包括酯类、醛类、醇类和呋喃酮等草莓关键香气成分。PCA分析显示，与黑暗对照相比，蓝光和红光处理诱导了VOC谱沿主成分1（PC1，解释69.48%方差）的更显著变化，表明其整体香气轮廓演变更为活跃。热图分析揭示，当出现显著差异时，LED处理果实的香气相关化合物浓度总是高于而非低于对照组。许多在对照组中随贮藏时间呈下降趋势的化合物（如顺-3-己烯-1-醇、E-2-己烯醛、己醛、单萜等），在特定LED处理（尤其是蓝光和红光）下得以维持在更接近采收时的水平。

最显著的发现是蓝光和红光（特别是48小时暴露）显著增强了众多酯类的浓度。这包括甲基乙酸酯（m/z 75.044）、乙酸乙酯（m/z 89.059）、丁酸甲酯（m/z 103.075）、丁酸乙酯（及其异构体，m/z 117.091）、己酸甲酯（及其异构体，m/z 131.107）和己酸乙酯（及其异构体，m/z 145.122）等。这些酯类对草莓典型的果香、甜香和花香贡献巨大。结果表明，早期光信号能够刺激酯类生物合成途径，要么缓解了对照中观察到的下降，要么更常见地促进了这些VOCs的积累。

本研究得出结论，采后早期应用LED光照（特别是蓝光和红光光谱）24-48小时，能显著增强‘Elsanta’草莓在后续次优温度（5°C）贮藏期间的品质属性。尽管果实硬度未受影响，且鲜重损失增加，但早期光处理显著提高了总花色苷含量，并关键性地增加了关键香气活性VOCs（尤其是酯类）的浓度。效应具有光波长和持续时间依赖性。

研究人员提出一种“早期信号”机制来解释这些持久效应：初始24-48小时的光照作为一个强大的光形态建成触发器，可能由光敏色素和隐花色素光感受器介导。该初始信号似乎激活了调控次级代谢（花色苷、VOCs/酯类）的下游通路，并影响初级代谢（糖分），从而增强了果实在后续黑暗贮藏（即使在5°C的轻度冷胁迫下）期间的代谢能力。

这项研究的意义在于，它揭示了一种潜在策略，可以协调货架期延长与品质发育。它可能允许在稍早的成熟度采收草莓（一种常见的改善处理和贮藏寿命的做法），同时利用早期光处理在贮藏期间促进理想香气化合物（酯类）和有益健康的花色苷的合成。这可以减轻通常与早采相关的品质权衡，使果实既耐用，又在到达消费者时具有增强的感官和营养价值。这种利用短期初始光处理对果实进行“预 conditioning”的概念，为采后管理提供了一种创新方法。与持续照明相比，它是一种潜在更实用、更节能的策略，可触发持久的生理效益，从而改善草莓的品质保持和消费者吸引力，特别是在不理想的冷链中。未来的研究应侧重于优化品种特异性方案（光谱、强度、持续时间），进一步阐明导致这些持久效应的潜在分子机制（基因表达、酶活性），并探索与其他采后处理的潜在协同效应。