食用色素染色月季切花的瓶插衰老分析及安全性评价

杜婷婷，王 雪，裴芳丽，张晶晶，邵玉涛，裴海霞

(内蒙古科技大学生命科学与技术学院，内蒙古包头 014010)

月季(Rosahybrida)，蔷薇科蔷薇属植物。月季切花，俗称玫瑰花，其作为世界四大切花之首，尽管天然颜色比较丰富，但缺乏蓝色、绿色、黑色及棕色等色系[1-3]。基于消费者对多种色彩以及多色合一更丰富花色的需求，遗传改良和基因工程改变花色被广泛应用于花色培育中。但是由于这2种技术所需时间较长，产生的效果很难预测，因此在花色基因工程育种尚未成熟、辐射诱变或自然变异等手段未获得明显进展时，利用染色技术改变花色来满足消费者日益增加的需求显得尤为重要[4-8]。染色鲜花在日本发展较早较快，日益普及，其主要目标在于想要创造出稀有的、奇特的、天然栽培难以达到的鲜切花花色[9-10]。近年来，国内不同品种的染色月季受到消费者的青睐，并且人工染色的月季价格远高于同等级未染色月季的价格，这激起了园艺人通过染色创制新色系染色月季的热情。由于染色月季的背后蕴含着巨大的商机，能创造出更高的经济价值，因此各种染色月季争相上市。为了降低染色成本，追求更大利益，各类染色月季所用染料品质参差不齐。为了降低成本及追求染色效果，通常使用工业染料或在其中添加一些化学试剂。月季切花的瓶插寿命及衰老速度决定了月季的经济价值，同时也反映出其生长状态是否受到影响，在一定程度上指示其安全性。染色月季最终要走进居家环境，要与人较为亲密的接触，因此染色月季的安全性至关重要。以往研究主要集中于染色技术及其优化方面[9,11-12]，对于染色月季的安全性关注较少。笔者在使用食品级染料获得染色月季的基础上，对染色月季的瓶插衰老及重金属相关指标进行观察和检测，对食品级染色月季的安全性进行评价，以期为包括染色月季在内的染色花卉的瓶插衰老研究和安全性评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料试验植物：处于2级开放状态的白色月季“坦尼克”(Rosahybridcv.Tineke)(图1)。

图1 2级白色月季“坦尼克”Fig.1 Secondary white rose “Tineke”

1.2 试验方法前期使用不同浓度的食用色素(柠檬黄)对月季切花进行染色，经对比，9 g/L食用色素(柠檬黄)染色月季切花的基部均匀着色，色调柔和，因此在以下试验过程中，如无特殊标注，食用色素染色均使用9 g/L柠檬黄对月季切花进行染色。通过比色法测定超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性，人工计数法统计菌落生长情况，二硫腙比色法测定染色月季花瓣中铅、汞、砷的含量。

1.2.1瓶插寿命的观测。使用9 g/L柠檬黄对月季切花进行染色，将食用色素染色月季和未染色月季分别插入去离子水中，每隔1 d将月季花枝末端剪切去除1 cm左右长度，每处理20枝月季，重复3次，观察花朵落瓣及萎蔫状态，进行瓶插天数统计，研究食用色素对月季切花瓶插期是否有影响。

1.2.2SOD和CAT测定。使用食用色素与网购的所谓“专业染色剂”对月季切花进行染色，着色后，称取0.1 g染色花瓣，加入1 mL提取液，进行冰浴研磨，8 000 g，4 ℃离心10 min，取上清，置冰上待测。使用超氧化物歧化酶试剂盒(Solarbio)进行SOD测定，于725型分光光度计560 nm处测定吸光度。使用过氧化氢酶试剂盒(Solarbio)进行CAT测定，于725型分光光度计240 nm处测定吸光度A1，1 min后的吸光度A2，计算ΔA=A1-A2。

1.2.3菌落生长观测。使用食用色素与专业染色剂对白色月季切花“坦尼克”进行染色，未染色月季切花作为对照，将切花完全着色后的瓶插液涂布于LB固体培养基上，37 ℃培养，记录菌落生长情况，采用人工计数法记录不同瓶插液的菌落生长状况。

1.2.4铅含量的测定。使用食用色素对白色月季切花“坦尼克”进行染色，未染色月季切花作为对照。称取5 g月季花瓣，加入10 mL硝酸、0.5 mL高氯酸，在120 ℃，0.5～1.0 h 180 ℃，2.0～4.0 h 220 ℃的条件下进行消解，待液体呈棕褐色时加入少许硝酸，直至冒出白烟，液体为无色或者微黄时，消解结束。将消解液冷却后用水定容至10 mL，混匀。将10 μL铅标准系列溶液和5 μL 磷酸二氢铵-硝酸钯溶液同时注入石墨炉，原子化后测定吸光度，以质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，制作标准曲线[13]。在与测定标准溶液相同的试验条件下，将10 μL 空白溶液或试样溶液与5 μL 磷酸二氢铵-硝酸钯溶液同时注入石墨炉，原子化后测定吸光度，与标准系列比较定量[14]。

1.2.5汞含量的测定。使用食用色素对白色月季切花“坦尼克”进行染色，未染色月季切花作为对照。称取2 g月季花瓣，加入45 mL硝酸、10 mL硫酸、数粒玻璃珠于消解装置锥形瓶中，转动锥形瓶防止局部炭化。装上冷凝管后小火加热，待发泡后停止加热；发泡停止后，加热回流2 h(如加热过程中溶液变为棕色，加入5 mL硝酸，继续回流2 h)。溶液为无色或淡黄色时，进行冷却，加入20 mL水，继续加热回流10 min放冷。然后用蒸馏水冲洗冷凝管，冲洗液并入消化液中，将消化液经玻璃棉过滤于容量瓶中。吸取汞标准使用液，将硝酸溶液与去离子水以1∶9的比例混合，配置汞浓度为0、0.20、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 ng/mL的标准液[15]。设定双光束测汞仪最佳条件，连续用硝酸溶液进样，待读数稳定之后，转入标准系列测量，绘制标准曲线。转入试样测量，先用稀释的硝酸溶液进样，使读数基本回零，再分别测定试样空白和试样消化液，试样测定结果按公式计算[16]。

1.2.6砷含量的测定。使用食用色素对白色月季切花“坦尼克”进行染色，未染色月季切花作为对照。称取2 g月季花瓣，加入5 mL硝酸于消解罐中，浸泡过夜。将消解液于140 ℃下孵育4 h，自然冷却至室温后将消解罐取出，在控温电热板上120 ℃驱散棕色气体。后将消解液移入25 mL容量瓶中，用少许蒸馏水洗涤内罐3次，合并洗涤液至25 mL，混匀备用。吸取1.00 mg/L砷标准使用液，将硝酸溶液与去离子水以2∶98的比例混合，配制砷浓度分别为0、1、5、10、50和100 ng/mL的标准系列溶液。将电感耦合等离子体质谱仪调试到符合要求后，将标准系列引入仪器进行测定，处理数据，绘制标准曲线，计算回归方程[17]。相同条件下，将试剂空白、样品溶液分别引入仪器进行测定。根据回归方程计算出样品中砷元素的浓度[18]。

1.3 数据处理采用 Excel 2010 和 SPSS 23.0 进行数据统计与分析，采用 Origin 2018 作图。

2 结果与分析

2.1 食用色素染色月季与未染色月季瓶插寿命比较在温度(20±2)℃、湿度(50±5)%的条件下，观察染色月季的瓶插寿命。染色月季切花与未染色月季切花的瓶插寿命均为9～10 d，经统计分析，二者无显著差异，表明食用色素对染色月季的生理代谢影响较小，并未改变或减少月季的瓶插寿命。

2.2 不同处理月季抗氧化酶活性为检测食用色素是否对月季切花造成损害，加速月季切花衰老，以未染色月季和网购专业染色剂染色月季作为对照，测定并分析食用色素染色月季的抗氧化酶活性。SOD是生物体内重要的抗氧化酶，是生物体内清除自由基的首要物质，其在生物体内的水平高低是判断衰老的直观指标[19]。较高浓度的SOD 可以减缓细胞膜内的过氧化作用，保持细胞膜的完整性，从而延缓植物器的脱落和衰老[20-21]。由图2a可知，食用色素处理月季切花的SOD活性为752.60 U/g，专业染色剂处理与未染色处理月季切花的SOD活性分别为398.71、777.37 U/g。食用色素处理与未染色处理月季切花的SOD活性相近，但极显著高于专业染色剂处理的SOD活性。

CAT是一种生物体抗衰老的保护酶，能维护细胞膜的稳定性和完整性，是生物演化过程中建立起来的生物防御体系的关键酶之一。CAT具有提高植物抗逆水平，提高植物光合作用，增强植物防御能力和延缓衰老等作用[22]。由图2b可知，CAT的活性与SOD的活性变化趋势一致，食用色素处理月季切花的CAT活性为27.12 U/g，专业染色剂处理与未染色处理月季切花的CAT活性分别为11.30、38.42 U/g。食用色素处理的CAT活性虽然比未染色处理月季切花的CAT活性低，但二者间无显著差异，显著高于专业染色剂处理。

以上2个结果说明专业染色剂在月季切花染色过程中，对月季花造成一定伤害，致使SOD和CAT活性降低，加速了月季切花衰老；而食用色素染色对月季切花影响较小，与未染色月季的SOD和CAT活性相近，这与食用染色月季与未染色月季瓶插寿命相近的结果一致，也暗示食用色素染色剂比网购的专业染色剂安全性高。

注：*和**分别表示处理间差异显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)。 Note：* and * * respectively indicate significant(P<0.05)and extremely significant(P<0.01)differences between treatments.图2 不同处理月季切花SOD(a)和CAT(b)活性Fig.2 SOD(a) and CAT(b) activity of rose cutting under different treatments

2.3 不同处理瓶插液中微生物菌落生长情况造成植物衰老的原因有很多，其中微生物在植物切口处过多积累，造成气孔堵塞也是其中一个重要因素。为检测食用色素中微生物是否过多积累而对月季切花造成损害，以未染色月季和专业染色剂染色月季作为对照，测定并分析食用色素染色月季的微生物菌落生长情况。对食用色素处理、专业染色剂处理和未染色处理的瓶插液进行稀释，稀释倍数分别为×1、×10、×100，将其涂布于LB培养基上，采用人工计数法观察记录菌落数目。从图3可见，食用色素处理瓶插液(×100)中的菌落数目极显著高于未染色处理，极显著低于专业染色剂处理。这说明与专业染色剂相比，食用色素对月季切花损害较小，相对更加安全可靠，对月季切花瓶插期的影响较小。

注：**表示处理间差异极显著(P<0.01)。 Note：** indicates extremely significant(P<0.01)differences between treatments.图3 不同染色剂处理瓶插液中微生物菌落数目Fig.3 Number of microbial colonies in the bottle insert under different stain treatments

2.4 不同处理月季重金属含量安全性评价国标中规定食品级胭脂红色素中铅的含量≤0.1 mg/kg。由表1可知，未染色月季切花中铅含量为0.020 3 mg/kg，染色月季切花中铅含量为0.028 1 mg/kg，二者间差异不显著，且远低于国标中要求的铅含量，证明染色月季切花达到食品级要求。国标中规定食品级柠檬黄色素中汞含量≤0.01 mg/kg，未染色月季切花中汞含量为0.005 26 mg/kg，染色月季切花中汞含量为0.005 58 mg/kg，二者间差异不显著，且远低于国标中要求的汞含量，证明染色月季切花达到食品级要求。国标中规定食品级柠檬黄色素中的砷含量≤0.5 mg/kg。未染色月季切花中砷含量为0.004 80 mg/kg，染色月季切花中的砷含量为0.004 61 mg/kg，二者间差异不显著，且远低于国标中要求的砷含量，证明染色月季切花达到食品级要求。

表1 染色月季与未染色月季重金属含量Table 1 Heavy metal content of dyed and un-dyed rose 单位：mg/kg

3 结论与讨论

随着时代的进步，人们对鲜花需求日益扩大，已不再满足于传统鲜花的颜色，为了满足人们所需，在现有技术相对匮乏的情况下，人工染色显得尤为重要。但由于染色切花与人体接触紧密，越来越多的人对染色切花对人体造成危害提出了质疑。该研究通过食用色素月季切花与专业染色剂月季切花和未处理的月季切花进行对比研究，旨在探讨食用色素对月季切花的瓶插衰老和安全性的影响。试验结果表明，在温度(20±2)℃、湿度(50±5)%的条件下，染色月季切花与未染色月季切花的瓶插寿命均为9～10 d，无显著差异；食用色素月季切花的抗氧化酶活性均低于未染色月季切花，且显著高于专业染色剂处理，说明专业染色剂破坏了切花体内的酶，致使酶活性降低；观测食用色素处理月季切花瓶插液菌落生长情况，瓶插液中的菌落数目显著低于专业染色剂处理，且染色花瓣中铅、汞、砷的含量也远低于国标含量，证明食用色素处理的月季切花安全无害。该试验进一步摸索出一套安全有效的染色技术，在满足日益增长的市场需求的同时，可为包括染色月季在内的染色花卉的瓶插衰老研究和安全性评价提供参考。