外源乙烯處理對(duì)鮮切萵苣和甘藍(lán)苯丙烷代謝的影響

馬 杰，胡文忠 ，畢 陽(yáng)，姜愛(ài)麗

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730070;2.大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連116600)

鮮切果蔬(fresh－cut fruits and vegetables)也稱(chēng)最少加工果蔬、半加工果蔬以及輕度加工果蔬，是由新鮮果蔬經(jīng)過(guò)分級(jí)、清洗、整修、去皮、切分、保鮮、包裝等處理而制成的即食鮮活產(chǎn)品［1－2］。隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快和生活水平的提高，人們對(duì)鮮切果蔬的消費(fèi)需求逐漸增加，探討鮮切果蔬的保鮮方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。研究表明，苯丙烷代謝作為果蔬體內(nèi)主要的次生代謝途徑之一，可生成酚類(lèi)物質(zhì)、類(lèi)黃酮等抗氧化物質(zhì)清除組織細(xì)胞內(nèi)的自由基，從而減輕果蔬的氧化損傷［3］。還可作為植保素，抵抗病原微生物的侵染。目前，有關(guān)鮮切萵苣［3］、鮮切花椰菜［4］、鮮切番茄［5］等果蔬中的總酚含量及其抗氧化性的研究有所報(bào)道，但對(duì)鮮切果蔬的苯丙烷代謝的研究報(bào)道尚不多見(jiàn)。乙烯作為調(diào)控園藝產(chǎn)品成熟和衰老的重要植物激素，在植物生長(zhǎng)發(fā)育尤其在應(yīng)對(duì)生物及非生物脅迫的應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程中具有重要作用［6］。但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于外源乙烯調(diào)控鮮切蔬菜代謝等方面的研究報(bào)道很少，鄭亞男等［7］通過(guò)外源乙烯處理鮮切甘薯，發(fā)現(xiàn)甘薯的品質(zhì)得到顯著提高。本實(shí)驗(yàn)采用外源乙烯處理鮮切萵苣和鮮切甘藍(lán)，研究其對(duì)苯丙烷代謝的關(guān)鍵酶和主要次生代謝產(chǎn)物積累的影響，為揭示乙烯對(duì)鮮切葉菜類(lèi)蔬菜生物化學(xué)的研究提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

萵苣和甘藍(lán) 購(gòu)于大連開(kāi)發(fā)區(qū)樂(lè)購(gòu)超市，選擇葉片新鮮且無(wú)機(jī)械損傷，無(wú)病蟲(chóng)害，顏色、大小基本一致的葉菜做試材，購(gòu)買(mǎi)后立即運(yùn)往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理;95%乙醇、硼酸、硼砂、L－苯丙氨酸、EDTA、β－巰基乙醇、羥胺鹽酸、乙酰溴、乙烯利等試劑 均為分析純。

PL2O3精密電子天平 梅特勒－托利多儀器上海有限公司;Lamda－25紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 美國(guó)PE;SIM－F140型制冰機(jī) 日本三洋;BR4i型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)、T－25型勻漿器 德國(guó)IKA;;電熱恒溫水浴鍋 上海精宏;超低溫冰箱 青島海爾。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 葉菜處理 將葉菜用清水清洗后，切割成1cm×2cm條狀，將樣品于10μL/L乙烯利溶液(相當(dāng)于4μL/L乙烯，以雙蒸水為溶劑)浸泡10min，以雙蒸水中浸泡相同時(shí)間的樣品作對(duì)照，瀝干后各處理的樣品分別裝在經(jīng)過(guò)紫外線殺菌的PE塑料淺盤(pán)中，25～30μm聚乙烯保鮮膜密封包裝。包裝好的樣品置于 4℃的冷庫(kù)中貯藏，分別于 0、1、2、4、8 和 12h 測(cè)定各生理生化指標(biāo)。每處理用樣品10g，重復(fù)3次。

1.2.2 苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的測(cè)定 參照曹建康的方法［8］并修改。取 10.0g甘藍(lán)樣品，加入10.0mL pH8.8硼酸－硼砂緩沖液，冰浴條件下勻漿后于4℃、10000×g條件下離心40min。取1支試管，加入3mL 50mmol/L、pH8.8硼酸－硼砂緩沖液和0.5mL 20mmol/L L－苯丙氨酸溶液，在37℃預(yù)保溫10min，再加入0.1mL酶液，混合后，迅速測(cè)定該混合液在290nm處的吸光值作為反應(yīng)的初始值(OD0)。然后將反應(yīng)管置于37℃保溫60min。保溫結(jié)束時(shí)，再立即測(cè)定一次反應(yīng)混合液在290nm處的吸光值作為反應(yīng)的終止值(OD1)。均以蒸餾水作為參比空白進(jìn)行調(diào)零。根據(jù)保溫前后樣品管溶液吸光值的變化，計(jì)算PAL活性。重復(fù)3次。

1.2.3 總酚和類(lèi)黃酮的測(cè)定 參照Pirie and Mullins的方法［9］并作修改。取10.0g甘藍(lán)樣品，加入少許經(jīng)預(yù)冷的1%HCl－甲醇溶液，冰浴條件下勻漿后轉(zhuǎn)入25mL刻度試管中，用1%HCl－甲醇溶液沖洗勻漿管，一并轉(zhuǎn)移到試管中，定容至20mL，混勻，于4℃避光提取20min，期間搖動(dòng)數(shù)次后過(guò)濾，于280、325nm處分別測(cè)定總酚、類(lèi)黃酮的吸光值，重復(fù)3次，結(jié)合總酚、類(lèi)黃酮的標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)定總酚、類(lèi)黃酮含量。

1.2.4 木質(zhì)素含量測(cè)定 參照Morrison的方法［10］并修改。取10.0g甘藍(lán)樣品與預(yù)冷的5mL 95%乙醇研磨，4℃、10000×g離心20min，沉淀物用95%乙醇沖洗3次，再用乙醇∶正己烷 =1∶2(V/V)沖洗3次，收集沉淀使其干燥，干燥物溶于1mL 25%溴化乙酰冰醋酸溶液中，70℃恒溫水浴30min，然后加1mL 2mol/L NaOH中止反應(yīng)。再加2 mL冰醋酸和0.1mL 7.5mol/L羥胺鹽酸，離心，取上清液0.02mL，用冰醋酸定容至5mL，280nm下測(cè)定樣品吸光值，重復(fù)3次。木質(zhì)素含量以O(shè)D280·g FW－1表示。重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 乙烯處理對(duì)鮮切萵苣和甘藍(lán)PAL活性的影響

萵苣鮮切12h內(nèi)，PAL活性呈單峰型變化，這與鮮切甘薯［10］和鮮切蘋(píng)果［11］PAL 活性先升后降的變化趨勢(shì)相似。外源乙烯處理后，萵苣的PAL活性顯著得到抑制(p＜0.05)，2h處差異最大，低于對(duì)照74%(圖1A)。甘藍(lán)鮮切2h內(nèi)PAL活性緩慢降低至初始值的27%，之后有所回升，外源乙烯處理使鮮切甘藍(lán)PAL的活性低谷提前至鮮切1h，1h處差異最大，低于對(duì)照2.75倍(由圖1B)。根據(jù)研究，外源乙烯在抑制鮮切萵苣中PAL活性的升高與總酚、類(lèi)黃酮含量的增加相一致，雖然未能增強(qiáng)組織抗性，但可誘導(dǎo)植物發(fā)生褐變的作用底物——多酚類(lèi)化合物減少，從而使鮮切萵苣的保持較好的感官品質(zhì)。

圖1 外源乙烯處理對(duì)鮮切萵苣和鮮切甘藍(lán)PAL活性的影響Fig.1 Effect of exogenous ethylene on PAL activity of fresh－cut lettuce and fresh－cut cabbage

2.2 乙烯處理對(duì)鮮切萵苣和甘藍(lán)總酚含量的影響

鮮切萵苣的總酚含量在鮮切1h內(nèi)降低至初始值46%，之后保持穩(wěn)定至切后8h開(kāi)始顯著回升，12h含量達(dá)到最大(圖2A，)。經(jīng)外源乙烯處理后總酚含量在鮮切2h內(nèi)呈下降趨勢(shì)，之后緩慢上升，除鮮切8h略高于對(duì)照，在其它時(shí)間均比對(duì)照低，鮮切1h差異達(dá)到最大，低于對(duì)照62.5%(p＞0.05)。與萵苣不同，鮮切甘藍(lán)在12h內(nèi)其總酚含量變化不大，在0.47～1.15mg/g范圍內(nèi)上下浮動(dòng)變化(p＞0.05)。由圖2B可知，外源乙烯處理后甘藍(lán)的總酚含量在鮮切12h內(nèi)均低于對(duì)照，差異最大值在鮮切8h處取得，低于對(duì)照0.42mg/g。對(duì)比兩種葉類(lèi)蔬菜發(fā)現(xiàn)，鮮切12h內(nèi)萵苣的總酚含量高于甘藍(lán)的總酚含量，0h差異最大，鮮切萵苣的總酚含量比鮮切甘藍(lán)高1.2mg/g。

2.3 乙烯處理對(duì)鮮切萵苣和甘藍(lán)類(lèi)黃酮含量的影響

圖2 外源乙烯處理對(duì)鮮切萵苣和鮮切甘藍(lán)總酚含量的影響Fig.2 Effect of exogenous ethylene treatments on total phenol of fresh－cut lettuce and fresh－cut cabbage

類(lèi)黃酮與總酚的變化趨勢(shì)大體相似，鮮切萵苣的類(lèi)黃酮含量在鮮切2h內(nèi)緩慢降低，大體保持不變之后于8h后顯著上升。經(jīng)過(guò)外源乙烯處理可將穩(wěn)定時(shí)間提前至鮮切1h，之后趨勢(shì)維持不變(圖3A)。除此之外，外源乙烯處理后，鮮切萵苣在鮮切12h內(nèi)類(lèi)黃酮含量均低于對(duì)照，鮮切12h時(shí)差異達(dá)到最大(p＞0.05)，低于對(duì)照7.63mg/g。由圖3B可見(jiàn)，甘藍(lán)在鮮切12h內(nèi)其類(lèi)黃酮含量在4.80～7.14mg/g范圍內(nèi)呈下降上升再下降再上升的往復(fù)變化，經(jīng)過(guò)外源乙烯處理后鮮切甘藍(lán)的類(lèi)黃酮含量顯著降低，8h差異最大，低于對(duì)照67%(p＜0.05)。

圖3 外源乙烯處理對(duì)鮮切萵苣和鮮切甘藍(lán)類(lèi)黃酮含量的影響Fig.3 Effect of exogenous ethylene treatments on flavonoid of fresh－cut lettuce and fresh－cut cabbage

2.4 乙烯處理對(duì)鮮切萵苣和甘藍(lán)木質(zhì)素含量的影響

切割處理后果蔬組織啟動(dòng)自身防御系統(tǒng)合成木質(zhì)素產(chǎn)生愈傷組織，加固細(xì)胞壁，從而保證果蔬品質(zhì)。而乙烯作為信號(hào)分子，通過(guò)信號(hào)傳導(dǎo)加速機(jī)體的修復(fù)反應(yīng)合成大量木質(zhì)素，提高系統(tǒng)抗性。木質(zhì)素在植物代謝過(guò)程中可輸送水分、加固細(xì)胞壁、抵抗病原物、提高組織抗性。本研究發(fā)現(xiàn)，萵苣鮮切12h內(nèi)呈單峰型變化，于鮮切1h達(dá)到含量高峰，而經(jīng)過(guò)外源乙烯處理后，鮮切萵苣的木質(zhì)素含量顯著升高(p＞0.05)，鮮切8h差異最大，高于對(duì)照0.45個(gè)單位(圖4A)。與此不同，甘藍(lán)鮮切12h內(nèi)呈雙峰型變化，并于鮮切1h和8h分別達(dá)到含量高峰，外源乙烯處理后將含量高峰分別提前至鮮切1h和4h，同時(shí)顯著增加甘藍(lán)的木質(zhì)素含量，4h差異最大(p＜0.05)，高于對(duì)照0.94個(gè)單位(圖4B)。這與姜愛(ài)麗等［12］通過(guò)水楊酸處理提高藍(lán)莓果實(shí)的木質(zhì)素含量這一結(jié)果相一致。

圖4 外源乙烯處理對(duì)鮮切萵苣和鮮切甘藍(lán)木質(zhì)素含量的影響Fig.4 Effect of exogenous ethylene treatments on lignin of fresh－cut lettuce and fresh－cut cabbage

3 結(jié)論

鮮切果蔬通過(guò)苯丙烷代謝途徑，合成次生物質(zhì)酚類(lèi)化合物用以修復(fù)傷口，在鮮切果蔬防御應(yīng)答過(guò)程中起到重要作用。而乙烯參與逆境條件下植物的應(yīng)激脅迫響應(yīng)，影響到植物體內(nèi)一系列的脅迫反應(yīng)和植物的抗性。本研究以萵苣和甘藍(lán)作為試材，進(jìn)行切割處理，發(fā)現(xiàn)兩種葉菜類(lèi)蔬菜苯丙烷代謝產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物含量存在差異，鮮切萵苣的PAL活性和類(lèi)黃酮含量均高于鮮切甘藍(lán)，鮮切甘藍(lán)中的木質(zhì)素含量則比鮮切萵苣的木質(zhì)素含量高，兩者總酚含量水平相當(dāng)。利用外源乙烯處理后，鮮切萵苣和甘藍(lán)的PAL活性和總酚、類(lèi)黃酮含量均受到抑制，木質(zhì)素含量卻得到顯著增加，外源乙烯對(duì)鮮切萵苣和甘藍(lán)木質(zhì)素的促進(jìn)作用與同PAL、總酚以及類(lèi)黃酮的抑制效果發(fā)生不一致，產(chǎn)生的原因還有待進(jìn)一步借助分子生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行研究討論。總酚、類(lèi)黃酮作為多酚類(lèi)化合物可以有效的調(diào)控抗氧化系統(tǒng)，增強(qiáng)組織的抗性，延緩果蔬的氧化損傷，而利用外源乙烯處理后，兩種鮮切葉菜類(lèi)蔬菜中總酚、黃酮的含量降低，使得植物體內(nèi)主要的抗氧化物質(zhì)減少，從而得出結(jié)論，外源乙烯處理可降低鮮切萵苣和甘藍(lán)的抗性，總酚、類(lèi)黃酮含量過(guò)高會(huì)造成果蔬的褐變從而使產(chǎn)品的品質(zhì)下降，本研究采用外源乙烯處理的優(yōu)勢(shì)是可保證鮮切萵苣和甘藍(lán)維持較好的感官品質(zhì)。木質(zhì)素的含量的提高可促進(jìn)愈傷組織的合成，對(duì)機(jī)械傷害脅迫起到修復(fù)的作用。由此得到結(jié)論，采用外源乙烯對(duì)鮮切萵苣和甘藍(lán)進(jìn)行處理不利于誘導(dǎo)植物的次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生和釋放，提高鮮切果蔬的自我修復(fù)反應(yīng)，關(guān)于其他茉莉酸甲酯、水楊酸等信號(hào)分子對(duì)葉菜類(lèi)蔬菜次生代謝的影響和作用還有待進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)。

［1］Rocha A M C N，Morais A M M B.Shelf life of minimally processed apple(cv.Jonagored)determined by color changes［J］.Food Control，2003，14:13－20.

［2］高愿軍，南海娟，郝亞勤.鮮切蘋(píng)果品質(zhì)保持研究［J］.食品科學(xué)，2006，27(8):254－258.

［3］陳學(xué)紅，秦衛(wèi)東，馬利華，等.高氧氣調(diào)包裝對(duì)鮮切萵苣抗氧化活性的影響［J］.食品科學(xué)，2011，32(8):313－317.

［4］L J，Zh N，J Q Hu，et al.Combination of light exposure and low temperature in preserving quality and extending shelf－life of fresh－cut broccoli(Brassica oleracea L.)［J］.Postharvest Biology and Technology，2012，72:76－81.

［5］Ahmed L，Martin－Diana A B，Rico D C，et al.The antioxidant properties of whey permeate treated fresh－ cut tomatoes［J］.Food Chemistry 2011，124(4):1451－1457.

［6］安豐英，郭紅衛(wèi).乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制［J］.植物學(xué)通報(bào)，2006，23(5):531－542.

［7］鄭亞男，胡文忠，姜愛(ài)麗，等.外源乙烯對(duì)鮮切甘薯傷害生理效應(yīng)的影響［J］.食品工業(yè)科技，2012，33(17):346－349.

［8］曹建康，姜微波，趙玉梅.果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，2007:44－46.

［9］Pirie A，Mullins M G.Changes in anthocyanin and phenolic content of grapevine leaf and fruit tissue treated with sucrose，nitrate and abscisic acid［J］.Plant Physiol，1976，58:468－472.

［10］Morrison I M.A semi－ micro method from the determination of ligin and its use in predicting the digestibility of forage crops［J］.Sci Food Agric，1972，23:455－463.

［11］程雙，胡文忠，馬躍，等.鮮切果蔬酶促褐變發(fā)生機(jī)理的研究［J］.食品工業(yè)科技，2010，31(1):74－77.

［12］姜愛(ài)麗，胡文忠，孟憲軍，等.外源水楊酸處理對(duì)采后藍(lán)莓果實(shí)苯丙烷代謝的影響［J］.食品工業(yè)科技，2013，34(6):334－341.