趙曉幗,朱 毅,羅云波
(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)
外源蔗糖對(duì)蘿卜幼苗品質(zhì)及代謝酶活性的影響
趙曉幗,朱 毅*,羅云波
(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)
以“滿堂紅”品種的蘿卜為材料,探究不同質(zhì)量濃度的外源蔗糖噴灑處理對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜幼苗營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)(花青素、葉綠素、類胡蘿卜素、總酚和芥子油苷等含量)及代謝酶(過(guò)氧化物酶(peroxidase,POD)和苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL))活性的影響。結(jié)果表明:對(duì)于生長(zhǎng)3、5 d和7 d的蘿卜幼苗,0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理均能夠顯著提高其花青素、葉綠素、類胡蘿卜素、總酚、芥子油苷含量及POD、PAL活性(P<0.05),而0.2 g/100 mL蔗糖處理對(duì)其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量及抗氧化性的影響不顯著(P>0.05);0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理在改善其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面的差別不大。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,可采用質(zhì)量濃度0.4 g/100 mL蔗糖噴灑處理蘿卜幼苗來(lái)提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
蘿卜;幼苗;蔗糖;品質(zhì);代謝酶
蘿卜是一種重要的十字花科蔬菜,廣泛被人類食用[1]。十字花科蔬菜中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如VC、VE、酚類化合物、類胡蘿卜素、花青素、葉綠素和芥子油苷等。有研究報(bào)道,十字花科芽苗菜中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如芥子油苷、類胡蘿卜素和酚類化合物)的含量是成熟蔬菜(如蘿卜、西蘭花、甘藍(lán)等)的15~50 倍[2-4],國(guó)內(nèi)外研究者采用不同的處理方式來(lái)提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[1,5-9]。蔗糖是調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的信號(hào)分子,關(guān)于其促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)累積的文獻(xiàn)已有報(bào)道,但是蔗糖噴灑處理對(duì)蘿卜幼苗品質(zhì)的影響還未見(jiàn)報(bào)道。鑒于此,本實(shí)驗(yàn)以“滿堂紅”品種蘿卜為試材,探究了不同質(zhì)量濃度的外源蔗糖噴灑處理對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜幼苗營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及代謝酶活性的影響,以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一定的理論參考。
1.1 材料與試劑
“滿堂紅”蘿卜種子 北京京研盛豐種苗研究所。
2-丙烯基芥子油苷(sinigrin) 美國(guó)Sigma公司;Folin-酚試劑、沒(méi)食子酸、乙醇、愈創(chuàng)木酚、過(guò)氧化氫國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
1.2 儀器與設(shè)備
DK-98-I恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器公司;HZC-250恒溫振蕩培養(yǎng)箱 江蘇太倉(cāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠;5424R Eppendorf離心機(jī) 德國(guó)Eppendorf公司;M200 Pro多功能酶標(biāo)儀 奧地利帝肯公司。
1.3 蘿卜苗的栽培
挑選顆粒飽滿、無(wú)霉變的滿堂紅蘿卜種子用蒸餾水清洗后,置于5 mL/L的NaClO溶液中浸泡30 min。將NaClO溶液瀝干并用蒸餾水清洗3~4 次后,置于蒸餾水中浸泡8 h。將浸泡后的種子均勻播撒在30 cm×20 cm的育苗盤(pán)內(nèi),育苗盤(pán)上鋪有4 層紗布以防止育苗過(guò)程中水分過(guò)度流失。將播撒種子后的育苗盤(pán)置于23 ℃的培養(yǎng)室中避光催芽2 d后,轉(zhuǎn)移至16 h光照/8 h黑暗的條件下培育生長(zhǎng),晝/夜溫度為23 ℃/20 ℃,相對(duì)濕度為70%~75%。在培育過(guò)程中,每隔8 h分別用蒸餾水(對(duì)照)、0.2、0.4、0.6 g/100 mL蔗糖噴灑種子或幼苗。采集生長(zhǎng)3、5 d和7 d的蘿卜苗,在液氮中快速冷凍后,經(jīng)封口袋包裝置于—80 ℃冰箱中保存,以供后續(xù)實(shí)驗(yàn)用。
1.4 測(cè)定方法
花青素含量參考文獻(xiàn)[10]的方法測(cè)定,單位是U/g,表示每克鮮質(zhì)量樣品所含的花青素單位數(shù);葉綠素和類胡蘿卜素含量參考文獻(xiàn)[11]的方法測(cè)定;總酚含量參考文獻(xiàn)[12]的方法測(cè)定;芥子油苷含量的測(cè)定采用氯化鈀分光光度計(jì)法[13-14];苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase,PAL)活力參考文獻(xiàn)[15]的方法測(cè)定,以每小時(shí)每克樣品酶促反應(yīng)體系吸光度增加0.01為1 個(gè)PAL活力單位,記為U;過(guò)氧化物酶(peroxidase,POD)活力采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[16],以每克鮮質(zhì)量樣品每分鐘吸光度變化量增加1.0為1個(gè)POD活力單位,記為U。
1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量及酶活力均平行測(cè)定3 次,數(shù)據(jù)均采用SPSS 16.0(SPSS Inc., Chicago, IL,USA)軟件進(jìn)行鄧肯氏多重差異分析,單因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)(P<0.05)。
2.1 蔗糖對(duì)蘿卜幼苗花青素含量的影響
圖1 不同質(zhì)量濃度蔗糖對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜苗花青素含量的影響Fig.1 Effects of different concentrations of sucrose on anthocyanin content in radish sprouts
花青素是植物中普遍存在的一類天然色素。在蘿卜苗中,花青素主要集中于子葉和莖中,不僅可以作為食用色素,而且對(duì)人體還具有一定的抗氧化和抗癌活性功效[10]。在生長(zhǎng)過(guò)程中,分別采用蒸餾水(對(duì)照)、0.2、0.4、0.6 g/100 mL蔗糖溶液噴灑處理蘿卜苗,結(jié)果見(jiàn)圖1,隨著生長(zhǎng)天數(shù)的增加,其花青素含量越來(lái)越高。與對(duì)照組相比,生長(zhǎng)3、5 d和7 d的蘿卜苗,0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖噴灑處理能顯著提高其花青素含量(P<0.05),且隨著蘿卜苗生長(zhǎng)天數(shù)的延長(zhǎng),0.4 g/100 mL蔗糖處理對(duì)其合成和累積的促進(jìn)效果越顯著(P<0.05)。3 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理比對(duì)照組分別提高17.5%和29.2%;5 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高31.0%和38.2%;7 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高68.2%和60.9%,而0.2 g/100 mL蔗糖處理對(duì)花青素含量無(wú)顯著影響(P>0.05)。Guo Rongfang等[17]研究表明,蔗糖可以提高西蘭花幼苗中的花青素含量,與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。有研究報(bào)道稱,在擬南芥中,蔗糖作為一種信號(hào)分子能夠促進(jìn)花青素合成過(guò)程中相關(guān)基因的表達(dá)進(jìn)而提高花青素的含量[18]。當(dāng)處理蘿卜苗的蔗糖質(zhì)量濃度提高時(shí),其誘導(dǎo)花青素合成過(guò)程中相關(guān)基因表達(dá)量增加,進(jìn)而提高花青素的含量。隨著生長(zhǎng)天數(shù)的增加,適宜質(zhì)量濃度的蔗糖持續(xù)誘導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá),使得其促進(jìn)花青素合成的效果越顯著。
2.2 蔗糖對(duì)蘿卜幼苗葉綠素含量的影響
圖2 不同質(zhì)量濃度蔗糖對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜苗葉綠素含量的影響Fig.2 Effects of different concentrations of sucrose on chlorophyll content in radish sprouts
葉綠素是植物體進(jìn)行光合作用必需的元素。如圖2所示,0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL的外源蔗糖處理能顯著提高蘿卜幼苗葉綠素的含量(P<0.05),且隨著生長(zhǎng)天數(shù)的延長(zhǎng),0.4 g/100 mL蔗糖促進(jìn)葉綠素積累的效果越明顯(P<0.05)。3 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理組葉綠素含量比對(duì)照組分別提高7.2%和11.9%;5 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高12.3%和14.3%;7 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高48.2%和38.9%。有研究報(bào)道,葉綠體的形成會(huì)受到糖的影響,葡萄糖處理能夠抑制擬南芥幼苗葉綠體的形成[19],而本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蔗糖處理后蘿卜幼苗葉綠素含量顯著提高,有利于幼苗進(jìn)行光合作用,與劉麗萍[20]研究結(jié)果一致,此差異可能是由于植物種類和糖種類的不同造成的。隨著生長(zhǎng)天數(shù)的延長(zhǎng),葉片面積逐漸增大,光合作用越明顯,適宜質(zhì)量濃度蔗糖的促進(jìn)作用越顯著。
2.3 蔗糖對(duì)蘿卜幼苗類胡蘿卜素含量的影響
圖3 不同質(zhì)量濃度蔗糖對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜苗類胡蘿卜素含量的影響Fig.3 Effects of different concentrations of sucrose on carotenoid content in radish sprouts
類胡蘿卜素是一類對(duì)人體有較多生理功能的色素。如圖3所示,隨著蘿卜苗生長(zhǎng)天數(shù)的增加,其類胡蘿卜素含量逐漸升高;0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理均能顯著地提高生長(zhǎng)3、5 d和7 d的蘿卜苗中類胡蘿卜素的含量(P<0.05)。3 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理組的類胡蘿卜素含量比對(duì)照組分別提高24.6%和24.4%;5 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高11.1%和13.7%;7 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高32.4%和27.6%。該結(jié)果與葉綠素的變化趨勢(shì)一致,原因可能在于這兩種色素的合成途徑較相似[21],且含量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[22]。
2.4 蔗糖對(duì)蘿卜幼苗總酚含量的影響
圖4 不同質(zhì)量濃度蔗糖對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜苗總酚含量的影響Fig.4 Effects of different concentrations of sucrose on total phenolic content in radish sprouts
酚類化合物在植物抗氧化體系中具有重要作用[17]。酚類化合物的合成或積累受到多種外界環(huán)境條件和外源誘導(dǎo)因子的影響[23-25]。如圖4所示,0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理均能顯著提高生長(zhǎng)3、5 d和7 d的蘿卜苗中總酚含量(P<0.05)。隨著天數(shù)的延長(zhǎng),0.4 g/100 mL蔗糖促進(jìn)其合成或積累的效果越明顯(P<0.05)。3 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理組的總酚含量比對(duì)照組分別提高11.8%和20.4%;5 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高16.5%和17.4%;7 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高38.2%和38.1%。該發(fā)現(xiàn)與Guo Rongfang等[17]研究結(jié)果一致,可能是由于蔗糖引起的滲透壓所致。外源蔗糖會(huì)提高蘿卜幼苗體內(nèi)的滲透壓,造成細(xì)胞失水,影響其新陳代謝,進(jìn)而提高總酚含量。隨著生長(zhǎng)天數(shù)的增加,適宜質(zhì)量濃度的蔗糖持續(xù)作用于蘿卜苗,使得其促進(jìn)總酚含量提高的效果越明顯。
2.5 蔗糖對(duì)蘿卜幼苗芥子油苷含量的影響
圖5 不同質(zhì)量濃度蔗糖對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜苗芥子油苷含量的影響Fig.5 Effects of different concentrations of sucrose on total glucosinolate content in radish sprouts
芥子油苷作為十字花科蔬菜中廣泛存在的次級(jí)代謝產(chǎn)物,其對(duì)人體有著重要的生理功能,如抗癌和保護(hù)細(xì)胞等[26]。芥子油苷的合成受到多種因素的調(diào)控,如植物激素[25]、光照[27]、采后包裝[28]、水分[29-30]和二氧化碳[31]等。如圖5所示,對(duì)于生長(zhǎng)3 d和5 d的蘿卜苗,0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖能顯著提高其芥子油苷含量(P<0.05),而對(duì)于生長(zhǎng)7 d的蘿卜苗,0.2、0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖均能顯著提高其含量(P<0.05)。隨著生長(zhǎng)天數(shù)的增加,0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL的蔗糖促進(jìn)芥子油苷合成或積累的效果越明顯(P<0.05)。3 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理比對(duì)照組分別提高15.0%和21.0%;5 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高26.9%和28.2%;7 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高35.1%和37.0%。Guo Rongfang等[17]研究發(fā)現(xiàn),用相同質(zhì)量濃度蔗糖和甘露糖醇處理西蘭花幼苗,均能提高芥子油苷含量,但兩者對(duì)其含量的影響差別不大,推斷造成此現(xiàn)象的原因可能在于滲透壓的作用。外源蔗糖會(huì)提高蘿卜幼苗體內(nèi)的滲透壓,造成細(xì)胞失水,進(jìn)而提高芥子油苷的含量。而Guo Rongfang等[6]研究發(fā)現(xiàn),蔗糖處理西蘭花幼苗可提高芥子油苷合成過(guò)程中相關(guān)基因的表達(dá)量,進(jìn)而提高芥子油苷含量。
2.6 蔗糖對(duì)蘿卜幼苗PAL活性的影響
圖6 不同質(zhì)量濃度蔗糖對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜苗PAL活性的影響Fig.6 Effects of different concentrations of sucrose on PAL activity in radish sprouts
研究報(bào)道稱,苯丙氨酸解氨酶(PAL)是植物體內(nèi)酚類化合物合成過(guò)程中重要的一種酶[32],PAL活性會(huì)受到外源茉莉酸甲酯和外界創(chuàng)傷的影響[24-25]。如圖6所示,隨著生長(zhǎng)天數(shù)的增加,對(duì)照組蘿卜苗PAL活性降低;0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理蘿卜苗均能顯著提高其PAL活性(P<0.05),且生長(zhǎng)天數(shù)越長(zhǎng)其促進(jìn)效果越明顯(P<0.05)。3 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理組的PAL酶活力比對(duì)照組分別提高30.7%和30.2%;5 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高86.4%和93.7%;7 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高145.8%和159.7%。該結(jié)果與總酚含量變化趨勢(shì)相一致,其原因在于PAL是酚類化合物合成過(guò)程中較為重要的酶,PAL活性提高有利于總酚的合成過(guò)程中相關(guān)基因的表達(dá)而使其含量提高[33]。Guo Rongfang等[17]研究發(fā)現(xiàn),用蔗糖處理西蘭花幼苗,也可以顯著提高其PAL活性。據(jù)此可推斷,蔗糖可能通過(guò)誘導(dǎo)PAL合成或調(diào)控過(guò)程中相應(yīng)基因的表達(dá)而導(dǎo)致其活性的增強(qiáng)。隨著生長(zhǎng)天數(shù)的增加,適宜質(zhì)量濃度蔗糖持續(xù)作用的累積效應(yīng)增強(qiáng),使得其促進(jìn)PAL活性提高的效果更顯著。
2.7 蔗糖對(duì)蘿卜幼苗POD活性的影響
圖7 不同質(zhì)量濃度蔗糖對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜苗POD活性的影響Fig.7 Effects of different concentrations of sucrose on POD activity in radish sprouts
過(guò)氧化物酶(POD)是植物體一種重要的組織抗氧化酶。如圖7所示,隨著生長(zhǎng)天數(shù)的增加,POD活性逐漸增強(qiáng)。對(duì)于生長(zhǎng)3 d和5 d的蘿卜苗,0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理均能顯著提高其活性(P<0.05),而0.2 g/100 mL蔗糖處理效果不明顯(P>0.05)。對(duì)于生長(zhǎng)7 d的蘿卜苗,0.2、0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理均能顯著提高其活性(P<0.05)。對(duì)于生長(zhǎng)3 d的蘿卜苗,蔗糖對(duì)其促進(jìn)效果最好。3 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理組比對(duì)照組分別提高68.4%和56.4%;5 d苗:0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高29.6%和10.1%;7 d苗:0.2、0.4 g/100 mL和0.6 g/100 mL蔗糖處理分別提高27.7%、41.2%和47.2%。李小剛等[34]研究發(fā)現(xiàn),用1 mmol/L的蔗糖處理在140 mmol/L NO3—脅迫下的黃瓜幼苗可以提高其POD活性,而當(dāng)蔗糖濃度達(dá)5 mmol/L時(shí),其抗氧化酶活性開(kāi)始降低。賈曉琳[35]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,外源糖可以提高POD相關(guān)基因表達(dá),進(jìn)而提高其活性。與此相反,劉麗萍[20]研究發(fā)現(xiàn),外源蔗糖處理蕎麥幼苗,可減低POD活性,造成此差異的原因可能在于植物種類及糖質(zhì)量濃度的不同。
通過(guò)分析不同質(zhì)量濃度蔗糖對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜幼苗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響可知:對(duì)于生長(zhǎng)3、5、7 d的蘿卜幼苗,0.4、0.6 g/100 mL蔗糖處理均能夠顯著提高其花青素、葉綠素、類胡蘿卜素、總酚、芥子油苷的含量,而0.2 g/100 mL蔗糖處理對(duì)其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響并不顯著。
通過(guò)分析不同質(zhì)量濃度蔗糖對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜幼苗抗氧化酶活性的影響可知:對(duì)于生長(zhǎng)3、5、7 d的蘿卜幼苗,0.4、0.6 g/100 mL蔗糖處理均能夠顯著提高POD和PAL活力,而0.2 g/100 mL蔗糖處理對(duì)其活性影響并不顯著。
綜上所述,用不同質(zhì)量濃度蔗糖對(duì)不同生長(zhǎng)天數(shù)的蘿卜幼苗,0.4、0.6 g/100 mL蔗糖處理均能顯著提高其綜合營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,且隨著生長(zhǎng)天數(shù)的增加,0.4 g/100 mL蔗糖處理的效果最好。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,可采用質(zhì)量濃度為0.4 g/100 mL的蔗糖噴灑處理蘿卜幼苗來(lái)提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。本研究提供了一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的改善蘿卜幼苗營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的方法。隨著人們生活水平的提高和對(duì)飲食營(yíng)養(yǎng)的重視,其在食品領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
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Effect of Exogenous Sucrose on Quality and Metabolic Enzyme Activities of Radish Sprouts
ZHAO Xiaoguo, ZHU Yi*, LUO Yunbo
(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)
Radish (cv. Mantanghong) sprouts were adopted as the experimental material and sprayed with sucrose at different concentrations. The variations of physiological indexes (anthocyanin, chlorophyll, carotenoid, total phenolic,total glucosinolate, phenylalanine ammonia-lyase activity and peroxidase activity) of 3-, 5- and 7-day-old sprouts were investigated. Results showed that the contents of anthocyanin, chlorophyll, carotenoid, total phenolic and total glucosinolate were significantly (P < 0.05) increased by 0.4 and 0.6 g/100 mL sucrose treatment for 3-, 5- and 7-day-old sprouts, but not influenced (P > 0.05) by 0.2 g/100 mL sucrose. There was no difference between 0.4 and 0.6 g/100 mL sucrose treatment. Therefore, the nutritional value of radish sprouts could be increased by spraying 0.4 g/100 mL sucrose.
radish; sprouts; sucrose; quality; metabolic enzyme
TS255.1
A
1002-6630(2015)09-0007-05
10.7506/spkx1002-6630-201509002
2014-06-30
國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(31101263)
趙曉幗(1989—),女,碩士研究生,研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail:zhaoxg_runner@163.com
*通信作者:朱毅(1973—),女,副教授,博士,研究方向?yàn)楣卟珊蟊ur與生物活性物質(zhì)功效。E-mail:zhuyi@cau.edu.cn