不同成熟度竹筍品質(zhì)劣變機(jī)理研究

黃勁松，高云，武張飛，郭軍，郁志芳

(1.池州學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 池州 247000； 2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院，江蘇 南京 219500)

竹筍是毛竹膨大的芽和幼嫩的莖，是一種高蛋白、低脂肪、高纖維的綠色食品，深受人們的喜愛。由于竹筍生長(zhǎng)的季節(jié)性強(qiáng)，產(chǎn)筍期集中，且大多產(chǎn)于偏遠(yuǎn)的山區(qū)，從采摘到銷售的時(shí)間間隔長(zhǎng)，筍體中纖維素與木質(zhì)素含量迅速增加[1]，導(dǎo)致竹筍組織變硬[2]；采后水分及營(yíng)養(yǎng)成分流失嚴(yán)重，導(dǎo)致其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降，在常溫貯藏一周后便會(huì)明顯地失去鮮嫩可口的食用品質(zhì)[3]，組織木質(zhì)化，嚴(yán)重地制約了竹筍的加工與利用。近年來，科研人員對(duì)采后竹筍保鮮進(jìn)行大量的研究，采取各種保鮮方法[4-9]來延緩采后竹筍品質(zhì)劣變(木質(zhì)化)，并取得了豐碩的成果。本文以不同成熟度竹筍為研究對(duì)象，研究其品質(zhì)劣變(木質(zhì)化)的生理生化變化，為今后竹筍的采后保鮮及基因改良奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

竹筍采摘于池州市貴池區(qū)平天湖風(fēng)景區(qū)，用于實(shí)驗(yàn)的竹筍要求無機(jī)械傷，無病蟲害，無腐爛，同種成熟度的竹筍大小一致，且為同一時(shí)間采摘。取3種成熟度(嫩、中、老)，莖長(zhǎng)分別為10、20和30 cm左右，如圖1所示。

圖1 不同成熟度的竹筍

1.2 試劑

反式肉桂酸、NADP、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、氯化鎂、4-香豆酸、輔酶A、ATP、Tris、鹽酸、雙氧水、乙二胺四乙酸二鈉、抗壞血酸、鹽酸羥胺、對(duì)氨基苯磺酸、乙醚、亞硝酸鈉、α-萘胺、濃硫酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、醋酸、醋酸鈉、硼酸鈉、硼酸、β-巰基乙醇、L-苯丙氨酸、四氯化鈦、濃氨水、丙酮，均為分析純。

1.3 儀器

電子天平，凱豐集團(tuán)有限公司；XW-80 A微型渦旋混合儀，上海滬西分析儀器廠有限公司；IKA A11基本型研磨機(jī)，上海川翔生物科技有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州國華電器有限公司；UV-2802紫外可見分光光度計(jì)，尤尼柯(上海)儀器有限公司。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 木質(zhì)素含量測(cè)定

將一定量的竹筍放入研磨機(jī)中，并加入適量的液氮凍結(jié)后，將其粉碎至粉末狀。稱取2.0 g粉末，向其加入72% H2SO420 mL，并不斷攪拌，然后在室溫下靜置6 h，其他操作同參考文獻(xiàn)[10]。

1.4.2 POD、4-Cl、PAL和CAD活性測(cè)定

將一定量的竹筍放入研磨機(jī)中，并加入適量的液氮凍結(jié)后，將其粉碎至粉末狀。稱取2.0 g粉末，加入相應(yīng)的緩沖溶液后并充分搖勻，轉(zhuǎn)入管中，在8 000g，4 ℃離心30 min，上清液即為粗酶液，其他操作同參考文獻(xiàn)[11]。

1.4.3 呼吸強(qiáng)度和MDA含量的測(cè)定

將一定量的竹筍放入研磨機(jī)中，并加入適量的液氮凍結(jié)后，將其粉碎至粉末狀。稱取2.0 g粉末于離心管中，并加入5%TCA溶液5.0 mL，搖勻，然后在8 000g，4 ℃下離心30 min，取上清液進(jìn)行測(cè)定，其他操作同參考文獻(xiàn)[11]。呼吸強(qiáng)度測(cè)定方法同參考文獻(xiàn)[11]。

將一定量的竹筍放入研磨機(jī)中，并加入適量的液氮凍結(jié)后，將其粉碎至粉末狀后，其他操作同參考文獻(xiàn)[11]。

2 結(jié)果與討論

2.1 PAL、POD、CAD、4-Cl活性及木質(zhì)素含量的變化

在生長(zhǎng)發(fā)育過程中[12]或采后貯藏期間，果蔬木質(zhì)化程度不斷提高[13-14]，木質(zhì)化對(duì)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、抗病及環(huán)境適應(yīng)性等方面發(fā)揮重要的作用[15-16]。木質(zhì)素是苯丙烷類代謝的重要產(chǎn)物，木質(zhì)素的合成需要多種酶參與，其中PAL、POD、CAD和4-Cl最為常見。PAL能催化苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為肉桂酸，是植物次生代謝的關(guān)鍵酶，而POD催化H2O2分解促進(jìn)木質(zhì)素單體發(fā)生聚合形成木質(zhì)素，該反應(yīng)是木質(zhì)素生物合成的最后一步。CAD和4-Cl是木質(zhì)素合成過程中兩種重要的酶，對(duì)整個(gè)代謝過程起著重要的調(diào)控作用。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，不同成熟度竹筍PAL與木質(zhì)素的相關(guān)系數(shù)為0.982 9，而POD與木質(zhì)素的相關(guān)系數(shù)為0.990 5，均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，表明木質(zhì)素的生物合成與這兩種酶密切相關(guān)。就CAD活性而言，3種成熟度竹筍之間的差異不顯著，有學(xué)者認(rèn)為，即使CAD活性被抑制的植物仍可維持正常木質(zhì)素合成水平，在木質(zhì)素合成途徑中為非限速酶，可能較低的內(nèi)源CAD活性就能滿足植物體木質(zhì)素合成的需要[17]。嫩的竹筍與中等及老的竹筍之間4-Cl活性差異顯著，通過分析，竹筍在生長(zhǎng)過程中與木質(zhì)素合成有關(guān)聯(lián)的一些關(guān)鍵酶如PAL、POD和4-Cl活性上升(圖2)，表明木質(zhì)素合成速度加快，產(chǎn)物木質(zhì)素含量增加，從而導(dǎo)致竹筍組織木質(zhì)化衰老，該研究結(jié)果與蕨菜的相關(guān)研究[10]結(jié)果一致。

2.2 抗氧化能力及呼吸速率的變化

呼吸速率是衡量植物新陳代謝強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，其數(shù)值越大表明竹筍在生理活動(dòng)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗越大，產(chǎn)品衰老加快，其貯藏的壽命就短。竹筍在生長(zhǎng)發(fā)育過程中，嫩竹筍的呼吸(CO2)速率為201.4 mg·kg-1·h-1，中等嫩度竹筍為176.2 mg·kg-1·h-1，而衰老的竹筍為170.9 mg·kg-1·h-1，幼嫩的部位比成熟呼吸強(qiáng)度大，可能是幼嫩竹筍細(xì)胞分裂快，而衰老的細(xì)胞已木質(zhì)化，其呼吸強(qiáng)度也減弱(圖3)。MDA是膜脂氧化降解的重要產(chǎn)物，其含量與組織的損傷和衰老程度呈正相關(guān)[18]，老竹筍的MDA含量高達(dá)0.871 mmol·g-1·h-1，比嫩的竹筍高出110.3%，比中等嫩度竹筍高出108.1%，說明竹筍在生長(zhǎng)發(fā)育過程中，隨著MDA含量的增加，竹筍漸漸衰老。

圖2 不同成熟度竹筍木質(zhì)素合成相關(guān)酶活性及木質(zhì)素含量的變化

圖3 不同成熟度竹筍抗氧化能力及呼吸速率的變化

3 小結(jié)