乙醇對(duì)鮮切果蔬抗氧化活性及品質(zhì)變化影響的研究進(jìn)展

趙曼如，胡文忠 ，于皎雪，管玉格，高紅豆，龍 婭

（1 大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連 116600；2 生物技術(shù)與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連；3 大連理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）

鮮切果蔬是新鮮果蔬經(jīng)預(yù)處理、清洗、切分、保鮮、包裝和貯藏等一系列工序制成的不影響其自然品質(zhì)的一種成品，作為一種新興的輕度加工產(chǎn)品，以食用方便而備受消費(fèi)者歡迎。鮮切果蔬既保持了果蔬原有的新鮮狀態(tài)，又經(jīng)過(guò)加工使產(chǎn)品清潔衛(wèi)生，不但滿(mǎn)足了消費(fèi)者追求營(yíng)養(yǎng)、快節(jié)奏的生活方式等方面的需求，還滿(mǎn)足了食品快餐、軍事后勤供給等行業(yè)的特殊需要，逐漸成為果蔬消費(fèi)的主流，被認(rèn)為是今后果蔬業(yè)發(fā)展的方向之一。近年來(lái)，隨著消費(fèi)者健康意識(shí)的不斷提高，對(duì)鮮切果蔬的食用品質(zhì)有了更高的需要，對(duì)食源性果蔬的健康程度也更加關(guān)注。但由于受到機(jī)械損傷的鮮切果蔬其自身生理生化代謝加快，品質(zhì)會(huì)迅速劣變，營(yíng)養(yǎng)成分流失，貨架壽命嚴(yán)重縮短，失去商品價(jià)值，因此保證鮮切果蔬品質(zhì)和延長(zhǎng)鮮切果蔬的貨架期顯得尤為重要[1-5]。

乙醇是植物天然產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)，被美國(guó)食品和藥物管理局公認(rèn)為安全性物質(zhì)，具有強(qiáng)烈的抗菌作用，能有效地抑制霉菌的生長(zhǎng)，殺死大部分的真菌和細(xì)菌，減輕由微生物引起的腐爛和褐變。作為一種便宜且常見(jiàn)的天然揮發(fā)性化合物，乙醇參與調(diào)控與植物生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)的生理生化反應(yīng)和果蔬有機(jī)體的代謝過(guò)程，如延緩鮮切果蔬的成熟、衰老進(jìn)程，抑制呼吸躍變型果蔬的呼吸生理，生成有抑制呼吸作用的代謝產(chǎn)物，從而降低果蔬腐爛和褐變程度，維持良好的果蔬品質(zhì)。此外，乙醇還作用于植物受體細(xì)胞，參與植物防御信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，激活多種防御基因的表達(dá)，調(diào)控植物的防御反應(yīng)，提高植物對(duì)生物脅迫和非生物脅迫的抗性[6-9]。隨著鮮切果蔬市場(chǎng)逐步擴(kuò)大，乙醇對(duì)鮮切果蔬抗氧化活性及品質(zhì)的影響也得到了廣泛關(guān)注。生菜[10]、西蘭花[11]等研究都證明了適當(dāng)濃度乙醇處理鮮切果蔬可以有效提高其抗氧化活性，保持良好的生理生化品質(zhì)。

1 乙醇對(duì)鮮切果蔬抗氧化活性的影響

機(jī)械損傷導(dǎo)致鮮切果蔬體內(nèi)活性氧的代謝失衡，致使大量活性氧積累，乙烯合成速率加快，膜脂過(guò)氧化程度加劇，破壞了細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，最終引起細(xì)胞的衰老和褐變。經(jīng)過(guò)大量研究發(fā)現(xiàn)，乙醇作為天然保鮮劑有清除活性氧的能力，誘導(dǎo)鮮切果蔬啟動(dòng)抗氧化防御機(jī)制，能夠有效調(diào)控鮮切果蔬組織中苯丙烷代謝途徑、抗壞血酸代謝途徑以及谷胱甘肽代謝途徑，增強(qiáng)苯丙氨酸解氨酶（PAL）、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）等關(guān)鍵酶的活性，并保持酚類(lèi)物質(zhì)、抗壞血酸以及谷胱甘肽等抗氧化物質(zhì)的含量，從而有效提高鮮切果蔬的抗氧化活性，保持鮮切產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值[12]。

1.1 乙醇對(duì)鮮切果蔬中苯丙烷代謝的影響

圖1 鮮切果蔬中苯丙烷代謝途徑示意圖

苯丙烷代謝是植物組織中一種重要的防御代謝途徑，也是合成果蔬組織中酚類(lèi)物質(zhì)的主要途徑，酚類(lèi)物質(zhì)的含量反映了果蔬抗氧化能力的強(qiáng)弱。苯丙烷代謝途徑過(guò)程示意圖如圖1 所示，莽草酸途徑的莽草酸轉(zhuǎn)化成苯丙氨酸進(jìn)入苯丙烷代謝途徑，生成反式肉桂酸、香豆酸等，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步代謝生成類(lèi)黃酮、木質(zhì)素等。苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羥基化酶（C4H）、4-香豆酸輔酶A 連接酶（4CL）等是鮮切果蔬組織中苯丙烷代謝途徑中的關(guān)鍵酶，它們的活性與酚類(lèi)物質(zhì)含量的積累有直接關(guān)系，因此維持PAL、C4H 等的活性可在一定程度上保持酚類(lèi)物質(zhì)含量，提高鮮切果蔬抗氧化活性[12]。研究發(fā)現(xiàn)，乙醇處理可以影響PAL、C4H等關(guān)鍵酶的活性，從而顯著提高鮮切產(chǎn)品抗氧化活性，保持良好的商業(yè)價(jià)值。

馮曉汀等[13]研究乙醇處理對(duì)鮮切西蘭花貯藏期間組織中酚類(lèi)物質(zhì)含量和抗氧化能力的變化情況，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)乙醇處理的西蘭花中香豆酸、肉桂酸含量偏高，是由于乙醇保持了西蘭花體內(nèi)PAL 和C4H 的活性，通過(guò)調(diào)控苯丙烷代謝途徑，進(jìn)而抑制了香豆素和肉桂酸分解，維持了咖啡酸、蘆丁等多種單體酚和多酚含量，此外在貯藏期間乙醇處理抑制了PPO 活性，從而有效抑制了鮮切西蘭花切面褐變，提高了抗氧化活性。王慧倩[14]在20℃條件下，用不同體積分?jǐn)?shù)（2%、5%、10%、20%）乙醇熏蒸處理西蘭花，研究結(jié)果證明了乙醇熏蒸處理能夠有效調(diào)節(jié)西蘭花組織中的苯丙烷代謝過(guò)程，增加了總酚、總黃酮等抗氧化物質(zhì)的含量，同時(shí)提高西蘭花花蕾內(nèi)過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶的活性，提高果蔬體內(nèi)的DPPH 清除自由基能力、清除超氧陰離子自由基能力、羥自由基能力以及還原力升高，維持了果實(shí)組織中活性氧代謝平衡和減少膜脂過(guò)氧化，顯著提高了鮮切西蘭花抗氧化活性，延長(zhǎng)了其貨架期。Hu 等[15]研究了乙醇處理對(duì)鮮切茄子生理代謝活性和品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙醇處理改善了苯丙烷代謝速率和呼吸速率，保持較高水平的總酚含量，提高了鮮切茄子的抗氧化活性。此外對(duì)鮮切茄子的PPO 和POD 也有明顯的抑制作用，因此降低了鮮切茄子褐變程度，由此證明用乙醇處理是降低茄子生理代謝活性和保持鮮切茄子品質(zhì)的一種實(shí)用方法。因此通過(guò)以上的試驗(yàn)研究證明適宜濃度的乙醇處理能夠影響鮮切果蔬組織中的PAL的活力，通過(guò)調(diào)控苯丙烷代謝途徑影響酚類(lèi)物質(zhì)含量的積累，從而提高了鮮切果蔬的抗氧化活性，對(duì)果蔬起到良好的保鮮效果。

1.2 乙醇對(duì)鮮切果蔬中抗壞血酸代謝的影響

抗壞血酸（Asc）是一種在植物組織中廣泛存在的抗氧化劑，是植物和動(dòng)物生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖過(guò)程中所必需的物質(zhì)，對(duì)維持人體健康及果實(shí)品質(zhì)的形成具有重要作用。由于人體無(wú)法合成抗壞血酸，所以果蔬成為人類(lèi)攝取抗壞血酸的主要來(lái)源[16-17]。果蔬中的抗壞血酸主要是通過(guò)抗壞血酸代謝途徑合成，根據(jù)已有的研究發(fā)現(xiàn)，植物中的抗壞血酸代謝途徑[18-19]如圖2 所示，主要包括D-甘露糖/L-半乳糖途徑、古洛糖途徑、半乳糖醛酸途徑和肌醇途徑。此外還可以通過(guò)抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)（AsA-GSH）產(chǎn)生抗壞血酸[13]。

圖2 鮮切果蔬中抗壞血酸代謝途徑示意圖

抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）是抗壞血酸代謝過(guò)程中的重要酶，起到催化抗壞血酸氧化作用，與SOD 協(xié)同作用增強(qiáng)清除自由基能力，提高抗植物氧化脅迫能力。李佳格等[10]用濃度為2mL/L、4mL/L 和6mL/L 的乙醇處理鮮切生菜，探究了乙醇處理對(duì)鮮切生菜的保鮮機(jī)理。結(jié)果證明乙醇調(diào)節(jié)了生菜體內(nèi)的抗壞血酸代謝，進(jìn)而減緩了貯藏前期抗壞血酸的下降速度，從而加快了活性氧清除速率，較好地控制丙二醛（MDA）的含量，提高了鮮切生菜的抗氧化活性。Li 等[20]分別用濃度為1mL/kg、2mL/kg、4mL/kg 和8mL/kg 的乙醇處理草莓果實(shí)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙醇處理能夠通過(guò)促進(jìn)草莓體內(nèi)FaFeSOD 2、FaAPX 和FaCAT 基因的表達(dá)，提高SOD、CAT、APX 的活性，從而有效調(diào)控了組織中抗壞血酸代謝，增加了抗壞血酸含量的積累，增強(qiáng)了羥自由基和DPPH 自由基清除活性，最終有效地提高了鮮切草莓的抗氧化活性。同樣鮮切青花菜[21]的試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)6mL/kg 乙醇處理維持了SOD 和CAT 活性，抑制了POD 活性，從而抑制活性氧和過(guò)氧化氫水平，同時(shí)能夠維持較高的抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）活性，進(jìn)而影響了西蘭花組織中的抗壞血酸代謝，延緩抗氧化物質(zhì)抗壞血酸的減少，保持了鮮切西蘭花較高的抗氧化活性。

綜上所述，乙醇處理能夠通過(guò)促進(jìn)抗壞血酸過(guò)氧化物酶等與抗壞血酸代謝途徑相關(guān)的抗氧化酶基因的表達(dá)，提高APX 等相關(guān)酶的活性，有效調(diào)控鮮切果蔬抗壞血酸代謝，誘導(dǎo)抗壞血酸含量的積累，從而有效維持果蔬的抗氧化活性。

1.3 乙醇對(duì)鮮切果蔬中谷胱甘肽代謝的影響

乙醇可通過(guò)調(diào)節(jié)谷胱甘肽的代謝，清除自由基，進(jìn)而增強(qiáng)鮮切果蔬的抗氧化活性。谷胱甘肽代謝途徑如圖3 所示，谷胱甘肽是果蔬體內(nèi)的高活性三肽化合物，有還原型（GSH）和氧化型（GSSG）2 種類(lèi)型，與抗壞血酸協(xié)同發(fā)揮抗氧化作用[12]。果蔬組織內(nèi)抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)對(duì)控制活性氧水平起著至關(guān)重要的作用。

Mori T 等[22]研究了乙醇熏蒸處理對(duì)西蘭花體內(nèi)抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)40 pmol/mL乙醇處理能夠通過(guò)維持APX 活性，提高谷胱甘肽還原酶（GR）活性，抑制脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）活性，有效調(diào)控了西蘭花組織中抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)途徑，從而可以抑制循環(huán)過(guò)程中抗壞血酸和還原型谷胱甘肽含量下降，由此有效地清除活性氧，在一定程度上延緩西蘭花衰老變質(zhì)?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，乙醇處理對(duì)鮮切果蔬谷胱甘肽代謝的作用機(jī)理研究較少，因此需要進(jìn)一步深入研究。

圖3 鮮切果蔬中谷胱甘肽代謝途徑示意圖

2 乙醇對(duì)鮮切果蔬品質(zhì)變化的影響

近年來(lái)，隨著鮮切果蔬行業(yè)的興起和消費(fèi)者生活水平的提高，鮮切果蔬產(chǎn)品需求量加大，其顏色、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值成為了消費(fèi)者接受這些產(chǎn)品的關(guān)鍵因素。然而鮮切果蔬貯藏和運(yùn)輸過(guò)程中組織會(huì)受到損傷，其品質(zhì)發(fā)生一系列不良變化，因此保持鮮切果蔬的質(zhì)量是開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)鮮切產(chǎn)品的一個(gè)主要的事項(xiàng)[23-24]。Toshiya Asoda 等[25]發(fā)現(xiàn)乙醇熏蒸處理抑制了花椰菜組織中1-氨基環(huán)丙烷-1-甲酸（Acc）合成酶和Acc 氧化酶的活性以及抑制了乙烯對(duì)于Bo-Aco1、Bo-Aco2、和Bo-Acs1 等基因表達(dá)誘導(dǎo)作用，這些結(jié)果表明乙醇處理通過(guò)抑制乙烯反應(yīng)和乙烯生物合成抑制了西蘭花菜的衰老。王慧倩[14]的試驗(yàn)中顯示4mL/L 乙醇處理通過(guò)誘導(dǎo)鮮切西蘭花組織中蔗糖代謝酶活性上升，從而使蔗糖含量維持在較高水平，并且使葡萄糖、果糖等可溶性糖含量也明顯升高，此外乙醇處理有效維持了西蘭花L*值低水平的上升，抑制了葉綠素含量的下降，延緩了黃化，保持了良好的色澤，延長(zhǎng)了貨架期。Fukasawa 等[26]研究了乙醇蒸氣處理對(duì)西蘭花葉綠素分解酶活性及基因表達(dá)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)處理的西蘭花黃花面積較小，原因是乙醇能夠抑制果蔬葉綠素酶脫鎂葉綠酸a 加氧酶（BOPAO）基因表達(dá)，降低了葉綠素過(guò)氧化物酶的活性，從而抑制了葉綠素的降解，使西蘭花保持了較好的品質(zhì)。Study AIT 等[27]探究不同濃度（50、100 和200 μL/L）乙醇熏蒸處理對(duì)鮮切山藥酶促褐變及品質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙醇熏蒸可以減少總可溶性固形物的損失，控制丙二醛的產(chǎn)生，抑制并延緩表面褐變和微生物生長(zhǎng)，保持了鮮切山藥良好的品質(zhì)。同樣甘蔗[28]和蓮藕[29]的試驗(yàn)也證明了適宜濃度的乙醇處理能夠有效保持鮮切果蔬的色度值，控制失重率的上升，維持可溶性固形物的含量，減少貯藏期間葉綠素的消耗，抑制了黃化現(xiàn)象。此外，乙醇對(duì)貯藏期間果蔬組織中微生物腐敗和表面褐變有明顯的抑制作用，有效保持了鮮切果蔬的良好品質(zhì)。因此，證明乙醇不但可以直接影響品質(zhì)的變化，而且可以通過(guò)影響葉綠素等相關(guān)基因表達(dá)，控制丙二醛含量，維持果蔬的新鮮度，抑制細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度，保持果蔬良好的品質(zhì)。

3 結(jié)語(yǔ)

乙醇處理能夠良好地調(diào)節(jié)鮮切果蔬體內(nèi)苯丙烷代謝、抗壞血酸代謝以及谷胱甘肽代謝途徑，有效影響相應(yīng)關(guān)鍵酶活性和抗氧化物質(zhì)含量，提高鮮切果蔬的抗氧化活性。同時(shí)乙醇處理對(duì)維持鮮切果蔬生理生化品質(zhì)有著積極的作用，有防腐保鮮的效果。目前，乙醇在鮮切果蔬保鮮中的應(yīng)用中已經(jīng)取得了一些成果，顯示出了較好的應(yīng)用前景，并且逐漸引起人們的關(guān)注，但乙醇的應(yīng)用仍然存在問(wèn)題，例如，高濃度乙醇會(huì)對(duì)鮮切果蔬品質(zhì)造成不良影響，因此在保鮮過(guò)程中需要選擇適宜濃度的乙醇，此外乙醇通過(guò)調(diào)控各種代謝途徑對(duì)鮮切果蔬抗氧化活性影響的作用機(jī)理還需深入研究。因此，對(duì)乙醇的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)有待深入的探索。