茶多酚處理對采后勃氏甜龍竹筍木質(zhì)化的影響*

張雄峰，趙一鶴，李沁

(1.西南林業(yè)大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650224；2.云南省林業(yè)和草原科學(xué)院，云南 昆明 650201)

勃氏甜龍竹(Dendrocalamusbrandisi)屬禾本科(Gramineae)牡竹屬(Dendrocalamus)大型叢生竹類，廣泛分布于亞熱帶和南亞熱帶的緬甸、老撾、越南、泰國北部以及我國云南省南部、西南部的西雙版納、普洱和臨滄等地，具有用途廣、保持水土效果好、經(jīng)濟(jì)價值高等優(yōu)點[1-3]。勃氏甜龍竹是云南省重點發(fā)展的筍用竹種，其筍體大，筍味鮮甜，肉質(zhì)脆嫩，生熟均可食用，是深受人們歡迎的綠色健康食品[4]。勃氏甜龍竹筍大多產(chǎn)于山區(qū)，出筍時間集中，采收季節(jié)集中在夏季，常溫下48 h后幾乎失去商品價值和食用價值，這嚴(yán)重制約其銷售范圍和市場的拓展[5]。因此，如何延緩勃氏甜龍竹筍采后木質(zhì)化的發(fā)生，開發(fā)更加安全有效的保鮮技術(shù)以延長其貯藏期成為竹筍活體保鮮的關(guān)鍵。

竹筍是竹子幼嫩的芽，生理代謝活動旺盛，在脫離母體形成切口后呼吸作用加強，營養(yǎng)物質(zhì)消耗加快，伴隨著失水和纖維木質(zhì)化，品質(zhì)迅速退化[6]。剛采收的勃氏甜龍竹筍容易木質(zhì)化，特別是采后創(chuàng)傷會加速竹筍木質(zhì)化過程[7]。植物木質(zhì)化過程是一個復(fù)雜的生物學(xué)過程，從木質(zhì)素單體的氧化聚合再到細(xì)胞壁上的沉積，其中涉及多種酶促反應(yīng)[8-9]。此外纖維素含量的迅速增加也會導(dǎo)致筍肉變硬多渣，食用品質(zhì)下降[7]。研究發(fā)現(xiàn)，在低溫環(huán)境下竹筍的呼吸作用會被抑制，自身營養(yǎng)物質(zhì)的消耗減少，有利于保持竹筍的品質(zhì)[10]。然而，單一的使用較低的儲存溫度不能達(dá)到很好的保鮮效果，并且難以長期保持其食用品質(zhì)和口感，需要將多種方法結(jié)合起來，才能達(dá)到最優(yōu)的貯藏保鮮效果。因此，低溫結(jié)合天然生物保鮮劑的使用成為近年來竹筍采后活體保鮮研究的熱點。

茶多酚屬于一種強抗氧化劑，具有很強的抗氧化作用。茶多酚可有效提高植物抗病力，延緩衰老，被越來越多地用于食品工業(yè)、日用品和醫(yī)藥等行業(yè)[11]。茶多酚還可用于麻竹(D.latiflorus)筍[12]、薇菜(Viciagigantea)、蕨菜(Pteridiumaquilinum)[13]、天麻(Gastrodiaelata)[14]、百香果(Passifloraedulia)[15]、山楂(Crataeguspinnatifida)[16]和草莓(Fragariaananassa)[17]等食品的儲藏保鮮，均有較好的保鮮效果。目前還沒有關(guān)于茶多酚對勃氏甜龍竹筍保鮮，特別是木質(zhì)化進(jìn)程影響的研究報道。本研究以勃氏甜龍竹筍為試驗材料，分析茶多酚處理前后低溫貯藏過程中的木質(zhì)素、粗纖維和還原糖含量變化，重點分析木質(zhì)素合成酶系統(tǒng)的4個關(guān)鍵酶——苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)和肉桂醇脫氫酶(CAD)——活性的變化，結(jié)合抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)活性的變化，研究茶多酚處理對采后勃氏甜龍竹筍酶活性及木質(zhì)化的影響，為勃氏甜龍竹筍的采后貯藏保鮮提供理論和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2021年6月，在云南省普洱市凱陽農(nóng)林發(fā)展有限公司甜龍竹豐產(chǎn)示范基地，采摘無病蟲害、無機(jī)械損傷、大小適中、高約30 cm、生長健壯的勃氏甜龍竹筍。當(dāng)天運至國家林業(yè)和草原局經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心(昆明)實驗室。將挑選好的勃氏甜龍竹筍剝殼洗凈并將底部橫截面切齊后，沿筍體橫向平均切分為基部、中部、尖段3部分，然后分別進(jìn)行茶多酚涂膜處理，在4 ℃低溫下貯藏。采用30 cm×40 cm食品級PE保鮮袋保存。茶多酚為食品級，規(guī)格TP100，由江西富之源生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 方法

1.2.1 制備茶多酚溶液

以超純水為溶劑，配制0.5%、1.5%及2.5%茶多酚溶液，攪拌至茶多酚全部溶解備用。

1.2.2 涂膜處理

不同涂膜處理見表1。

表1 試驗處理方案Tab.1 Scheme of treatment conditions

洗凈后的基部、中部、尖段等3部分竹筍分別用超純水、不同濃度茶多酚(0.5%、1.5%及2.5%)溶液浸泡5 min，自然陰干后分別用食品級PE保鮮袋分袋裝好，每組3個重復(fù)，貯藏在4 ℃、相對濕度(RH)為90%的恒溫恒濕箱中，觀察竹筍外觀變化情況。每隔2 d取樣，基部、中部、尖部混合取樣，并使用液氮速凍處理后放置于-80 ℃超低溫冰箱保存待測。

1.3 測定指標(biāo)

(1)木質(zhì)素測定 木質(zhì)素的測定參考申德省[18]的改進(jìn)方法。

(2)粗纖維 粗纖維的測定參照GB/T5009.10—2003的方法，使用Fibertc8000纖維素分析儀測定。

(3)還原糖測定 還原糖含量的測定依據(jù)GB5009.7—2016中直接滴定法。

(4)色差值測定 竹筍筍體色度的測定，使用日本Konica(柯尼卡)CR-400/410色差儀分別對筍體進(jìn)行測定，每個竹筍樣品測定4次，記錄 “L”為亮度值， “b”為黃度值。

(5)木質(zhì)素合成關(guān)鍵酶活性的測定 酶活性的測定使用ELISA檢測試劑盒，采用雙抗體一步夾心法酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和IBM SPSS Statistics 21對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和方差統(tǒng)計分析(P<0.05表示差異顯著)，使用origin 2018進(jìn)行圖表的繪制，所有數(shù)據(jù)均為3次生物學(xué)重復(fù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 勃氏甜龍竹筍外觀品質(zhì)的變化

不同貯藏時間勃氏甜龍竹筍外觀品質(zhì)的測定如圖1～圖3所示。各組勃氏甜龍竹筍在貯藏初期筍體潔白，質(zhì)地脆嫩，隨著貯藏時間的延長，黃度逐漸增加，亮度逐漸降低，外觀品質(zhì)明顯下降。貯藏第0 d對照組勃氏甜龍竹筍的黃度顯著低于3個處理組(P<0.05)，亮度則顯著高于3個處理組，這是因為3個處理組經(jīng)茶多酚溶液處理后對筍體顏色有一定影響所造成的。貯藏第2 d對照組的黃度顯著大于處理組1和2，亮度則顯著低于3個處理組。貯藏第4 d對照組的黃度顯著大于處理組1和3，亮度顯著小于3個處理組，其中處理組3亮度顯著大于處理組1和2。貯藏第6 d對照組的黃度顯著大于處理組3，亮度則顯著低于3個處理組，其中處理組3亮度顯著大于處理組1和2。第8 d對照組勃氏甜龍竹筍黃度值達(dá)到最大值18.67，亮度值降低到最小值81.51，顏色變化明顯，而使用茶多酚的3個處理組勃氏甜龍竹筍黃度值降低(處理組3<處理組2<處理組1)，亮度值增加(處理組3>處理組2>處理組1)。由此對比分析可得出，隨著貯藏時間的延長，勃氏甜龍竹筍外觀發(fā)生明顯褐變，品質(zhì)下降，而經(jīng)過茶多酚處理以后可以減緩褐變的發(fā)生和外觀品質(zhì)的下降，其中2.5%的茶多酚處理組護(hù)色效果最好。

2.2 勃氏甜龍竹筍木質(zhì)素、粗纖維和還原糖含量的變化

不同貯藏時間勃氏甜龍竹筍的木質(zhì)素、粗纖維和還原糖含量如圖4～圖6所示，貯藏初期各組勃氏甜龍竹筍還原糖含量較高，木質(zhì)素和粗纖維含量較低，0 d至8 d各組木質(zhì)素和粗纖維含量呈逐漸增加趨勢，還原糖含量則呈逐漸下降趨勢。第2 d至8 d整個貯藏期間，對照組木質(zhì)素和粗纖維含量都顯著大于3個處理組，還原糖含量則顯著低于對照組(P<0.05)。貯藏第2 d處理組2和3的木質(zhì)素含量顯著低于處理組1，還原糖含量則是處理組3>處理組2>處理組1。貯藏第4 d處理組2的木質(zhì)素和粗纖維含量顯著大于處理組1和3。貯藏第6 d處理組3的粗纖維含量顯著低于處理組1和2，還原糖含量顯著大于處理組1。到第8 d時，對照組木質(zhì)素和粗纖維含量分別累積增加0.96%和6.91%，還原糖含量降低0.67%，而茶多酚處理組1、2、3的木質(zhì)素含量分別較第0 d增加0.60%、0.54%和0.50%，粗纖維的含量分別較第0 d增加3.04%、2.94%和2.42%，木質(zhì)素和粗纖維含量的增加幅度顯著降低(P<0.05)；還原糖含量則都顯著大于對照組，減緩了下降的趨勢。由此可以得出，勃氏甜龍竹筍在低溫儲藏期間發(fā)生了明顯的木質(zhì)化，而經(jīng)過茶多酚處理能夠緩解竹筍的木質(zhì)化進(jìn)程，有效地減緩了竹筍的還原糖含量的降低，其中2.5%的茶多酚處理組效果最好。

2.3 勃氏甜龍竹筍木質(zhì)素合成關(guān)鍵酶活性的變化

不同貯藏時間勃氏甜龍竹筍4種酶活性(PAL、POD、PPO和CAD)的測定如圖7～圖10所示。

0 d至8 d內(nèi)對照組勃氏甜龍竹筍的4種酶均保持較高的酶活性，變化趨勢不明顯，這可能是低溫抑制了酶活性的變化。而3種不同濃度茶多酚處理組0 d至8 d內(nèi)4種酶的酶活性均呈現(xiàn)下降的趨勢，在整個貯藏期內(nèi)對照組的4種酶活性均顯著大于處理組1、2、3(P<0.05)。貯藏第0 d，處理組3的PAL和POD活性顯著大于處理組1、2，PPO活性顯著低于處理組1和2。貯藏第2 d，處理組2的PAL活性顯著低于處理組1和3，處理組3酶活性顯著大于處理組1和2，處理組1的PPO活性顯著大于處理組2和3。貯藏第4 d，處理組2的PAL活性顯著小于處理組1和3，處理組1的POD活性顯著小于處理組2和3，處理組3的PPO活性顯著低于處理組1和2，處理組3的CAD活性顯著低于處理組2。貯藏第6 d，處理組2的PAL活性顯著低于處理組1和3，處理組1的POD活性顯著小于處理組3。貯藏第8 d時3個處理組的4種酶活性達(dá)到最小值，顯著抑制了勃氏甜龍竹筍在整個低溫貯藏過程中4種酶的酶活性(P<0.05)。以上結(jié)果表明茶多酚可能通過抑制PAL、POD、PPO和CAD的酶活性來抑制木質(zhì)素和粗纖維的合成，達(dá)到貯藏保鮮的效果。

2.4 勃氏甜龍竹筍貯藏期間超氧化物歧化酶活性的變化

不同儲藏時間勃氏甜龍竹筍SOD活性的測定如圖11所示，對照組勃氏甜龍竹筍SOD活性0 d至4 d呈現(xiàn)下降趨勢，第4 d時SOD活性降低到最小值764.79 U/g，第4 d到第8 d則變化平緩(P>0.05)。3個茶多酚處理組0 d至8 d內(nèi)勃氏甜龍竹筍的SOD活性變化呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，在整個貯藏期內(nèi)酶活性均顯著高于對照組(P<0.05)。貯藏第0 d，處理組2的SOD活性最高，顯著大于處理組3。貯藏第2 d時SOD活性為：處理組2>處理組1>處理組3，差異性顯著(P<0.05)。貯藏第4 d和6 d：處理組3的SOD活性顯著低于處理組1和2。第8 d時3個處理組的SOD活性達(dá)到最大值，其中1.5%茶多酚處理組的SOD活性最高。由此對比分析可得出，在4 ℃低溫貯藏條件下，隨著時間的延長，勃氏甜龍竹筍SOD活性變小，而經(jīng)過茶多酚處理以后可以提高SOD活性，抗氧化能力得到顯著提升。

3 討論與結(jié)論

關(guān)于茶多酚對采后勃氏甜龍竹筍保鮮的應(yīng)用還未見報道，本研究關(guān)注了茶多酚處理對采后勃氏甜龍竹筍低溫貯藏過程中木質(zhì)化進(jìn)程的影響，從勃氏甜龍竹筍采后營養(yǎng)成分和酶活性變化特征，揭示茶多酚處理能延緩勃氏甜龍竹筍木質(zhì)化的內(nèi)在機(jī)制。茶多酚作為一種天然生物保鮮劑在采后竹筍保鮮方面能發(fā)揮很好的效果，但是單一生物保鮮劑并不能完全使勃氏甜龍竹筍保持良好的口感和營養(yǎng)品質(zhì)，延長其貯藏期限。因此，可以考慮增加其他天然生物保鮮劑的篩選，運用不同濃度配比，結(jié)合物理保鮮的其他方法，設(shè)置更長的貯藏保鮮時間來觀測其保鮮效果，以探索更有效更安全的保鮮方法應(yīng)用于勃氏甜龍竹筍的采后保鮮。

木質(zhì)素的合成是一個復(fù)雜的生物學(xué)過程，包括幾種苯丙烷類代謝酶系的作用以及木質(zhì)素生物合成分支酶的相互作用[8]。木質(zhì)化是勃氏甜龍竹筍采后最基本的特征，伴隨著木質(zhì)素和粗纖維含量的增加，筍體開始變硬，水分流失加快，還原糖含量降低，使其失去特有的鮮嫩脆甜的口感。本研究中，對照組勃氏甜龍竹筍在4 ℃貯藏期間黃度增加，亮度則隨著貯藏時間的延長而降低，木質(zhì)素和粗纖維含量也顯著增加，說明勃氏甜龍竹筍在貯藏期間發(fā)生了木質(zhì)化。而經(jīng)不同濃度的茶多酚處理后，勃氏甜龍竹筍從第2 d開始至第8 d期間黃度、木質(zhì)素和粗纖維含量都顯著低于空白對照組，亮度和還原糖含量則顯著高于空白對照組，表明茶多酚處理可以延緩采后勃氏甜龍竹筍的木質(zhì)化進(jìn)程和褐變的發(fā)生，達(dá)到很好的護(hù)色和保鮮效果。通過對PPO、PAL、POD和CAD這4種木質(zhì)素合成酶系統(tǒng)的關(guān)鍵性酶活性變化分析發(fā)現(xiàn)，在8 d貯藏期內(nèi)，不同濃度的茶多酚處理能抑制這4種酶的活性，使其顯著低于空白對照組。這說明茶多酚處理后可通過抑制這4種酶的活性來延緩勃氏甜龍竹筍木質(zhì)化進(jìn)程的發(fā)生。在香梨(Pyrussinkiangensis)[19]和大果山楂[20]的貯藏保鮮實驗中也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果，運用茶多酚處理來調(diào)控PPO等酶活性來延緩采后品質(zhì)的快速下降。

果蔬在木質(zhì)化過程中往往伴隨著氧化反應(yīng)的發(fā)生，大量活性氧(ROS)的產(chǎn)生會導(dǎo)致活性氧過量，對生物大分子細(xì)胞膜造成氧化損傷[21-22]。SOD等抗氧化酶是活性氧系統(tǒng)中最重要的酶，提高這些酶的活性是植物應(yīng)對氧化脅迫和延緩衰老的重要途徑[23-24]。在本研究中，與對照組相比，茶多酚處理組顯著提高了SOD活性，能作為一種勃氏甜龍竹筍采后低溫貯藏期間去除活性氧的理想選擇，表明茶多酚處理可以通過激活SOD的活性來提高勃氏甜龍竹筍在低溫貯藏期間的抗氧化能力，延遲木質(zhì)化的出現(xiàn)。這和油梨(Perseaamericana)[25]、獼猴桃(Actinidiachinensis)[26]以及非洲菊切花(Gerberajamesonii)[27]等的研究結(jié)果一致，茶多酚處理后顯著提高了SOD等抗氧化酶活性。

綜上所述，在4 ℃低溫貯藏條件下，不同濃度的茶多酚處理抑制了采后勃氏甜龍竹筍在8 d貯藏期內(nèi)的黃度、木質(zhì)素和粗纖維含量的增加，減緩其亮度和還原糖含量的變化趨勢，延緩木質(zhì)化進(jìn)程，其中2.5%的茶多酚處理效果最好。同時，與勃氏甜龍竹筍木質(zhì)化進(jìn)程相關(guān)的4種關(guān)鍵酶PAL、PPO、POD和CAD的活性均顯著低于空白對照組，抗氧化酶SOD的活性高于空白對照組。因此，茶多酚可作為一種綠色、安全、高效的天然生物保鮮劑，應(yīng)用于勃氏甜龍竹筍采后的活體貯藏保鮮中，可以延緩其木質(zhì)化的快速發(fā)生、感官品質(zhì)的快速下降和營養(yǎng)物質(zhì)的消耗。