低溫下一氧化氮延緩鮮切粉葛褐化效果研究

宋康華，張魯斌,，馮顯爵

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所/海南省熱帶園藝產(chǎn)品采后生理與保鮮重點實驗室，廣東 湛江 524031；2.嶺南師范學院生命科學與技術(shù)學院，廣東 湛江 524091）

【研究意義】 粉葛（Pueraria thomsonii Benth）是甘葛藤的變種，又名葛根、甘葛、葛麻藤等，為豆科葛屬多年生藤本植物，約含40%淀粉和12%黃酮類物質(zhì)，以及多種維生素、氨基酸和鐵、鈣、硒、鍺等微量元素，是一種營養(yǎng)獨特、藥食兼優(yōu)的綠色保健食品[1]，其中的類黃酮物質(zhì)具有抗腫瘤、清除自由基、治療心血管疾病、調(diào)節(jié)血脂代謝、改善胰島功能等功效，廣泛應用于食品、藥品、保健品行業(yè)。然而粉葛鮮切后極易發(fā)生酶促褐變，降低產(chǎn)品品質(zhì)，護色是粉葛鮮切后進行全粉加工或干制藥材的關(guān)鍵步驟，目前應用的無硫護色劑主要有氯化鈉[2]、檸檬酸[3]等，但效果仍不及亞硫酸鈉噴涂處理，因此開發(fā)更為低毒有效的護色劑仍是當前面臨的主要問題?！厩叭搜芯窟M展】 一氧化氮（NO）是一種在動植物體中普遍存在的多功能信號分子，在植物中廣泛參與生長發(fā)育、成熟衰老、脅迫應答及參與調(diào)節(jié)活性氧代謝等過程[4]，可通過抑制果蔬內(nèi)源乙烯合成延緩果蔬成熟衰老[5]，又可增加果實誘抗性[6]，顯著提高果實品質(zhì)及增加果實營養(yǎng)成分，促進人體健康，在保持園藝產(chǎn)品采前及采后品質(zhì)等方面得到廣泛應用。近年來，采后應用NO處理可有效緩解芒果[7]、葡萄[8]、竹筍[9]、香蕉[10]等果蔬的冷害；在控制果蔬褐變方面，段學武等[11]用1 mmol/L SNP處理龍眼后常溫貯藏顯著降低其褐變和果肉自溶現(xiàn)象，改善了果實品質(zhì)和外觀；外源NO處理可有效降低荔枝果皮[12]、鮮切桃[13]、蘋果[14]和生菜[15]褐變；在根莖類鮮切產(chǎn)品中應用NO處理可顯著延緩鮮切牛蒡[16]、胡蘿卜[17]等的褐變和黃化，充分體現(xiàn)了NO作為明星分子在提高果實抗氧化能力、調(diào)節(jié)細胞膜膜脂代謝及相變、調(diào)節(jié)酚類代謝途徑等方面的潛在價值?！颈狙芯壳腥朦c】 NO對果蔬產(chǎn)品無殘留毒性，且已作為一種保健品在日常生活中被人們所熟知，探索其做為褐變抑制劑的配方可協(xié)同增加鮮切粉葛的營養(yǎng)品質(zhì)和功能品質(zhì)，目前NO對抑制鮮切粉葛褐變效果的研究還未見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】 本試驗以鮮切粉葛為材料，運用NO供體硝普鈉（SNP）浸泡鮮切粉葛的方法進行處理，研究NO對鮮切粉葛5 ℃下褐變的抑制效果，同時闡明其抑制褐變的機理，對鮮切粉葛護色工藝新配方的研發(fā)具有重要的理論和實際意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

粉葛于2016年7月購自湛江寸金農(nóng)貿(mào)市場，挑選新鮮、大小均勻、無損傷、無病害的粉葛，清洗后用滅菌的工具去皮、切分成1 cm2的小塊，分別用1.0%二氧化氯進行二次清洗備用。

試驗設(shè) 4個處理 ：C K（蒸餾水）、S 2（0.5 mmol/L SNP）、S2（1.0 mmol/L SNP）、S3（2.0 mmol/L SNP），浸泡 10 min，瀝干后裝入塑料托盤中，每個托盤約裝100 g粉葛，每個處理設(shè)3次重復，然后用0.05 mm厚度聚乙烯保鮮膜封口包裝后置于5 ℃恒溫恒濕箱中貯藏，每隔2 d取樣一次測定各指標，每次測定每組樣品各取一托盤，取樣至對照失去食用價值為止。

1.2 試驗方法

褐變度參考譚誼談等[18]方法，以10×A410nm表示，多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）活性均參照譚誼談等[19]方法，分別測定420、470 nm處OD值的變化，以每分鐘變化0.01為一個酶活力單位（U），以U/g·min表示 ；苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性測定參照譚誼談等[19]的方法，測定290 nm處OD值的變化，以每小時每克鮮樣反應體系吸光度增加0.01為一個PAL活性單位（U），以U/g·h表示；總黃酮含量應用甲醇浸提，測定參考張棋等[20]方法，用mg/g表示；總酚含量測定參考SUN等[21]方法，用μg/g表示；丙二醛（MDA）含量測定參照HONG等[22]方法，以μmol/g表示。

采用Excel 2003統(tǒng)計分析軟件進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理、分析與作圖，利用SPSS.15進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 SNP處理對鮮切粉葛褐變度的影響

褐變度是反映鮮切粉葛外觀和品質(zhì)最直觀的指標。由圖1可知，隨著貯藏時間延長，鮮切粉葛不同處理褐變度呈增加趨勢，貯藏2 d時S1、S2、S3處理均可降低鮮切粉葛的褐變度，S1和S2處理間差異不顯著，貯藏6 d時不同處理間褐變程度出現(xiàn)差異，按照褐變程度的高低順序依次為：對照＞S1＞S2＞S3，且貯藏6 d后不同處理褐變速率加大，S3處理粉葛褐變度、褐變速率較為緩慢，全程褐變程度均顯著低于對照（圖2）；對照褐變度上升最快。由此推斷，適宜用量的SNP處理能夠抑制鮮切粉葛褐變程度的加重，本試驗表明，隨著SNP濃度的增大，其抑制鮮切粉葛褐變的效果越明顯，以S3處理效果較好。

2.2 SNP處理對鮮切粉葛PAL活性、總酚含量和類黃酮含量的影響

圖1 不同濃度SNP處理對鮮切粉葛褐變度的影響Fig.1 Effect of SNP treatment of different concentrations on browning degree of fresh-cut Pueraria

圖2 2.0 mmol/L SNP處理鮮切粉葛貯藏6 d時色澤Fig.2 Effect of 2.0 mmol / L SNP treatment on the color of fresh-cut Pueraria after storing 6 d

圖3 不同濃度SNP處理對鮮切粉葛PAL活性的影響Fig.3 Effect of SNP treatment of different concentrations on the activity of PAL in fresh-cut Pueraria

PAL是催化苯丙烷代謝第一步的限速酶，能夠?qū)⒈奖彼岱纸獬扇夤鹚徇M而轉(zhuǎn)化為酚類和類黃酮等次生代謝產(chǎn)物。如圖3所示，鮮切粉葛低溫貯藏期間，對照PAL活性總體呈不斷上升趨勢，貯藏期前6 d對照PAL活性緩慢升高，S1、S2、S3處理與對照差異不顯著，處理6 d后迅速上升，之后PAL活性均顯著低于對照，但S1、S2、S3處理間差異不顯著。如圖4所示，鮮切粉葛低溫貯藏期間總酚含量呈緩慢升高趨勢，在貯藏4 d時，S3、S2處理總酚含量分別為0.024、0.0289 μg/g，顯著低于S1和對照，貯藏2、6、8、10 d，S1、S2和S3處理的鮮切粉葛總酚含量均顯著低于對照，而S1、S2和S3處理間差異不顯著。如圖5所示，不同處理鮮切粉葛類黃酮含量在整個貯藏期總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且在貯藏期內(nèi)S1、S2和S3處理鮮切粉葛類黃酮含量均高于對照，在貯藏6 d時，S3、S2和S1處理的鮮切粉葛類黃酮含量達到最大值0.116、0.099、0.047 mg/g，分別為對照的4.33、3.70、1.76倍，均顯著高于對照。由此可見，S1、S2、S3處理可通過降低PAL活性、減少總酚積累，但促進類黃酮合成，抑制粉葛褐變。

圖4 不同濃度SNP處理對鮮切粉葛總酚含量的影響Fig.4 Effect of SNP treatment of different concentrations on the content of total phenol in fresh-cut Pueraria

圖5 不同濃度SNP處理對鮮切粉葛類黃酮含量的影響Fig.5 Effect of SNP treatment of different concentrations on the content of flavonoid in fresh-cut Pueraria

2.3 SNP處理對PPO和POD活性的影響

圖6 不同SNP處理對鮮切粉葛POD活性的影響Fig.6 Effect of SNP treatment of different concentrations on the activity of POD in fresh-cut Pueraria

PPO和POD協(xié)同催化氧化不同的酚類物質(zhì)形成類醌類褐色化合物。如圖6所示，POD活性在整個貯藏過程中呈先升后降的趨勢，對照、S1、S2和S3處理分別在貯藏6、4、4、2 d時出現(xiàn)峰值 28 086.25、30 687.5、27 778.33、31 322.5 U/g·min，之后緩慢下降。如圖7所示，隨著SNP濃度遞增，其對PPO活性的抑制作用也遞增，以S2處理對PPO活性的抑制作用最強，其PPO活性在整個貯藏過程中極顯著低于對照。結(jié)果表明，S1、S2、S3處理均能顯著抑制PPO活性，但對POD活性影響未見明顯規(guī)律。

圖7 不同SNP處理對鮮切粉葛PPO活性的影響Fig.7 Effect of SNP treatment of different concentrations on the activity of PPO in fresh-cut Pueraria

2.4 SNP處理對鮮切粉葛丙二醛含量的影響

MDA是細胞膜脂質(zhì)中不飽和脂肪酸發(fā)生過氧化的產(chǎn)物。由圖8可知，整個貯藏過程中MDA含量總體呈現(xiàn)上升趨勢，S1、S2和S3處理在貯藏期2、6、10 d時均減少了MDA的積累，貯藏10 d時S1、S2、S3和對照的MDA含量分別為1.244、1.107、0.861和1.379 nnol/g。S3處理的MDA含量最低，其次為S2和S1處理，其中S3、S2處理顯著低于對照，S1處理與對照間差異不顯著。

圖8 不同濃度SNP處理對鮮切粉葛MDA含量的影響Fig.8 Effect of SNP treatment of different concentrations on the content of MDA in fresh-cut Pueraria

2.5 2.0 mmol/L SNP處理鮮切粉葛生理生化指標間的相關(guān)性分析

對2.0 mmol/L SNP處理鮮切粉葛褐變相關(guān)生理生化指標進行相關(guān)性分析，結(jié)果（表1）表明，總酚含量與PAL、褐變度、類黃酮含量呈極顯著正相關(guān)，與PPO活性呈顯著負相關(guān)，與POD活性呈極顯著負相關(guān)。類黃酮含量與POD、PPO活性呈極顯著負相關(guān)，與褐變度呈極顯著正相關(guān)。MDA含量與POD活性呈顯著性負相關(guān)。POD活性與PPO活性呈極顯著正相關(guān)，與總酚含量、類黃酮含量、褐變度、PAL活性呈極顯著負相關(guān)，與MDA含量呈顯著負相關(guān)。PPO活性與PAL活性、褐變度呈極顯著性負相關(guān)，與總酚和類黃酮呈顯著負相關(guān)。褐變度與PAL活性、總酚含量和類黃酮含量均呈極顯著性正相關(guān)，與POD、PPO活性呈極顯著負相關(guān)。

表1 2.0 mmol/L SNP處理鮮切粉葛不同生理指標間相關(guān)性分析Table 1 Correlation among different physiological indexes of fresh-cut Pueraria with 2.0 mmol/L SNP treatment

3 討論

新鮮果蔬經(jīng)鮮切加工作為一種采后非生物脅迫，可顯著增加新鮮果蔬的抗氧化活性和營養(yǎng)保健功效，但同時果蔬組織鮮切后結(jié)構(gòu)遭到破壞，底物和酶直接接觸，極易引發(fā)組織褐變等生理變化，大大縮短產(chǎn)品貨架期[23]?？刂频孜锖?、酶活性及活性氧含量是抑制酶促褐變的主要途徑，本試驗通過不同濃度（0.5、1.0和2.0 mmol/L）SNP對鮮切粉葛進行浸泡護色，結(jié)果表明鮮切粉葛褐變度隨著SNP處理濃度的增大而減少，以2.0 mmol/L SNP效果最佳。

NO在調(diào)節(jié)植物酚類代謝過程中發(fā)揮重要作用，PAL在植物內(nèi)通過催化苯丙氨酸生為肉桂酸來聯(lián)系初級和刺激代謝，PPO可催化多酚類化合物發(fā)生氧化生成類醌類物質(zhì)，POD在酶促褐變中表現(xiàn)較為復雜，既能在H2O2存在下能催化酚類、類黃酮的氧化和聚合，也能清除細胞內(nèi)過多的過氧化物。張君君等[24]研究認為PAL、PPO和POD活性在鮮切黃藤筍褐變過程中起主導作用。本試驗結(jié)果表明，2.0 mmol/L SNP能夠有效抑制PAL、PPO及POD活性，減輕鮮切粉葛褐變，這與DUAN等[25]應用NO處理延緩龍眼果皮褐變的結(jié)果一致。同時，SNP處理可抑制酚類物質(zhì)合成，降低總酚含量，顯著促進類黃酮的積累，這與ROKSANA等[26]在NO延緩鮮切蘋果褐變的研究相一致，YANG等[27]研究發(fā)現(xiàn)0.5 mmol/L SNP通過抑制PAL、PPO、POD活性延緩了采后鮮竹筍的褐化，但能保持竹筍中較高的總酚含量和較低的木質(zhì)素含量，表明NO在調(diào)節(jié)酚類代謝途徑中的復雜性和多樣性，這與CINTIA推斷“NO通過與PPO、PAL活性位點相互作用抑制其活性從而減輕組織褐變”[28]的論斷一致，相關(guān)性分析表明，2.0 mmol/L SNP處理鮮切粉葛褐變度與PAL活性、總酚含量、類黃酮含量呈極顯著正相關(guān)，與POD、PPO活性呈極顯著負相關(guān)，與MDA相關(guān)性不顯著。

葛根總黃酮是葛根的有效成分，南方粉葛葛根黃酮含量少，一般多用來壓榨淀粉，趙婧文等[29]研究認為粉葛藥材中，淀粉含量越多則有效成分越少，粉葛中淀粉含量與葛根素含量呈負相關(guān)，進一步說明NO在提高栽培中草藥藥性中的重要作用。

4 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，鮮切粉葛在5 ℃貯藏過程中，0.5、1.0和2.0 mmol/L SNP預處理可通過抑制貯藏后期PAL活性降低總酚含量，抑制整個貯藏過程中PPO活性，延緩鮮切粉葛褐變，并促進類黃酮積累，以2.0 mmol/L SNP效果最佳，SNP可作為一種藥理作用極佳的抗褐變劑在鮮切粉葛護色工藝上進行應用。