6芐氨基腺嘌呤對蕨菜木質化的影響

黃勁松,郭 軍,蔣林惠,宦 晨,郁志芳,*

(1.池州學院材料與化學工程系,安徽池州 247000;2.南京農業(yè)大學食品科技學院,江蘇南京 210095)

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黃勁松1,2,郭 軍1,蔣林惠2,宦 晨2,郁志芳2,*

(1.池州學院材料與化學工程系,安徽池州 247000;2.南京農業(yè)大學食品科技學院,江蘇南京 210095)

為了有效地抑制采后蕨菜木質化,延長蕨菜的貨架期。分別比較25mg/L 6-芐氨基腺嘌呤(6-benzyl aminopurine,6-BA)及50mg/L 6-BA浸泡處理蕨菜15min后,在13～15℃、相對濕度80%～85%條件下貯藏9d,用清水浸泡作CK,測定苯丙氨酸解氨酶(PAL)、過氧化物酶(POD)、4-香豆酸輔酶A連接酶(4-CL)、肉桂醇脫氫酶(CAD)、過氧化氫酶(CAT)等酶及丙二醛(MDA)含量、木質素含量、蛋白質含量。結果表明：6-BA處理能明顯降低與木質素合成相關酶PAL、POD、4-CL、CAD等活力(p<0.05);各處理中木質素含量在貯藏期間均呈上升趨勢,蛋白質含量呈下降趨勢;在貯藏期間,6-BA處理組中木質素及MDA的含量低于CK組;6-BA處理及CK組蛋白組含量均呈下降趨勢,但6-BA處理明顯抑制蛋白質含量下降和明顯提高CAT酶活力。綜上50mg/L 6-BA能較好地抑制采后蕨菜的木質化。

蕨菜,6-芐氨基腺嘌呤,木質化

蕨菜又名拳頭菜,屬鳳尾蕨科可食用多年生草本植物。新鮮蕨菜在貯藏過程中易出現(xiàn)莖組織變硬、變色、風味下降等品質劣變現(xiàn)象,從而縮短了其貨架期并影響其食用價值[1]。木質化是許多蔬菜采后在貯藏期品質劣變的一個重要原因,采后蔬菜在貯藏過程中木質素的合成不僅可引起產品色澤、質地等感官品質的下降,還會造成營養(yǎng)價值降低,影響產品的食用性[2]。國內外有關蕨菜的研究集中于干燥保藏[3-4],化學保藏[5]、生物活性物質的提取[6-7]和氣調保藏[8]等研究上。近年來,植物激素(6-BA,GA3)廣泛地應用于延緩采后蔬菜衰老的研究上,并在茭白[9]、竹筍[10]應用上取得良好的效果,但未見6-BA用于采后蕨菜品質改良方面的研究。本實驗以蕨菜莖為實驗材料,研究6-BA對蕨菜木質化的影響,以其揭示外源植物激素調節(jié)蕨菜采后木質化的機理,為外源植物激素在蕨菜貯藏保鮮中應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蕨菜采摘于安徽省池州市貴池區(qū)三臺山,莖長度約20cm,無病蟲害及機械傷,尺寸一致。十水合硼酸鈉、硼酸、三水合醋酸鈉、冰醋酸、6-芐氨基腺嘌呤(6-BA)、三氯乙酸(TCA)、硫代巴比妥酸(TBA)、愈創(chuàng)木酚、雙氧水(H2O2)、十二水合磷酸氫二鈉、二水合磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、β-巰基乙醇、聚乙烯吡烙烷酮(PVPP)、L-苯丙氨酸、鹽酸、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、甘油、二硫蘇糖醇(DTT)、4-香豆酸、輔酶A(CoA)、腺苷三磷酸(ATP)、NADP、肉桂酸、牛血清白蛋白、考馬斯亮藍G-250、H2SO4等均為國產分析純。

精密電子天平 DJ300北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;高速冷凍離心機 GL-20G-Ⅱ上海安亭科學儀器廠;數(shù)顯恒溫水浴鍋 HH-6常州國華電器有限公司;微型旋渦混合儀 XW-80A上海滬西分析儀器廠有限公司;電熱恒溫鼓風干燥箱 DHG-9030A上海益恒實驗儀器有限公司;紫外-可見分光光度計 WFJ UV-2802 PC尤尼柯(上海)儀器有限公司。

1.2 實驗方法

將采摘后蕨菜放入25mg/L、50mg/L 6-BA溶液中浸泡15min(蕨菜質量與浸泡液體積比為1∶2),自然晾干后每樣品重量約500g左右用塑料保鮮袋挽口包裝,以清水浸泡15min處理為對照組(CK),置于13～15℃,相對濕度80%～85%條件下貯藏,每處理重復3次,貯藏期間每3d測定一次相關生化指標。

1.3 生化指標測定

1.3.1 木質素測定 稱取蕨菜樣品2.0g于研缽中,用液氮研磨至粉狀,其他操作同參照參考文獻[11],含量以mg/gFW表示。

1.3.2 過氧化物酶(POD)活力的測定 稱取蕨菜樣品2.0g于研缽中,用液氮研磨至粉狀,其他同參照文獻[12]。

1.3.3 苯丙氨酸酶解氨酶(PAL)活力的測定 稱取蕨菜樣品2.0g于研缽中,用液氮研磨至粉狀,其他參照參考文獻[13]的方法,定義1h內A290增加0.001為PAL的1個酶活力單位(U),結果表示為U/gFW。

1.3.4 4-香豆酸輔酶A連接酶(4-CL)活力的測定 稱取蕨菜樣品2.0g于研缽中,用液氮研磨至粉狀,其他參照參考文獻[14]。

1.3.5 肉桂醇脫氫酶(CAD)活力的測定 稱取蕨菜樣品2.0g于研缽中,用液氮研磨至粉狀,其他參照參考文獻[13],定義1h內A340增加0.001為CAD的1個酶活力單位(U),結果表示為U/gFW。

1.3.6 丙二醛(MDA)含量的測定 稱取蕨菜樣品2.0g于研缽中,用液氮研磨至粉狀,其他參照參考文獻[11]方法。

1.3.7 過氧化氫酶(CAT)活力的測定 稱取蕨菜樣品2.0g于研缽中,用液氮研磨至粉狀,其他參照參考文獻[15]方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

實驗每個處理相關指標測定重復三次,分別求其平均值和標準偏差,并使用統(tǒng)計軟件SPSS18.0軟件進行顯著性及相關性分析,p<0.05為差異顯著。

2 結果與討論

2.1 不同濃度6-BA對采后蕨菜木質素含量的影響

隨著蕨菜貯藏時間的延長,其莖組織中木質素含量增加,組織變硬,從而失去鮮嫩的品質。如圖1所示,經25、50mg/L 6-BA及CK處理蕨菜中木質素含量在貯藏期間呈上升趨勢,三種處理所致木質素變化趨勢一致。但CK組在9d貯藏期間木質素含量均高于25mg/L及50mg/L 6-BA,CK組的木質素含量上升至0d的1.53倍,而25與50mg/L 6-BA處理的木質素含量為0d的1.35倍和1.19倍,可見,采后6-BA處理能抑制蕨菜貯藏過程中木質素的生成,從抑制的效果來看,CK組與50mg/L 6-BA處理差異顯著,但從木質素含量來看,50mg/L 6-BA處理蕨菜明顯抑制木質素,這與周任佳[16]研究6-BA對采后蘆筍木質化所選的濃度相近。

圖1 不同濃度6-BA對采后蕨菜木質素含量的影響Fig.1 Effect of different concentration of 6-BA on lignin content of post-harvest P. aquilinum

2.2 不同濃度6-BA對采后蕨菜的蛋白質含量的影響

采后果蔬在貯藏期間營養(yǎng)成分必然發(fā)生一定變化,可能影響果蔬的食用價值。由圖2所示,三種處理的蕨菜蛋白質含量隨貯藏時間的延長呈下降趨勢。CK組與6-BA處理組間差異明顯,但25和50mg/L 6-BA處理間在貯藏的前6d差異不顯著,而在第9d,CK組、25與50mg/L 6-BA處理間差異顯著(p<0.05)。說明6-BA處理在一定程度上延緩蛋白質的分解,保持蕨菜的營養(yǎng)價值。從效果上來看,50mg/L 6-BA處理后蕨菜在貯藏9d顯著高于其他兩組。

圖2 不同濃度6-BA對采后蕨菜粗蛋白質含量的影響Fig.2 Effect of different concentration of 6-BA on protein content of post-harvest P aquilinum

2.3 不同濃度6-BA對采后蕨菜的PAL、POD、CAD、4-CL酶活的影響

PAL是木質素合成中限速酶,能催化苯丙氨酸轉化為肉桂酸,而POD則是木質素合成中最后一步,催化過氧化氫分解促使木質素單體聚合形式木質素大分子。CAD與4-CL則是木質素合成途徑的兩個中間酶。如圖3所示,三種處理方式中,PAL酶活性變化趨勢均呈現(xiàn)先下降、上升、下降的趨勢,CK組與6-BA處理組PAL酶活差異顯著(p<0.05),6-BA處理PAL活性顯著低于CK,此結果與6-BA對采后綠竹筍影響相似[16]。Bate等[17]和Sewalt等[18]研究發(fā)現(xiàn),抑制了PAL基因表達的轉基因煙草中木質素含量比CK低。POD酶活的變化如圖3所示,經50mg/L 6-BA處理過POD酶活低于25mg/L及CK組。而25mg/L與50mg/L 6-BA處理POD酶活變化趨勢一致,CK組POD在第3、6d酶活明顯高于6-BA處理,此結果表明與CK組相比,6-BA處理能抑制POD的活性,特別是貯藏的前6d。在貯藏期間,50mg/L 6-BA處理POD活性偏低,說明50mg/L 6-BA處理對POD活性影響顯著低于CK組,但在貯藏9d差異不顯著。6-BA處理對POD活性的影響與綠蘆筍木質化方面研究現(xiàn)象相似[16]。另從圖3可知,CK組CAD與4-CL的酶活顯著高于6-BA處理組(p<0.05),有利于木質素的生物合成。

圖3 不同濃度6-BA對采后蕨菜PAL、POD、4-CL、CAD活力的影響Fig.3 Effect of different concentration of 6-BA on PAL,POD,4-CL,CAD activity of post-harvest P. aquilinum

2.4 不同濃度6-BA對采后蕨菜的MDA含量及CAT酶活的影響

膜脂過氧化產物MDA可以直接反映細胞的膜脂過氧化程度[19],采后蕨菜MDA含量在0d為2.84nmol/gFW,隨著貯藏時間的延長,6-BA處理組中蕨菜MDA含量呈下降趨勢,而CK組呈先上升后下降趨勢,上升原因可能使細胞膜氧化嚴重,然后產生大量MDA,到貯藏后期,由于H2O2含量下降,氧化細胞膜程度降低,因此產生的MDA含量下降。CK組與25mg/L處理對蕨菜中MDA含量影響不顯著,而50mg/L處理從第3d后對MDA含量較其他處理差異顯著(p<0.05),說明50mg/L 6-BA處理延緩了蕨菜衰老進程,有利于保持蕨菜的新鮮狀態(tài),與6-BA處理可有效保持鮮切茭白[9]和采后蘆筍[16]品質相一致。CAT是植物體內H2O2清除體系中一種重要酶,它通過減少生物體內H2O2的含量,減少其對細胞結構的破壞。CK組CAT酶活在貯藏期間低于6-BA處理,說明50mg/L 6-BA處理能明顯減少H2O2對植物細胞的傷害(p<0.05)。

圖4 不同濃度6-BA對采后蕨菜MDA含量的影響Fig.4 Effect of different concentration of 6-BA on MDA content of post-harvest P. aquilinum

圖5 不同濃度6-BA對采后蕨菜CAT酶活力的影響Fig.5 Effect of different concentration of 6-BA on CAT enzymatic activity of post-harvest P. aquilinum

3 結論

本文研究蕨菜木質化過程中主要酶有PAL、POD、4-CL、CAD等,6-BA處理與CK相比,PAL、POD、4-CL、CAD酶活均低于CK組,結合采后蕨菜在貯藏過程中木質素含量持續(xù)增加,說明6-BA處理能有效延緩蕨菜的木質化,其可能機制是由于抑制PAL、POD、4-CL、CAD等酶活性[9],木質素合成速度將減慢,導致木質素積累速度比CK組低,從6-BA處理的兩種濃度比較來看,50mg/L 6-BA處理蕨菜抑制木質化效果更好。

研究了不同處理蕨菜在貯藏過程中MDA含量的變化,25mg/L處理與CK組MDA含量實驗差異不明顯,而50mg/L 6-BA處理在整個貯藏過程中一直呈下降趨勢,說明50mg/L 6-BA處理對細胞膜脂氧化起到抑制作用,從而有利于保持蕨菜的新鮮狀態(tài)。另外CK組CAT酶活低于6-BA處理,說明6-BA處理可有效減少H2O2對細胞的傷害。從蛋白質含量來看,各處理在整個貯藏期間,蛋白質含量均呈下降趨勢,蛋白質分解產物可能為其他次生代謝提供原料,說明在貯藏期間營養(yǎng)價值下降。

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Effect of 6-benzyl aminopurine on postharvest lignification onPteridiumaquilinum

HUANG Jin-song1,2,GUO Jun1,JIANG Lin-hui2,HUAN Chen2,YU Zhi-fang2,*

(1.Department of Materials and Chemical Engineering,Chizhou College,Chizhou 247000,China;2.College of Food Science & Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China)

In order to effectively restrain post-harvest lignification and extend the shelf life ofPteridiumaquilinum,Post-harvestPteridiumaquilinumwas soaked in the solution of 25mg/L and 50mg/L 6-BA solution for 15 min;then stored under 13～15℃,RH 80%～85% for 9d and the control(CK)was soaked in water and then as same as 6-benzyl aminopurine(6-BA)treatment. The enzyme activity of phenylalnine ammonialyase(PAL),peroxidase(POD),4-coumarate CoA ligase(4-CL),Cinnamyl alcohol dehydrogenase(CAD),Catalase(CAT)and malondialdehyde(MDA)content,lignin content and protein content were determined. Results showed that enzyme activity of PAL,POD,4-CL,CAD treated by 6-BA was significantly lower than CK. Lignin content was ascending and protein content was descending during its storage period. Lignin and MDA content of 6-BA treatment was lower than CK. Protein content and enzyme activity of CAT was significantly higher than the control. In conclusion,the lignification process could be inhibited by 6-BA during storage periods.

Pteridiumaquilinum;6-BA;lignification

2014-09-02

黃勁松(1979- )，男，碩士，講師，主要從事采后生物學與處理技術研究。

*通訊作者:郁志芳(1960-)，男，博士，教授，主要從事采后生物學與貯藏加工研究。

安徽省教育廳科研資助項目(KJ2013Z237)；院級自然重點項目(2014ZRZ002)。

TS201.1

A

:1002-0306(2015)09-0327-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.09.062