外源乙烯處理對鮮切萵苣和甘藍苯丙烷代謝的影響

馬 杰，胡文忠 ，畢 陽，姜愛麗

(1.甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅蘭州730070;2.大連民族學院生命科學學院，遼寧大連116600)

鮮切果蔬(fresh－cut fruits and vegetables)也稱最少加工果蔬、半加工果蔬以及輕度加工果蔬，是由新鮮果蔬經過分級、清洗、整修、去皮、切分、保鮮、包裝等處理而制成的即食鮮活產品［1－2］。隨著現代生活節奏的加快和生活水平的提高，人們對鮮切果蔬的消費需求逐漸增加，探討鮮切果蔬的保鮮方法具有重要的現實意義。研究表明，苯丙烷代謝作為果蔬體內主要的次生代謝途徑之一，可生成酚類物質、類黃酮等抗氧化物質清除組織細胞內的自由基，從而減輕果蔬的氧化損傷［3］。還可作為植保素，抵抗病原微生物的侵染。目前，有關鮮切萵苣［3］、鮮切花椰菜［4］、鮮切番茄［5］等果蔬中的總酚含量及其抗氧化性的研究有所報道，但對鮮切果蔬的苯丙烷代謝的研究報道尚不多見。乙烯作為調控園藝產品成熟和衰老的重要植物激素，在植物生長發育尤其在應對生物及非生物脅迫的應激反應過程中具有重要作用［6］。但目前國內外對于外源乙烯調控鮮切蔬菜代謝等方面的研究報道很少，鄭亞男等［7］通過外源乙烯處理鮮切甘薯，發現甘薯的品質得到顯著提高。本實驗采用外源乙烯處理鮮切萵苣和鮮切甘藍，研究其對苯丙烷代謝的關鍵酶和主要次生代謝產物積累的影響，為揭示乙烯對鮮切葉菜類蔬菜生物化學的研究提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

萵苣和甘藍 購于大連開發區樂購超市，選擇葉片新鮮且無機械損傷，無病蟲害，顏色、大小基本一致的葉菜做試材，購買后立即運往實驗室進行處理;95%乙醇、硼酸、硼砂、L－苯丙氨酸、EDTA、β－巰基乙醇、羥胺鹽酸、乙酰溴、乙烯利等試劑 均為分析純。

PL2O3精密電子天平 梅特勒－托利多儀器上海有限公司;Lamda－25紫外可見分光光度計 美國PE;SIM－F140型制冰機 日本三洋;BR4i型臺式高速冷凍離心機、T－25型勻漿器 德國IKA;;電熱恒溫水浴鍋 上海精宏;超低溫冰箱 青島海爾。

1.2 實驗方法

1.2.1 葉菜處理 將葉菜用清水清洗后，切割成1cm×2cm條狀，將樣品于10μL/L乙烯利溶液(相當于4μL/L乙烯，以雙蒸水為溶劑)浸泡10min，以雙蒸水中浸泡相同時間的樣品作對照，瀝干后各處理的樣品分別裝在經過紫外線殺菌的PE塑料淺盤中，25～30μm聚乙烯保鮮膜密封包裝。包裝好的樣品置于 4℃的冷庫中貯藏，分別于 0、1、2、4、8 和 12h 測定各生理生化指標。每處理用樣品10g，重復3次。

1.2.2 苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的測定 參照曹建康的方法［8］并修改。取 10.0g甘藍樣品，加入10.0mL pH8.8硼酸－硼砂緩沖液，冰浴條件下勻漿后于4℃、10000×g條件下離心40min。取1支試管，加入3mL 50mmol/L、pH8.8硼酸－硼砂緩沖液和0.5mL 20mmol/L L－苯丙氨酸溶液，在37℃預保溫10min，再加入0.1mL酶液，混合后，迅速測定該混合液在290nm處的吸光值作為反應的初始值(OD0)。然后將反應管置于37℃保溫60min。保溫結束時，再立即測定一次反應混合液在290nm處的吸光值作為反應的終止值(OD1)。均以蒸餾水作為參比空白進行調零。根據保溫前后樣品管溶液吸光值的變化，計算PAL活性。重復3次。

1.2.3 總酚和類黃酮的測定 參照Pirie and Mullins的方法［9］并作修改。取10.0g甘藍樣品，加入少許經預冷的1%HCl－甲醇溶液，冰浴條件下勻漿后轉入25mL刻度試管中，用1%HCl－甲醇溶液沖洗勻漿管，一并轉移到試管中，定容至20mL，混勻，于4℃避光提取20min，期間搖動數次后過濾，于280、325nm處分別測定總酚、類黃酮的吸光值，重復3次，結合總酚、類黃酮的標準曲線，測定總酚、類黃酮含量。

1.2.4 木質素含量測定 參照Morrison的方法［10］并修改。取10.0g甘藍樣品與預冷的5mL 95%乙醇研磨，4℃、10000×g離心20min，沉淀物用95%乙醇沖洗3次，再用乙醇∶正己烷 =1∶2(V/V)沖洗3次，收集沉淀使其干燥，干燥物溶于1mL 25%溴化乙酰冰醋酸溶液中，70℃恒溫水浴30min，然后加1mL 2mol/L NaOH中止反應。再加2 mL冰醋酸和0.1mL 7.5mol/L羥胺鹽酸，離心，取上清液0.02mL，用冰醋酸定容至5mL，280nm下測定樣品吸光值，重復3次。木質素含量以OD280·g FW－1表示。重復3次。

1.3 數據處理與分析

實驗數據采用Excel進行統計分析并作圖。

2 結果與分析

2.1 乙烯處理對鮮切萵苣和甘藍PAL活性的影響

萵苣鮮切12h內，PAL活性呈單峰型變化，這與鮮切甘薯［10］和鮮切蘋果［11］PAL 活性先升后降的變化趨勢相似。外源乙烯處理后，萵苣的PAL活性顯著得到抑制(p＜0.05)，2h處差異最大，低于對照74%(圖1A)。甘藍鮮切2h內PAL活性緩慢降低至初始值的27%，之后有所回升，外源乙烯處理使鮮切甘藍PAL的活性低谷提前至鮮切1h，1h處差異最大，低于對照2.75倍(由圖1B)。根據研究，外源乙烯在抑制鮮切萵苣中PAL活性的升高與總酚、類黃酮含量的增加相一致，雖然未能增強組織抗性，但可誘導植物發生褐變的作用底物——多酚類化合物減少，從而使鮮切萵苣的保持較好的感官品質。

圖1 外源乙烯處理對鮮切萵苣和鮮切甘藍PAL活性的影響Fig.1 Effect of exogenous ethylene on PAL activity of fresh－cut lettuce and fresh－cut cabbage

2.2 乙烯處理對鮮切萵苣和甘藍總酚含量的影響

鮮切萵苣的總酚含量在鮮切1h內降低至初始值46%，之后保持穩定至切后8h開始顯著回升，12h含量達到最大(圖2A，)。經外源乙烯處理后總酚含量在鮮切2h內呈下降趨勢，之后緩慢上升，除鮮切8h略高于對照，在其它時間均比對照低，鮮切1h差異達到最大，低于對照62.5%(p＞0.05)。與萵苣不同，鮮切甘藍在12h內其總酚含量變化不大，在0.47～1.15mg/g范圍內上下浮動變化(p＞0.05)。由圖2B可知，外源乙烯處理后甘藍的總酚含量在鮮切12h內均低于對照，差異最大值在鮮切8h處取得，低于對照0.42mg/g。對比兩種葉類蔬菜發現，鮮切12h內萵苣的總酚含量高于甘藍的總酚含量，0h差異最大，鮮切萵苣的總酚含量比鮮切甘藍高1.2mg/g。

2.3 乙烯處理對鮮切萵苣和甘藍類黃酮含量的影響

圖2 外源乙烯處理對鮮切萵苣和鮮切甘藍總酚含量的影響Fig.2 Effect of exogenous ethylene treatments on total phenol of fresh－cut lettuce and fresh－cut cabbage

類黃酮與總酚的變化趨勢大體相似，鮮切萵苣的類黃酮含量在鮮切2h內緩慢降低，大體保持不變之后于8h后顯著上升。經過外源乙烯處理可將穩定時間提前至鮮切1h，之后趨勢維持不變(圖3A)。除此之外，外源乙烯處理后，鮮切萵苣在鮮切12h內類黃酮含量均低于對照，鮮切12h時差異達到最大(p＞0.05)，低于對照7.63mg/g。由圖3B可見，甘藍在鮮切12h內其類黃酮含量在4.80～7.14mg/g范圍內呈下降上升再下降再上升的往復變化，經過外源乙烯處理后鮮切甘藍的類黃酮含量顯著降低，8h差異最大，低于對照67%(p＜0.05)。

圖3 外源乙烯處理對鮮切萵苣和鮮切甘藍類黃酮含量的影響Fig.3 Effect of exogenous ethylene treatments on flavonoid of fresh－cut lettuce and fresh－cut cabbage

2.4 乙烯處理對鮮切萵苣和甘藍木質素含量的影響

切割處理后果蔬組織啟動自身防御系統合成木質素產生愈傷組織，加固細胞壁，從而保證果蔬品質。而乙烯作為信號分子，通過信號傳導加速機體的修復反應合成大量木質素，提高系統抗性。木質素在植物代謝過程中可輸送水分、加固細胞壁、抵抗病原物、提高組織抗性。本研究發現，萵苣鮮切12h內呈單峰型變化，于鮮切1h達到含量高峰，而經過外源乙烯處理后，鮮切萵苣的木質素含量顯著升高(p＞0.05)，鮮切8h差異最大，高于對照0.45個單位(圖4A)。與此不同，甘藍鮮切12h內呈雙峰型變化，并于鮮切1h和8h分別達到含量高峰，外源乙烯處理后將含量高峰分別提前至鮮切1h和4h，同時顯著增加甘藍的木質素含量，4h差異最大(p＜0.05)，高于對照0.94個單位(圖4B)。這與姜愛麗等［12］通過水楊酸處理提高藍莓果實的木質素含量這一結果相一致。

圖4 外源乙烯處理對鮮切萵苣和鮮切甘藍木質素含量的影響Fig.4 Effect of exogenous ethylene treatments on lignin of fresh－cut lettuce and fresh－cut cabbage

3 結論

鮮切果蔬通過苯丙烷代謝途徑，合成次生物質酚類化合物用以修復傷口，在鮮切果蔬防御應答過程中起到重要作用。而乙烯參與逆境條件下植物的應激脅迫響應，影響到植物體內一系列的脅迫反應和植物的抗性。本研究以萵苣和甘藍作為試材，進行切割處理，發現兩種葉菜類蔬菜苯丙烷代謝產生的次生代謝產物含量存在差異，鮮切萵苣的PAL活性和類黃酮含量均高于鮮切甘藍，鮮切甘藍中的木質素含量則比鮮切萵苣的木質素含量高，兩者總酚含量水平相當。利用外源乙烯處理后，鮮切萵苣和甘藍的PAL活性和總酚、類黃酮含量均受到抑制，木質素含量卻得到顯著增加，外源乙烯對鮮切萵苣和甘藍木質素的促進作用與同PAL、總酚以及類黃酮的抑制效果發生不一致，產生的原因還有待進一步借助分子生物學知識進行研究討論。總酚、類黃酮作為多酚類化合物可以有效的調控抗氧化系統，增強組織的抗性，延緩果蔬的氧化損傷，而利用外源乙烯處理后，兩種鮮切葉菜類蔬菜中總酚、黃酮的含量降低，使得植物體內主要的抗氧化物質減少，從而得出結論，外源乙烯處理可降低鮮切萵苣和甘藍的抗性，總酚、類黃酮含量過高會造成果蔬的褐變從而使產品的品質下降，本研究采用外源乙烯處理的優勢是可保證鮮切萵苣和甘藍維持較好的感官品質。木質素的含量的提高可促進愈傷組織的合成，對機械傷害脅迫起到修復的作用。由此得到結論，采用外源乙烯對鮮切萵苣和甘藍進行處理不利于誘導植物的次生代謝產物的產生和釋放，提高鮮切果蔬的自我修復反應，關于其他茉莉酸甲酯、水楊酸等信號分子對葉菜類蔬菜次生代謝的影響和作用還有待進一步研究發現。

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