不同成熟度竹筍品質劣變機理研究

黃勁松，高云，武張飛，郭軍，郁志芳

(1.池州學院 化學與材料工程學院，安徽 池州 247000； 2.南京農業大學 食品科技學院，江蘇 南京 219500)

竹筍是毛竹膨大的芽和幼嫩的莖，是一種高蛋白、低脂肪、高纖維的綠色食品，深受人們的喜愛。由于竹筍生長的季節性強，產筍期集中，且大多產于偏遠的山區，從采摘到銷售的時間間隔長，筍體中纖維素與木質素含量迅速增加[1]，導致竹筍組織變硬[2]；采后水分及營養成分流失嚴重，導致其營養價值下降，在常溫貯藏一周后便會明顯地失去鮮嫩可口的食用品質[3]，組織木質化，嚴重地制約了竹筍的加工與利用。近年來，科研人員對采后竹筍保鮮進行大量的研究，采取各種保鮮方法[4-9]來延緩采后竹筍品質劣變(木質化)，并取得了豐碩的成果。本文以不同成熟度竹筍為研究對象，研究其品質劣變(木質化)的生理生化變化，為今后竹筍的采后保鮮及基因改良奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

竹筍采摘于池州市貴池區平天湖風景區，用于實驗的竹筍要求無機械傷，無病蟲害，無腐爛，同種成熟度的竹筍大小一致，且為同一時間采摘。取3種成熟度(嫩、中、老)，莖長分別為10、20和30 cm左右，如圖1所示。

圖1 不同成熟度的竹筍

1.2 試劑

反式肉桂酸、NADP、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、氯化鎂、4-香豆酸、輔酶A、ATP、Tris、鹽酸、雙氧水、乙二胺四乙酸二鈉、抗壞血酸、鹽酸羥胺、對氨基苯磺酸、乙醚、亞硝酸鈉、α-萘胺、濃硫酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、醋酸、醋酸鈉、硼酸鈉、硼酸、β-巰基乙醇、L-苯丙氨酸、四氯化鈦、濃氨水、丙酮，均為分析純。

1.3 儀器

電子天平，凱豐集團有限公司；XW-80 A微型渦旋混合儀，上海滬西分析儀器廠有限公司；IKA A11基本型研磨機，上海川翔生物科技有限公司；HH-6數顯恒溫水浴鍋，常州國華電器有限公司；UV-2802紫外可見分光光度計，尤尼柯(上海)儀器有限公司。

1.4 測定方法

1.4.1 木質素含量測定

將一定量的竹筍放入研磨機中，并加入適量的液氮凍結后，將其粉碎至粉末狀。稱取2.0 g粉末，向其加入72% H2SO420 mL，并不斷攪拌，然后在室溫下靜置6 h，其他操作同參考文獻[10]。

1.4.2 POD、4-Cl、PAL和CAD活性測定

將一定量的竹筍放入研磨機中，并加入適量的液氮凍結后，將其粉碎至粉末狀。稱取2.0 g粉末，加入相應的緩沖溶液后并充分搖勻，轉入管中，在8 000g，4 ℃離心30 min，上清液即為粗酶液，其他操作同參考文獻[11]。

1.4.3 呼吸強度和MDA含量的測定

將一定量的竹筍放入研磨機中，并加入適量的液氮凍結后，將其粉碎至粉末狀。稱取2.0 g粉末于離心管中，并加入5%TCA溶液5.0 mL，搖勻，然后在8 000g，4 ℃下離心30 min，取上清液進行測定，其他操作同參考文獻[11]。呼吸強度測定方法同參考文獻[11]。

將一定量的竹筍放入研磨機中，并加入適量的液氮凍結后，將其粉碎至粉末狀后，其他操作同參考文獻[11]。

2 結果與討論

2.1 PAL、POD、CAD、4-Cl活性及木質素含量的變化

在生長發育過程中[12]或采后貯藏期間，果蔬木質化程度不斷提高[13-14]，木質化對植物的生長、發育、抗病及環境適應性等方面發揮重要的作用[15-16]。木質素是苯丙烷類代謝的重要產物，木質素的合成需要多種酶參與，其中PAL、POD、CAD和4-Cl最為常見。PAL能催化苯丙氨酸轉化為肉桂酸，是植物次生代謝的關鍵酶，而POD催化H2O2分解促進木質素單體發生聚合形成木質素，該反應是木質素生物合成的最后一步。CAD和4-Cl是木質素合成過程中兩種重要的酶，對整個代謝過程起著重要的調控作用。相關性分析結果顯示，不同成熟度竹筍PAL與木質素的相關系數為0.982 9，而POD與木質素的相關系數為0.990 5，均呈極顯著的正相關關系，表明木質素的生物合成與這兩種酶密切相關。就CAD活性而言，3種成熟度竹筍之間的差異不顯著，有學者認為，即使CAD活性被抑制的植物仍可維持正常木質素合成水平，在木質素合成途徑中為非限速酶，可能較低的內源CAD活性就能滿足植物體木質素合成的需要[17]。嫩的竹筍與中等及老的竹筍之間4-Cl活性差異顯著，通過分析，竹筍在生長過程中與木質素合成有關聯的一些關鍵酶如PAL、POD和4-Cl活性上升(圖2)，表明木質素合成速度加快，產物木質素含量增加，從而導致竹筍組織木質化衰老，該研究結果與蕨菜的相關研究[10]結果一致。

2.2 抗氧化能力及呼吸速率的變化

呼吸速率是衡量植物新陳代謝強弱的重要指標，其數值越大表明竹筍在生理活動中營養物質消耗越大，產品衰老加快，其貯藏的壽命就短。竹筍在生長發育過程中，嫩竹筍的呼吸(CO2)速率為201.4 mg·kg-1·h-1，中等嫩度竹筍為176.2 mg·kg-1·h-1，而衰老的竹筍為170.9 mg·kg-1·h-1，幼嫩的部位比成熟呼吸強度大，可能是幼嫩竹筍細胞分裂快，而衰老的細胞已木質化，其呼吸強度也減弱(圖3)。MDA是膜脂氧化降解的重要產物，其含量與組織的損傷和衰老程度呈正相關[18]，老竹筍的MDA含量高達0.871 mmol·g-1·h-1，比嫩的竹筍高出110.3%，比中等嫩度竹筍高出108.1%，說明竹筍在生長發育過程中，隨著MDA含量的增加，竹筍漸漸衰老。

圖2 不同成熟度竹筍木質素合成相關酶活性及木質素含量的變化

圖3 不同成熟度竹筍抗氧化能力及呼吸速率的變化

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