24-表油菜素內酯處理對低溫貯藏仔姜品質的影響

游玉明,湯 潔,胡 凱,楊 彬,張美霞

(1.重慶文理學院園林與生命科學學院,重慶 402160;2.重慶吳灘農業服務有限公司,重慶 402288)

仔姜(ZingiberofficinaleRoscoe)為姜科多年生草本植物的幼嫩期肉質根莖,具有脆嫩爽口、香味濃郁、辛辣適宜等特性,且富含姜辣素、精油等多種活性成分而具有增強血液循環、降血脂、抗氧化等功效,是世界范圍內廣泛食用的鮮食調味蔬菜之一[1-2]。然而,仔姜皮薄、肉嫩,水分含量高達95%以上,且采收時葉鞘和莖基部分受到機械損傷,在常溫貯藏過程中易發生失水萎焉、受微生物浸染而造成腐爛變質,貨架期在1周左右,這限制了仔姜的遠銷和產業的良性發展[3-4]。因此,亟需尋求高效安全的仔姜貯藏保鮮技術。

目前,仔姜的貯藏保鮮主要有沙藏[5]、輻照[6]等物理手段及殼聚糖涂膜[7]、茉莉酸甲酯[8]、乳酸鈣[9]等化學保鮮處理。相關成果對提高仔姜抗病性、延長貨架期都取得了一定成效。但生姜屬于冷敏性植物,在低溫脅迫下易出現水漬狀斑塊、褐變等不良癥狀,仍無法實現長距離冷鏈運輸,為仔姜的采后保鮮提出了新的問題。24-表油菜素內酯(24-epibrassinolide,EBR)是一種在植物體內廣泛存在的甾醇類激素,具有高效、安全的生物學效應,被公認為第六大植物激素,在植物的生長發育、抗逆反應等方面發揮著重要的調控作用[10]。近年來在果蔬采后保鮮上的研究表明,外源EBR可有效延緩蜜橘[11]、葡萄[12]、黃花菜[13]等果蔬的衰老,提高其抗病性,并能促進營養成分的有效積累,從而延長采后貨架期。此外,采后EBR處理還能通過調節果蔬活性氧代謝、提高自身抗氧化能力、促進脯氨酸和酚類等物質的積累,從而有效激活果蔬的抗冷性,減輕其在低溫脅迫下的冷害癥狀[14-16],但有關EBR處理對低溫貯藏仔姜品質的影響還尚未見報道。

本實驗選用重慶產鮮食生姜品種“竹根姜”為材料,研究在低溫貯藏條件下EBR處理對仔姜冷害發病率、色澤、VC、姜辣素、總黃酮、可溶性糖和可溶性蛋白的影響,旨在為仔姜的采后貯藏保鮮提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

仔姜 采自重慶市永川區五間鎮生姜種植基地,選取成熟度一致,色澤大小均勻,無病蟲害的根莖,2 h內運回實驗室;24-表油菜素內酯(EBR,純度>90%) 上海源葉生物科技有限公司;2,6-二氯靛酚、蒽酮、蘆丁、香草醛標準品 北京索萊寶科技有限公司;95%乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、乙酸乙酯等 均為分析純,成都市科龍化工試劑廠。

T18型勻漿機 德國IKA公司;752型分光光度計 上海舜宇恒平科學儀器有限公司;CM-5型色差計 日本柯尼卡美能達;BS224S型電子分析天平 德國賽多利斯儀器有限公司;3-18K型離心機 德國SIGMA公司;HH-6型數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 挑選好的仔姜采用1%(V/V)的次氯酸鈉溶液消毒2 min,再以自來水洗凈,室溫自然瀝干。將瀝干后的仔姜隨機分成3組,采用0、5、10 μmol/L的EBR溶液浸泡30 min,晾干后在相對濕度85%～90%的4 ℃冷庫中貯藏25 d。每5 d取樣進行相關指標的測定。

1.2.2 指標測定

1.2.2.1 冷害發病率測定 參考Ge等[17]的方法,并略做修改。當仔姜根莖水漬狀斑塊面積大于25%時則計為發病,并按式(1)計算。

式(1)

1.2.2.2 色澤測定 采用色差儀。用8 mm測量口徑測定仔姜根莖中部附近表皮L*,a*,b*值,其中L*值表示亮度、a*表示紅綠值、b*值為黃藍值。

1.2.2.3 VC含量的測定 采用2,6-二氯靛酚滴定法[18]。稱取約10 g樣品,加入20 mL 2%草酸溶液冰浴勻漿后定容至50 mL,取經白陶土脫色后的濾液用2,6-二氯靛酚溶液滴定至粉紅色。

1.2.2.4 姜辣素含量的測定 參考廖欽洪等[19]的方法。稱取約20 g樣品,加入50 mL 95%乙醇浸提2 h,5000 r/min離心10 min,收集上清液于280 nm處測定吸光值。標準曲線以香草醛標準溶液繪制,其回歸方程為:y=0.0133x+0.0392,R2=0.9912。

1.2.2.5 總黃酮含量的測定 采用三氯化鋁比色法[18]。取1.2.2.4中提取液0.5 mL置于25 mL容量瓶中,加入5%亞硝酸鈉溶液0.7 mL,反應6 min后加入0.7 mL 10%硝酸鋁溶液,反應6 min后加入 5 mL 4%的氫氧化鈉溶液,再加入80%乙醇溶液至刻度,搖勻,靜置10 min,于510 nm處測定吸光值。根據蘆丁標準曲線計算總黃酮含量。

1.2.2.6 可溶性糖含量的測定 采用蒽酮比色法[18]。稱取1 g樣品,加入10 mL蒸餾水,勻漿后于沸水浴提取30 min,冷卻后過濾,定容至100 mL。吸取上述溶液0.5 mL,加入0.5 mL蒽酮乙酸乙酯溶液和5 mL濃硫酸,充分振蕩,立即置于沸水中,保溫1 min,冷卻至室溫,于620 nm處測定吸光值。根據蔗糖標準曲線計算可溶性糖含量。

1.2.2.7 可溶性蛋白含量的測定 采用考馬斯亮藍染色法[18]。稱取2 g樣品,加入20 mL蒸餾水,勻漿后于4 ℃ 12000 r/min離心20 min,收集上清液。取0.1 mL樣液、蒸餾水0.9 mL和考馬斯亮藍G-250溶液5 mL,混勻,靜置2 min,在510 nm 處測定吸光值。根據牛血清白蛋白標準曲線計算可溶性蛋白含量。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 EBR處理對仔姜冷害發病率的影響

冷害是造成冷敏性果蔬在低溫貯藏過程中品質下降的重要原因之一[20]。仔姜在低于10 ℃條件下貯藏易出現水漬狀斑塊,產生褐變等冷害癥狀,從而嚴重影響其食用品質,導致消費者的購買欲望降低。由圖1可知,對照組和處理組仔姜冷害發病率均隨著低溫貯藏時間的延長而不斷增加,但各處理組增長速率不同。對比發現,EBR處理組在整個低溫貯藏期間的冷害發病率均低于對照組,且EBR處理組在貯藏前5 d未出現冷害現象,而對照組仔姜則出現了13.6%的冷害發病率,第25 d時,對照組的冷害發病率為86.7%,5、10 μmol/L EBR處理組的冷害發病率分別為56.5%、33.3%,僅為對照組的65.4%和38.4%,差異顯著(P<0.05)。這表明EBR處理能有效緩解仔姜冷害的發生,該結論在Wang等[21]研究EBR處理對低溫貯藏青椒耐冷性和品質的影響中也得到了證實。

圖1 EBR處理對低溫貯藏仔姜冷害發病率的影響

2.2 EBR處理對仔姜色澤的影響

由圖2可見,在整個低溫貯藏過程中,各處理組仔姜的a*值和b*值均呈現上升趨勢,而亮度L*值則呈現出下降趨勢,說明隨著冷害癥狀的加劇,仔姜的亮度降低、色澤變暗淡,紅度及黃度增加。與對照組相比,處理組仔姜的色澤變化較小,低溫貯藏至25 d時,5、10 μmol/L EBR處理組的L*值由最初的69.34分別下降至47.80和57.17;a*值由最初的-1.96分別增加至0.57和0.03;b*值則由最初的12.83分別增加到24.68和22.00;對照組L*值、a*值、b*值則分別變為43.12、1.79和31.99,差異顯著(P<0.05)。可見,EBR處理能有效防止仔姜表皮褐變,較好的保持其色澤,這一結論與EBR處理在茄子[22]、鮮切藕片[23]等保鮮中的結果相似,可能是因為EBR參與調控PPO、PAL等與酚類代謝相關酶的活性,從而抑制褐變發生。

圖2 EBR處理對低溫貯藏仔姜色澤的影響

2.3 EBR處理對仔姜VC含量的影響

VC廣泛存在于植物組織,是果蔬新鮮度和營養品質的重要體現,同時也是一種延緩果蔬衰老的抗氧化物質。大量研究表明,植物在受到低溫脅迫時,活性氧自由基過多累積,引起植物組織細胞啟動膜脂質過氧化作用,進而破壞細胞膜的完整性,最終使得細胞死亡,產生冷害,而VC可通過參與活性氧自由基的清除,減輕其在低溫脅迫下的氧化損傷,提高果蔬的耐冷性[24]。由圖3可見,仔姜在低溫貯藏過程中,VC含量始終呈現下降趨勢,對照組VC含量的下降較EBR組快,貯藏至25 d時,對照組由最初的0.21 mg/100 g降至0.07 mg/100 g,而5、10 μmol/L EBR處理組則分別降至0.08和0.12 mg/100 mg,分別是對照組的1.14和1.71倍,差異顯著(P<0.05)。結果表明,EBR處理可有效延緩仔姜VC含量的下降,保持其較好的貯藏品質。這可能是EBR處理降低了仔姜的冷害發病率,使得細胞結構的完整性得到了較好維持,從而減少了VC的損失。李園園等[25]研究也表明,外源EBR處理可有效抑制草莓貯藏期間VC含量的下降,維持較高的抗氧化活性,從而提高草莓的耐貯性和貯藏品質。

圖3 EBR處理對低溫貯藏仔姜VC含量的影響

2.4 EBR處理對仔姜姜辣素含量的影響

姜辣素是生姜呈現辛辣味的主要物質基礎,也是其發揮生理功效的主要活性因子,其含量的高低是衡量生姜風味品質的重要指標[19]。由圖4可知,仔姜在低溫貯藏過程中,各處理組姜辣素的含量均呈現出先升高后降低的趨勢,且在低溫貯藏至第5 d時均出現峰值,其中對照組姜辣素峰值為0.84 mg/g,而EBR處理組則均為0.89 mg/g,比對照組高6.0%,低溫貯藏至25 d時,5、10 μmol/L EBR處理組姜辣素的含量分別為0.64和0.74 mg/g,比對照組高10.3%和27.6%(P<0.05)。這可能是仔姜在貯藏過程中姜辣素轉變為姜烯酚導致其含量的下降,這和鄧青芳等[26]的研究結果相似,而EBR處理可有效抑制仔姜在低溫貯藏過程中姜辣素的損失,保持其良好的風味品質。

圖4 EBR處理對低溫貯藏仔姜姜辣素含量的影響

2.5 EBR處理對仔姜總黃酮含量的影響

黃酮類物質是植物體內的重要次生代謝產物,與果蔬的成熟衰老、抗氧化能力密切相關[27]。由圖5可見,在低溫貯藏過程中,仔姜總黃酮含量變化與VC含量變化趨勢一致。EBR處理組在整個低溫貯藏期的同一監測點,其黃酮含量均顯著高于對照組(P<0.05),在低溫貯藏至第25 d時,5、10 μmol/L EBR處理組總黃酮的含量由最初的0.86 mg/g 分別降至0.44和0.54 mg/g,比對照組分別高10.0%和25.0%,差異顯著(P<0.05)。說明EBR處理能有效抑制仔姜在低溫貯藏過程中總黃酮的損失,保持了較強的抗氧化活性,延緩衰老。

圖5 EBR處理對低溫貯藏仔姜總黃酮含量的影響

2.6 EBR處理對仔姜可溶性糖含量的影響

葡萄糖、蔗糖等可溶性糖是果蔬甜味的來源,不僅為其采后生命活動提供能量,也是重要的滲透調節物質,并作為眾多代謝通路的中間產物及底物參與調節果蔬的成熟及衰老進程[28]。如圖6所示,仔姜在低溫貯藏過程中,可溶性糖呈現出先升高后降低的趨勢,這可能是在貯藏前期,仔姜中的淀粉等大分子物質分解成可溶性糖,且分解速率大于代謝速率,從而使得可溶性糖含量有所上升,但隨著貯藏時間的延長,其代謝速率超過分解速率,導致可溶性糖呈下降趨勢[29]。低溫貯藏至5 d后,EBR處理組可溶性糖含量顯著高于對照組(P<0.05),低溫貯藏至25 d時,5、10 μmol/L EBR處理組可溶性糖的含量分別為0.10 mg/g和0.14 mg/g,分別是對照組的1.97和2.50倍(P<0.05)。由此可見,EBR處理可有效促進仔姜可溶性糖的積累,從而提高仔姜在低溫脅迫下的抗冷性。張杼潤等[30]研究也表明,EBR處理顯著提高了杏果實果糖、山梨糖醇和葡萄糖等可溶性糖的含量,從而提高其抗冷性。但Lu等[31]則研究得出EBR處理可延緩獼猴桃貯藏過程中淀粉的降解,抑制葡萄糖、果糖和蔗糖的積累,從而延緩獼猴桃果實的衰老。這可能是實驗材料、貯藏條件等不同所導致。

圖6 EBR處理對低溫貯藏仔姜可溶性糖含量的影響

2.7 EBR處理對仔姜可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白是構成果蔬中酶的重要組成部分,參與了多種生理生化反應的調控,同時也是重要的營養物質和滲透調節物質,是評價果蔬貯藏品質的重要指標之一[32]。由圖7可知,在低溫貯藏過程中,仔姜可溶性蛋白含量不斷下降,這可能與仔姜在低溫貯藏過程中隨著組織的衰老,可溶性蛋白不斷被水解有關。低溫貯藏前10 d,對照組和處理組可溶性蛋白均緩慢下降,但各處理組之間無顯著差異(P>0.05),而后快速下降,對照組可溶性蛋白含量下降速率較EBR處理組快,低溫貯藏至25 d時,對照組下降了62.7%,其含量為0.49 mg/g,而5、10 μmol/L EBR處理組則分別下降了57.8%和47.4%,其含量分別為0.55 mg/g和0.69 mg/g,分別比對照組高12.2%和40.8%,其中10 μmol/L EBR處理組顯著高于對照組(P<0.05)。說明EBR處理能有效緩解仔姜可溶性蛋白含量的下降,保持了較好的貯藏品質。

圖7 EBR處理對低溫貯藏仔姜可溶性蛋白的影響

3 結論

以仔姜為實驗對象,研究了EBR處理對低溫貯藏仔姜品質的影響。結果表明,EBR處理后仔姜的冷害發病率在整個貯藏期均顯著低于對照(P<0.05),貯藏至25 d時,5、10 μmol/L EBR處理組的冷害發病率僅為對照組的65.4%和38.4%(P<0.05),VC、姜辣素及總黃酮含量也均顯著高于對照組(P<0.05),并維持了較高水平的可溶性糖和可溶性蛋白含量,從而保持良好的貯藏品質。可見EBR處理有助于提高仔姜的耐冷性,這對生產中延長仔姜貯藏時間和提高貯藏品質具有重要意義,但外源 EBR對仔姜冷害及衰老進程的調控機制有待進一步研究。