劉程惠，胡文忠，王艷穎，齊海萍，金 金

(大連民族學院生命科學學院，遼寧大連 116600)

不同貯藏溫度下鮮切甘薯的生理生化變化

劉程惠，胡文忠*，王艷穎，齊海萍，金 金

(大連民族學院生命科學學院，遼寧大連 116600)

研究了鮮切甘薯在18、10、4℃下貯藏期間生理生化的變化。測定了呼吸強度、總酚含量、MDA、相對電導率、顏色飽和度及亮度，以及PPO、POD、PAL、CAT、SOD的活性。結(jié)果表明:切割傷害導致鮮切甘薯呼吸強度增大，引發(fā)膜脂過氧化程度加深，MDA含量和相對電導率增加。隨著貯藏時間的延長，PAL活性呈現(xiàn)上升趨勢，其催化底物總酚也隨之增加，與果蔬組織褐變相關(guān)的PPO、POD等酶活性也相應(yīng)增大。抗氧化體系的兩種主要酶SOD、CAT變化趨勢相近。低溫貯藏能夠有效地保持鮮切甘薯的感官品質(zhì)，并能在一定程度上控制生理生化的變化。

甘薯，鮮切，生理生化，酶活性，貯藏溫度

甘薯營養(yǎng)豐富，養(yǎng)分平衡，并且具有多種保健功能，被世界衛(wèi)生組織(WTO)評選為最佳食品之一。甘薯在16世紀末引入中國，現(xiàn)已成為僅次于水稻、小麥和玉米的糧食作物［1］。鮮切甘薯是供消費者立即食用或餐飲業(yè)直接使用的一種新式甘薯加工產(chǎn)品。甘薯切割后不僅營養(yǎng)品質(zhì)迅速下降，還會引發(fā)一系列的生理生化反應(yīng)。目前，對鮮切甘薯的研究主要集中在抑制褐變和延長貨架期，而對在不同貯藏條件下鮮切甘薯的生理生化變化的研究則很少，因此，對鮮切甘薯色澤、呼吸代謝、酶活性等生理生化變化等相關(guān)的基礎(chǔ)研究更顯重要。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

挑選無機械損傷無蟲害的新鮮甘薯為原料;愈創(chuàng)木酚、H2O2、三氯乙酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)、鹽酸、甲醇、95%乙醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉鄰苯二酚、L－蛋氨酸(MET)、氮藍四唑(NBT)、EDTA－Na2等 化學試劑均為化學純。

SPS401F型電子天平 梅特勒－托利多儀器有限公司;T25型勻漿機 德國IKA;BR4i型低溫冷凍離心機 法國Jouan;Lamda－25型紫外可見分光光度計 美國PE;DKS－24型電熱恒溫水浴鍋 上海嘉興市中興醫(yī)療儀器有限公司;SK5210HP型超聲波清洗器 上海科學超聲儀器有限公司;DHG9053A型電熱干燥箱 上海精宏設(shè)備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理方法 原料用自來水清洗干凈，再用200mg/kg安替福民消毒，去皮之后切成1cm3的小塊，裝入滅過菌的塑料托盤，用保鮮膜密封，每盒約100g，之后分別置于4、10、18℃溫度下貯藏。每2d從三個貯藏溫度中取樣進行實驗。

1.2.2 顏色亮度及飽和度變化的測定 用色差儀對準樣品的表面，直接進行測量，分別測出各樣品的L*值、a*值和b*值。用L*表示亮度，用C*表示其顏色鮮艷程度［2］，L*、C* 值越大，表示其顏色越鮮艷。

1.2.3 相對電導率和MDA含量的測定 將果肉組織切成2mm厚的薄片，用打孔器打取相同大小(直徑4mm)的圓片。稱取5.0g圓片置于25mL比色管中，加入25mL雙蒸水浸泡，每隔5min振蕩一次，0.5h后測其電導率。然后沸水浴5min，冷卻后用雙蒸水定容至25mL，再測定其電導率。

MDA含量的測定參照姜愛麗等的方法［3］。

1.2.4 總酚含量和PAL活性的測定 總酚的測定采用鹽酸－甲醇法［4］。

PAL活性的測定:稱取5.0g果肉組織于勻漿管中，加入20.0mL提取緩沖液和0.2g PVPP，在冰浴條件下勻漿后，轉(zhuǎn)入50mL離心管中，調(diào)離心機至10000r/min、4℃離心30min。取上清液低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

取1支比色管，加入3mL 50mmol/L、pH8.8硼酸緩沖液和0.5mL 20mmol/L L－苯丙氨酸，在37℃預保溫平衡10min，再加入0.5mL酶液，混合后，迅速測定該混合液在波長290nm處的吸光度值作為反應(yīng)的初始值(OD0)。然后將反應(yīng)管置于37℃保溫60min。保溫結(jié)束時再立即測定反應(yīng)混合液在波長290nm處的吸光度值作為反應(yīng)的終止值(OD1)。均以蒸餾水作為參比空白進行調(diào)零。根據(jù)保溫前后樣品管溶液吸光度值的變化，可計算PAL活性。以每小時每克果肉吸光值增加0.01為1個PAL活性單位(U)，表示為 U·g－1FW。

1.2.5 PPO、POD活性的測定 PPO和POD活性的測定采用分光光度法［4］。

1.2.6 SOD活性的測定 酶提取液的制備:稱取5.0g果肉組織于勻漿管中，加入10.0mL提取緩沖液和0.2g PVPP，在冰浴條件下勻漿后，轉(zhuǎn)入50mL離心管中，調(diào)離心機至10000r/min、4℃離心30min。取上清液低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

分別取2.0mL 50mmol/L pH7.8的磷酸緩沖液于12支小試管中，分別加入0.3mL Met、0.3mL NBT和0.3mL EDTA－Na2。其中9支小試管中加入0.1mL酶液，另外3支加入0.1mL緩沖液作為對照管。1支對照管置于暗處20min，其它11支光照20min。然后移入比色皿中測定波長為560nm處的吸光度值，用暗處的對照管調(diào)零。顯色反應(yīng)后，分別記錄樣品管反應(yīng)混合液的吸光度值(ODs)和照光對照管反應(yīng)混合液的吸光度值(ODc)。以反應(yīng)體系對NBT光化還原的抑制50%為一個SOD活性單位(U)。

式中:ODc－照光對照管反應(yīng)混合液的吸光度值;t－光照反應(yīng)時間(min);ODs－樣品管反應(yīng)混合液的吸光度值;m－樣品質(zhì)量(g);V－樣品提取液總體積(mL);Vs－測定時所取樣品提取液體積(mL)。

1.2.7 CAT活性的測定 CAT采用與SOD相同的提取液。

取3.0mL 20mmol/L H2O2于石英比色皿中，加入0.2mL酶液，迅速加蓋搖勻，用蒸餾水調(diào)零，放入紫外分光光度計中在240nm下掃描吸光度的變化，酶活性表示為 ΔOD240nm·min－1·g－1FW。

1.2.8 呼吸強度的測定 將100g樣品放入已知體積的玻璃密封容器中，并在其貯藏溫度下放置1h，然后用0.5mL注射器從中取出0.5mL氣體用氣相色譜進行測定。參照王艷穎［5］的氣相色譜條件。以每千克果實每小時釋放的CO2的毫升數(shù)表示呼吸強度，即mL CO2·kg－1·h－1。

2 結(jié)果與分析

2.1 顏色亮度及飽和度的變化

切割作用使得鮮切甘薯細胞受到了傷害，造成失水、褐變等現(xiàn)象，影響其外觀［6］。如圖 1(A)，4℃和10℃貯藏溫度下的鮮切甘薯亮度在貯藏期間幾乎沒發(fā)生變化，而18℃貯藏溫度下則出現(xiàn)了明顯的下降趨勢。圖1(B)中3個貯藏溫度下鮮切甘薯的顏色飽和度均呈下降趨勢。隨著貯藏天數(shù)的增加，鮮切甘薯中自由水含量不斷減少，表面色澤亮度下降，細胞色素不斷被氧化，并出現(xiàn)褐變現(xiàn)象。可見，4℃貯藏溫度最有利于鮮切甘薯顏色的保持，10℃貯藏對鮮切甘薯褐變也有較好的抑制效果。

圖1 不同貯藏溫度下鮮切甘薯顏色亮度和飽和度的變化Fig.1 Changes in color saturation and luminance of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

2.2 相對電導率和MDA含量的變化

果蔬細胞膜對維持細胞的微環(huán)境和正常的代謝起著重要的作用，細胞膜具有選擇透過性，果蔬細胞之間以及細胞與外界環(huán)境之間發(fā)生的一切物質(zhì)交換都必須通過質(zhì)膜進行。如圖2，在貯藏前2d，由于細胞受到切割損傷，細胞膜內(nèi)電解質(zhì)外滲，引起三個不同貯藏溫度下鮮切甘薯提取液的相對電導率均呈上升趨勢，溫度越高，其上升趨勢越明顯，之后均呈現(xiàn)平緩下降趨勢，在第6d降至最低后再次上升。4℃和10℃貯藏溫度下的鮮切甘薯相對電導率在第8d達到最大值，而18℃貯藏溫度下的鮮切甘薯相對電導率則從第6d開始一直呈直線上升趨勢。這是由于隨著貯藏時間的延長，外部較高溫度的不良環(huán)境脅迫，造成細胞膜的完整性和功能遭到不同程度的損傷，表現(xiàn)為膜透性增加和電解質(zhì)外滲速度加快。

圖2 不同貯藏溫度下鮮切甘薯相對電導率的變化Fig.2 Changes in relative electrical conductivity of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物是MDA，其含量是反映植物遭受逆境傷害程度的重要指標之一。如圖3，三種不同貯藏溫度下的鮮切甘薯在貯藏前2d均呈上升趨勢，4℃和10℃貯藏溫度下的鮮切甘薯在第2d達到最大值，18℃貯藏溫度下的鮮切甘薯則在第4d達到最大值，之后均下降，但仍略高于第0d的值。這可能是由于第0d甘薯組織細胞受到切割損傷后，膜脂過氧化速度大大加快，經(jīng)過兩天的平穩(wěn)及其自身組織修復后再次趨于正常。但隨著貯藏天數(shù)的增加，鮮切甘薯自身修復功能逐漸減弱，從第6d開始MDA含量又呈上升趨勢，最后趨于平穩(wěn)。由圖2和圖3中曲線相似的變化趨勢，可以證實鮮切甘薯不同溫度貯藏期間MDA含量與相對電導率的變化呈正相關(guān)的關(guān)系。

圖3 不同貯藏溫度下鮮切甘薯MDA含量的變化Fig.3 Changes in MDA content of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

2.3 總酚含量和PAL活性的變化

如圖4，18℃的貯藏溫度下，鮮切甘薯的總酚含量在貯藏前6d逐步增加，6～8d基本沒有變化，8d之后又迅速增加。10℃貯藏條件下的總酚含量在第6～8d才出現(xiàn)上升趨勢，隨后便略微下降。而在4℃的貯藏溫度下，鮮切甘薯的總酚含量幾乎沒有變化。而圖5中18℃貯藏溫度下的鮮切甘薯PAL活性也在前6d呈上升趨勢，第6d達到最大值后趨于平緩。同時10℃和4℃貯藏溫度下的鮮切甘薯在整個貯藏期間變化趨勢與相同條件下總酚含量的變化趨勢相似。因而可證實酚類物質(zhì)是由于切割后苯丙氨酸解氨酶的活性增加所造成的。此外，如圖5，貯藏后期PAL活性出現(xiàn)的平穩(wěn)狀態(tài)可能是由于鮮切甘薯中產(chǎn)生了有PAL蛋白抑制活性的物質(zhì)，從而遏制了PAL活性的上升。

圖4 不同貯藏溫度下鮮切甘薯總酚含量的變化Fig.4 Changes in total phenols content of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

圖5 不同貯藏溫度下鮮切甘薯PAL活性的變化Fig.5 Changes in PAL activities of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

2.4 PPO和POD活性的變化

PPO和POD均與果蔬組織褐變密切相關(guān)，對鮮切果蔬產(chǎn)品的風味、質(zhì)地、顏色、營養(yǎng)價值等都有一定影響。如圖6，鮮切甘薯經(jīng)切割后PPO活性迅速上升，4℃貯藏溫度下的鮮切甘薯PPO活性在第2d達到最大值后開始略微下降，并維持在較平緩的狀態(tài)直至貯藏期結(jié)束。10℃貯藏溫度下的鮮切甘薯PPO活性則一直呈緩慢上升趨勢，在第8d達到最大值后迅速降低。18℃貯藏溫度下的鮮切甘薯在第4d升至最高點后迅速下降，并在第8d再次升至最高點。

圖6 不同貯藏溫度下鮮切甘薯PPO活性的變化Fig.6 Changes in PPO activities of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

如圖7，4℃貯藏溫度下的鮮切甘薯POD活性在整個貯藏期間變化不大，貯藏溫度為10℃時呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，而18℃貯藏溫度下的鮮切甘薯POD活性在第2d開始迅速升高，第6d升至最高后開始下降。這可能是因為甘薯受到切割傷害后，細胞膜系統(tǒng)的完整性喪失，細胞壁降解，POD更易于與單酚、多酚化合物等底物結(jié)合，活性明顯增大。而低溫抑制了POD的活性，以至只有18℃貯藏溫度下的鮮切甘薯POD活性有顯著的變化。

2.5 超氧化物歧化酶(SOD)活性的變化

SOD是植物抗氧化系統(tǒng)的第一道防線，其主要作用是清除細胞中多余的超氧陰離子，防止對細胞膜系統(tǒng)造成傷害［7］。如圖8，4℃和10℃貯藏溫度下的鮮切甘薯SOD活性變化趨勢相同，均是先降低后升高，而18℃貯藏溫度下的鮮切甘薯則是前2d升高，隨后開始下降再緩慢增加。這是由于甘薯經(jīng)切割傷害后，再置于較高溫度中貯藏，為減少自由基對有機體的毒害使得SOD活性快速增加。而4℃和10℃溫度較低，鮮切甘薯中SOD活性對切割傷害的響應(yīng)靈敏度受到影響，所以隨著貯藏時間的延長緩慢升高。

圖8 不同貯藏溫度下鮮切甘薯SOD活性的變化Fig.8 Changes in SOD activities of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

2.6 CAT的測定活性的變化

活性氧的積累導致果實加速衰老，這是因為活性氧的產(chǎn)生和清除之間的平衡被破壞造成的。CAT和SOD一樣，是最主要的活性氧清除劑，它能分解代謝產(chǎn)生的H2O2而有效地清除自由基［8］。如圖9，由于鮮切甘薯組織細胞受損，積累的H2O2誘導CAT活性的增大需要一個過程，因而從第2d開始，不同貯藏溫度下的鮮切甘薯CAT活性出現(xiàn)不同程度的增加，第4d升到一定程度后又呈現(xiàn)下降趨勢，18℃貯藏條件下下降持續(xù)時間較長，而4℃和10℃貯藏條件下的鮮切甘薯CAT活性從第6d就開始回升。但總體上來看，逆境脅迫越嚴重，CAT活性變化的應(yīng)激反應(yīng)越明顯。

2.7 呼吸強度的變化

圖9 不同貯藏溫度下鮮切甘薯CAT活性的變化Fig.9 Changes in CAT activities of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

呼吸作用是果蔬鮮切后發(fā)生營養(yǎng)品質(zhì)變化最重要的影響因素。如圖10，18℃貯藏條件下的鮮切甘薯由于切割傷害的刺激導致呼吸強度在切割后1h迅速增加，因此，第0天的呼吸強度明顯高于10℃和4℃貯存條件下的，但是這種對外界刺激產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)一般只能維持幾個小時，之后會有所降低;從第2d起呼吸強度又迅速增加，這是因為機械傷害后的組織衰老速度加快;貯藏第4d之后，呼吸強度開始平緩下降，這是由于代謝減慢，組織細胞修復過程較長，修復時呼吸強度一般降低。10℃下的鮮切甘薯從第2d開始呼吸強度有了平緩地上升，在第8d達到最高，之后略微下降。在4℃的貯藏溫度下，鮮切甘薯的呼吸強度在貯藏期間幾乎沒有變化。18℃貯藏條件下的呼吸強度明顯高于其它兩個溫度，說明呼吸強度受溫度影響較大，溫度越高，其相對的呼吸強度也越高。

圖10 不同貯藏溫度下鮮切甘薯呼吸強度的變化Fig.10 Changes in respiratory rate of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

3 結(jié)論

切割傷害導致鮮切甘薯呼吸強度增大，切割傷害加深了膜脂過氧化的程度，增加了MDA的含量，造成了細胞膜通透性的增大和相對電導率的增加。同時PAL的活性也隨著貯藏時間的延長而增大，PAL催化的底物總酚含量也明顯增多。以天然酚類為底物的與果蔬組織褐變相關(guān)的主要酶類PPO、POD總體也呈上升趨勢。鮮切甘薯不同貯藏溫度貯藏期間，由于甘薯組織細胞受到損害而使有機體內(nèi)的超氧陰離子和H2O2不同程度地累積，致使植物體內(nèi)主要清除該類超氧化物的SOD和CAT活性出現(xiàn)了變化。低溫貯藏能夠在一定程度上控制鮮切甘薯的生理生化變化。

［1］江陽，孫成均.甘薯的營養(yǎng)成分及其保健功效研究進展［J］.中國農(nóng)業(yè)科技導報，2010，12(4):56－61.

［2］樊會芬，胡文忠，龐坤，等.鮮切南瓜貯藏過程中生理變化的研究［J］.食品工業(yè)科技，2009，30(4):303－306，326.

［3］JIANG A L，TIAN S P，XU Y.Effect of CA with high－O2or high－CO2concentrations on postharvest physiology and storability of sweet cherry［J］.Acta Botanic Sinica，2002，44(8):925－930.

［4］王艷穎，胡文忠，田密霞，等.氯化鈣處理對李果實抑制冷害作用的影響［J］.食品科學，2011，32(8):286－290.

［5］王艷穎，胡文忠，龐坤，等.機械損傷對富士蘋果生理生化變化的影響［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2007，33(7):58－62.

［6］段欣，薛文通，張惠.浸糖工藝對鮮切甘薯片護色效果的研究［J］.食品科技，2009，34(8):29－31.

［7］Bowler C，Montagu M V，Inze D.Superoxide dismutase and stress tolerance［J］.Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology，1992，43:83－116.

［8］Frederick Van Lente.Free Radicals［J］.Section of Biochemistry，The Cleveland Clinic Foundation，Cleveland，Ohio 44195.1993，65(12):374－377.

Changes of physiology and biochemistry of fresh－cut sweet potato at different storage temperatures

LIU Cheng－h(huán)ui，HU Wen－zhong*，WANG Yan－ying，QI Hai－ping，JIN Jin
(College of Life Science，Dalian Nationalities University，Dalian 116600，China)

A field experiment was conducted to study the changes of different storage temperatures(18，10，4℃)on physiology and biochemistry of fresh－cut sweet potato during storage.Several effects including the respiration intensity and total phenol content，MDA，as well as relative electrical conductivity，color saturation and luminance，and the activity of PPO，POD，PAL，SOD and CAT had been managed for testing.The results:cutting injuries led to the increase of respiration intensity，meanwhile caused the lipid peroxidation extent of membrane levels deepened，MDA increased and relative electrical conductivity enhanced.With the extension of storage time，PAL activity was on the rise，which caused the content of total phenols as natural enzyme substrate and the activity of PPO and POD associated to browning of fruit and vegetables tissue increased as well.Antioxidant system of two major enzymes SOD and CAT had the similar trends.Low－temperature storage can effectively maintain the sensory quality of fresh－cut sweet potato，and physiological and biochemical changes can be controlled to a certain extent.

sweet potato;fresh cut;physiology and biochemistry;enzyme activity;storage temperature

TS225.3

A

1002－0306(2012)17－0342－05

2012－02－20 *通訊聯(lián)系人

劉程惠(1979－)，女，碩士，工程師，研究方向:食品科學。

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD38B05);國家自然科學基金項目(30972038、31172009);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目(DC12010302)。