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        香茅精油處理對馬鈴薯的抑芽作用研究

        2022-12-26 07:07:24袁麗雪趙愉涵孫斐韓聰閆琰李丹部建雯陳慶敏傅茂潤
        食品與發(fā)酵工業(yè) 2022年23期

        袁麗雪,趙愉涵,孫斐,韓聰,閆琰,李丹,部建雯,陳慶敏*,傅茂潤*

        1(齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東 濟(jì)南,250353)2(山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東 濟(jì)南,250100)

        馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)是茄科屬一年生草本植物,種植周期短,單產(chǎn)收獲高,營養(yǎng)物質(zhì)豐富,干物質(zhì)含量約為20%,含量最多的是淀粉,除此之外還含有蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、礦物質(zhì)及維生素等[1]。2015年農(nóng)業(yè)部提出馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略,將馬鈴薯列為第四大主糧進(jìn)行推廣,擴(kuò)大種植面積并提高畝產(chǎn)量[2]。采后的馬鈴薯塊莖會進(jìn)入休眠狀態(tài),此時營養(yǎng)物質(zhì)消耗極少,當(dāng)休眠狀態(tài)被打破時,馬鈴薯塊莖隨即發(fā)芽[3]。發(fā)芽會引起馬鈴薯營養(yǎng)成分流失、腐爛變綠,并產(chǎn)生龍葵素等有毒物質(zhì),從而造成馬鈴薯商品品質(zhì)下降,以及巨大的食用安全隱患。因此,有效抑制馬鈴薯塊莖發(fā)芽成為亟待解決的問題。

        目前抑制馬鈴薯發(fā)芽的方法有低溫貯藏、輻射處理、化學(xué)抑制劑等。在低溫貯藏過程中,淀粉轉(zhuǎn)化分解為還原糖,導(dǎo)致還原糖迅速聚集累積[4]。在油炸加工時,易生成帶有苦味的褐色物質(zhì),嚴(yán)重影響馬鈴薯的色澤和品質(zhì),并導(dǎo)致丙烯酰胺等致癌物質(zhì)生成。輻射處理的作用是不可逆的,不適用于種薯,且運輸成本大、設(shè)備要求高,消費者的安全顧慮多。常見的化學(xué)抑制劑有氯苯胺靈、青鮮素、α-萘乙酸甲酯等[5],抑芽效果好且成本低,在馬鈴薯貯藏產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用,但青鮮素和α-萘乙酸甲酯對人體有致癌作用,在食用后存在一定的安全隱患;氯苯胺靈的降解產(chǎn)物如3-氯苯胺和苯胺基衍生物會產(chǎn)生某些致癌物質(zhì)[6],引發(fā)一系列健康風(fēng)險和安全問題。隨著人們對農(nóng)藥殘留和食品安全的重視,氯苯胺靈的可接受度在下降,我國食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定氯苯胺靈在馬鈴薯上的最大殘留限量為30 mg/kg。因此尋找氯苯胺靈等化學(xué)抑芽劑的替代品,開發(fā)綠色安全高效的馬鈴薯新型抑芽劑,是馬鈴薯貯藏加工業(yè)亟待解決的問題。

        植物精油主要含有萜類、醇類、醛類、酸類、酚類、芳香族化合物類等[7],具有抑菌、抗病毒、抗氧化等生理作用[8],因而被廣泛應(yīng)用于食品、香料、醫(yī)藥、化妝品領(lǐng)域。已有研究表明,薄荷、葛縷子、蒔蘿、留蘭香、茉莉、百里香、肉桂等植物精油[9-12]對馬鈴薯的發(fā)芽具有明顯的抑制作用。香茅是一種常見的香料,具有抗菌消炎、驅(qū)蚊避蟲、和胃通氣、提神醒腦等作用[13],被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、日化等領(lǐng)域,其安全性得到證實,而香茅精油(citronella essential oil,CEO)對于馬鈴薯的抑芽作用還未見報道。

        本文采用香茅精油處理馬鈴薯塊莖,研究香茅精油對馬鈴薯貯藏期間的抑芽效果,從呼吸強(qiáng)度、糖代謝、蛋白質(zhì)變化角度探究抑芽作用機(jī)理,以期為開發(fā)馬鈴薯的采后抑芽提供新的選擇。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        馬鈴薯“V7”,2021年4月購自山東省濟(jì)南市槐蔭區(qū)山東匡山農(nóng)產(chǎn)品綜合交易市場(已過休眠期)。香茅精油購自重慶芳黛化妝品商行。

        碘、葡萄糖、NaOH、3,5-二硝基水楊酸、K2SO4,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;KI、Na2SO3,天津博迪化工股份有限公司;可溶性淀粉、酒石酸鉀鈉、CuSO4、甲基紅、溴甲酚綠、硼酸,天津大茂化學(xué)試劑廠;Na2SO4,天津廣成化學(xué)試劑有限公司;苯酚,西隴科學(xué)股份有限公司;牛血清蛋白質(zhì),廣州浩瑪生物科技有限公司;石油醚、乙醇,天津富宇精細(xì)化工有限公司;考馬斯亮藍(lán)G-250、葡萄糖、果糖、蔗糖,上海源葉生物有限公司;濃硫酸(濃度98%),煙臺遠(yuǎn)東精細(xì)化工有限公司;乙腈,上海星可高純?nèi)軇┯邢薰尽?/p>

        1.2 儀器與設(shè)備

        YGA2100型氣體測定儀,北京陽光億事達(dá)科技有限公司;V-1100D 紫外可見分光光度計,上海美譜達(dá)儀器有限公司;ME104型電子分析天平,上海梅特勒-托利多儀器有限公司;XW-80A旋渦混合器,海門其林貝爾儀器制造有限公司;H1805R臺式高速冷凍離心機(jī),長沙湘儀離心機(jī)有限公司;RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,上海亞榮生化儀器廠;LC-20AT HPLC儀器,日本島津儀器有限公司;K9860全自動凱氏定氮儀、SH220F石墨消解儀,山東海能科學(xué)儀器有限公司。

        1.3 樣品處理方法

        在正式實驗之前,分別就香茅精油濃度和熏蒸方式進(jìn)行預(yù)實驗,選擇香茅精油處理劑量0.5、1.0、2.0 mL/kg(以每筐馬鈴薯的質(zhì)量計,每筐約1.5 kg),熏蒸方式選擇直接熏蒸、濾紙熏蒸、混土熏蒸。馬鈴薯購買后運回實驗室,對馬鈴薯塊莖進(jìn)行篩選,除去有機(jī)械損傷和病蟲害的馬鈴薯,隨后將馬鈴薯分裝到10 L塑料筐中。(1)直接熏蒸法:把香茅精油添加到培養(yǎng)皿中,放置于塑料筐中心密閉熏蒸。(2)濾紙熏蒸法:用移液槍將香茅精油滴加在濾紙上,濾紙粘貼于塑料筐外側(cè)密閉熏蒸。(3)混土熏蒸法:參考氯苯胺靈(馬鈴薯抑芽劑)的使用方法,以每筐馬鈴薯具體質(zhì)量計,選擇不同的香茅精油處理劑量(0.5、1.0、2.0 mL/kg)處理馬鈴薯,將一定量香茅精油與無菌土(300 g,于121 ℃滅菌30 min)混勻,均勻覆蓋在馬鈴薯表面,用聚乙烯保鮮袋封口密閉熏蒸。定期測量芽長,統(tǒng)計發(fā)芽率。結(jié)果發(fā)現(xiàn),混土熏蒸的抑芽效果最佳。對于香茅精油處理劑量(0.5、1.0、2.0 mL/kg)來說,隨處理濃度上升馬鈴薯的發(fā)芽率逐漸下降,因此本試驗采用混土熏蒸方式,選定1.0 mL/kg的質(zhì)量濃度用于正式實驗。

        將篩選后無機(jī)械損傷、無病蟲害的馬鈴薯分裝到10 L塑料筐中,每組6筐,每筐馬鈴薯10個(約1.5 kg)。其中3筐馬鈴薯用來測定發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、呼吸強(qiáng)度,另外3筐取樣后立即保存用于測定其他指標(biāo)。采用混土熏蒸方式,香茅精油處理劑量為1.0 mL/kg(以每筐馬鈴薯具體質(zhì)量計),將一定量香茅精油與無菌土(300 g,于121 ℃滅菌30 min)混勻,均勻覆蓋于馬鈴薯表面,同時設(shè)置空白對照。然后將上述各處理組用厚度為0.03 mm的聚乙烯保鮮袋密封,于常溫下(25 ℃)貯藏20 d,其中在貯藏24 h時將聚乙烯保鮮袋的4個角分別戳孔,便于馬鈴薯進(jìn)行氣體交換。

        每4 d測定發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、呼吸強(qiáng)度。每4 d采用隨機(jī)取樣的方法進(jìn)行取樣,具體取樣方法為:用打孔器沿馬鈴薯塊莖頂部至基部方向打孔取樣2次,然后垂直于上述方向再取樣2次,取樣后切成厚度3 mm左右的薄片混勻,液氮冷凍后放入-80 ℃冰箱儲存待用。

        1.4 指標(biāo)的測定

        1.4.1 發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)的測定

        每個處理隨機(jī)選取5個馬鈴薯,記錄每個塊莖上的芽數(shù)并用游標(biāo)卡尺測量最長芽的長度,均取平均值。發(fā)芽指數(shù)參照涂勇等[12]的方法,芽長共分8級(表1),芽長小于2 mm視為未萌動或處于萌動狀態(tài),判定為未發(fā)芽。

        表1 發(fā)芽分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Germination classification standards

        發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)按照公式(1)(2)計算:

        (1)

        (2)

        1.4.2 呼吸強(qiáng)度測定

        參考梁蕓志等[14]方法,采用氣體分析儀測定。隨機(jī)選擇5個馬鈴薯,放入體積為10 L的塑料筐中密閉1.5 h,記錄CO2百分含量。呼吸強(qiáng)度以mg CO2/(kg·h)表示。

        1.4.3 淀粉含量測定

        參照曹建康等[15]的方法并做修改,采用碘-淀粉比色法。稱取2.0 g馬鈴薯樣品置于研缽中,加入30 mL石油醚和乙醇充分研磨、過濾,將濾渣轉(zhuǎn)移至燒杯中,于沸水浴中加熱、攪拌,直至淀粉完全糊化為澄清透明溶液。將上述溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,定容。淀粉含量按照公式(3)計算:

        (3)

        式中:m′,標(biāo)準(zhǔn)曲線中的淀粉質(zhì)量,μg;V,提取液總體積,mL;N,樣品稀釋倍數(shù);Vs,測定時吸取樣品的體積,mL;m,樣品質(zhì)量,g。

        1.4.4 還原糖含量測定

        參照HU等[16]的方法,采用3,5-二硝基水楊酸法測定。稱取1.0 g馬鈴薯樣品,用50 L蒸餾水洗入三角瓶中,混勻后置于50 ℃水浴鍋中保溫30 min,待勻漿冷卻后過濾,濾液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶并定容。在波長540 nm處測定溶液的吸光度。還原糖含量按照公式(4)計算:

        (4)

        式中:m′,標(biāo)準(zhǔn)曲線中的葡萄糖質(zhì)量,μg;V,提取液總體積,mL;N,樣品稀釋倍數(shù);Vs,測定時吸取樣品的體積,mL;m,樣品質(zhì)量,g。

        1.4.5 總糖含量測定

        稱取5.0 g馬鈴薯樣品并加入10 mL 6 mol/L HCl溶液進(jìn)行研磨,研磨后加入15 mL水置于沸水浴中煮沸30 min,取出冷卻后加入1滴酚酞指示劑,以質(zhì)量濃度100 g/L的NaOH溶液中和使溶液呈微紅色,然后轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶并定容。測定步驟及計算方法同1.4.4。

        1.4.6 糖組分的測定

        葡萄糖、果糖和蔗糖的提取和測定參照TERRY等[17]的方法并修改。稱取1.5 g馬鈴薯樣品于研缽中,加入20 mL 80%的乙醇充分研磨,然后轉(zhuǎn)移至燒杯中超聲波提取30 min,過濾后,將上清液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中蒸干(溫度設(shè)定為60 ℃)。殘留物用10 mL的V(乙腈)∶V(水)=80∶20溶液溶解,置于4 ℃冰箱保存待用。提取液用0.45 μm濾膜過濾,然后用HPLC測定。其中色譜柱為NH2(5 μm,250 mm×4.6 mm),柱溫30 ℃,進(jìn)樣量20 μL,檢測器為RID-10A(溫度40 ℃),流動相為乙腈和水(體積比80∶20),流速為1.0 mL/min。

        1.4.7 總蛋白含量測定

        馬鈴薯樣品消解2 h后,采用凱氏定氮法測定[18],首先對儀器管路進(jìn)行清洗,然后輸入硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度以及蛋白質(zhì)換算系數(shù),待空白測試數(shù)值穩(wěn)定后進(jìn)行樣品總蛋白含量測定,并記錄全自動凱氏定氮儀的讀數(shù),總蛋白含量以%表示。

        1.4.8 可溶性蛋白質(zhì)含量測定

        參照曹建康等[15]的方法,采用考馬斯亮藍(lán)染色法,測定在595 nm處溶液的吸光度。利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算馬鈴薯樣品中的可溶性蛋白質(zhì)含量,其中標(biāo)準(zhǔn)曲線為:y=0.002 9x+0.016 4(x表示蛋白質(zhì)質(zhì)量,y表示吸光值),R2=0.998 7。

        1.5 數(shù)據(jù)分析

        每種樣品設(shè)置3個平行,使用Excel 2010軟件繪制圖表,用SPSS 23.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,采用方差分析進(jìn)行鄧肯氏檢驗,以P<0.05表示差異顯著。

        2 結(jié)果分析

        2.1 香茅精油處理對馬鈴薯塊莖發(fā)芽形態(tài)的影響

        CEO處理對馬鈴薯貯藏期間塊莖發(fā)芽形態(tài)的影響如圖1所示。以第0天未處理的馬鈴薯塊莖為對照,在貯藏20 d時,對照組的馬鈴薯塊莖發(fā)芽數(shù)較多,主要聚集在頂芽周圍呈現(xiàn)簇?fù)頎顟B(tài),在塊莖側(cè)身也有一定的萌芽現(xiàn)象,頂芽表現(xiàn)為紫色或綠色而側(cè)芽為黃色。處理組的馬鈴薯塊莖幾乎未發(fā)芽,發(fā)芽的塊莖主要集中在頂芽,芽眼部位呈現(xiàn)黑色。

        圖1 香茅精油處理對馬鈴薯塊莖萌芽的影響Fig.1 Effect of citronella essential oil treatment on potato tuber sprout

        2.2 香茅精油處理對馬鈴薯發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的影響

        發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)與馬鈴薯的品質(zhì)息息相關(guān),發(fā)芽后馬鈴薯營養(yǎng)成分流失,外觀和食用品質(zhì)大幅下降。由圖2可知,在貯藏第4天時,對照組的發(fā)芽率為25.00%,發(fā)芽指數(shù)為2.86%,此時香茅精油處理組尚未發(fā)芽。對照組的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)從貯藏第4天開始,呈現(xiàn)迅速上升趨勢,處理組的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)始終顯著低于對照組(P<0.05)。貯藏結(jié)束時,處理組的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別為15.00%和4.29%,而對照分別是100.00%和30.00%。因此,香茅精油處理可以有效延緩馬鈴薯發(fā)芽,將發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)維持在較低水平。

        a-發(fā)芽率;b-發(fā)芽指數(shù)圖2 香茅精油處理對馬鈴薯發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.2 Effect of citronella essential oil treatment on potato germination rate and germination index

        2.3 香茅精油處理對馬鈴薯呼吸強(qiáng)度的影響

        呼吸強(qiáng)度是反映植物新陳代謝和生命活動強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。馬鈴薯在感染病害或受傷情況下呼吸強(qiáng)度明顯增加[19],馬鈴薯從市場購買運回實驗室途中受到機(jī)械損傷,所以貯藏初期2組馬鈴薯呼吸強(qiáng)度最高[48.81 mg/(kg·h)](圖3)。貯藏第4天和第8天時,處理組的馬鈴薯呼吸強(qiáng)度均高于對照組,二者差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。隨后2組馬鈴薯塊莖呼吸強(qiáng)度均呈現(xiàn)下降趨勢,貯藏16 d至貯藏期結(jié)束,香茅精油處理組呼吸強(qiáng)度上升,因為此時是處理組塊莖萌芽時期。因此,貯藏初期香茅精油處理會使馬鈴薯塊莖呼吸強(qiáng)度保持較高水平,而傷口愈合后又迅速下降,香茅精油處理在貯藏后期可抑制馬鈴薯的呼吸強(qiáng)度。

        圖3 香茅精油處理對馬鈴薯呼吸強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of citronella essential oil treatment on potato respiratory strength

        2.4 香茅精油處理對馬鈴薯淀粉含量的影響

        淀粉是馬鈴薯塊莖的主要營養(yǎng)物質(zhì)和能量來源[20],淀粉含量的高低可以反映馬鈴薯貯藏品質(zhì)的變化。淀粉與糖的轉(zhuǎn)換在貯藏期間一直存在,始終遵循淀粉和還原糖的可逆動態(tài)平衡[21]。如圖4所示,對照組和處理組的馬鈴薯淀粉含量在貯藏期間處于波動狀態(tài)。從貯藏第12天至貯藏結(jié)束,二者的淀粉含量變化趨勢相同,且處理組的淀粉含量始終高于對照組,達(dá)到顯著水平(P<0.05)。貯藏第20天時,對照組和處理組的淀粉含量分別為11.81%、14.65%,分別為初始值的73.9%、91.6%,這表明,香茅精油處理可有效延緩淀粉含量的下降,更有利于保持貯藏過程中馬鈴薯品質(zhì)。

        圖4 香茅精油處理對馬鈴薯淀粉含量的影響Fig.4 Effect of citronella essential oil treatment on potato starch content

        2.5 香茅精油處理對馬鈴薯總糖和還原糖含量的影響

        糖是馬鈴薯呼吸作用的主要底物,也是重要的能量儲存物質(zhì),馬鈴薯采后一切生命活動所需能量都由糖類提供。還原糖含量是衡量馬鈴薯貯藏品質(zhì)的重要指標(biāo),還原糖包括葡萄糖、果糖、乳糖、麥芽糖等。還原糖會與氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng),產(chǎn)生棕色帶苦味的物質(zhì)[22],因此馬鈴薯中過高的還原糖會影響馬鈴薯油炸食品的色澤和品質(zhì)。

        整體來看,處理組的馬鈴薯總糖含量在貯藏期始終高于對照組,且在第4天和第12天達(dá)到顯著水平(P<0.05)(圖5-a)。貯藏20 d時,處理組和對照組的總糖含量分別為403.43、385.52 mg/g,與初始值相比分別下降了7.63%和9.18%。說明香茅精油處理可以減少總糖的消耗,使總糖含量保持在較高水平。如圖5-b所示,在貯藏期開始,馬鈴薯的還原糖含量最高(139.65 mg/g),隨著貯藏時間延長,2組還原糖含量均呈下降趨勢,這是因為馬鈴薯脫離冷庫后,由于溫度升高,馬鈴薯呼吸作用加強(qiáng)以及糖逆轉(zhuǎn)化為淀粉,導(dǎo)致累積的還原糖含量逐步下降,這與司懷軍等[23]研究結(jié)果一致。貯藏結(jié)束時,對照組和處理組的還原糖含量分別為53.60、36.09 mg/g,差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。說明香茅精油處理可以抑制還原糖的產(chǎn)生速率,使馬鈴薯塊莖的還原糖含量保持在較低水平,從而減輕美拉德反應(yīng)導(dǎo)致的品質(zhì)和色澤變化。由于馬鈴薯總糖含量受還原糖含量影響,貯藏期間還原糖含量不斷被消耗,導(dǎo)致總糖含量也有一定消耗。

        a-總糖;b-還原糖圖5 香茅精油處理對馬鈴薯總糖和還原糖含量的影響Fig.5 Effect of citronella essential oil treatment on potato total sugar and reduced sugar content

        2.6 香茅精油處理對馬鈴薯糖組分的影響

        在貯藏期間,對照組和處理組果糖和葡萄糖含量略有下降,而蔗糖含量則明顯下降。如圖6所示。

        a-果糖;b-葡萄糖;c-蔗糖圖6 香茅精油處理對馬鈴薯果糖、葡萄糖、蔗糖含量的影響Fig.6 Effects of citronella essential oil treatment on potato fructose, glucose and sucrose content

        在貯藏第8天至第16天,處理組和對照組間馬鈴薯果糖含量有顯著差異(P<0.05),各組間葡萄糖含量僅在貯藏第8天時達(dá)到顯著性差異(P<0.05)。貯藏第8天時,處理組的果糖、葡萄糖含量顯著高于對照組,而處理組淀粉含量低于對照組,這說明在香茅精油作用下,馬鈴薯塊莖內(nèi)淀粉轉(zhuǎn)化為蔗糖,進(jìn)而在液泡轉(zhuǎn)化酶作用下生成大量果糖和葡萄糖,導(dǎo)致果糖、葡萄糖含量高于對照組(圖7)。對于蔗糖來說,在貯藏第12天,處理組蔗糖含量顯著高于對照組(P<0.05)(圖6-c),而此時處理組葡萄糖、果糖含量低于對照組,可能是蔗糖在液泡轉(zhuǎn)化酶抑制劑作用下,合成果糖和葡萄糖路徑受阻,導(dǎo)致蔗糖被積累(圖7)。

        2.7 香茅精油處理對馬鈴薯總蛋白和可溶性蛋白含量的影響

        蛋白質(zhì)代謝是馬鈴薯塊莖生命活動的基礎(chǔ),馬鈴薯萌芽時,貯藏蛋白質(zhì)在各種酶的作用下降解為小分子氨基酸,為新蛋白質(zhì)和其他代謝物質(zhì)合成提供基礎(chǔ)[24]??扇苄缘鞍踪|(zhì)是果蔬細(xì)胞中酶體系的重要構(gòu)成部分,參與多種生理代謝過程,可溶性蛋白質(zhì)的含量與果蔬細(xì)胞的成熟衰老密不可分[25]。

        總體來說,處理組以及對照組的總蛋白含量在貯藏期間變化較平穩(wěn),呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(圖8-a)。僅在貯藏第8天時,2組間的馬鈴薯總蛋白含量有顯著差異(P<0.05),貯藏結(jié)束時(20 d),對照組和處理組的總蛋白含量分別為1.81%和1.79%。如圖8-b所示,在貯藏期間,對照組以及處理組的可溶性蛋白質(zhì)的含量均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢。從貯藏12 d至貯藏結(jié)束,2組間可溶性蛋白質(zhì)含量具有顯著差異(P<0.05)。貯藏結(jié)束時(20 d),香茅精油處理組的馬鈴薯可溶性蛋白質(zhì)含量比對照組高11.82%。結(jié)果表明,在貯藏過程中,2組馬鈴薯總蛋白含量都保持穩(wěn)定,香茅精油處理對總蛋白的影響不大,而對馬鈴薯可溶性蛋白質(zhì)含量的下降有抑制作用。

        SP-淀粉磷酸化酶;AGPase-腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶;SS-淀粉合成酶;UGPase-尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶;SuSy-蔗糖合成酶;VI-液泡轉(zhuǎn)化酶;INH-液泡轉(zhuǎn)化酶抑制劑;PPP-磷酸戊糖途徑;EMP-糖酵解圖7 碳水化合物代謝路徑[26]Fig.7 Carbohydrate metabolic pathways

        a-總蛋白質(zhì);b-可溶性蛋白質(zhì)圖8 香茅精油處理對馬鈴薯總蛋白質(zhì)和可溶性蛋白質(zhì)含量的影響Fig.8 Effect of citronella essential oil treatment on potato total protein and soluble protein content

        3 討論與結(jié)論

        采后香茅精油處理能有效抑制馬鈴薯發(fā)芽,貯藏第20天時,馬鈴薯的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別為15.00%和4.29%,而對照組為100.00%和30.00%。香茅精油使馬鈴薯塊莖芽眼部分呈現(xiàn)黑色,在萌芽階段破壞芽組織,延緩發(fā)芽時間。品質(zhì)方面,香茅精油處理延緩了淀粉、可溶性蛋白質(zhì)含量的下降,貯藏結(jié)束時,有效保持了馬鈴薯塊莖的營養(yǎng)成分。香茅精油處理降低了還原糖的產(chǎn)生速率,減少還原糖的積累,使馬鈴薯在后續(xù)加工期間保持良好的色澤和品質(zhì)。

        馬鈴薯塊莖萌芽需要能量,而這些能量大部分是由淀粉降解產(chǎn)生的。在馬鈴薯貯藏過程中,淀粉與還原糖遵循著可逆動態(tài)平衡,淀粉在淀粉磷酸化酶(starch phosphorylase,SP)作用下生成葡萄糖,經(jīng)一系列反應(yīng)最終形成蔗糖。蔗糖在蔗糖合成酶(sucrose synthase,SuSy)、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP glucose pyrophosphorylase,UGPase)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP glucose pyrophosphorylase,AGPase)、淀粉合成酶(starch synthase,SS)作用下重新形成淀粉。除此之外,蔗糖在液泡轉(zhuǎn)化酶作用下重新生成果糖和葡萄糖。香茅精油處理可減少總糖的消耗,使總糖保持較高的水平,貯藏結(jié)束時下降了7.63%。香茅精油處理延緩了馬鈴薯淀粉含量的下降,抑制了還原糖的產(chǎn)生速率,使還原糖含量保持在較低水平。對于糖組分來說,果糖和葡萄糖含量處于動態(tài)變化,總體來說呈現(xiàn)緩慢下降趨勢,而蔗糖含量的下降趨勢較明顯,說明香茅精油明顯加快了蔗糖的降解速度。

        馬鈴薯塊莖的休眠狀態(tài)被打破后,蛋白質(zhì)開始分解為氨基酸,以支持芽的發(fā)育和生長。LIU等[27]研究發(fā)現(xiàn),差異表達(dá)蛋白質(zhì)隨著分生組織的再次生長而發(fā)生轉(zhuǎn)移,最終導(dǎo)致馬鈴薯塊莖休眠被打破。對于總蛋白和可溶性蛋白質(zhì)來說,香茅精油處理可以維持總蛋白含量穩(wěn)定,減少馬鈴薯總蛋白消耗;處理組可溶性蛋白質(zhì)含量在貯藏期結(jié)束時仍高于對照組,這表明香茅精油處理可以減緩可溶性蛋白質(zhì)的消耗,延緩馬鈴薯衰老進(jìn)程。本試驗發(fā)現(xiàn),香茅精油處理在貯藏前期使馬鈴薯塊莖呼吸強(qiáng)度保持較高水平,傷口愈合后又迅速下降,并在貯藏后期抑制了馬鈴薯呼吸強(qiáng)度。

        綜上所述,香茅精油作為一種天然植物成分,除了具有良好的抑芽效果,還可使馬鈴薯保持良好的商品價值,這為開發(fā)新型安全馬鈴薯抑芽劑提供了新的選擇。另外,馬鈴薯萌芽過程中,香茅精油對糖代謝的影響較大,而對蛋白質(zhì)代謝的影響較小,但其具體的生理生化及分子機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

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