不同成熟度竹笋品质劣变机理研究

黄劲松，高云，武张飞，郭军，郁志芳

(1.池州学院 化学与材料工程学院，安徽 池州 247000； 2.南京农业大学 食品科技学院，江苏 南京 219500)

竹笋是毛竹膨大的芽和幼嫩的茎，是一种高蛋白、低脂肪、高纤维的绿色食品，深受人们的喜爱。由于竹笋生长的季节性强，产笋期集中，且大多产于偏远的山区，从采摘到销售的时间间隔长，笋体中纤维素与木质素含量迅速增加[1]，导致竹笋组织变硬[2]；采后水分及营养成分流失严重，导致其营养价值下降，在常温贮藏一周后便会明显地失去鲜嫩可口的食用品质[3]，组织木质化，严重地制约了竹笋的加工与利用。近年来，科研人员对采后竹笋保鲜进行大量的研究，采取各种保鲜方法[4-9]来延缓采后竹笋品质劣变(木质化)，并取得了丰硕的成果。本文以不同成熟度竹笋为研究对象，研究其品质劣变(木质化)的生理生化变化，为今后竹笋的采后保鲜及基因改良奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

竹笋采摘于池州市贵池区平天湖风景区，用于实验的竹笋要求无机械伤，无病虫害，无腐烂，同种成熟度的竹笋大小一致，且为同一时间采摘。取3种成熟度(嫩、中、老)，茎长分别为10、20和30 cm左右，如图1所示。

图1 不同成熟度的竹笋

1.2 试剂

反式肉桂酸、NADP、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、氯化镁、4-香豆酸、辅酶A、ATP、Tris、盐酸、双氧水、乙二胺四乙酸二钠、抗坏血酸、盐酸羟胺、对氨基苯磺酸、乙醚、亚硝酸钠、α-萘胺、浓硫酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、醋酸、醋酸钠、硼酸钠、硼酸、β-巯基乙醇、L-苯丙氨酸、四氯化钛、浓氨水、丙酮，均为分析纯。

1.3 仪器

电子天平，凯丰集团有限公司；XW-80 A微型涡旋混合仪，上海沪西分析仪器厂有限公司；IKA A11基本型研磨机，上海川翔生物科技有限公司；HH-6数显恒温水浴锅，常州国华电器有限公司；UV-2802紫外可见分光光度计，尤尼柯(上海)仪器有限公司。

1.4 测定方法

1.4.1 木质素含量测定

将一定量的竹笋放入研磨机中，并加入适量的液氮冻结后，将其粉碎至粉末状。称取2.0 g粉末，向其加入72% H2SO420 mL，并不断搅拌，然后在室温下静置6 h，其他操作同参考文献[10]。

1.4.2 POD、4-Cl、PAL和CAD活性测定

将一定量的竹笋放入研磨机中，并加入适量的液氮冻结后，将其粉碎至粉末状。称取2.0 g粉末，加入相应的缓冲溶液后并充分摇匀，转入管中，在8 000g，4 ℃离心30 min，上清液即为粗酶液，其他操作同参考文献[11]。

1.4.3 呼吸强度和MDA含量的测定

将一定量的竹笋放入研磨机中，并加入适量的液氮冻结后，将其粉碎至粉末状。称取2.0 g粉末于离心管中，并加入5%TCA溶液5.0 mL，摇匀，然后在8 000g，4 ℃下离心30 min，取上清液进行测定，其他操作同参考文献[11]。呼吸强度测定方法同参考文献[11]。

将一定量的竹笋放入研磨机中，并加入适量的液氮冻结后，将其粉碎至粉末状后，其他操作同参考文献[11]。

2 结果与讨论

2.1 PAL、POD、CAD、4-Cl活性及木质素含量的变化

在生长发育过程中[12]或采后贮藏期间，果蔬木质化程度不断提高[13-14]，木质化对植物的生长、发育、抗病及环境适应性等方面发挥重要的作用[15-16]。木质素是苯丙烷类代谢的重要产物，木质素的合成需要多种酶参与，其中PAL、POD、CAD和4-Cl最为常见。PAL能催化苯丙氨酸转化为肉桂酸，是植物次生代谢的关键酶，而POD催化H2O2分解促进木质素单体发生聚合形成木质素，该反应是木质素生物合成的最后一步。CAD和4-Cl是木质素合成过程中两种重要的酶，对整个代谢过程起着重要的调控作用。相关性分析结果显示，不同成熟度竹笋PAL与木质素的相关系数为0.982 9，而POD与木质素的相关系数为0.990 5，均呈极显著的正相关关系，表明木质素的生物合成与这两种酶密切相关。就CAD活性而言，3种成熟度竹笋之间的差异不显著，有学者认为，即使CAD活性被抑制的植物仍可维持正常木质素合成水平，在木质素合成途径中为非限速酶，可能较低的内源CAD活性就能满足植物体木质素合成的需要[17]。嫩的竹笋与中等及老的竹笋之间4-Cl活性差异显著，通过分析，竹笋在生长过程中与木质素合成有关联的一些关键酶如PAL、POD和4-Cl活性上升(图2)，表明木质素合成速度加快，产物木质素含量增加，从而导致竹笋组织木质化衰老，该研究结果与蕨菜的相关研究[10]结果一致。

2.2 抗氧化能力及呼吸速率的变化

呼吸速率是衡量植物新陈代谢强弱的重要指标，其数值越大表明竹笋在生理活动中营养物质消耗越大，产品衰老加快，其贮藏的寿命就短。竹笋在生长发育过程中，嫩竹笋的呼吸(CO2)速率为201.4 mg·kg-1·h-1，中等嫩度竹笋为176.2 mg·kg-1·h-1，而衰老的竹笋为170.9 mg·kg-1·h-1，幼嫩的部位比成熟呼吸强度大，可能是幼嫩竹笋细胞分裂快，而衰老的细胞已木质化，其呼吸强度也减弱(图3)。MDA是膜脂氧化降解的重要产物，其含量与组织的损伤和衰老程度呈正相关[18]，老竹笋的MDA含量高达0.871 mmol·g-1·h-1，比嫩的竹笋高出110.3%，比中等嫩度竹笋高出108.1%，说明竹笋在生长发育过程中，随着MDA含量的增加，竹笋渐渐衰老。

图2 不同成熟度竹笋木质素合成相关酶活性及木质素含量的变化

图3 不同成熟度竹笋抗氧化能力及呼吸速率的变化

3 小结