24-表油菜素内酯处理对低温贮藏仔姜品质的影响

游玉明,汤 洁,胡 凯,杨 彬,张美霞

(1.重庆文理学院园林与生命科学学院,重庆 402160;2.重庆吴滩农业服务有限公司,重庆 402288)

仔姜(ZingiberofficinaleRoscoe)为姜科多年生草本植物的幼嫩期肉质根茎,具有脆嫩爽口、香味浓郁、辛辣适宜等特性,且富含姜辣素、精油等多种活性成分而具有增强血液循环、降血脂、抗氧化等功效,是世界范围内广泛食用的鲜食调味蔬菜之一[1-2]。然而,仔姜皮薄、肉嫩,水分含量高达95%以上,且采收时叶鞘和茎基部分受到机械损伤,在常温贮藏过程中易发生失水萎焉、受微生物浸染而造成腐烂变质,货架期在1周左右,这限制了仔姜的远销和产业的良性发展[3-4]。因此,亟需寻求高效安全的仔姜贮藏保鲜技术。

目前,仔姜的贮藏保鲜主要有沙藏[5]、辐照[6]等物理手段及壳聚糖涂膜[7]、茉莉酸甲酯[8]、乳酸钙[9]等化学保鲜处理。相关成果对提高仔姜抗病性、延长货架期都取得了一定成效。但生姜属于冷敏性植物,在低温胁迫下易出现水渍状斑块、褐变等不良症状,仍无法实现长距离冷链运输,为仔姜的采后保鲜提出了新的问题。24-表油菜素内酯(24-epibrassinolide,EBR)是一种在植物体内广泛存在的甾醇类激素,具有高效、安全的生物学效应,被公认为第六大植物激素,在植物的生长发育、抗逆反应等方面发挥着重要的调控作用[10]。近年来在果蔬采后保鲜上的研究表明,外源EBR可有效延缓蜜橘[11]、葡萄[12]、黄花菜[13]等果蔬的衰老,提高其抗病性,并能促进营养成分的有效积累,从而延长采后货架期。此外,采后EBR处理还能通过调节果蔬活性氧代谢、提高自身抗氧化能力、促进脯氨酸和酚类等物质的积累,从而有效激活果蔬的抗冷性,减轻其在低温胁迫下的冷害症状[14-16],但有关EBR处理对低温贮藏仔姜品质的影响还尚未见报道。

本实验选用重庆产鲜食生姜品种“竹根姜”为材料,研究在低温贮藏条件下EBR处理对仔姜冷害发病率、色泽、VC、姜辣素、总黄酮、可溶性糖和可溶性蛋白的影响,旨在为仔姜的采后贮藏保鲜提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

仔姜 采自重庆市永川区五间镇生姜种植基地,选取成熟度一致,色泽大小均匀,无病虫害的根茎,2 h内运回实验室;24-表油菜素内酯(EBR,纯度>90%) 上海源叶生物科技有限公司;2,6-二氯靛酚、蒽酮、芦丁、香草醛标准品 北京索莱宝科技有限公司;95%乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、乙酸乙酯等 均为分析纯,成都市科龙化工试剂厂。

T18型匀浆机 德国IKA公司;752型分光光度计 上海舜宇恒平科学仪器有限公司;CM-5型色差计 日本柯尼卡美能达;BS224S型电子分析天平 德国赛多利斯仪器有限公司;3-18K型离心机 德国SIGMA公司;HH-6型数显恒温水浴锅 常州国华电器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 挑选好的仔姜采用1%(V/V)的次氯酸钠溶液消毒2 min,再以自来水洗净,室温自然沥干。将沥干后的仔姜随机分成3组,采用0、5、10 μmol/L的EBR溶液浸泡30 min,晾干后在相对湿度85%～90%的4 ℃冷库中贮藏25 d。每5 d取样进行相关指标的测定。

1.2.2 指标测定

1.2.2.1 冷害发病率测定 参考Ge等[17]的方法,并略做修改。当仔姜根茎水渍状斑块面积大于25%时则计为发病,并按式(1)计算。

式(1)

1.2.2.2 色泽测定 采用色差仪。用8 mm测量口径测定仔姜根茎中部附近表皮L*,a*,b*值,其中L*值表示亮度、a*表示红绿值、b*值为黄蓝值。

1.2.2.3 VC含量的测定 采用2,6-二氯靛酚滴定法[18]。称取约10 g样品,加入20 mL 2%草酸溶液冰浴匀浆后定容至50 mL,取经白陶土脱色后的滤液用2,6-二氯靛酚溶液滴定至粉红色。

1.2.2.4 姜辣素含量的测定 参考廖钦洪等[19]的方法。称取约20 g样品,加入50 mL 95%乙醇浸提2 h,5000 r/min离心10 min,收集上清液于280 nm处测定吸光值。标准曲线以香草醛标准溶液绘制,其回归方程为:y=0.0133x+0.0392,R2=0.9912。

1.2.2.5 总黄酮含量的测定 采用三氯化铝比色法[18]。取1.2.2.4中提取液0.5 mL置于25 mL容量瓶中,加入5%亚硝酸钠溶液0.7 mL,反应6 min后加入0.7 mL 10%硝酸铝溶液,反应6 min后加入 5 mL 4%的氢氧化钠溶液,再加入80%乙醇溶液至刻度,摇匀,静置10 min,于510 nm处测定吸光值。根据芦丁标准曲线计算总黄酮含量。

1.2.2.6 可溶性糖含量的测定 采用蒽酮比色法[18]。称取1 g样品,加入10 mL蒸馏水,匀浆后于沸水浴提取30 min,冷却后过滤,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浓硫酸,充分振荡,立即置于沸水中,保温1 min,冷却至室温,于620 nm处测定吸光值。根据蔗糖标准曲线计算可溶性糖含量。

1.2.2.7 可溶性蛋白含量的测定 采用考马斯亮蓝染色法[18]。称取2 g样品,加入20 mL蒸馏水,匀浆后于4 ℃ 12000 r/min离心20 min,收集上清液。取0.1 mL样液、蒸馏水0.9 mL和考马斯亮蓝G-250溶液5 mL,混匀,静置2 min,在510 nm 处测定吸光值。根据牛血清白蛋白标准曲线计算可溶性蛋白含量。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 EBR处理对仔姜冷害发病率的影响

冷害是造成冷敏性果蔬在低温贮藏过程中品质下降的重要原因之一[20]。仔姜在低于10 ℃条件下贮藏易出现水渍状斑块,产生褐变等冷害症状,从而严重影响其食用品质,导致消费者的购买欲望降低。由图1可知,对照组和处理组仔姜冷害发病率均随着低温贮藏时间的延长而不断增加,但各处理组增长速率不同。对比发现,EBR处理组在整个低温贮藏期间的冷害发病率均低于对照组,且EBR处理组在贮藏前5 d未出现冷害现象,而对照组仔姜则出现了13.6%的冷害发病率,第25 d时,对照组的冷害发病率为86.7%,5、10 μmol/L EBR处理组的冷害发病率分别为56.5%、33.3%,仅为对照组的65.4%和38.4%,差异显著(P<0.05)。这表明EBR处理能有效缓解仔姜冷害的发生,该结论在Wang等[21]研究EBR处理对低温贮藏青椒耐冷性和品质的影响中也得到了证实。

图1 EBR处理对低温贮藏仔姜冷害发病率的影响

2.2 EBR处理对仔姜色泽的影响

由图2可见,在整个低温贮藏过程中,各处理组仔姜的a*值和b*值均呈现上升趋势,而亮度L*值则呈现出下降趋势,说明随着冷害症状的加剧,仔姜的亮度降低、色泽变暗淡,红度及黄度增加。与对照组相比,处理组仔姜的色泽变化较小,低温贮藏至25 d时,5、10 μmol/L EBR处理组的L*值由最初的69.34分别下降至47.80和57.17;a*值由最初的-1.96分别增加至0.57和0.03;b*值则由最初的12.83分别增加到24.68和22.00;对照组L*值、a*值、b*值则分别变为43.12、1.79和31.99,差异显著(P<0.05)。可见,EBR处理能有效防止仔姜表皮褐变,较好的保持其色泽,这一结论与EBR处理在茄子[22]、鲜切藕片[23]等保鲜中的结果相似,可能是因为EBR参与调控PPO、PAL等与酚类代谢相关酶的活性,从而抑制褐变发生。

图2 EBR处理对低温贮藏仔姜色泽的影响

2.3 EBR处理对仔姜VC含量的影响

VC广泛存在于植物组织,是果蔬新鲜度和营养品质的重要体现,同时也是一种延缓果蔬衰老的抗氧化物质。大量研究表明,植物在受到低温胁迫时,活性氧自由基过多累积,引起植物组织细胞启动膜脂质过氧化作用,进而破坏细胞膜的完整性,最终使得细胞死亡,产生冷害,而VC可通过参与活性氧自由基的清除,减轻其在低温胁迫下的氧化损伤,提高果蔬的耐冷性[24]。由图3可见,仔姜在低温贮藏过程中,VC含量始终呈现下降趋势,对照组VC含量的下降较EBR组快,贮藏至25 d时,对照组由最初的0.21 mg/100 g降至0.07 mg/100 g,而5、10 μmol/L EBR处理组则分别降至0.08和0.12 mg/100 mg,分别是对照组的1.14和1.71倍,差异显著(P<0.05)。结果表明,EBR处理可有效延缓仔姜VC含量的下降,保持其较好的贮藏品质。这可能是EBR处理降低了仔姜的冷害发病率,使得细胞结构的完整性得到了较好维持,从而减少了VC的损失。李园园等[25]研究也表明,外源EBR处理可有效抑制草莓贮藏期间VC含量的下降,维持较高的抗氧化活性,从而提高草莓的耐贮性和贮藏品质。

图3 EBR处理对低温贮藏仔姜VC含量的影响

2.4 EBR处理对仔姜姜辣素含量的影响

姜辣素是生姜呈现辛辣味的主要物质基础,也是其发挥生理功效的主要活性因子,其含量的高低是衡量生姜风味品质的重要指标[19]。由图4可知,仔姜在低温贮藏过程中,各处理组姜辣素的含量均呈现出先升高后降低的趋势,且在低温贮藏至第5 d时均出现峰值,其中对照组姜辣素峰值为0.84 mg/g,而EBR处理组则均为0.89 mg/g,比对照组高6.0%,低温贮藏至25 d时,5、10 μmol/L EBR处理组姜辣素的含量分别为0.64和0.74 mg/g,比对照组高10.3%和27.6%(P<0.05)。这可能是仔姜在贮藏过程中姜辣素转变为姜烯酚导致其含量的下降,这和邓青芳等[26]的研究结果相似,而EBR处理可有效抑制仔姜在低温贮藏过程中姜辣素的损失,保持其良好的风味品质。

图4 EBR处理对低温贮藏仔姜姜辣素含量的影响

2.5 EBR处理对仔姜总黄酮含量的影响

黄酮类物质是植物体内的重要次生代谢产物,与果蔬的成熟衰老、抗氧化能力密切相关[27]。由图5可见,在低温贮藏过程中,仔姜总黄酮含量变化与VC含量变化趋势一致。EBR处理组在整个低温贮藏期的同一监测点,其黄酮含量均显著高于对照组(P<0.05),在低温贮藏至第25 d时,5、10 μmol/L EBR处理组总黄酮的含量由最初的0.86 mg/g 分别降至0.44和0.54 mg/g,比对照组分别高10.0%和25.0%,差异显著(P<0.05)。说明EBR处理能有效抑制仔姜在低温贮藏过程中总黄酮的损失,保持了较强的抗氧化活性,延缓衰老。

图5 EBR处理对低温贮藏仔姜总黄酮含量的影响

2.6 EBR处理对仔姜可溶性糖含量的影响

葡萄糖、蔗糖等可溶性糖是果蔬甜味的来源,不仅为其采后生命活动提供能量,也是重要的渗透调节物质,并作为众多代谢通路的中间产物及底物参与调节果蔬的成熟及衰老进程[28]。如图6所示,仔姜在低温贮藏过程中,可溶性糖呈现出先升高后降低的趋势,这可能是在贮藏前期,仔姜中的淀粉等大分子物质分解成可溶性糖,且分解速率大于代谢速率,从而使得可溶性糖含量有所上升,但随着贮藏时间的延长,其代谢速率超过分解速率,导致可溶性糖呈下降趋势[29]。低温贮藏至5 d后,EBR处理组可溶性糖含量显著高于对照组(P<0.05),低温贮藏至25 d时,5、10 μmol/L EBR处理组可溶性糖的含量分别为0.10 mg/g和0.14 mg/g,分别是对照组的1.97和2.50倍(P<0.05)。由此可见,EBR处理可有效促进仔姜可溶性糖的积累,从而提高仔姜在低温胁迫下的抗冷性。张杼润等[30]研究也表明,EBR处理显著提高了杏果实果糖、山梨糖醇和葡萄糖等可溶性糖的含量,从而提高其抗冷性。但Lu等[31]则研究得出EBR处理可延缓猕猴桃贮藏过程中淀粉的降解,抑制葡萄糖、果糖和蔗糖的积累,从而延缓猕猴桃果实的衰老。这可能是实验材料、贮藏条件等不同所导致。

图6 EBR处理对低温贮藏仔姜可溶性糖含量的影响

2.7 EBR处理对仔姜可溶性蛋白含量的影响

可溶性蛋白是构成果蔬中酶的重要组成部分,参与了多种生理生化反应的调控,同时也是重要的营养物质和渗透调节物质,是评价果蔬贮藏品质的重要指标之一[32]。由图7可知,在低温贮藏过程中,仔姜可溶性蛋白含量不断下降,这可能与仔姜在低温贮藏过程中随着组织的衰老,可溶性蛋白不断被水解有关。低温贮藏前10 d,对照组和处理组可溶性蛋白均缓慢下降,但各处理组之间无显著差异(P>0.05),而后快速下降,对照组可溶性蛋白含量下降速率较EBR处理组快,低温贮藏至25 d时,对照组下降了62.7%,其含量为0.49 mg/g,而5、10 μmol/L EBR处理组则分别下降了57.8%和47.4%,其含量分别为0.55 mg/g和0.69 mg/g,分别比对照组高12.2%和40.8%,其中10 μmol/L EBR处理组显著高于对照组(P<0.05)。说明EBR处理能有效缓解仔姜可溶性蛋白含量的下降,保持了较好的贮藏品质。

图7 EBR处理对低温贮藏仔姜可溶性蛋白的影响

3 结论

以仔姜为实验对象,研究了EBR处理对低温贮藏仔姜品质的影响。结果表明,EBR处理后仔姜的冷害发病率在整个贮藏期均显著低于对照(P<0.05),贮藏至25 d时,5、10 μmol/L EBR处理组的冷害发病率仅为对照组的65.4%和38.4%(P<0.05),VC、姜辣素及总黄酮含量也均显著高于对照组(P<0.05),并维持了较高水平的可溶性糖和可溶性蛋白含量,从而保持良好的贮藏品质。可见EBR处理有助于提高仔姜的耐冷性,这对生产中延长仔姜贮藏时间和提高贮藏品质具有重要意义,但外源 EBR对仔姜冷害及衰老进程的调控机制有待进一步研究。