茶多酚处理对采后勃氏甜龙竹笋木质化的影响*

张雄峰，赵一鹤，李沁

(1.西南林业大学 生态与环境学院，云南 昆明 650224；2.云南省林业和草原科学院，云南 昆明 650201)

勃氏甜龙竹(Dendrocalamusbrandisi)属禾本科(Gramineae)牡竹属(Dendrocalamus)大型丛生竹类，广泛分布于亚热带和南亚热带的缅甸、老挝、越南、泰国北部以及我国云南省南部、西南部的西双版纳、普洱和临沧等地，具有用途广、保持水土效果好、经济价值高等优点[1-3]。勃氏甜龙竹是云南省重点发展的笋用竹种，其笋体大，笋味鲜甜，肉质脆嫩，生熟均可食用，是深受人们欢迎的绿色健康食品[4]。勃氏甜龙竹笋大多产于山区，出笋时间集中，采收季节集中在夏季，常温下48 h后几乎失去商品价值和食用价值，这严重制约其销售范围和市场的拓展[5]。因此，如何延缓勃氏甜龙竹笋采后木质化的发生，开发更加安全有效的保鲜技术以延长其贮藏期成为竹笋活体保鲜的关键。

竹笋是竹子幼嫩的芽，生理代谢活动旺盛，在脱离母体形成切口后呼吸作用加强，营养物质消耗加快，伴随着失水和纤维木质化，品质迅速退化[6]。刚采收的勃氏甜龙竹笋容易木质化，特别是采后创伤会加速竹笋木质化过程[7]。植物木质化过程是一个复杂的生物学过程，从木质素单体的氧化聚合再到细胞壁上的沉积，其中涉及多种酶促反应[8-9]。此外纤维素含量的迅速增加也会导致笋肉变硬多渣，食用品质下降[7]。研究发现，在低温环境下竹笋的呼吸作用会被抑制，自身营养物质的消耗减少，有利于保持竹笋的品质[10]。然而，单一的使用较低的储存温度不能达到很好的保鲜效果，并且难以长期保持其食用品质和口感，需要将多种方法结合起来，才能达到最优的贮藏保鲜效果。因此，低温结合天然生物保鲜剂的使用成为近年来竹笋采后活体保鲜研究的热点。

茶多酚属于一种强抗氧化剂，具有很强的抗氧化作用。茶多酚可有效提高植物抗病力，延缓衰老，被越来越多地用于食品工业、日用品和医药等行业[11]。茶多酚还可用于麻竹(D.latiflorus)笋[12]、薇菜(Viciagigantea)、蕨菜(Pteridiumaquilinum)[13]、天麻(Gastrodiaelata)[14]、百香果(Passifloraedulia)[15]、山楂(Crataeguspinnatifida)[16]和草莓(Fragariaananassa)[17]等食品的储藏保鲜，均有较好的保鲜效果。目前还没有关于茶多酚对勃氏甜龙竹笋保鲜，特别是木质化进程影响的研究报道。本研究以勃氏甜龙竹笋为试验材料，分析茶多酚处理前后低温贮藏过程中的木质素、粗纤维和还原糖含量变化，重点分析木质素合成酶系统的4个关键酶——苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和肉桂醇脱氢酶(CAD)——活性的变化，结合抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化，研究茶多酚处理对采后勃氏甜龙竹笋酶活性及木质化的影响，为勃氏甜龙竹笋的采后贮藏保鲜提供理论和科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2021年6月，在云南省普洱市凯阳农林发展有限公司甜龙竹丰产示范基地，采摘无病虫害、无机械损伤、大小适中、高约30 cm、生长健壮的勃氏甜龙竹笋。当天运至国家林业和草原局经济林产品质量检验检测中心(昆明)实验室。将挑选好的勃氏甜龙竹笋剥壳洗净并将底部横截面切齐后，沿笋体横向平均切分为基部、中部、尖段3部分，然后分别进行茶多酚涂膜处理，在4 ℃低温下贮藏。采用30 cm×40 cm食品级PE保鲜袋保存。茶多酚为食品级，规格TP100，由江西富之源生物科技有限公司生产。

1.2 方法

1.2.1 制备茶多酚溶液

以超纯水为溶剂，配制0.5%、1.5%及2.5%茶多酚溶液，搅拌至茶多酚全部溶解备用。

1.2.2 涂膜处理

不同涂膜处理见表1。

表1 试验处理方案Tab.1 Scheme of treatment conditions

洗净后的基部、中部、尖段等3部分竹笋分别用超纯水、不同浓度茶多酚(0.5%、1.5%及2.5%)溶液浸泡5 min，自然阴干后分别用食品级PE保鲜袋分袋装好，每组3个重复，贮藏在4 ℃、相对湿度(RH)为90%的恒温恒湿箱中，观察竹笋外观变化情况。每隔2 d取样，基部、中部、尖部混合取样，并使用液氮速冻处理后放置于-80 ℃超低温冰箱保存待测。

1.3 测定指标

(1)木质素测定 木质素的测定参考申德省[18]的改进方法。

(2)粗纤维 粗纤维的测定参照GB/T5009.10—2003的方法，使用Fibertc8000纤维素分析仪测定。

(3)还原糖测定 还原糖含量的测定依据GB5009.7—2016中直接滴定法。

(4)色差值测定 竹笋笋体色度的测定，使用日本Konica(柯尼卡)CR-400/410色差仪分别对笋体进行测定，每个竹笋样品测定4次，记录 “L”为亮度值， “b”为黄度值。

(5)木质素合成关键酶活性的测定 酶活性的测定使用ELISA检测试剂盒，采用双抗体一步夹心法酶联免疫吸附试验(ELISA)进行测定。

1.4 数据分析

采用Excel 2010和IBM SPSS Statistics 21对数据进行整理和方差统计分析(P<0.05表示差异显著)，使用origin 2018进行图表的绘制，所有数据均为3次生物学重复平均值±标准差(SD)。

2 结果与分析

2.1 勃氏甜龙竹笋外观品质的变化

不同贮藏时间勃氏甜龙竹笋外观品质的测定如图1～图3所示。各组勃氏甜龙竹笋在贮藏初期笋体洁白，质地脆嫩，随着贮藏时间的延长，黄度逐渐增加，亮度逐渐降低，外观品质明显下降。贮藏第0 d对照组勃氏甜龙竹笋的黄度显著低于3个处理组(P<0.05)，亮度则显著高于3个处理组，这是因为3个处理组经茶多酚溶液处理后对笋体颜色有一定影响所造成的。贮藏第2 d对照组的黄度显著大于处理组1和2，亮度则显著低于3个处理组。贮藏第4 d对照组的黄度显著大于处理组1和3，亮度显著小于3个处理组，其中处理组3亮度显著大于处理组1和2。贮藏第6 d对照组的黄度显著大于处理组3，亮度则显著低于3个处理组，其中处理组3亮度显著大于处理组1和2。第8 d对照组勃氏甜龙竹笋黄度值达到最大值18.67，亮度值降低到最小值81.51，颜色变化明显，而使用茶多酚的3个处理组勃氏甜龙竹笋黄度值降低(处理组3<处理组2<处理组1)，亮度值增加(处理组3>处理组2>处理组1)。由此对比分析可得出，随着贮藏时间的延长，勃氏甜龙竹笋外观发生明显褐变，品质下降，而经过茶多酚处理以后可以减缓褐变的发生和外观品质的下降，其中2.5%的茶多酚处理组护色效果最好。

2.2 勃氏甜龙竹笋木质素、粗纤维和还原糖含量的变化

不同贮藏时间勃氏甜龙竹笋的木质素、粗纤维和还原糖含量如图4～图6所示，贮藏初期各组勃氏甜龙竹笋还原糖含量较高，木质素和粗纤维含量较低，0 d至8 d各组木质素和粗纤维含量呈逐渐增加趋势，还原糖含量则呈逐渐下降趋势。第2 d至8 d整个贮藏期间，对照组木质素和粗纤维含量都显著大于3个处理组，还原糖含量则显著低于对照组(P<0.05)。贮藏第2 d处理组2和3的木质素含量显著低于处理组1，还原糖含量则是处理组3>处理组2>处理组1。贮藏第4 d处理组2的木质素和粗纤维含量显著大于处理组1和3。贮藏第6 d处理组3的粗纤维含量显著低于处理组1和2，还原糖含量显著大于处理组1。到第8 d时，对照组木质素和粗纤维含量分别累积增加0.96%和6.91%，还原糖含量降低0.67%，而茶多酚处理组1、2、3的木质素含量分别较第0 d增加0.60%、0.54%和0.50%，粗纤维的含量分别较第0 d增加3.04%、2.94%和2.42%，木质素和粗纤维含量的增加幅度显著降低(P<0.05)；还原糖含量则都显著大于对照组，减缓了下降的趋势。由此可以得出，勃氏甜龙竹笋在低温储藏期间发生了明显的木质化，而经过茶多酚处理能够缓解竹笋的木质化进程，有效地减缓了竹笋的还原糖含量的降低，其中2.5%的茶多酚处理组效果最好。

2.3 勃氏甜龙竹笋木质素合成关键酶活性的变化

不同贮藏时间勃氏甜龙竹笋4种酶活性(PAL、POD、PPO和CAD)的测定如图7～图10所示。

0 d至8 d内对照组勃氏甜龙竹笋的4种酶均保持较高的酶活性，变化趋势不明显，这可能是低温抑制了酶活性的变化。而3种不同浓度茶多酚处理组0 d至8 d内4种酶的酶活性均呈现下降的趋势，在整个贮藏期内对照组的4种酶活性均显著大于处理组1、2、3(P<0.05)。贮藏第0 d，处理组3的PAL和POD活性显著大于处理组1、2，PPO活性显著低于处理组1和2。贮藏第2 d，处理组2的PAL活性显著低于处理组1和3，处理组3酶活性显著大于处理组1和2，处理组1的PPO活性显著大于处理组2和3。贮藏第4 d，处理组2的PAL活性显著小于处理组1和3，处理组1的POD活性显著小于处理组2和3，处理组3的PPO活性显著低于处理组1和2，处理组3的CAD活性显著低于处理组2。贮藏第6 d，处理组2的PAL活性显著低于处理组1和3，处理组1的POD活性显著小于处理组3。贮藏第8 d时3个处理组的4种酶活性达到最小值，显著抑制了勃氏甜龙竹笋在整个低温贮藏过程中4种酶的酶活性(P<0.05)。以上结果表明茶多酚可能通过抑制PAL、POD、PPO和CAD的酶活性来抑制木质素和粗纤维的合成，达到贮藏保鲜的效果。

2.4 勃氏甜龙竹笋贮藏期间超氧化物歧化酶活性的变化

不同储藏时间勃氏甜龙竹笋SOD活性的测定如图11所示，对照组勃氏甜龙竹笋SOD活性0 d至4 d呈现下降趋势，第4 d时SOD活性降低到最小值764.79 U/g，第4 d到第8 d则变化平缓(P>0.05)。3个茶多酚处理组0 d至8 d内勃氏甜龙竹笋的SOD活性变化呈现逐渐增加的趋势，在整个贮藏期内酶活性均显著高于对照组(P<0.05)。贮藏第0 d，处理组2的SOD活性最高，显著大于处理组3。贮藏第2 d时SOD活性为：处理组2>处理组1>处理组3，差异性显著(P<0.05)。贮藏第4 d和6 d：处理组3的SOD活性显著低于处理组1和2。第8 d时3个处理组的SOD活性达到最大值，其中1.5%茶多酚处理组的SOD活性最高。由此对比分析可得出，在4 ℃低温贮藏条件下，随着时间的延长，勃氏甜龙竹笋SOD活性变小，而经过茶多酚处理以后可以提高SOD活性，抗氧化能力得到显著提升。

3 讨论与结论

关于茶多酚对采后勃氏甜龙竹笋保鲜的应用还未见报道，本研究关注了茶多酚处理对采后勃氏甜龙竹笋低温贮藏过程中木质化进程的影响，从勃氏甜龙竹笋采后营养成分和酶活性变化特征，揭示茶多酚处理能延缓勃氏甜龙竹笋木质化的内在机制。茶多酚作为一种天然生物保鲜剂在采后竹笋保鲜方面能发挥很好的效果，但是单一生物保鲜剂并不能完全使勃氏甜龙竹笋保持良好的口感和营养品质，延长其贮藏期限。因此，可以考虑增加其他天然生物保鲜剂的筛选，运用不同浓度配比，结合物理保鲜的其他方法，设置更长的贮藏保鲜时间来观测其保鲜效果，以探索更有效更安全的保鲜方法应用于勃氏甜龙竹笋的采后保鲜。

木质素的合成是一个复杂的生物学过程，包括几种苯丙烷类代谢酶系的作用以及木质素生物合成分支酶的相互作用[8]。木质化是勃氏甜龙竹笋采后最基本的特征，伴随着木质素和粗纤维含量的增加，笋体开始变硬，水分流失加快，还原糖含量降低，使其失去特有的鲜嫩脆甜的口感。本研究中，对照组勃氏甜龙竹笋在4 ℃贮藏期间黄度增加，亮度则随着贮藏时间的延长而降低，木质素和粗纤维含量也显著增加，说明勃氏甜龙竹笋在贮藏期间发生了木质化。而经不同浓度的茶多酚处理后，勃氏甜龙竹笋从第2 d开始至第8 d期间黄度、木质素和粗纤维含量都显著低于空白对照组，亮度和还原糖含量则显著高于空白对照组，表明茶多酚处理可以延缓采后勃氏甜龙竹笋的木质化进程和褐变的发生，达到很好的护色和保鲜效果。通过对PPO、PAL、POD和CAD这4种木质素合成酶系统的关键性酶活性变化分析发现，在8 d贮藏期内，不同浓度的茶多酚处理能抑制这4种酶的活性，使其显著低于空白对照组。这说明茶多酚处理后可通过抑制这4种酶的活性来延缓勃氏甜龙竹笋木质化进程的发生。在香梨(Pyrussinkiangensis)[19]和大果山楂[20]的贮藏保鲜实验中也发现了相似的结果，运用茶多酚处理来调控PPO等酶活性来延缓采后品质的快速下降。

果蔬在木质化过程中往往伴随着氧化反应的发生，大量活性氧(ROS)的产生会导致活性氧过量，对生物大分子细胞膜造成氧化损伤[21-22]。SOD等抗氧化酶是活性氧系统中最重要的酶，提高这些酶的活性是植物应对氧化胁迫和延缓衰老的重要途径[23-24]。在本研究中，与对照组相比，茶多酚处理组显著提高了SOD活性，能作为一种勃氏甜龙竹笋采后低温贮藏期间去除活性氧的理想选择，表明茶多酚处理可以通过激活SOD的活性来提高勃氏甜龙竹笋在低温贮藏期间的抗氧化能力，延迟木质化的出现。这和油梨(Perseaamericana)[25]、猕猴桃(Actinidiachinensis)[26]以及非洲菊切花(Gerberajamesonii)[27]等的研究结果一致，茶多酚处理后显著提高了SOD等抗氧化酶活性。

综上所述，在4 ℃低温贮藏条件下，不同浓度的茶多酚处理抑制了采后勃氏甜龙竹笋在8 d贮藏期内的黄度、木质素和粗纤维含量的增加，减缓其亮度和还原糖含量的变化趋势，延缓木质化进程，其中2.5%的茶多酚处理效果最好。同时，与勃氏甜龙竹笋木质化进程相关的4种关键酶PAL、PPO、POD和CAD的活性均显著低于空白对照组，抗氧化酶SOD的活性高于空白对照组。因此，茶多酚可作为一种绿色、安全、高效的天然生物保鲜剂，应用于勃氏甜龙竹笋采后的活体贮藏保鲜中，可以延缓其木质化的快速发生、感官品质的快速下降和营养物质的消耗。