三种生物保鲜剂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 650233；2.云南省林业和草原科学院，云南 昆明 650201)

勃氏甜龙竹(Dendrocalamusbrandisii)别名云南甜龙竹，其笋体品质优良，肉质细嫩鲜甜可口，分布于云南省临沧、保山、德宏和普洱等州(市)，是当地农民栽培以供自己食用或作为庭园经济收入来源的主要竹类。甜龙竹笋的鲜笋品质极佳，作为一种新鲜木本蔬菜具有很好的发展前景[1-2]。勃氏甜龙竹出笋期大多在夏季，发笋期正值高温时节，竹笋采后不利于保鲜和运输。且竹笋采挖后，木质化进程会加快，常温下贮藏48 h后品质大大降低，商品价值和可食用率散失[3]。

国内外众多研究者在竹笋的采后贮藏保鲜，延缓其木质化进程方面进行了大量的研究，并逐渐形成了物理、化学和生物保鲜等技术体系[4]。生物保鲜剂作为一种天然、高效、安全的保鲜剂，是近年来竹笋活体保鲜研究的热点。生物保鲜剂包括微生物代谢物、生物酶和生物天然提取物三大类，以及由这三类组成的复合生物保鲜剂[5]。本研究分别选取三大类生物保鲜剂中的乳酸链球菌素(Nisin)、溶菌酶(Lysozyme)和壳聚糖(Chitosan)进行研究，参考前期研究结果设置不同生物保鲜剂浓度[6-12]，探究该三种生物保鲜剂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，以期为延缓竹笋木质化进程提供理论依据，也为勃氏甜龙竹笋的贮藏保鲜提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 样品采集与试验设计

2021年6月，从云南省普洱市思茅区杨家寨甜龙竹丰产示范基地(101.13°E、22.74°N)采集无病虫害和机械损伤、大小适中，高约30 cm，生长健壮的勃氏甜龙竹笋100颗，当天运回云南省林业和草原科学院检测中心实验室。参考现有研究成果，设0.02%乳酸链球菌素、0.05%溶菌酶、1.5%壳聚糖3个试验组，超纯水为对照组(表1)。每个处理为18颗笋，将挑选好的72颗勃氏甜龙竹笋剥壳洗净，将底部横截面切齐，然后沿笋体横向平均切分为基部、中部、尖段3部分，分别用参试保鲜剂涂膜浸泡处理后放入30 cm×40 cm食品级PE保鲜袋，置于4 ℃低温下贮藏。

表1 试验方案Tab.1 Scheme of treatment conditions

1.2 保鲜处理

1.2.1 制备保鲜剂溶液

以超纯水为溶剂，分别配制0.02%乳酸链球菌素溶液、0.05%溶菌酶溶液和1.5%壳聚糖溶液。

1.2.2 浸泡处理

洗净后切分的基部、中部、尖段3部分竹笋分别用超纯水、0.02%乳酸链球菌素溶液、0.05%溶菌酶溶液和1.5%壳聚糖溶液涂膜浸泡5 min，自然阴干后分别用食品级PE保鲜袋按每个处理3个重复分袋装好，贮藏在4 ℃、相对湿度(RH)为90%的恒温恒湿箱中。每隔2 d观察竹笋外观变化情况并取样，基部、中部、尖部混合取样，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)色差值 使用色差仪(Konica CR-400/410，日本)分别对笋体进行测定，每个竹笋样品测定5次，记录 “L”为亮度值， “b”为黄度值。

(2)木质素 木质素的测定参考申德省[14]的改进方法。

(3)粗纤维 参照GB/T 5009.10—2003的方法，使用Fibertc 8000纤维素分析仪测定。

(4)木质素合成关键酶活性 酶活性的测定使用ELISA检测试剂盒进行测定。

(5)总酚 参考Folin-Ciocalteu[15]以及黄程前[16]等的方法改动测定。

(6)类黄酮 参照Lim[17]以及黄程前[16]的方法改动测定。

1.4 数据分析

采用Excel 2010和IBM SPSS Statistics 21.0对数据进行整理和方差统计分析(差异显著水平α=0.05)；使用Origin 2018进行图表的绘制。

2 结果与分析

2.1 外观品质变化

如图1所示，第0 d各处理组的勃氏甜龙竹笋颜色洁白，质地脆嫩，到第8 d时外观品质发生明显褐变，对照组变化差异最显著，处理组3护色效果最优。

图1 不同处理对勃氏甜龙竹笋外观品质的影响Fig.1 Effects of different treatments on the appearance of D.brandisii bamboo shoots

如图2所示，在贮藏第0 d，对照组的黄度值为14.76，处理组1(14.59)、处理组2(14.63)、处理组3(15.1)的黄度值显著大于对照组，这可能是因为各处理组经保鲜剂处理后使笋体颜色有所加深所造成的。随着贮藏时间延长，各组黄度值呈逐渐上升，对照组黄度值均显著大于3个处理组。贮藏第8 d，处理组3的黄度值为14.62，显著小于对照组、处理组1和处理组2。

由图3可知，在0～8 d贮藏期内，随着贮藏时间的延长，各组亮度值逐渐减小。在整个贮藏期间，3个处理组的亮度值均显著大于对照组。贮藏第0 d，3个处理组的亮度值显著大于对照组。贮藏第2 d，对照组的亮度值由贮藏初期的87迅速下降到85.24，而3个处理组的亮度值下降缓慢，无显著差异。贮藏第4 d、6 d、8 d，处理组3的亮度值均显著大于对照组、处理组1和处理组2。

图2 不同处理对勃氏甜龙竹笋黄度值的影响注：相同贮藏时间不同字母表示处理间存在显著差异 (P<0.05)，下同。Fig.2 Effects of different treatments on yellowness value of D.brandisii bamboo shoots

图3 不同处理对勃氏甜龙竹笋亮度值的影响Fig.3 Effects of different treatments on brightness value of D.brandisii bamboo shoots

以上结果表明，3种保鲜剂处理能显著抑制黄度值的增加，亮度值的减小，其中处理组3的效果优于处理组1和2。

2.2 木质素和粗纤维含量变化

如图4可知，在0～8 d贮藏期间，3个处理组和对照组的木质素含量呈逐渐上升的变化趋势。贮藏第0 d，对照组(0.45%)与处理组1(0.45%)、处理组2(0.46%)、处理组3(0.46%)木质素含量无显著性差异。贮藏第2 d，对照组(0.81%)显著增加，显著大于处理组1(0.63%)、处理组2(0.61%)、处理组3(0.61%)。贮藏第4 ～8 d，3个处理组的木质素含量都显著小于对照组。贮藏第8 d，各组木质素含量均达到最大值，对照组(1.42%)显著大于各处理组，处理组3(0.92%)显著小于处理组1(1.16%)、处理组2(1.11%)。

图4 不同处理对勃氏甜龙竹笋木质素含量的影响Fig.4 Effects of different treatments on lignin content in D.brandisii bamboo shoots

如图5可知，在整个贮藏期内，对照组和处理组的粗纤维含量呈逐渐上升的变化趋势。贮藏初期，各组粗纤维含量分别为：对照组(6.63%)、处理组1(6.32%)、处理组2(6.08%)、处理组3(6.05%)，各组无显著性差异。贮藏第2 d，对照组显著大于处理组2、处理组3。贮藏第4、6、8 d，对照组均显著大于3个处理组。贮藏第8 d，各组粗纤维含量均达到最大值，对照组(13.54%)显著大于各处理组，而处理组3(11.12%)显著小于处理组1(12.55%)和处理组2(12.64%)。

2.3 木质素合成关键酶活性变化

PAL、POD、PPO和CAD活性变化如图6所示。

图6 不同处理对勃氏甜龙竹笋木质素合成关键酶活性的影响Fig.6 Effects of different treatment on activities of key enzymes in lignin synthesis of D.brandisii bamboo shoots

0 d至8 d内对照组的4种酶活性总体上变化趋势不明显，而处理组的酶活性呈逐渐下降的变化趋势。与3个处理组相比，对照组酶活性总体变化不明显，这可能是因为低温抑制了酶活性的变化所致。在整个8 d贮藏期内，对照组各测定时间点的4种木质素合成关键酶活性均显著大于3个处理组。以上结果表明，在贮藏初期对照组和处理组的PAL、POD、PPO和CAD均保持高的酶活性，而在低温贮藏过程中使用3种生物保鲜剂处理可显著降低4种酶的活性，进而抑制木质素和粗纤维的形成，延缓木质化进程的快速发生。

2.4 抗氧化酶活性变化

如图7所示，对照组SOD酶活性在0～8 d内呈现先下降后上升再下降的波动变化，而处理组则呈现逐渐上升的变化趋势。和对照组相比，在整个8 d贮藏期内，3个处理组各测定时间点SOD酶活性均显著大于对照组，其中处理组2大于其它2个处理组。以上结果表明，经过3种生物保鲜剂处理后的勃氏甜龙竹笋在贮藏期内SOD酶活性显著增加，抗氧化能力得到显著提升。

图7 不同处理对勃氏甜龙竹笋超氧化物歧化酶活性的影响Fig.7 Effects of different treatment on SOD activity of D.brandisii bamboo shoots

2.5 次生代谢产物含量变化

次生代谢产物含量变化趋势见图8。

图8 不同处理对勃氏甜龙竹笋总酚(A)和类黄酮(B)含量的影响Fig.8 Effects of different treatments on total phenol(A)and flavonoid(B)content in D.brandisii bamboo shoots

如图8-A所示，对照组总酚含量总体上呈上升的变化趋势，而处理组则呈先上升后下降的变化趋势。贮藏第0 d，对照组总酚含量(63.3 mg/100g)显著小于处理组1(421.86 mg/100g)、处理组2(428.75 mg/100g)、处理组3(393.11 mg/100g)，这可能是由于使用保鲜剂的原因造成各组初始值大小有所不同。贮藏第0～2 d，处理组和对照组总酚含量都呈上升变化，且与各处理组相比，对照组上升幅度较显著。贮藏第2 d，对照组(770.01 mg/100g)显著大于各处理组，各处理组间存在显著差异，由大到小为处理组1(635.29 mg/100g)、处理组2(614.67 mg/100g)、处理组3(508.65 mg/100g)。第2～4 d对照组含量下降，而3个处理组则上升。到第4 d时，对照组(477.58 mg/100g)显著小于处理组1(764.13 mg/100g)、处理组2(906.61 mg/100g)、处理组3(701.94 mg/100g)，处理组2达到最大值拐点，各组间差异性显著。第4～6 d，处理组2开始下降，而对照组和处理组1、处理组3则上升。到第6 d时，对照组(1 022.41 mg/100g)大于处理组1(864.60 mg/100g)、处理组3(815.78 mg/100g)、处理组2(451.18 mg/100g)，处理组1、处理组3到达最大值拐点，各组间差异性显著。第6～8 d，对照组继续上升至最大值1 112.53 mg/100g，而处理组1(257.58 mg/100g)、处理组2(276.94 mg/100g)、处理组3(179.43 mg/100g)则降低至最小值，对照组显著大于各处理组，各组间差异性显著。

各组的类黄酮含量总体上呈先上升后下降的变化趋势(图8-B)。贮藏第0 d，对照组(182.9 mg/100g)显著大于处理组1(166.04 mg/100g)、处理组2(108.19 mg/100g)和处理组3(102.42 mg/100g)，各组间差异性显著 。贮藏第0～2 d，对照组呈下降变化，而各处理组则呈上升变化，到第2 d时对照组(133.44 mg/100g)显著小于处理组2(143.35 mg/100g)、处理组3(172.35 mg/100g)和处理组1(183.89 mg/100g)，各处理组间差异性显著。第2～4 d，对照组和各处理组类黄酮含量均上升，到第4 d时各组均达到最大值，由大到小为处理组3(249.89 mg/100g)、处理组1(244.64 mg/100g)、处理组2(225.86 mg/100g)、对照组(205.43 mg/100g)，各组间差异性显著。第4～6 d，对照组和各处理组类黄酮含量开始下降，到贮藏第6 d各个组的类黄酮含量分别下降量从大到小为处理组3(196.42 mg/100g)、处理组2(180.1 mg/100g)、处理组1(145.94 mg/100g)、对照组(113.49 mg/100g)，各组间差异显著。第6～8 d，对照组和处理组1含量上升，而处理组2、处理组3则下降。贮藏第8 d，处理组3(185.7 mg/100g)显著大于处理组1(170.37 mg/100g)、处理组2(145.32 mg/100g)和对照组(137.44 mg/100g)，各组差异性显著。以上结果表明，3个处理组均可促进类黄酮的合成，其中处理组3的效果比处理组1和处理组2好。

3 讨论与结论

(1)采后竹笋在常温下贮藏，木质化进程加快，笋体从切口处开始发生褐变，呼吸作用加强，水分流失，品质不断下降[18]。本项研究采用三种生物保鲜剂处理采后勃氏甜龙竹笋，贮藏期间全部处理组的黄度值均显著降低，亮度值则显著提高，贮藏末期的感官品质和对照组相比显著提升，其中处理组3的护色效果优于处理组1和处理组2。

(2)竹笋在采后木质化过程中，木质素和粗纤维含量的增加是主要原因。木质素是一种由肉桂醇等单体聚合而成的酚类多聚体，木质素单体在PAL、CAD和POD等木质素合成关键酶的一系列酶促反应下脱氢聚合成木质素，木质素沉积使得笋体变硬[19-22]。粗纤维是植物细胞壁的主要组成成分，包括木质素、纤维素和半纤维素等[23]。运用不同生物保鲜剂处理来延缓木质素和粗纤维含量的上升，可以延长竹笋的贮藏时间和增加可食用率。本项研究结果表明，在8 d贮藏期间，处理组均能显著抑制采后勃氏甜龙竹笋木质素和粗纤维含量的快速增加，从而延缓木质化进程，其中处理组3效果优于另外两个处理组，这与罗晓莉[24]对麻竹(D.latiflorus)笋运用壳聚糖涂膜保鲜延缓木质化的结果相似。

(3)与木质素合成相关的4种关键酶活性的变化结果分析表明，在8 d贮藏期间，3种保鲜剂处理均能显著抑制PAL、PPO、POD和CAD酶活性的增加。而PAL酶活性的上升会促进酚类物质的合成，POD在过氧化氢存在的条件下迅速氧化多酚物质，在POD协同作用下使果蔬发生褐变。此外，SOD酶活性的上升有利于果蔬的抗氧化性，3个处理组均可以提高SOD酶活性，而处理组3和处理组2效果比处理组1好。

(4)植物次生代谢产物中，酚类化合物的形成也对植物木质化进程产生重要影响，主要包括单酚类和黄酮类等。总酚含量的增加会促进木质素的生成，影响组织分化和果实褐变，加速植物的愈合和生长[25]。本项研究结果表明，3种保鲜剂处理均可显著抑制总酚含量的增加，在贮藏末期总酚含量显著降低，结合各处理组笋色差值变化结果，处理组3抑制效果优于另外两个处理组。此外，类黄酮的生成可以清除生物体内的自由基，具有一定的抗氧化作用，延缓植物体木质化的发生[26]。本研究中3种保鲜剂处理均能显著提高类黄酮含量，其中处理组3效果最优，对笋体抗氧化性能的提升也具有较好的效果。

综上所述，0.02%乳酸链球菌素、0.05%溶菌酶和1.5%壳聚糖处理能使勃氏甜龙竹笋的黄度值、木质素、粗纤维和总酚含量显著降低，类黄酮、亮度值显著提高。结合木质素合成关键酶活性变化结果表明，随着贮藏时间延长，与木质素合成相关的4种关键酶(PAL、PPO、POD和CAD)活性呈现逐渐下降的变化趋势，均显著低于对照组，使得木质素和粗纤维含量显著降低；而抗氧化酶SOD活性呈现逐渐上升的变化趋势，均显著高于对照组，抗氧化能力逐渐增强，使得总酚含量显著下降，类黄酮含量显著上升，能有效地减缓木质化进程的快速发生，从而提升竹笋的感官品质。三种保鲜剂处理均能延缓采后勃氏甜龙竹笋木质化，其中1.5%壳聚糖处理组的效果最好，乳酸链球菌素、溶菌酶效果次之。