刘程惠，胡文忠，王艳颖，齐海萍，金 金

(大连民族学院生命科学学院，辽宁大连 116600)

不同贮藏温度下鲜切甘薯的生理生化变化

刘程惠，胡文忠*，王艳颖，齐海萍，金 金

(大连民族学院生命科学学院，辽宁大连 116600)

研究了鲜切甘薯在18、10、4℃下贮藏期间生理生化的变化。测定了呼吸强度、总酚含量、MDA、相对电导率、颜色饱和度及亮度，以及PPO、POD、PAL、CAT、SOD的活性。结果表明:切割伤害导致鲜切甘薯呼吸强度增大，引发膜脂过氧化程度加深，MDA含量和相对电导率增加。随着贮藏时间的延长，PAL活性呈现上升趋势，其催化底物总酚也随之增加，与果蔬组织褐变相关的PPO、POD等酶活性也相应增大。抗氧化体系的两种主要酶SOD、CAT变化趋势相近。低温贮藏能够有效地保持鲜切甘薯的感官品质，并能在一定程度上控制生理生化的变化。

甘薯，鲜切，生理生化，酶活性，贮藏温度

甘薯营养丰富，养分平衡，并且具有多种保健功能，被世界卫生组织(WTO)评选为最佳食品之一。甘薯在16世纪末引入中国，现已成为仅次于水稻、小麦和玉米的粮食作物［1］。鲜切甘薯是供消费者立即食用或餐饮业直接使用的一种新式甘薯加工产品。甘薯切割后不仅营养品质迅速下降，还会引发一系列的生理生化反应。目前，对鲜切甘薯的研究主要集中在抑制褐变和延长货架期，而对在不同贮藏条件下鲜切甘薯的生理生化变化的研究则很少，因此，对鲜切甘薯色泽、呼吸代谢、酶活性等生理生化变化等相关的基础研究更显重要。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

挑选无机械损伤无虫害的新鲜甘薯为原料;愈创木酚、H2O2、三氯乙酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)、盐酸、甲醇、95%乙醇、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠邻苯二酚、L－蛋氨酸(MET)、氮蓝四唑(NBT)、EDTA－Na2等 化学试剂均为化学纯。

SPS401F型电子天平 梅特勒－托利多仪器有限公司;T25型匀浆机 德国IKA;BR4i型低温冷冻离心机 法国Jouan;Lamda－25型紫外可见分光光度计 美国PE;DKS－24型电热恒温水浴锅 上海嘉兴市中兴医疗仪器有限公司;SK5210HP型超声波清洗器 上海科学超声仪器有限公司;DHG9053A型电热干燥箱 上海精宏设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料处理方法 原料用自来水清洗干净，再用200mg/kg安替福民消毒，去皮之后切成1cm3的小块，装入灭过菌的塑料托盘，用保鲜膜密封，每盒约100g，之后分别置于4、10、18℃温度下贮藏。每2d从三个贮藏温度中取样进行实验。

1.2.2 颜色亮度及饱和度变化的测定 用色差仪对准样品的表面，直接进行测量，分别测出各样品的L*值、a*值和b*值。用L*表示亮度，用C*表示其颜色鲜艳程度［2］，L*、C* 值越大，表示其颜色越鲜艳。

1.2.3 相对电导率和MDA含量的测定 将果肉组织切成2mm厚的薄片，用打孔器打取相同大小(直径4mm)的圆片。称取5.0g圆片置于25mL比色管中，加入25mL双蒸水浸泡，每隔5min振荡一次，0.5h后测其电导率。然后沸水浴5min，冷却后用双蒸水定容至25mL，再测定其电导率。

MDA含量的测定参照姜爱丽等的方法［3］。

1.2.4 总酚含量和PAL活性的测定 总酚的测定采用盐酸－甲醇法［4］。

PAL活性的测定:称取5.0g果肉组织于匀浆管中，加入20.0mL提取缓冲液和0.2g PVPP，在冰浴条件下匀浆后，转入50mL离心管中，调离心机至10000r/min、4℃离心30min。取上清液低温保存备用。

取1支比色管，加入3mL 50mmol/L、pH8.8硼酸缓冲液和0.5mL 20mmol/L L－苯丙氨酸，在37℃预保温平衡10min，再加入0.5mL酶液，混合后，迅速测定该混合液在波长290nm处的吸光度值作为反应的初始值(OD0)。然后将反应管置于37℃保温60min。保温结束时再立即测定反应混合液在波长290nm处的吸光度值作为反应的终止值(OD1)。均以蒸馏水作为参比空白进行调零。根据保温前后样品管溶液吸光度值的变化，可计算PAL活性。以每小时每克果肉吸光值增加0.01为1个PAL活性单位(U)，表示为 U·g－1FW。

1.2.5 PPO、POD活性的测定 PPO和POD活性的测定采用分光光度法［4］。

1.2.6 SOD活性的测定 酶提取液的制备:称取5.0g果肉组织于匀浆管中，加入10.0mL提取缓冲液和0.2g PVPP，在冰浴条件下匀浆后，转入50mL离心管中，调离心机至10000r/min、4℃离心30min。取上清液低温保存备用。

分别取2.0mL 50mmol/L pH7.8的磷酸缓冲液于12支小试管中，分别加入0.3mL Met、0.3mL NBT和0.3mL EDTA－Na2。其中9支小试管中加入0.1mL酶液，另外3支加入0.1mL缓冲液作为对照管。1支对照管置于暗处20min，其它11支光照20min。然后移入比色皿中测定波长为560nm处的吸光度值，用暗处的对照管调零。显色反应后，分别记录样品管反应混合液的吸光度值(ODs)和照光对照管反应混合液的吸光度值(ODc)。以反应体系对NBT光化还原的抑制50%为一个SOD活性单位(U)。

式中:ODc－照光对照管反应混合液的吸光度值;t－光照反应时间(min);ODs－样品管反应混合液的吸光度值;m－样品质量(g);V－样品提取液总体积(mL);Vs－测定时所取样品提取液体积(mL)。

1.2.7 CAT活性的测定 CAT采用与SOD相同的提取液。

取3.0mL 20mmol/L H2O2于石英比色皿中，加入0.2mL酶液，迅速加盖摇匀，用蒸馏水调零，放入紫外分光光度计中在240nm下扫描吸光度的变化，酶活性表示为 ΔOD240nm·min－1·g－1FW。

1.2.8 呼吸强度的测定 将100g样品放入已知体积的玻璃密封容器中，并在其贮藏温度下放置1h，然后用0.5mL注射器从中取出0.5mL气体用气相色谱进行测定。参照王艳颖［5］的气相色谱条件。以每千克果实每小时释放的CO2的毫升数表示呼吸强度，即mL CO2·kg－1·h－1。

2 结果与分析

2.1 颜色亮度及饱和度的变化

切割作用使得鲜切甘薯细胞受到了伤害，造成失水、褐变等现象，影响其外观［6］。如图 1(A)，4℃和10℃贮藏温度下的鲜切甘薯亮度在贮藏期间几乎没发生变化，而18℃贮藏温度下则出现了明显的下降趋势。图1(B)中3个贮藏温度下鲜切甘薯的颜色饱和度均呈下降趋势。随着贮藏天数的增加，鲜切甘薯中自由水含量不断减少，表面色泽亮度下降，细胞色素不断被氧化，并出现褐变现象。可见，4℃贮藏温度最有利于鲜切甘薯颜色的保持，10℃贮藏对鲜切甘薯褐变也有较好的抑制效果。

图1 不同贮藏温度下鲜切甘薯颜色亮度和饱和度的变化Fig.1 Changes in color saturation and luminance of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

2.2 相对电导率和MDA含量的变化

果蔬细胞膜对维持细胞的微环境和正常的代谢起着重要的作用，细胞膜具有选择透过性，果蔬细胞之间以及细胞与外界环境之间发生的一切物质交换都必须通过质膜进行。如图2，在贮藏前2d，由于细胞受到切割损伤，细胞膜内电解质外渗，引起三个不同贮藏温度下鲜切甘薯提取液的相对电导率均呈上升趋势，温度越高，其上升趋势越明显，之后均呈现平缓下降趋势，在第6d降至最低后再次上升。4℃和10℃贮藏温度下的鲜切甘薯相对电导率在第8d达到最大值，而18℃贮藏温度下的鲜切甘薯相对电导率则从第6d开始一直呈直线上升趋势。这是由于随着贮藏时间的延长，外部较高温度的不良环境胁迫，造成细胞膜的完整性和功能遭到不同程度的损伤，表现为膜透性增加和电解质外渗速度加快。

图2 不同贮藏温度下鲜切甘薯相对电导率的变化Fig.2 Changes in relative electrical conductivity of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

膜脂过氧化的最终分解产物是MDA，其含量是反映植物遭受逆境伤害程度的重要指标之一。如图3，三种不同贮藏温度下的鲜切甘薯在贮藏前2d均呈上升趋势，4℃和10℃贮藏温度下的鲜切甘薯在第2d达到最大值，18℃贮藏温度下的鲜切甘薯则在第4d达到最大值，之后均下降，但仍略高于第0d的值。这可能是由于第0d甘薯组织细胞受到切割损伤后，膜脂过氧化速度大大加快，经过两天的平稳及其自身组织修复后再次趋于正常。但随着贮藏天数的增加，鲜切甘薯自身修复功能逐渐减弱，从第6d开始MDA含量又呈上升趋势，最后趋于平稳。由图2和图3中曲线相似的变化趋势，可以证实鲜切甘薯不同温度贮藏期间MDA含量与相对电导率的变化呈正相关的关系。

图3 不同贮藏温度下鲜切甘薯MDA含量的变化Fig.3 Changes in MDA content of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

2.3 总酚含量和PAL活性的变化

如图4，18℃的贮藏温度下，鲜切甘薯的总酚含量在贮藏前6d逐步增加，6～8d基本没有变化，8d之后又迅速增加。10℃贮藏条件下的总酚含量在第6～8d才出现上升趋势，随后便略微下降。而在4℃的贮藏温度下，鲜切甘薯的总酚含量几乎没有变化。而图5中18℃贮藏温度下的鲜切甘薯PAL活性也在前6d呈上升趋势，第6d达到最大值后趋于平缓。同时10℃和4℃贮藏温度下的鲜切甘薯在整个贮藏期间变化趋势与相同条件下总酚含量的变化趋势相似。因而可证实酚类物质是由于切割后苯丙氨酸解氨酶的活性增加所造成的。此外，如图5，贮藏后期PAL活性出现的平稳状态可能是由于鲜切甘薯中产生了有PAL蛋白抑制活性的物质，从而遏制了PAL活性的上升。

图4 不同贮藏温度下鲜切甘薯总酚含量的变化Fig.4 Changes in total phenols content of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

图5 不同贮藏温度下鲜切甘薯PAL活性的变化Fig.5 Changes in PAL activities of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

2.4 PPO和POD活性的变化

PPO和POD均与果蔬组织褐变密切相关，对鲜切果蔬产品的风味、质地、颜色、营养价值等都有一定影响。如图6，鲜切甘薯经切割后PPO活性迅速上升，4℃贮藏温度下的鲜切甘薯PPO活性在第2d达到最大值后开始略微下降，并维持在较平缓的状态直至贮藏期结束。10℃贮藏温度下的鲜切甘薯PPO活性则一直呈缓慢上升趋势，在第8d达到最大值后迅速降低。18℃贮藏温度下的鲜切甘薯在第4d升至最高点后迅速下降，并在第8d再次升至最高点。

图6 不同贮藏温度下鲜切甘薯PPO活性的变化Fig.6 Changes in PPO activities of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

如图7，4℃贮藏温度下的鲜切甘薯POD活性在整个贮藏期间变化不大，贮藏温度为10℃时呈现缓慢上升趋势，而18℃贮藏温度下的鲜切甘薯POD活性在第2d开始迅速升高，第6d升至最高后开始下降。这可能是因为甘薯受到切割伤害后，细胞膜系统的完整性丧失，细胞壁降解，POD更易于与单酚、多酚化合物等底物结合，活性明显增大。而低温抑制了POD的活性，以至只有18℃贮藏温度下的鲜切甘薯POD活性有显著的变化。

2.5 超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化

SOD是植物抗氧化系统的第一道防线，其主要作用是清除细胞中多余的超氧阴离子，防止对细胞膜系统造成伤害［7］。如图8，4℃和10℃贮藏温度下的鲜切甘薯SOD活性变化趋势相同，均是先降低后升高，而18℃贮藏温度下的鲜切甘薯则是前2d升高，随后开始下降再缓慢增加。这是由于甘薯经切割伤害后，再置于较高温度中贮藏，为减少自由基对有机体的毒害使得SOD活性快速增加。而4℃和10℃温度较低，鲜切甘薯中SOD活性对切割伤害的响应灵敏度受到影响，所以随着贮藏时间的延长缓慢升高。

图8 不同贮藏温度下鲜切甘薯SOD活性的变化Fig.8 Changes in SOD activities of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

2.6 CAT的测定活性的变化

活性氧的积累导致果实加速衰老，这是因为活性氧的产生和清除之间的平衡被破坏造成的。CAT和SOD一样，是最主要的活性氧清除剂，它能分解代谢产生的H2O2而有效地清除自由基［8］。如图9，由于鲜切甘薯组织细胞受损，积累的H2O2诱导CAT活性的增大需要一个过程，因而从第2d开始，不同贮藏温度下的鲜切甘薯CAT活性出现不同程度的增加，第4d升到一定程度后又呈现下降趋势，18℃贮藏条件下下降持续时间较长，而4℃和10℃贮藏条件下的鲜切甘薯CAT活性从第6d就开始回升。但总体上来看，逆境胁迫越严重，CAT活性变化的应激反应越明显。

2.7 呼吸强度的变化

图9 不同贮藏温度下鲜切甘薯CAT活性的变化Fig.9 Changes in CAT activities of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

呼吸作用是果蔬鲜切后发生营养品质变化最重要的影响因素。如图10，18℃贮藏条件下的鲜切甘薯由于切割伤害的刺激导致呼吸强度在切割后1h迅速增加，因此，第0天的呼吸强度明显高于10℃和4℃贮存条件下的，但是这种对外界刺激产生的应激反应一般只能维持几个小时，之后会有所降低;从第2d起呼吸强度又迅速增加，这是因为机械伤害后的组织衰老速度加快;贮藏第4d之后，呼吸强度开始平缓下降，这是由于代谢减慢，组织细胞修复过程较长，修复时呼吸强度一般降低。10℃下的鲜切甘薯从第2d开始呼吸强度有了平缓地上升，在第8d达到最高，之后略微下降。在4℃的贮藏温度下，鲜切甘薯的呼吸强度在贮藏期间几乎没有变化。18℃贮藏条件下的呼吸强度明显高于其它两个温度，说明呼吸强度受温度影响较大，温度越高，其相对的呼吸强度也越高。

图10 不同贮藏温度下鲜切甘薯呼吸强度的变化Fig.10 Changes in respiratory rate of fresh－cut sweet potatoes stored at different temperatures

3 结论

切割伤害导致鲜切甘薯呼吸强度增大，切割伤害加深了膜脂过氧化的程度，增加了MDA的含量，造成了细胞膜通透性的增大和相对电导率的增加。同时PAL的活性也随着贮藏时间的延长而增大，PAL催化的底物总酚含量也明显增多。以天然酚类为底物的与果蔬组织褐变相关的主要酶类PPO、POD总体也呈上升趋势。鲜切甘薯不同贮藏温度贮藏期间，由于甘薯组织细胞受到损害而使有机体内的超氧阴离子和H2O2不同程度地累积，致使植物体内主要清除该类超氧化物的SOD和CAT活性出现了变化。低温贮藏能够在一定程度上控制鲜切甘薯的生理生化变化。

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Changes of physiology and biochemistry of fresh－cut sweet potato at different storage temperatures

LIU Cheng－hui，HU Wen－zhong*，WANG Yan－ying，QI Hai－ping，JIN Jin
(College of Life Science，Dalian Nationalities University，Dalian 116600，China)

A field experiment was conducted to study the changes of different storage temperatures(18，10，4℃)on physiology and biochemistry of fresh－cut sweet potato during storage.Several effects including the respiration intensity and total phenol content，MDA，as well as relative electrical conductivity，color saturation and luminance，and the activity of PPO，POD，PAL，SOD and CAT had been managed for testing.The results:cutting injuries led to the increase of respiration intensity，meanwhile caused the lipid peroxidation extent of membrane levels deepened，MDA increased and relative electrical conductivity enhanced.With the extension of storage time，PAL activity was on the rise，which caused the content of total phenols as natural enzyme substrate and the activity of PPO and POD associated to browning of fruit and vegetables tissue increased as well.Antioxidant system of two major enzymes SOD and CAT had the similar trends.Low－temperature storage can effectively maintain the sensory quality of fresh－cut sweet potato，and physiological and biochemical changes can be controlled to a certain extent.

sweet potato;fresh cut;physiology and biochemistry;enzyme activity;storage temperature

TS225.3

A

1002－0306(2012)17－0342－05

2012－02－20 *通讯联系人

刘程惠(1979－)，女，硕士，工程师，研究方向:食品科学。

“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD38B05);国家自然科学基金项目(30972038、31172009);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DC12010302)。