来自西南大学食品科学学院的王礼群、刘硕和西南大学生命科学学院的杨春贤等人以‘渝薯17’甘薯为实验材料,通过对鲜切甘薯在冷藏过程中不同部位褐变底物含量变化、褐变相关酶(PPO、POD、PAL)活力变化以及与褐变相关因素的研究,明确鲜切甘薯不同部位的褐变机理及其差异,为鲜切甘薯褐变控制以及保鲜技术开发提供针对性的理论参考,也为甘薯产业的发展提供新的思路。
1.不同部位褐变度变化
贮藏过程中,随贮藏时间延长,鲜切甘薯褐变度增大,不同部位的褐变程度依次为:皮部>周边>中心。在0~2 d内,不同部位褐变速率增加幅度均较大,其中皮部组织褐变最快;2~8 d内鲜切甘薯不同部位的褐变度虽然也在增加,但增加速率较小。
2.不同部位酚类物质含量变化
不同部位总酚含量变化
0~4 d,随贮藏时间延长,皮部总酚含量增加,4 d时总酚含量最高,4~6 d内逐渐减少,6 d后总酚含量有小幅度的增加;周边组织总酚含量在整个贮藏期中变化不大,在0~4 d内小幅度增加;中心组织0~2 d内总酚含量变化不大,2~6 d内略下降后快速上升,6~8 d内快速下降。鲜切甘薯皮部总酚含量显着高于周边和中心组织,进一步从底物的角度说明了鲜切甘薯不同部位褐变存在差异。
不同部位游离酚和酯化酚含量变化
鲜切甘薯在0~2 d内快速褐变,6 d后褐变度变化不显着,因此选择0、2、6 d作为游离酚及酯化酚的测定时间点。‘渝薯17’中的游离酚主要是绿原酸和奎宁酸,其次有少量的咖啡酸以及新绿原酸;酯化酚类主要是咖啡酸、对香豆酸和肉桂酸,还有少量的芥子酸和阿魏酸。鲜切甘薯皮部组织中咖啡酸、奎宁酸以及绿原酸的含量均要显着高于其他2 个部位(P<0.05),皮部绿原酸及奎宁酸是周边和中心组织的3~4 倍。
在贮藏期间,鲜切甘薯3 个部位酚类物质含量变化趋势存在差异。皮部和周边组织的绿原酸含量在0~6 d内随着贮藏时间的延长增加,而中心组织呈现先下降后上升的趋势。贮藏期间,鲜切甘薯3 个部位咖啡酸含量变化趋势不同,皮部组织咖啡酸含量整体呈现上升趋势,尤其前期上升速率快,周边组织酯化咖啡酸含量前期上升缓慢,后下降,而游离咖啡酸变化与其相反;这可能由两者的相互转化引起,中心组织咖啡酸含量先下降后有所回升。其他次要酚类物质变化也存在差异,贮藏6 d时,3 个部位都出现了少量的原儿茶酸。
3.不同部位褐变相关酶活力变化
不同部位PPO的活力
贮藏过程中,鲜切甘薯不同部位PPO活力变化趋势不同。皮部组织PPO活力在0~4 d先上升再下降,4 d后再上升,且上升速率较快;周边组织PPO活力与皮部变化相反,前期先下降后上升,在4 d时活力最大,但总体活力低于皮部和中心;中心组织PPO活力在2 d和4 d均达到峰值。
不同部位POD的活力
皮部组织POD活力先降低后上升,4 d后又下降,在8 d时活力最低;周边组织POD活力在0~4 d呈现先上升后下降的趋势,贮藏后期活力又缓慢上升,与皮部活力变化趋势相反;中心组织POD活力在整个贮藏期呈现总体上升的趋势,在后期活力高于周边组织。POD在褐变中的作用主要体现在褐变的后期。结合褐变度和PPO、POD之间的关系可以发现,虽然皮部组织后期PPO活力升高,在底物绿原酸充足的情况下,褐变程度却不再显着变化。在周边组织的褐变中,PPO和POD的活力均不高,但两者的变化趋势却截然相反,且周边组织中这两个关键酶的活力变化规律均与皮部组织相反;因此周边的褐变可能是PPO和POD协同作用而导致。对于中心组织而言,前期PPO活力较高,但褐变却不明显,随着贮藏时间的延长,POD活力缓慢升高,褐变度的增大趋势大于皮部和周边组织;因此,推测鲜切甘薯中心部位的褐变主要由POD控制。
不同部位PAL的活力
在贮藏过程中,皮部组织PAL前期活力变化不大,后期随贮藏时间延长,PAL活力逐渐升高;周边和中心变化趋势相同,后期活力大小差异不大,两者与皮部PAL活力的变化趋势相反,前期周边和中心组织PAL活力快速升高,分别在第4天和第2天时达到最大值,之后活力降低,贮藏末期活力回升。
4.不同部位显微结构变化
贮藏期间,鲜切甘薯不同部位的显微结构也存在差异。0 d时,皮部组织孔洞大小均匀,分布有序;周边组织孔洞之间大小不同,分布较杂乱;中心孔洞大小也不均匀,小孔洞呈簇状分布在较大的孔洞中。贮藏至8 d时,3 个部位表面结构均会发生一定程度的塌陷,淀粉颗粒形态也发生变化,相较于贮藏后期,鲜切初期的淀粉颗粒更饱满。
结 论
绿原酸是甘薯褐变的主要底物,鲜切甘薯不同部位褐变存在差异,皮部褐变最严重,周边次之,中心最弱。皮部总酚和游离酚含量均显着高于周边和中心组织(P<0.05),其中主要底物绿原酸含量为周边和中心组织的3~4 倍。多酚氧化酶(PPO)是引起皮部组织褐变的主要酶,苯丙氨酸解氨酶对酚类物质的积累起促进作用;周边组织褐变由PPO和过氧化物酶(POD)协同作用催化;中心组织褐变则主要由POD引起。