来自沈阳农业大学食品学院的孙凤杰、颜廷才和江苏省农业科学院农产品加工研究所的罗淑芬、李鹏霞*等人从莲子多糖含量和其相关酶活性,以及细胞壁超微结构角度出发,进一步探讨CPPU处理对莲子采后衰老的影响机制,旨在为莲蓬贮藏保鲜及CPPU的实际应用提供理论及技术支持。
1、CPPU处理对鲜莲蓬和莲子贮藏过程中感官评分及表型的影响
莲蓬在刚采收时,莲房呈翠绿色,莲子饱满、肉质清脆、口感极佳。在采后第2天,CK组和CPPU处理组莲房表型无明显变化,莲子由绿色变为黄绿色。在4 d时,CK组莲房出现轻微褐变,莲子出现明显褐变,口感明显下降,感官得分下降至57.32 分,而此时CPPU处理组中莲房及莲子仍保持较绿的外观及鲜嫩的口感,感官得分为80.20 分;到6 d时,CK组莲房出现大面积褐变,莲子口感急剧下降,CPPU处理组莲房开始出现褐斑,莲子褐变程度远低于CK组,并仍保持较好口感;到第8天时,CK组中莲子已出现大面积褐变,莲子出现明显松软现象,并发生腐烂,失去食用价值,此时CPPU处理组中莲房也出现明显褐变,莲子表皮虽褐变明显,但仍保持较硬的质地,具有一定食用价值。上述结果表明,CPPU处理可有效保持鲜莲蓬和莲子的表型及口感。
2、莲子细胞壁物质的FTIR分析
细胞壁多糖的红外吸收峰主要在1800~700 cm-1区域内。CPPU处理组的莲子细胞壁物质在1100~1060 cm-1波长区间的吸收峰面积明显高于CK组,此结果初步说明,CPPU处理组莲子中果胶(1015 cm-1)含量较CK组中高,纤维素多糖碳链结构(1057 cm-1)较CK组完整,这种差异在贮藏第4天最为明显。半纤维素(936 cm-1)特征峰面积在红外谱图上差异不明显,初步说明CPPU处理组与CK组之间莲子细胞壁半纤维含量无明显差异。
3、CPPU处理对贮藏过程中莲子细胞壁果胶含量的影响
莲子的水溶性果胶含量在贮藏过程中呈上升趋势,莲子水溶性果胶含量前期(0~6 d)上升较快,特别是CK组,采后第2天水溶性果胶含量上升至0 d的1.85 倍,而CPPU处理组水溶性果胶仅较0 d高0.07 倍,且在整个贮藏期间CK组的水溶性果胶含量始终显着高于CPPU处理组(P<0.05)。莲子的离子结合果胶含量在贮藏过程中也呈上升趋势。CK组与CPPU处理组的离子结合果胶含量在0~2 d差异不显着,但CK组在4~8 d显着高于CPPU处理组(P<0.05),特别是第6天,CK组的离子结合果胶含量比CPPU处理组高27.78%。共价结合果胶含量则是随着贮藏时间延长逐渐下降,与CK处理组相比,CPPU处理推迟了共价结合果胶含量的下降,例如在第4天,CK组和CPPU处理组分别较第2天分别下降了25.83%、2.68%。整个贮藏期间,CPPU处理组的共价结合果胶含量始终高于CK组,且在第4、6天差异显着(P<0.05)。由此可见,CPPU处理可较好地抑制莲子共价结合果胶含量降解,及水溶性果胶、离子结合型果胶积累。
4、CPPU处理对细胞壁果胶降解酶活力的影响
PME活力在贮藏期间先上升后下降,且在0~2 d上升幅度较大。CPPU处理组的PME活力始终低于CK组,并在第6~8天达到显着差异(P<0.05)。在贮藏期间,莲子PG活力在0~2 d下降较快,2~6 d变化较小,且CK组与CPPU处理组无明显差异。到第6~8天,CPPU处理组仍保持平缓的变化,而CK组的PG活力迅速上升,到第8天,CK组的PG活力是CPPU处理组的1.71 倍,达到显着水平(P<0.05)。可以看出,CPPU处理可有效抑制PME活力,而对PG活力的抑制作用主要体现在贮藏后期。
5、CPPU处理对莲子纤维素和半纤维素质量分数的影响
莲子纤维素质量分数在贮藏前期明显上升,4 d后开始下降,CK组下降较快,4~8 d期间下降了10.92%,而CPPU处理组仅下降5.60%;在整个贮藏期间,CPPU处理组的纤维素质量分数始终显着高于CK组(P<0.05)。CPPU处理组和CK组的半纤维质量分数在0~2 d都迅速下降,之后含量呈小幅波动变化,但整体呈下降趋势,且在整个贮藏期间CPPU处理组的半纤维素质量分数高于CK组,并在4~8 d差异达到显着水平(P<0.05)。上述结果表明,CPPU处理可更好地维持莲子的纤维素和半纤维素质量分数。
6、CPPU处理对细胞壁纤维素降解酶活力的影响
CK组与CPPU处理组C1活力变化趋势一致,均在0~2 d急剧下降后,在2~8 d呈上升趋势,在第8天,CK组的C1活力显着高于CPPU处理组(P<0.05)。β-葡萄糖苷酶活力在贮藏期间整体呈现下降趋势,前期(0~4 d)下降速率较快;后期CK组的β-葡萄糖苷酶活力呈波动变化,而CPPU处理组变化幅度不明显。在第4天时,CK组的β-葡萄糖苷酶活力比CPPU处理组高出55.92%(P<0.05)。采后0~2 d,莲子Cx活力下降很快,2 d后缓慢上升,但CK组上升速度大于CPPU处理组,第6~8天显着高于CPPU处理组(P<0.05),第8天时,CK组的Cx活力比CPPU处理组高出56.04%。上述结果表明,CPPU处理可抑制细胞壁纤维素降解酶活力。
7、CPPU处理对莲子细胞壁超微结构及纤维素微丝结构的影响
莲子细胞壁超微结构在贮藏过程中发生了明显的变化,贮藏初期(0 d),细胞壁较厚、轮廓清新,细胞膜光滑,尚未发生质壁分离且结构致密,中胶层电子密度较高。至贮藏第4天时,CK组莲子的细胞壁结构开始出现轻微质壁分离,中胶层发生降解;此时CPPU处理组的莲子细胞壁状态与0 d时无明显差别。到第6天时,CPPU处理组的莲子开始出现质壁分离的现象,中胶层仍结构紧密,瓦解的现象不明显;而此时,CK组莲子细胞壁出现明显质壁分离,中胶层松散,发生瓦解。贮藏末期(8 d),CK组莲子细胞壁质壁分离严重,中胶层进一步瓦解;相比而言,此时CPPU处理组的莲子细胞壁质壁分离尚不明显,中胶层降解程度明显低于CK组,仍保持了较完整的细胞壁结构。0 d的莲子细胞壁纤维素微纤丝排列紧密、形态清晰、粗糙不透明。CK组莲子细胞壁纤维素微纤丝在4 d后出现明显的结构松散、软化和排列不规则现象,且随着贮藏时间的延长逐渐恶化;而CPPU处理组的莲子细胞壁在第8天时纤维素微纤丝仍保持排列紧密、粗糙不透明的形貌。由此可知,CPPU处理可有效保持莲子细胞壁纤维素微纤丝的形态和排列紧密、规则的状态。
结 论
CPPU处理可有效维持莲蓬及莲子较好的表型,保持莲子脆嫩口感;CPPU处理的莲子含有更高的共价结合果胶含量和更完整的纤维素多糖碳链结构;CPPU处理可有效抑制果胶甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶等果胶降解酶和外切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、内切葡聚糖酶等纤维素降解酶的活力,从而延缓共价结合果胶降解及水溶性果胶、离子结合果胶积累,并保持莲子纤维素和半纤维素含量;同时,CPPU处理保持了莲子细胞壁结构和纤维素微纤丝的形态,并抑制了细胞的质壁分离。因此,CPPU处理有利于抑制莲子细胞壁多糖的降解,更好地维持细胞完整性,保持莲子的口感,从而延缓其采后衰老。本实验为鲜莲蓬和莲子的采后保鲜提供理论依据和技术支持。