黄瓜(Cucumis sativus L.)果实肉质脆嫩、营养价值高,其鲜切产品是可生食大宗蔬菜品类的代表 。切分等加工处理会造成机械损伤,使鲜切黄瓜在贮藏期间出现颜色变暗、果实软化和微生物滋生等现象,导致品质劣变、货架期变短。能量亏损是引起果蔬采后品质劣变的关键因素,外源腺苷三磷酸ATP处理也因其安全有效而被用于果蔬保 鲜。γ-氨基丁酸(GABA)作为一种非蛋白氨基酸,在微生物和动植物中普遍存在,具有缓解焦虑、降低血压、治疗癫痫、提高记忆力和抗癌、抗衰老等生理功效。研究表明,植物在遭受盐害、机械损伤、缺氧和低温胁迫等逆境胁迫时,GABA含量会快速大量增加,以抵御逆境伤害。 鲜切加工可 望成为一种逆境胁迫方式来促进鲜切果蔬中酚类物质和 GABA 等活性成分含量提高,进而提高产品的抗氧化活性和潜在的营养保健价值。

南京农业大学食品科学技术学院的陈逸婷,汤静,郑永华*等先对不同浓度外源ATP处理对鲜切黄瓜贮藏期间的品质及总酚和GABA含量变化的影响进行研究,同时研究外源ATP通过苯丙烷类代谢、GABA支路及多胺降解途径调控活性成分富集的可能机制,以期为鲜切黄瓜的保鲜及利用提供依据。

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不同浓度ATP处理对鲜切黄瓜品质的影响

鲜切黄瓜呈浅绿色, 由图 1A 可知,鲜切 黄瓜贮藏期间 L 值呈下降趋势, ATP 处理能延缓 L 值的下降,维持鲜切黄瓜的色泽,其中 1.6 、 2.0 mmol / L ATP 处 理效果最佳。

由图1B可知,鲜切黄瓜贮藏期间菌落总数不断上升,对照组贮藏72 h后菌落总数比初始值增加了2.59(lg(CFU/g)),但贮藏结束后各组鲜切黄瓜菌落总数均小于106 CFU/g,仍然在安全可食用范围中。ATP处理组菌落总数明显低于对照组,说明ATP处理能有效抑制鲜切黄瓜微生物生长,但不同处理浓度组间无显著差异。

如图1C所示,鲜切黄瓜硬度在贮藏前期迅速下降,后期趋于稳定。ATP处理可以有效延缓鲜切黄瓜硬度的降低,保持脆嫩口感,其中1.6 mmol/L ATP处理组的硬度在整个贮藏过程中均高于其他处理组。

如图1D所示,鲜切黄瓜抗坏血酸含量变化趋势与硬度相似,前期下降较快,后期趋于平缓。整个贮藏过程中,ATP处理组的抗坏血酸含量均比对照组高,表明ATP处理能减缓抗坏血酸含量降低,其中1.6、2.0 mmol/L ATP处理能较好地抑制抗坏血酸含量的损失。

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不同浓度ATP处理对鲜切黄瓜总酚和GABA含量的影响

由图2A可知,鲜切黄瓜贮藏期间总酚含量呈先升高后降低的趋势,除2.0 mmol/L ATP处理外,其他组均于贮藏48 h时达到最高值。在整个贮藏期间ATP处理组总酚含量均比对照组高,说明ATP处理促进了鲜切黄瓜中总酚的合成,且能使总酚含量在贮藏前期上升较快。其中1.6 mmol/L ATP处理对促进总酚积累的效果最佳,在贮藏48 h后总酚含量明显高于其他处理组。由图2B可知,鲜切黄瓜贮藏期间GABA含量呈先上升后下降并趋于稳定的趋势,除2.0 mmol/LATP处理组外,其他组在6 h时达到峰值。不同浓度ATP处理均可提高鲜切黄瓜GABA含量。整体来看,1.6 mmol/LATP处理对提高GABA含量的效果最好。

综合上述结果可知, 1.6 mmol / L ATP 处理能最有效地延缓鲜切黄瓜品质下降及提高总酚和 GABA 的含量,因此,选用此浓度处理进行后续 ATP 促进鲜切黄瓜活性成 分积累的机理研究。

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1.6 mmol/L ATP处理对鲜切黄瓜苯丙烷类代谢关键酶活力的影响

如图3所示,鲜切黄瓜在贮藏期间PAL、4CL和C4H活力均呈先升高后降低的趋势,在整个贮藏期间ATP处理组的PAL、4CL和C4H活力显著高于对照组,表明ATP处理能激活鲜切黄瓜苯丙烷类代谢关键酶活力,从而促进酚类物质的合成与积累。

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1.6 mmol/L ATP处理对鲜切黄瓜GABA支路的影响

植物中GABA的主要合成途径为GABA支路,Glu在GAD的作用下脱羧生成GABA。如图4A所示,鲜切黄瓜贮藏期间Glu含量先下降后上升并趋于稳定。在整个贮藏期间ATP处理组的Glu含量明显低于对照组,贮藏6 h时比对照组减少了15.6%,说明ATP处理促进了Glu的降解。由图4B可知,鲜切黄瓜贮藏期间GAD活力呈先上升后下降的趋势,在6 h达到峰值,在整个贮藏期间ATP处理组的GAD活力显著高于对照组,说明ATP处理可以促进Glu向GABA的转化。综上,ATP处理能激活鲜切黄瓜中GABA支路代谢关键酶活力,促进Glu降解从而合成GABA。

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1.6 mmol/L ATP处理对鲜切黄瓜多胺降解途径的影响

GABA合成的另一条重要途径为多胺降解,它是指多胺在DAO、PAO催化下产生γ-氨基丁醛,再经AMADH作用生成GABA的过程。如图5A~C所示,鲜切黄瓜贮藏期间腐胺、亚精胺和精胺3 种多胺含量前6 h均迅速下降,随后稍有回升后又缓慢下降,ATP处理组3 种多胺的含量均比对照组低,说明ATP处理促进了多胺的降解。由图5D~F可知,贮藏期间鲜切黄瓜DAO、PAO和AMADH活力总体呈先上升后下降的趋势,在整个贮藏期间ATP处理组的这3 种酶活力明显高于对照组,说明ATP处理可以促进多胺向GABA的转化。综上,ATP处理可通过提高鲜切黄瓜中多胺降解途径关键酶活力促进多胺降解,从而合成GABA。

能量是新鲜果蔬生命活动的基础,果蔬采后能量亏损会导致活性氧积累及细胞膜结构完整性受损,进而促进组织褐变、质地软化和腐烂等果蔬衰老和品质劣变的发生。已有研究报道,外源ATP处理能影响果蔬采后能量水平,进而调控衰老和品质劣变进程。本实验中,不同浓度ATP处理可以有效保持鲜切黄瓜色泽,延缓菌落总数上升,抑制硬度和抗坏血酸含量下降,从而改善贮藏品质,延长货架期,其中1.6 mmol/LATP处理对品质维持效果最佳,因此在鲜切黄瓜贮藏保鲜中具有广泛的应用价值。

研究表明,外源ATP处理可维持果蔬采后较高的总酚含量和抗氧化活性。本实验中,1.6 mmol/L ATP处理可提高鲜切黄瓜贮藏期间PAL、4CL和C4H的活力,促进酚类物质的合成积累,进而提高总酚含量。综上,外源ATP处理可能作为信号分子促进活性氧产生,进而通过提高苯丙烷类代谢途径中关键酶活性来促进鲜切黄瓜中酚类物质的合成积累,从而提高其抗氧化活力和营养价值。

植物在遭受逆境胁迫时GABA会迅速积累使得植物胁迫耐受性更强。高等植物中有两条合成GABA的途径,分别为GABA支路和多胺降解途径,GAD为GABA支路的关键酶,其活性受钙离子调控,而DAO和PAO等胺氧化酶及AMADH是多胺降解途径的关键酶,无论哪条途径,GABA合成的生化反应都需要能量保障。ATP处理也有可能作为信号分子通过激活钙离子等第二信使的产生来调控各种细胞反应。本实验中,1.6 mmol/L ATP处理可提高鲜切黄瓜贮藏期间GAD、DAO、PAO和AMADH的活力,促进Glu和多胺向GABA转化,进而提高鲜切黄瓜中GABA含量。鲜切黄瓜贮藏前期Glu含量呈下降趋势,说明Glu可能被迅速消耗生成GABA,随后Glu含量上升可能是因为GABA转化形成的琥珀酸进入三羧酸循环生成Glu。ATP处理组多胺含量在贮藏过程中先迅速下降,随后稍有回升后又缓慢下降,可能是因为ATP处理提高了贮藏前期胺氧化酶和AMADH活力,促进多胺降解合成GABA,之后逆境胁迫生成的多胺大于分解,多胺含量上升,但随着贮藏时间延长,果蔬衰老导致产生的多胺含量减少,最后呈下降趋势。上述实验结果表明,ATP处理能激活鲜切黄瓜中GABA支路和多胺降解途径关键酶活性,促进Glu和多胺分解,进而提高GABA含量。但ATP处理通过促进GABA合成关键酶活性进而促进果蔬中GABA的合成积累的机理尚鲜有相关文献报道,是否是因为外源ATP处理提高了果蔬中内源ATP水平或作为信号分子诱导钙离子浓度升高进而调控GABA代谢有待进一步研究。

综上,1.6 mmol/L ATP能有效保持鲜切黄瓜较好的色泽和较低的菌落总数,维持较高的果实硬度和抗坏血酸含量,从而延缓品质下降;同时1.6 mmol/L ATP处理可激活苯丙烷类代谢途径和GABA代谢途径中关键酶活性,促进总酚和GABA等活性成分的合成积累,提升鲜切黄瓜抗氧化活性和潜在的营养价值。

本文《腺苷三磷酸处理对鲜切黄瓜的保鲜作用》来源于《食品科学》2023年44卷第21期159-166页,作者:陈逸婷, 汤静,郑永华。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20221110-111。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

为进一步促进未来食品科学的发展,全面践行“大食物观”的指导思想,持续提升食品科技创新和战略安全。由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办,北京工商大学食品与健康学院、北京联合大学生物化学工程学院、河北农业大学食品科技学院、西华大学食品与生物工程学院、大连民族大学生命科学学院、齐齐哈尔大学食品与生物工程学院、河北科技大学食品与生物学院共同主办,北京盈盛恒泰科技有限责任公司、古井集团等企业赞助的“第一届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于 2024年5月16-17日 在 中国 北京 召开。

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