鲜切茄子褐变研究进展.pdf

鲜切茄子褐变研究进展 周亚茹 null null 肖 凯 null 张爱冬 null 谭 枫 null null 吴雪霞 null nullnull nullnull上海市农业科学院园艺研究所 上海 nullnullnullnullnullnull nullnull上海海洋大学 上海 nullnullnullnullnullnull 摘要 鲜切茄子作为一种新型食品工业产品而深受消费者喜爱 但茄子切片处理很快就会褐变 这会对其口感 营养和商业价值产生负 面影响 酶促褐变是茄子果实在收获 运输 储存和加工过程中褐变发生的主要形式 这一过程主要是由多酚氧化酶引起的 综述了鲜 切茄子褐变的影响因素 褐变分子机制以及褐变控制措施 以期为解决茄子果实褐变研究提供参考 关键词 茄子 鲜切 褐变 中图分类号 nullnullnullnullnullnullnull 文献标识码 null 文章编号 nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull doi nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 开放科学 资源服务 标识码 OSID esearch Progress on Browning of Fresh cut Eggplant ZHOU Ya ru 1 2 XIAO Kai 1 ZHANG Ai dong 1 et al nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull Abstract nullnull null nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull Key words nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull 基金项目 国家大宗蔬菜产业技术体系项目 nullnullnullnullnullnullnull 作者简介 周亚茹 nullnullnullnull 女 安徽合肥人 硕士研究生 研究方向 分子植物育种 null 通信作者 研究员 博士 从事茄子分子 遗传育种研究 收稿日期 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 茄子 Solanum melongena nullnull 是世界上重要的大宗蔬菜 种植面积大 营养价值丰富 年供应量稳定 null 鲜切果蔬是 新鲜果蔬经一系列工序制成的不影响其自然品质的一种成 品 作为一种新兴的轻度加工产品 以食用方便而备受消费 者欢迎 鲜切果蔬既保持了果蔬原有的新鲜状态 又经过加 工使产品清洁卫生 逐渐成为果蔬消费的主流 被认为是今 后果蔬业发展的方向之一 null 鲜切茄子由于受到人为鲜切 加工造成的机械损伤 诱导果蔬组织发生加速代谢 酶促褐 变以及品质劣变等变化 1 褐变 食品在加工过程中或长期贮存于湿热环境下 其所含的 氨基化合物如蛋白质 氨基酸及醛 酮等与还原糖相遇 经过 一系列反应生成褐色聚合物的现象称为褐变反应 简称褐 变 褐变是食品中一种常见的变色反应 这可能会对食品质 量产生积极或消极的影响 null 根据褐变机理的不同 食品中 的褐变反应一般分为酶促褐变和非酶促褐变 非酶褐变反 应通过涉及食品中单一化合物或多种成分的化学反应产生 棕色物质 而不涉及任何酶 非酶褐变反应包括美拉德反 应 焦糖化和抗坏血酸氧化 null 并且由于食物复杂的组成成 分 这些反应大多是以组合反应而不是单独反应发生的 与 非酶促褐变不同 酶促褐变反应涉及食品中存在的多酚氧化 酶 nullnullnull 的作用 主要发生在果蔬产品的收获 运输 储存和 加工过程中 null 在食品加工过程中 机械和物理刺激包括剥 落 切割 切片 切粒和撕碎 以及储存期间的剧烈温度变化 可导致果蔬产品的物理组织损伤 当组织受损时 叶绿体破 裂释放多酚氧化酶 nullnullnull 与液泡破裂释放的酚类化合物接 触 null nullnullnull 的活性中心由 null 个铜原子组成 在分子氧存在下 该酶催化 null 种不同的反应 单酚的羟基化 单酚酶活性 和邻 二酚的氧化成邻苯二酚 二酚酶活性 在这个反应之后 对 苯二酚进行非酶聚合 形成一种相对不溶性的棕色色素 称 为黑素 null 2 鲜切茄子褐变影响因素 果蔬褐变研究历史悠久 鲜切果蔬的品质变化主要集中 在呼吸速率加快 乙烯合成增加 水分流失增大 微生物侵染 和酶促褐变五个方面 null 2 1 非酶促褐变 由于加工机械损伤引起组织细胞中线粒 体结构改变以及数量增加 导致线粒体有氧呼吸增强 另外 果蔬阻滞在遭受去皮切分等机械损伤后 会引起乙烯合成增 加 乙烯合成增加会产生许多不良的生理效应 如伤呼吸 酶 促褐变和次生代谢等 加速鲜切果蔬器官组织的老化 机 械损伤也会增大果蔬水分流失 使营养成分流失 并且因为 汁水的流出极易滋生细菌 2 2 酶促褐变 酶促褐变是果蔬加工中普遍存在的一种现 象 目前较为大众所接受的理论是酚 null 酚酶区域化分布学 说 null 在苹果 null 南果梨 nullnull 丝瓜 nullnull 和马铃薯 nullnull 等水果和 蔬菜中 影响褐变的因素已经得到了广泛的研究 鲜切产品 的酶促褐变通常被认为是一个多因素的过程 nullnullnull 在植物体 中参与酶促褐变反应的酶类主要是由多酚氧化酶 nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull 多基因家族编码的多酚氧化酶 null 当果蔬 受到机械破坏或处于不利环境中时 果蔬内部的多酚会在多 酚氧化酶 nullnullnull 的催化作用下发生氧化 变成褐色 null 这需 安徽农业科学 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnull nullnull 要氧气 酶和底物的参与 许多其他酶 包括过氧化物酶 nullnullnull 苯丙氨酸解氨酶 nullnullnull 超氧化物歧化酶 nullnullnull 和 过氧化氢酶 nullnullnull 也参与了诱导或抑制鲜切食品酶促褐变 的复杂过程 nullnullnullnullnull 当细胞遭受逆境时 活性氧清除酶如超氧 化物歧化酶 nullnullnull 过氧化氢酶 nullnullnull 和抗坏血酸过氧化物 酶 nullnullnull 的活性降低 从而降低了水果清除自由基的能力 导致活性氧 nullnullnull 的积累 nullnull 过氧化物酶 nullnullnull 和脂氧合 酶 nullnullnull 也是导致水果和蔬菜褐变的关键酶 健康水果中 的酚类酶和酚类物质在细胞中呈区域性分布 当细胞完整 时 它们不能接触 也不会发生褐变反应 nullnull 3 鲜切茄子褐变分子机制 3 1 酚类底物和多酚氧化酶 PPO 的释放 酚类物质是果 蔬褐变的底物 水果和蔬菜在切割时细胞的结构会被破坏 导致 nullnullnull 及其酚类底物的释放 nullnull nullnullnull 在水果和蔬菜切面 上的氧气存在下氧化酚类物质 产生苯二酚 再自动聚合形 成棕色的色素 nullnull 酚类物质主要通过苯丙氨酸代谢途径合 成 苯丙氨酸解氨酶 nullnullnull 是苯丙烷代谢途径的起始酶 nullnull 此外 酶促褐变主要是在多酚氧化酶 nullnullnull 的催化下将酚转 化为邻苯二酚的结果 nullnull 有研究结果表明 增加茄子果肉 中酚酸的含量 特别是绿原酸的含量 会增加茄子果肉对褐 变的敏感性 nullnull 在新鲜茄子中 褐变也归因于酚类含量和 nullnullnull 比活性的影响 而总酚含量在贮藏水果的褐变中起着显 著的作用 nullnull nullnullnull 等 nullnull 研究发现 随着褐变程度的增加 果 实的丙二醛含量和 null nullnull 的产生速率逐渐增加 而抗氧化能力 逐渐降低并且切伤显著激活苯丙氨酸解氨酶 nullnullnull 的表 达 从而诱导酚酸的积累 nullnullnull 基因显著上调 激活了多酚 氧化酶的活性 这些结果都表明 绿原酸氧化为绿原酚导致 了茄子褐变的发生 说明绿原酸是鲜切茄子褐变的主要 底物 有研究发现 茄子在鲜切后 nullnullnull nullnullnull 和 nullnullnull null 种酶在 鲜切前期有明显升高 鲜切后 nullnullnull nullnullnull nullnullnull 活性随时间增 加而增加 与 null nullnullnull 相比 nullnullnull nullnullnull 时分别增加了 nullnullnullnullnull nullnullnull nullnull和 nullnullnullnullnull nullnull 因此 明确褐变相关酶的功能和作用方 式是研究鲜切褐变分子机制的关键 3 2 转录因子调控褐变 近年来 随着测序技术的兴起和发 展 研究者们挖掘出了许多与鲜切果蔬褐变相关的基因 nullnullnull 等 nullnull 研究发现 在易褐变和不易褐变品种鲜切材料中转 录组中有 nullnull 个显著差异表达基因和 nullnullnull 个显著差异表达的 转录因子 转录因子 nullnull 已被证明在各种系统中增加基因 表达 转录因子代表一组特定的蛋白质 它们调节植物的逆 境和信号传递 并与下游基因启动子中的顺式作用元件结 合 以调节基因的表达 nullnullnullnullnull nullnullnullnull 等 nullnull 通过全基因组分析 在茄子中鉴定出 nullnull 个 nullnullnullnull 转录因子 nullnullnullnullnullnull 等 nullnull 已在茄 子的 nullnullnullnull 基因中检测到与 nullnullnull 转录因子相互作用的顺式 作用元件 多酚氧化酶和过氧化物酶是红茶发酵过程中产 生色素的关键酶 nullnullnull 催化茶叶中儿茶素氧化成橙色茶黄素 和红棕色茶黄素 并催化香气前体的酶偶联氧化 nullnullnullnullnullnullnull 激活了 nullnullnullnullnullnull 启动子的转录 并可能通过激活 nullnullnullnullnullnull 来 调节茶树中 nullnullnull 的活性 nullnull 4 鲜切茄子褐变控制措施 由于 nullnullnull 活性是控制酶促褐变的关键 因此所有降低 nullnullnull 活性的因素 包括减少内源酚类化合物的种类和数量 降低氧气的含量和 nullnull 都是为了防止酶促褐变 常用的防 止酶褐变的方法有物理方法 化学方法和基因工程改良 方法 nullnull 4 1 物理方法 控制酶促褐变的物理方法包括热处理 防止 氧气暴露 使用低温和辐射 热处理很容易抑制酶的活性 因为酶是由蛋白质组成的很容易变性 nullnullnullnullnull 葡萄酒酿造过 程中 通常在酿造之前 nullnull null下加热 null nullnullnull 来抑制酶褐变 nullnull 赵云峰等 nullnull 发现 通过热处理的物理方法可有效降低茄子 果实 nullnullnull nullnullnull 和 nullnullnull 的活性 抑制酚类物质积累的下降 控制细胞膜透性的升高 维持细胞膜结构的完整性 限制胞 内物质的外渗 减少酚类物质与其氧化酶的接触机会 从而 减轻褐变的发生 吕运萍等 nullnull 通过比较不同褐变抑制剂对 鲜切茄子褐变的保鲜效果 发现用 nullnullnullnull食用盐抑制鲜切茄 子褐变具有良好的效果 吴志霜等 nullnull 研究发现 加压氩气 nullnullnull nullnullnull 降低了鲜切苹果的呼吸速率和乙烯产量 但其对 颜色和硬度产生了一些负面影响 当加压氩气与抗坏血酸等 多种抗氧化剂联合处理后 有效抑制了鲜切苹果的褐变和软 化 在 null null下将感官品质保持了 nullnull null 鲜切菠萝在 null null保存 情况下 经过加压氩 nullnull nullnullnull 处理货架期为 null null 通过高压氙 气或氮气 nullnull nullnullnull 处理后 货架期可延长至 nullnull null nullnull 4 2 化学方法 抑制 nullnullnull 活性的化学方法包括酸化或使用 抗氧化剂 螯合剂或天然提取物进行还原 nullnullnull 的最适 nullnull 为 nullnullnull 当 nullnull 在 null 以下对 nullnullnull 表现出抑制作用 nullnull 柠檬 酸 抗坏血酸和谷胱甘肽等酸化剂可通过降低 nullnull 使 nullnullnull 失 活 还原剂硫酸盐及其衍生物是 nullnullnull 的不可逆抑制剂 nullnull 抗氧化剂包括抗坏血酸 null null 半胱氨酸和 null null 己基间苯二酚 能 够通过与中间体结合来防止黑色素的形成 nullnull 铜络合剂 如柠檬酸和草酸 能够通过与 nullnullnull 酶结构中的金属辅因子 结合来抑制 nullnullnull 活性 nullnull 王肽等 nullnull 研究了臭氧水处理对 鲜切茄子 nullnull null贮藏条件下品质和生理的影响 结果发现臭 氧水处理相比于对照组可以显著杀灭鲜切茄子表面微生物 臭氧水作用时间越长 杀菌越有效 在臭氧水处理 null nullnullnull对鲜 切茄子保鲜效果最佳 此外臭氧水处理可以有效维持鲜切 茄子的 L null 值 抑制多酚氧化酶的活性 nullnull nullnull甲基环丙烯 null nullnullnullnull 是一种有效的乙烯效应抑制剂 null nullnullnullnull 处理能有效 抑制鲜切茄子呼吸强度的上升 维持产品硬度 可滴定酸含 量 降低产品失重率及褐变指数 延长鲜切茄子保鲜期 nullnull 外源钙通过调节苯酚代谢和增强氧化酶系统来延缓茄子果 实褐变 nullnull 4 3 基因编辑 nullnullnullnullnullnull 等 nullnull 采用基于 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 的诱变 方法 敲除了茄子果实鲜切后高转录水平的 null 个目标 nullnullnull 基 因 Smelnullnullnullnull Smelnullnullnullnull 和 Smelnullnullnullnull 采用优化的茄子子 叶转化方法 结果经过编辑的 nullnull 和 nullnull 代茄子果实表现出典 型的棕色 这是酚氧化作用的结果 nullnullnullnull 卷 null 期 周亚茹等 鲜切茄子褐变研究进展 5 展望 茄子除了具有很高的经济价值之外 还具有较高的营养 价值和药用价值 目前 茄子的加工产品较少 仅有茄子干 和茄子酱两类 主要用途为烹饪 在此背景下 具有新鲜 营 养 方便和无公害等优点的鲜切茄子成为一个新的研究方 向 鲜切茄子的应用不仅可以进一步拓展茄子的加工产品种 类 而且可为中央厨房提供茄子菜肴的统一配菜 目前鲜有 关于鲜切茄子的褐变机理的研究 仅限于基因表达以及生理 水平的分析 其内部的分子机制还没有深入的研究报道 阐 明茄子褐变机理 探索抑制褐变发生的调控机制 选育抗褐 变的茄子新品种从根本上解决茄子果实褐变的问题具有重 要意义 参考文献 null nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull null nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull Solanum melongena nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null null null nullnullnullnull null 赵曼如 胡文忠 于皎雪 等 null乙醇对鲜切果蔬抗氧化活性及品质变化影 响的研究进展 null null现代园艺 nullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnull null nullnullnullnull null null nullnullnullnull null null nullnullnull null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnull null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnull nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnull null null nullnullnull null null nullnullnull null nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull null nullnullnull nullnull nullnullnull null null nullnullnullnull null null nullnullnullnullnull null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnulln