抗氧化能力的奥秘:不同品种糯玉米贮藏期内抗氧化酶活性的变化

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编辑 | 素戈
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糯玉米,又称为蜡质型玉米或粘玉米,属于鲜食玉米的一种,因其加工后具有糯、香、软等独特的口感风味而备受消费者青睐。

糯玉米是由位于第9号染色体上的隐性突变基因控制而产生的新品种。
其籽粒营养价值高,有预防胆固醇上升、降低结肠癌和直肠癌的发病率等功效[2]。目前,鲜食糯玉米品种繁多,京科糯2000是我国推广范围最大、种植面积最广的鲜食糯玉米品种,累计种植面积超1亿亩;

京科糯768是以优良自交系ZN3为亲本选育而来的晚熟鲜食甜味糯玉米新品种,具有多抗广适、口感好和品质优等特点;
而农科糯336是由北京市农林科学院玉米研究所创新利用“糯质单隐X甜糯双隐”杂交模式选育出的具有高叶酸的甜加糯优质鲜食糯玉米,叶酸含量高达347μg/100g,是目前已知叶酸含量最高的玉米品种之一,占北京鲜食糯玉米种植面积的60%以上。
因此,选取京科糯2000、京科糯768以及农科糯336研究采后贮藏品质变化具有重要的产业指导意义。

然而,鲜食糯玉米在采后贮藏期间容易发生营养品质下降、籽粒失水皱缩以及光泽度下降等品质劣变问题,进而影响其商品价值和经济价值。
玉米采后贮藏保鲜技术种类繁多,但常温贮藏是鲜食糯玉米产业中最常见的贮藏手段,并且不同品种鲜食糯玉米品质劣变规律不尽相同。
此外,果蔬在贮藏时,其内部抗氧化酶可通过激活清除ROS的保护机制,进而间接延缓果蔬采后品质劣变。

但目前对于鲜食糯玉米在常温下贮藏时,其感官品质、营养价值和抗氧化酶活性的综合研究较少。
例如,有研究利用不同品种鲜食糯玉米为原料,探究了20℃下贮藏期间,糯玉米采后籽粒木质化和木质素合成的相关酶活性的变化与嫩度降低的关系。
结果发现,随着贮藏天数的延长,糯玉米木质素含量和多酚含量均增加,嫩度下降,肉桂酸4-羟化酶活性与多酚含量呈显著相关,过氧化物酶与木质素含量显著相关。

但此研究仅得出了短期内不同品种鲜食糯玉米硬度和木质素积累和生物合成酶活性的变化规律及它们之间的关系,并未深入研究其品质变化规律。
而李志文等以鲜食糯玉米为材料,研究发现糯玉米内部蔗糖、果糖、山梨醇和麦芽糖含量随贮藏天数的延长均呈下降趋势,淀粉合成关键酶腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶和尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性呈先上升后下降的单峰曲线变化趋势。
但此研究仅对鲜食糯玉米贮藏期间各个糖含量及相关酶活性变化进行详细分析,并未涉及其他有关鲜食糯玉米采后品质劣变生理指标的研究。

陈利容等以“中糯1号”和“京科糯2000”为原料研究发现,细胞壁多糖以及纤维素含量随贮藏时间延长而升高,并且鲜食糯玉米采后多糖降解代谢水平下降,合成代谢占据主导地位。
该项研究也只关注于鲜食糯玉米采后各种糖含量变化规律的研究。综上,前人研究仅关注鲜食糯玉米在贮藏期间的嫩度或糖含量等单一品质指标的变化,未能综合探究鲜食糯玉米在贮藏期间的生理及营养品质变化规律。

因此,本文将选用京科糯2000、京科糯768和农科糯336为原料,研究其在常温贮藏条件下,感官品质、硬度、失重率、色泽、Vc、可溶性固形物、糖类物质、丙二醛含量和抗氧化酶活性的变化规律。
揭示不同品种鲜食糯玉米贮藏期的品质变化规律,为有效延长鲜食糯玉米贮藏期、优质鲜食糯玉米品种的选取以及新型鲜食糯玉米保鲜技术的开发和利用提供更为完备的技术参考。

材料与仪器
本试验选用鲜食糯玉米品种为京科糯2000、京科糯768和农科糯336,种植于北京市密云区河南寨镇。
采收时挑选成熟度、色泽以及大小一致,无病虫害和机械损伤的鲜食糯玉米进行试验。包装鲜食糯玉米的聚乙烯保鲜袋(0.03mm)。

抗坏血酸;三氯乙酸、交联聚乙烯吡咯烷酮柏吉;2-硫代巴比妥酸;ASA活性检测试剂盒;淀粉试剂盒。
ThermobiofugeStratos高速离心机;ChromaMeterCR-400色差仪;UV-1800紫外-可见分光光度计;TA-XTplus质构仪;SpectraMaxi3酶标仪美谷分子仪器;IKA-M20研磨机艾卡;AtagoPalettePR-100数显折光仪。

鲜食糯玉米前期处理
将挑选好的不同品种鲜食糯玉米进行去苞叶处理,只留下最内层两片苞叶。
把处理好的鲜食糯玉米放入托盘中,并用0.03mm聚乙烯保鲜袋进行包装。置于20℃、相对湿度为85%~90%的贮藏库中贮藏,从第0d开始每隔2d取样并进行拍照以及失重率、色差、可溶性固形物(TSS)和硬度的测定。
同时,在每个取样时间隔点内另取样品放于-40℃超低温冷藏柜保存,以便后续过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、丙二醛(MDA)、Vc、可溶性糖和淀粉等与品质相关指标的测定,由于贮藏至第10d时,玉米完全失去商品价值,因此,不再继续测定指标。

感官品质的测定
参考时文林等[的方法并加以修改,感官评估团队由10名经过公司专业培训的鉴评人员组成,其中包括5位男生与5位女生。
感官鉴评小组将分别从每个品种糯玉米中随机抽取9棒,根据表1评估标准,逐一进行感官评分。
表1鲜食糯玉米感官评分标准
类别 | 1~3分 | 4~7分 | 8~10分 |
籽粒质地(25%) | 籽粒凹陷严重,籽粒韧性极差 | 籽粒有轻微凹陷,籽粒柔韧性较差,皮薄 | 籽粒鲜嫩饱满,,籽粒柔软皮厚 |
表面色泽(25%) | 颜色暗淡 | 色泽较暗淡 | 色泽均匀且有光泽感。 |
病害程度(25%) | 萎蔫、褐变或者霉变严重 | 局部稍有霉变或者褐变- | 无褐变、霉变 |
气味(25%) | 有酸败异味 | 无香气风味或芳香味道较淡 | 具有清新芳香的味道 |
色泽的测定
先对Chroma-MeterCR-400型色彩色差仪进行校准,然后在玉米籽粒表面中心位置选取4个不同位点进行测定,并同时记录L*、a*值和b*值。L*值代表亮度,a*值代表红绿程度,b*值代表黄蓝程度。
失重率测定
每组取固定的3个平行样品,利用电子秤称量后迅速用聚乙烯薄膜包装并放回贮藏室以待下次取样称量。失重率参考DONG等方法计算,计算公式为:
失重率(%)=初始质量-贮藏后质量初始质量×100
硬度测定
利用直径为5mm的p/5探头测定玉米硬度值,选取玉米籽粒中间部位三个不同位点作为穿刺点,穿刺速度为0.5mm/s,穿刺距离为10.0mm,最小触发力为10N。

营养品质测定
可溶性固形物(TSS)的测定
先用蒸馏水对AtagoPalettePR-100数显折光仪进行调零,然后将不同品种鲜食糯玉米籽粒用干净纱布包裹,用力将其汁液挤入折光仪镜片上部,进行可溶性固形物含量的测定。
Vc含量的测定
不同品种鲜食糯玉米Vc含量的测定以苏州科铭生物技术有限公司的Vc含量检测试剂盒说明书为准,并同时根据实际情况调整相应试剂添加比例。测定管和对照管中分别加入60μL试剂一、100μL试剂二、240μL试剂三、1400μL水以及200μL样品或提取液,测定反应体系在420nm处吸光值。

糖类物质含量测定
可溶性糖含量参考曹建康等的蒽酮法,淀粉含量测定以北京索莱宝科技有限公司的淀粉含量检测试剂盒说明书为准。而不同品种鲜食糯玉米蔗糖、果糖、葡萄糖以及麦芽糖含量均由武汉迈特维尔生物科技有限公司检测。

膜脂过氧化程度的测定
POD酶活性的测定
参考曹建康等方法进行POD酶活性的测定,取1.0g研磨后的玉米籽粒粉末于20mL离心管中,加入5mLPBS(0.1mol/L、PH=7.8)提取缓冲液,在4℃、8000r下离心30min。收集上清,然后分别取0.1mL上清液、1mLPBS溶液、0.9mL0.2%愈创木酚溶液以及1mL0.3%H2O2溶液于比色皿中,用于POD酶活性的测定。测定样品吸光值变化趋势,以每分钟在470nm处吸光度变化0.01为一个POD酶活力单位(U)。

APX活性的测定
参考曹建康等[14]方法,取1.0g研磨后的玉米籽粒粉末于20mL离心管中,加入5mLPBS(0.1mol/L、PH=7.5)提取缓冲液,在4℃、8000r下离心30min,收集上清。比色皿中分别加入0.1mL上清液、2.6mLPBS反应缓冲液以及0.3mL、物质的量为2mmol/LH2O2溶液。测定样品吸光值变化趋势,以每分钟在290nm处吸光度变化0.01为一个APX酶活力单位(U)。

MDA含量测定
不同品种鲜食糯玉米MDA含量参考曹建康等[14]方法进行测定。随机称取玉米样品2.0g于20mL离心管中,加入5mLTCA(100g/L)提取液后,在4℃、8000r下离心30min,收集上清。取2mL上清液于5mL离心管中,再向其中加入2mLTBA(6.7g/L)溶液,扣盖煮沸20min。待其冷却后,分别测定溶液在450nm、532nm和600nm处的吸光值,再根据如下相应公式计算出MDA含量,结果以μmol/L表示。
C(μmol/L)=6.45*(OD532-OD600)-0.56*OD450
式中:C表示根据吸光度值计算出的MDA物质的量浓度,μmol/L;OD532、OD600和OD450分别表示在532nm、600nm和450nm处的吸光值。

图2不同品种鲜食糯玉米在贮藏期L*值(A)、a*值(B)和b*值(C)变化
所有指标均重复测定三次,取平均值作为结果。利用Excel2019软件进行数据处理,并使用IBMSPSSStatistics21进行单因素ANOVA分析以及最小显著差数法(LSD)显著性比较。其中,“a”、“b”和“c”代表在同一时间,不同品种鲜食糯玉米组在统计学上显著性差异分析结果。最后,再采用Origin2022进行图形绘制。

不同品种鲜食糯玉米贮藏期感官评分
感官品质的好坏是衡量玉米新鲜度以及食用价值的重要指标。图1A为不同品种鲜食糯玉米在不同贮藏天数的外观品质变化情况。可以看出,相比于第0d,不同品种鲜食糯玉米在第10d都相继出现发霉、籽粒变黄及失水皱缩等品质劣变现象。其中,京科糯768发生霉变、籽粒变黄、表面失水皱缩以及酸败异味现象最为严重。
其次是农科糯336,表面发生少许的霉变以及籽粒皱缩和风味香气散失现象。而京科糯2000籽粒表面劣变程度最低。
如图1B所示,不同品种鲜食糯玉米的感官评分随着贮藏天数的延长而逐渐呈下降趋势。在贮藏期为第10d时,京科糯2000、京科糯768和农科糯336感官评分值分别为:2.7、1.7和2,京科糯2000>农科糯336>京科糯768。

图1不同品种鲜食糯玉米贮藏期外观品质(A)和感官评分(B)变化
注:不同小写字母表示在P<0.05水平上差异显著,下同。
不同品种鲜食糯玉米贮藏期色泽变化
L*值、a*值和b*值分别代表果实的亮度、红绿值以及黄蓝度,可从色泽角度反映果实贮藏期间新鲜度。
由图2A可知,随着贮藏天数的延长,鲜食糯玉米的L*值呈先上升后下降的趋势。并且,京科糯2000与京科糯768在贮藏期为第4d时,L*值都达到了最高值,分别为83.16与83.35。
此外,从整个试验贮藏期来看,农科糯336的L*值下降幅度最大,为3.5%。由此可得,随着贮藏期的延长,鲜食糯玉米籽粒表面色泽会变暗,且京科糯2000以及京科糯768能较好地维持籽粒表面光泽度。

图2不同品种鲜食糯玉米在贮藏期L*值(A)、a*值(B)和b*值(C)变化
由图2B可得,随着贮藏天数的增加,不同品种鲜食糯玉米籽粒a*值整体呈上升趋势,且京科糯2000的a*值在前6d显著高于另外两个品种(P<0.05),并且农科糯336的a*值始终显著低于京科糯2000与京科糯768(P<0.05)。
其中,京科糯768在第4d时,a*值呈迅速上升趋势。整体来看,京科糯2000和农科糯336能更好地维持玉米原有色泽。

由图2C可得,随着贮藏天数的增加,不同品种鲜食糯玉米籽粒b*值整体呈上升趋势,且京科糯2000的b*值始终显著低于另外两个品种(P<0.05)。相比于第0d,京科糯2000、京科糯768以及农科糯336在第10d时籽粒b*值分别上升了1.6%、7.7%和3.3%。京科糯2000与农科糯336在第6d均达到最大值。
由此可见,随着贮藏天数的延长,鲜食糯玉米籽粒逐渐变黄,且不同品种鲜食糯玉米b*值存在差异。在贮藏期结束后,京科糯2000可以更好地维持籽粒表面颜色。

不同品种鲜食糯玉米贮藏期失重率变化
失重率是衡量果实中水分含量和新鲜程度的重要指标,它可反映出玉米在贮藏期间品质劣变程度。
果蔬采后会发生水分的蒸发以及干物质的损耗,因此会导致失重率的增加,而水分的蒸发主要是由于果实内部与外界环境间存在的水蒸气压导致。

如图3所示,不同品种鲜食糯玉米在常温贮藏期间失重率呈上升趋势。当贮藏期为第10d时,京科糯2000、京科糯768与农科糯336的失重率分别为2.69%、2.52%和2.54%。但三个品种糯玉米在贮藏期间的失重率并无显著差异性(P<0.05),因此可得失重率并不是区分三个品种糯玉米品质劣变差异的关键指标。

图3不同品种鲜食糯玉米在贮藏期失重率变化
不同品种鲜食糯玉米贮藏期硬度变化
果实硬度是衡量果实品质和贮藏性状的重要指标,过度的组织软化会缩短果蔬货架期,细胞壁水解酶活性、果胶物质成分的变化以及β-胡萝卜素含量都会影响果实硬度。
由图4可得,不同品种鲜食糯玉米的硬度随贮藏天数的延长而呈下降趋势,且京科糯2000与京科糯768硬度值始终显著高于农科糯336(P<0.05)。

但京科糯2000与京科糯768硬度下降幅度较大,至贮藏结束时硬度分别下降了29.2%和17.2%;而京科糯768硬度仅下降了17.24%。这可能是由于玉米内部果胶等结构性物质的分解、水分的损失或微生物的侵染所致。
由此可得,不同品种鲜食糯玉米硬度总体均下降,其中京科糯768在贮藏过程中能更好地维持硬度值。

图4不同品种鲜食糯玉米在贮藏期中硬度变化