乙醇对鲜切果蔬抗氧化活性及品质变化影响的研究进展

赵曼如，胡文忠 ，于皎雪，管玉格，高红豆，龙 娅

（1 大连民族大学生命科学学院，辽宁大连 116600；2 生物技术与资源利用教育部重点实验室，辽宁大连；3 大连理工大学生命科学与技术学院）

鲜切果蔬是新鲜果蔬经预处理、清洗、切分、保鲜、包装和贮藏等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，不但满足了消费者追求营养、快节奏的生活方式等方面的需求，还满足了食品快餐、军事后勤供给等行业的特殊需要，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。近年来，随着消费者健康意识的不断提高，对鲜切果蔬的食用品质有了更高的需要，对食源性果蔬的健康程度也更加关注。但由于受到机械损伤的鲜切果蔬其自身生理生化代谢加快，品质会迅速劣变，营养成分流失，货架寿命严重缩短，失去商品价值，因此保证鲜切果蔬品质和延长鲜切果蔬的货架期显得尤为重要[1-5]。

乙醇是植物天然产生的次生代谢物质，被美国食品和药物管理局公认为安全性物质，具有强烈的抗菌作用，能有效地抑制霉菌的生长，杀死大部分的真菌和细菌，减轻由微生物引起的腐烂和褐变。作为一种便宜且常见的天然挥发性化合物，乙醇参与调控与植物生长发育有关的生理生化反应和果蔬有机体的代谢过程，如延缓鲜切果蔬的成熟、衰老进程，抑制呼吸跃变型果蔬的呼吸生理，生成有抑制呼吸作用的代谢产物，从而降低果蔬腐烂和褐变程度，维持良好的果蔬品质。此外，乙醇还作用于植物受体细胞，参与植物防御信号的转导过程，激活多种防御基因的表达，调控植物的防御反应，提高植物对生物胁迫和非生物胁迫的抗性[6-9]。随着鲜切果蔬市场逐步扩大，乙醇对鲜切果蔬抗氧化活性及品质的影响也得到了广泛关注。生菜[10]、西兰花[11]等研究都证明了适当浓度乙醇处理鲜切果蔬可以有效提高其抗氧化活性，保持良好的生理生化品质。

1 乙醇对鲜切果蔬抗氧化活性的影响

机械损伤导致鲜切果蔬体内活性氧的代谢失衡，致使大量活性氧积累，乙烯合成速率加快，膜脂过氧化程度加剧，破坏了细胞结构的完整性，最终引起细胞的衰老和褐变。经过大量研究发现，乙醇作为天然保鲜剂有清除活性氧的能力，诱导鲜切果蔬启动抗氧化防御机制，能够有效调控鲜切果蔬组织中苯丙烷代谢途径、抗坏血酸代谢途径以及谷胱甘肽代谢途径，增强苯丙氨酸解氨酶（PAL）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）等关键酶的活性，并保持酚类物质、抗坏血酸以及谷胱甘肽等抗氧化物质的含量，从而有效提高鲜切果蔬的抗氧化活性，保持鲜切产品的商业价值[12]。

1.1 乙醇对鲜切果蔬中苯丙烷代谢的影响

图1 鲜切果蔬中苯丙烷代谢途径示意图

苯丙烷代谢是植物组织中一种重要的防御代谢途径，也是合成果蔬组织中酚类物质的主要途径，酚类物质的含量反映了果蔬抗氧化能力的强弱。苯丙烷代谢途径过程示意图如图1 所示，莽草酸途径的莽草酸转化成苯丙氨酸进入苯丙烷代谢途径，生成反式肉桂酸、香豆酸等，再经过进一步代谢生成类黄酮、木质素等。苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羟基化酶（C4H）、4-香豆酸辅酶A 连接酶（4CL）等是鲜切果蔬组织中苯丙烷代谢途径中的关键酶，它们的活性与酚类物质含量的积累有直接关系，因此维持PAL、C4H 等的活性可在一定程度上保持酚类物质含量，提高鲜切果蔬抗氧化活性[12]。研究发现，乙醇处理可以影响PAL、C4H等关键酶的活性，从而显著提高鲜切产品抗氧化活性，保持良好的商业价值。

冯晓汀等[13]研究乙醇处理对鲜切西兰花贮藏期间组织中酚类物质含量和抗氧化能力的变化情况，试验发现乙醇处理的西兰花中香豆酸、肉桂酸含量偏高，是由于乙醇保持了西兰花体内PAL 和C4H 的活性，通过调控苯丙烷代谢途径，进而抑制了香豆素和肉桂酸分解，维持了咖啡酸、芦丁等多种单体酚和多酚含量，此外在贮藏期间乙醇处理抑制了PPO 活性，从而有效抑制了鲜切西兰花切面褐变，提高了抗氧化活性。王慧倩[14]在20℃条件下，用不同体积分数（2%、5%、10%、20%）乙醇熏蒸处理西兰花，研究结果证明了乙醇熏蒸处理能够有效调节西兰花组织中的苯丙烷代谢过程，增加了总酚、总黄酮等抗氧化物质的含量，同时提高西兰花花蕾内过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶的活性，提高果蔬体内的DPPH 清除自由基能力、清除超氧阴离子自由基能力、羟自由基能力以及还原力升高，维持了果实组织中活性氧代谢平衡和减少膜脂过氧化，显著提高了鲜切西兰花抗氧化活性，延长了其货架期。Hu 等[15]研究了乙醇处理对鲜切茄子生理代谢活性和品质的影响，结果发现乙醇处理改善了苯丙烷代谢速率和呼吸速率，保持较高水平的总酚含量，提高了鲜切茄子的抗氧化活性。此外对鲜切茄子的PPO 和POD 也有明显的抑制作用，因此降低了鲜切茄子褐变程度，由此证明用乙醇处理是降低茄子生理代谢活性和保持鲜切茄子品质的一种实用方法。因此通过以上的试验研究证明适宜浓度的乙醇处理能够影响鲜切果蔬组织中的PAL的活力，通过调控苯丙烷代谢途径影响酚类物质含量的积累，从而提高了鲜切果蔬的抗氧化活性，对果蔬起到良好的保鲜效果。

1.2 乙醇对鲜切果蔬中抗坏血酸代谢的影响

抗坏血酸（Asc）是一种在植物组织中广泛存在的抗氧化剂，是植物和动物生长、发育和繁殖过程中所必需的物质，对维持人体健康及果实品质的形成具有重要作用。由于人体无法合成抗坏血酸，所以果蔬成为人类摄取抗坏血酸的主要来源[16-17]。果蔬中的抗坏血酸主要是通过抗坏血酸代谢途径合成，根据已有的研究发现，植物中的抗坏血酸代谢途径[18-19]如图2 所示，主要包括D-甘露糖/L-半乳糖途径、古洛糖途径、半乳糖醛酸途径和肌醇途径。此外还可以通过抗坏血酸-谷胱甘肽循环（AsA-GSH）产生抗坏血酸[13]。

图2 鲜切果蔬中抗坏血酸代谢途径示意图

抗坏血酸过氧化物酶（APX）是抗坏血酸代谢过程中的重要酶，起到催化抗坏血酸氧化作用，与SOD 协同作用增强清除自由基能力，提高抗植物氧化胁迫能力。李佳格等[10]用浓度为2mL/L、4mL/L 和6mL/L 的乙醇处理鲜切生菜，探究了乙醇处理对鲜切生菜的保鲜机理。结果证明乙醇调节了生菜体内的抗坏血酸代谢，进而减缓了贮藏前期抗坏血酸的下降速度，从而加快了活性氧清除速率，较好地控制丙二醛（MDA）的含量，提高了鲜切生菜的抗氧化活性。Li 等[20]分别用浓度为1mL/kg、2mL/kg、4mL/kg 和8mL/kg 的乙醇处理草莓果实，结果发现乙醇处理能够通过促进草莓体内FaFeSOD 2、FaAPX 和FaCAT 基因的表达，提高SOD、CAT、APX 的活性，从而有效调控了组织中抗坏血酸代谢，增加了抗坏血酸含量的积累，增强了羟自由基和DPPH 自由基清除活性，最终有效地提高了鲜切草莓的抗氧化活性。同样鲜切青花菜[21]的试验也发现6mL/kg 乙醇处理维持了SOD 和CAT 活性，抑制了POD 活性，从而抑制活性氧和过氧化氢水平，同时能够维持较高的抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性，进而影响了西兰花组织中的抗坏血酸代谢，延缓抗氧化物质抗坏血酸的减少，保持了鲜切西兰花较高的抗氧化活性。

综上所述，乙醇处理能够通过促进抗坏血酸过氧化物酶等与抗坏血酸代谢途径相关的抗氧化酶基因的表达，提高APX 等相关酶的活性，有效调控鲜切果蔬抗坏血酸代谢，诱导抗坏血酸含量的积累，从而有效维持果蔬的抗氧化活性。

1.3 乙醇对鲜切果蔬中谷胱甘肽代谢的影响

乙醇可通过调节谷胱甘肽的代谢，清除自由基，进而增强鲜切果蔬的抗氧化活性。谷胱甘肽代谢途径如图3 所示，谷胱甘肽是果蔬体内的高活性三肽化合物，有还原型（GSH）和氧化型（GSSG）2 种类型，与抗坏血酸协同发挥抗氧化作用[12]。果蔬组织内抗坏血酸-谷胱甘肽循环对控制活性氧水平起着至关重要的作用。

Mori T 等[22]研究了乙醇熏蒸处理对西兰花体内抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响，结果发现40 pmol/mL乙醇处理能够通过维持APX 活性，提高谷胱甘肽还原酶（GR）活性，抑制脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）活性，有效调控了西兰花组织中抗坏血酸-谷胱甘肽循环途径，从而可以抑制循环过程中抗坏血酸和还原型谷胱甘肽含量下降，由此有效地清除活性氧，在一定程度上延缓西兰花衰老变质。现有的文献发现，乙醇处理对鲜切果蔬谷胱甘肽代谢的作用机理研究较少，因此需要进一步深入研究。

图3 鲜切果蔬中谷胱甘肽代谢途径示意图

2 乙醇对鲜切果蔬品质变化的影响

近年来，随着鲜切果蔬行业的兴起和消费者生活水平的提高，鲜切果蔬产品需求量加大，其颜色、风味和营养价值成为了消费者接受这些产品的关键因素。然而鲜切果蔬贮藏和运输过程中组织会受到损伤，其品质发生一系列不良变化，因此保持鲜切果蔬的质量是开发和生产鲜切产品的一个主要的事项[23-24]。Toshiya Asoda 等[25]发现乙醇熏蒸处理抑制了花椰菜组织中1-氨基环丙烷-1-甲酸（Acc）合成酶和Acc 氧化酶的活性以及抑制了乙烯对于Bo-Aco1、Bo-Aco2、和Bo-Acs1 等基因表达诱导作用，这些结果表明乙醇处理通过抑制乙烯反应和乙烯生物合成抑制了西兰花菜的衰老。王慧倩[14]的试验中显示4mL/L 乙醇处理通过诱导鲜切西兰花组织中蔗糖代谢酶活性上升，从而使蔗糖含量维持在较高水平，并且使葡萄糖、果糖等可溶性糖含量也明显升高，此外乙醇处理有效维持了西兰花L*值低水平的上升，抑制了叶绿素含量的下降，延缓了黄化，保持了良好的色泽，延长了货架期。Fukasawa 等[26]研究了乙醇蒸气处理对西兰花叶绿素分解酶活性及基因表达的影响，结果发现经过处理的西兰花黄花面积较小，原因是乙醇能够抑制果蔬叶绿素酶脱镁叶绿酸a 加氧酶（BOPAO）基因表达，降低了叶绿素过氧化物酶的活性，从而抑制了叶绿素的降解，使西兰花保持了较好的品质。Study AIT 等[27]探究不同浓度（50、100 和200 μL/L）乙醇熏蒸处理对鲜切山药酶促褐变及品质的影响。结果发现乙醇熏蒸可以减少总可溶性固形物的损失，控制丙二醛的产生，抑制并延缓表面褐变和微生物生长，保持了鲜切山药良好的品质。同样甘蔗[28]和莲藕[29]的试验也证明了适宜浓度的乙醇处理能够有效保持鲜切果蔬的色度值，控制失重率的上升，维持可溶性固形物的含量，减少贮藏期间叶绿素的消耗，抑制了黄化现象。此外，乙醇对贮藏期间果蔬组织中微生物腐败和表面褐变有明显的抑制作用，有效保持了鲜切果蔬的良好品质。因此，证明乙醇不但可以直接影响品质的变化，而且可以通过影响叶绿素等相关基因表达，控制丙二醛含量，维持果蔬的新鲜度，抑制细胞膜脂过氧化程度，保持果蔬良好的品质。

3 结语

乙醇处理能够良好地调节鲜切果蔬体内苯丙烷代谢、抗坏血酸代谢以及谷胱甘肽代谢途径，有效影响相应关键酶活性和抗氧化物质含量，提高鲜切果蔬的抗氧化活性。同时乙醇处理对维持鲜切果蔬生理生化品质有着积极的作用，有防腐保鲜的效果。目前，乙醇在鲜切果蔬保鲜中的应用中已经取得了一些成果，显示出了较好的应用前景，并且逐渐引起人们的关注，但乙醇的应用仍然存在问题，例如，高浓度乙醇会对鲜切果蔬品质造成不良影响，因此在保鲜过程中需要选择适宜浓度的乙醇，此外乙醇通过调控各种代谢途径对鲜切果蔬抗氧化活性影响的作用机理还需深入研究。因此，对乙醇的应用与开发有待深入的探索。