高静压加工绿色蔬菜颜色品质变化的分子机制研究

For a long time, the color degradation of green vegetables during processing and storage is not valide to control. Many researches have been preform to delay the deteriation of green color. High hydrostatic pressure is one of the novel food processing technologies, and it was also applied for delaying the color degradation. Some results have verified that HHP is benifiting for maitaining the color of processing green vegetables, due to no significant effecting on the small molecular compounds, espically for chlorophylls. However, all these investigation ignoring the essence of chlorophylls presence in green plant. Based on these results, the objects of the items is to investigate the effect of HHP on the metabolization substances, including endogenesis enzymes, chlorophylls and its degration products, the function, components and structure of chloroplast and thylakoid, through exploring the changes in order of membrane protein and fatty acid composition of thylakoid membrane, chlorophyll protein complexes, light-harvesting chlorophyll-protein complex to explain the pathway of chlorophylls degradation, analysis the mechanism of HHP delaying the color deterioration, and provide more data for the green vegetables processing by HHP.

颜色劣变是绿色蔬菜加工和贮藏一直无法解决的难题。长期以来，众多的研究者对这一难题进行探索，以期对其控制。高静压技术（HHP）是一种新型的食品最少加工技术，也被研究用于控制绿色蔬菜颜色的劣变。事实表明，高静压处理能较好的保持绿色蔬菜颜色品质，而且该现象被认为是由于"叶绿素为小分子化合物，不受高静压的影响"。忽略了HHP处理后绿色蔬菜的颜色劣变可能仍受衰老代谢调控相关结构与功能的影响。基于此，本项目以菠菜为实验材料，系统研究了HHP处理对与叶绿素代谢相关的基础物质包括内源酶、叶绿素及其降解产物，对叶绿体、类囊体结构和功能的影响，通过深入探讨HHP处理后菠菜类囊体膜蛋白组分、膜脂组分、叶绿素蛋白复合体、捕光色素蛋白复合体的变化，阐明HHP处理后绿色蔬菜中叶绿素代谢的可能途径，提出HHP保持绿色蔬菜颜色品质的可能机制，为HHP应用于绿色蔬菜的加工提供理论依据。

颜色劣变是绿色蔬菜加工和贮藏一直无法解决的难题。长期以来，众多的研究者对这一难题进行探索，以期对其控制。高静压技术（HHP）是一种新型的食品加工技术，也被研究用于控制绿色蔬菜颜色的劣变。事实表明，高静压处理能较好的保持绿色蔬菜颜色品质，而且该现象被认为是由于“叶绿素为小分子化合物，不受高静压的影响”。忽略了HHP处理后绿色蔬菜的颜色劣变可能仍受衰老代谢调控相关结构与功能的影响。基于此，本项目以菠菜为实验材料，系统研究了HHP处理对与叶绿素代谢相关的基础物质包括内源酶、叶绿素及其降解产物，对叶绿体、类囊体结构和功能的影响，深入探讨了HHP处理后菠菜类囊体膜蛋白组分、膜脂组分、叶绿素蛋白复合体、捕光色素蛋白复合体的变化，提出HHP保持绿色蔬菜颜色品质的可能机制。.通过对项目研究内容的系统实施，得到如下主要结论：（1）HHP处理菠菜浆在贮藏期间的颜色品质发生了不同程度变化，其中叶绿素的降解均符合一级动力学反应模型，HHP处理菠菜浆在贮藏期间叶绿素a含量下降是导致其颜色变化的一个重要原因。（2）分析了HHP处理后菠菜浆中与颜色品质变化有关的Chlase活性、MDCaes活性、POD活性、PPO活性、总酚含量等，结果表明经HHP处理后叶绿素酶、多酚氧化酶活性受到HHP 处理的抑制，脱镁螯合酶、过氧化物酶活性被显著激活，多酚对HHP处理后菠菜颜色的劣变无贡献。（3）HHP处理后菠菜叶片光系统II原初光能转化效率和电子传递活性都较强，具有较高的光反应活性，因此参与叶片光反应重要的色素蛋白复合物功能及稳定性能被很好的保持，较好的抑制其中叶绿素的降解。HHP处理较热处理能较好的保持类囊体膜结构、组分及功能，保持膜上色素蛋白复合体的稳定性和功能性，抑制其中叶绿素的降解。（4）贮藏期间，HHP对类囊体膜组分和功能的保持效果仍然存在，处理后样品在贮藏期间都能维持较高的叶绿素和可溶性蛋白含量；膜上多肽组分光系统Ⅰ反应中心的蛋白亚基PsaA/B、PSⅡ中内周天线CP47和CP43在压力处理后具有较高的稳定性，降解程度较小，相关功能在高压处理后至贮藏期间能被很好的保持。该研究首次从植物生理角度通过叶绿素蛋白复合物相关功能的变化系统的研究了HHP对绿色蔬菜类囊体膜和PSⅡ颗粒结构、组分及功能的影响，探讨HHP保持绿色蔬菜颜色品质的可能机制。