高强度光照抑制鲜切生菜多酚氧化酶(PPO)活性及酶促褐变机制研究

Lettuce is susceptible to enzymatic browning, resulting in quality decay and economic loss. In the previous study, we found that high intensity (2500Lux) light （HIL）exposure is efficient to inhibit PPO activity and subsequently alleviate enzymatic browning of fresh-cut lettuce. However, the mechanism is unclear until now.To clarify the mechanism of HIL inhibiting PPO activity and enzymatic browning, this research investigates the effect of HIL exposure on exogenous and endogenous PPO characteristics associated with enzyme activity, molecular form, molecular weight, isoenzyme, primary structure,scondary structure by means of spectrophotometer, transmission electron microscopy (TEM),PAGE, amino acid analyzer and circular dichroism (CD). Meanwhile, total phenol content, aminohydrocinnamic acid, L-phenylalanin ammo-nialyase (PAL) activity and quinone content are also assayed to clarify the influence of HIL on phenolic metabolism using HPLC. The results obtained will be valuble to clarify the mechanism of HIL exposure inhibiting PPO activity and substance metabolism related to enzymatic browning, and provide an innovative idea for fresh fruits and vegetables browning inhibition.

生菜属褐变敏感型蔬菜，酶促褐变严重影响其营养品质和商品价值，抑制酶促褐变是当前生菜贮藏加工中亟待解决的关键科学问题。本项目组前期研究发现，高强度光照(2500Lux)降低鲜切生菜PPO活性，减缓酶促褐变，但其调控机制目前尚不清楚。本项目拟在此基础上应用分光光度计、透射电镜、聚丙酰胺凝胶电泳、氨基酸分析仪、圆二色光谱技术研究2500Lux光照对外源性和内源性PPO酶活性、分子形态、分子量、同工酶、一级结构、二级结构变化的影响，从形态、结构和构象上探索高强度光照抑制PPO活性机制。同时，采用高效液相色谱技术研究高强度光照对总酚类物质含量、合成前体物质苯丙氨酸含量、合成关键酶L-苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性以及氧化产物苯醌含量的影响，阐明高强度光照调控总酚物质代谢规律。本研究对揭示高强度光照抑制PPO活性机制和酶促褐变基础物质代谢规律具有重要理论意义，为探索抑制果蔬酶促褐变研究提供崭新思路。

为了探讨采后光照处理对鲜切生菜酶促褐变的调控机制,本项目首先对生菜多酚氧化酶(PPO)酶学特性进行研究，筛选出适合强度光照处理，然后探讨光照处理对鲜切生菜发生酶促褐变的相关酶类（PPO、POD）活性、底物酚类物质含量、酚类合成酶关键酶以及氧化产物醌类物质变化的调控；最后研究光照处理对鲜切生菜糖类和抗坏血酸代谢的影响。结果表明：（1）以邻苯二酚为底物，生菜PPO在420 nm波长下吸光度最大，最适pH值为8.0、最适温度为30、最适底物浓度为0.3 mol/L，生菜叶脉中PPO活性为叶片中PPO活性的5.72倍；（2）和500lux、1500lux、3000lux光照强度相比，2500lux光照显著减轻鲜切生菜酶促褐变程度，降低褐变指数（BI）,延长2-3天货架期，因此，选择2500lux光照处理作为抑制酶促褐变合适光照强度；（3）和黑暗对照相比，2500lux光照处理能显著PPO和POD活性，减少氧化产物醌类物质富集，从而减缓褐变进程，电泳活性染色结果表明，生菜PPO和POD都存在同工酶，且光照处理样品中同工酶带显色较浅。在光照处理下，酶促发生褐变底物酚类物质显著富集，其合成关键酶苯丙氨酸解胺酶(PAL)活性随着贮藏时间延长增加。（4）和黑暗对照相比，2500lux光照处理能显著延缓鲜切生菜叶绿素、蔗糖、葡萄糖和还原糖降解，维持较高的L-抗坏血酸水平。本项目研究结果为揭示光照调控鲜切蔬菜酶促褐变基础代谢规律提供重要数据，也为寻求抑制果蔬酶促褐变新方法提供思路。