西北农林科技大学果蔬贮藏与加工团队寇莉萍课题组在探究低剂量X射线延缓冬枣转红机制方面取得新进展

近日，西北农林科技大学食品科学与工程学院果蔬贮藏与加工团队寇莉萍副教授课题组与杨凌核盛辐照技术有限公司合作开展的项目“电子束辐照处理冬枣保鲜技术研发”取得新进展，该项目旨在探究辐照技术对冬枣品质的影响，揭示X射线延缓冬枣转红的分子机理，为辐照保鲜果蔬行业高质量发展提供理论和技术支持。研究成果以论文形式发表于采后领域顶级期刊《Postharvest biology and technology》（中科院一区，IF=“6.751）。
 
　　背景介绍
 
　　大荔冬枣（ Zizyphus jujuba  Mill. cv. Dalidongzao）果皮平整光洁，果肉为乳白色，口感细嫩酥脆，味甜香，内含人体所需的 19 种氨基酸以及丰富的维生素和环磷酸腺苷，食用价值及药用价值高，被誉为”百果王“、”活维生素丸“，是中国特有的经济树种，也是公认最好的鲜食枣品种。然而，冬枣贮藏过程中容易被微生物污染而腐烂变质，此外失水皱缩和酒软也导致冬枣品质恶化，供应周期缩短，严重制约了冬枣产业的发展，是亟待解决的瓶颈问题。
 
　　X射线是一种功率高、波长短、穿透力强的电磁波，由加速的电子撞击金属靶后突然减速而产生的，被广泛应用于医学诊断、材料制备、晶体形貌研究等领域。同时X射线辐照是一种非热保鲜技术。它能够使果蔬内部的水分和小分子物质发生电离，产生·H、·OH等自由基，杀灭有害物质；能够促使感染的微生
 
　　物内部产生离子、激发态电子或分子碎片，导致细胞中的DNA、RNA破碎、错位或缺失，细胞分裂和蛋白质合成受阻，致使微生物细胞死亡，从而延长果蔬贮藏期。与热加工技术相比，X射线辐照能在最大程度上减少生物活性成分和感官品质损害的前提下，延长果蔬的贮藏期，且低于10 kGy的剂量不会产生毒理学危害，也不会有放射残留，安全无污染，是一种自动化程度高、安全环保的节能型加工技术手段。
 
　　在利用X射线辐照冬枣时，冬枣的转红进程被推迟，这一现象引起了我们的高度重视。有研究表明，冬枣在成熟和贮藏过程中经历绿熟、白熟、半红熟和全红熟四个阶段。果皮从绿色到半红色和全红色的渐变过程被称为红变，是各种色素组分共同作用的结果，主要涉及叶绿素降解和类黄酮色素生物合成。其中，类黄酮是一类基于C6-C3-C6碳链的低分子量多酚衍生物，包括柚皮素、儿茶素、槲皮素、花青素等，赋予了冬枣特有的颜色。在类黄酮合成的苯丙氨酸途径中，苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸4-羟化酶（C4H）和4-香豆酰辅酶A连接酶（4CL）的催化下逐渐转化为4-香豆酰辅酶A。此外，花青素已被证明是促进冬枣红色转化最关键的类黄酮色素。在花青素的酶促合成中，查尔酮合成酶（CHS）催化4-香豆酰辅酶a生成查尔酮，查尔酮为黄酮类化合物的合成提供了基本的碳框架。查尔酮异构酶（CHI）催化分子内环化，将查尔酮异构化为（2S）-黄酮或（2S）-5-脱氧黄酮，进而衍生出黄酮、黄酮醇、异黄酮、花青素等。二氢黄酮醇还原酶（DFR）是促进白细胞黄酮类化合物生成的关键酶。花青素合成酶（ANS）负责无色白花青素氧化脱水成彩色花青素。而CHI、ANS、DFR、PAL、C4H、4CL等结构基因的表达水平可被调控基因编码的转录因子（MYB、bHLH和WD40）直接调控，决定类黄酮合成。因此，本研究调查了冬枣转红过程中的色素含量，相关酶活和基因表达情况，以探究X射线抑制冬枣转红的机理。
 
　　结果概述
 
　　研究结果表明，0.3 kGy的X射线能保持冬枣的亮度和优良外观，同时抑制衰老。在0.3 kGy X射线处理下，冬枣中苯丙氨酸解氨酶（PAL）和二氢黄酮醇还原酶（DFR）活性受到限制，MYB转录因子LOC107415776和LOC107404478和bHLH转录因子LOC107407443、LOC107423582和LOC107423649的相对表达量下调，导致花青素和槲皮素合成降低。与减轻的叶绿素降解水平一起延缓了辐照冬枣的转红。本研究证明0.3 kGy X射线在延缓冬枣转红方面具有潜在的应用价值。
 
　　原文链接：https://authors.elsevier.com/c/1fV6D3IS6-boVo



日期：2022-08-16