《食品科學(xué)》：四川輕化工大學(xué)張杰博士等：光甘草定對鮮切馬鈴薯酶促褐變的影響

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是我國重要的糧蔬兼用作物，2024年全國總產(chǎn)量達(dá)9 883萬 t，其中鮮食占比65%以上。隨著現(xiàn)代消費(fèi)升級與大健康意識提升，鮮切馬鈴薯因其新鮮方便、富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、VC等營養(yǎng)物質(zhì)，其凈菜、預(yù)制菜等制品深受消費(fèi)者歡迎。但是，鮮薯經(jīng)歷碰撞、削皮、切制等過程后易發(fā)生酶促褐變，造成色澤劣變、營養(yǎng)消耗以及有害物質(zhì)積累等問題，直接導(dǎo)致產(chǎn)品無法銷售和經(jīng)濟(jì)損失，褐變與微生物污染是影響鮮切馬鈴薯品質(zhì)的兩大主要問題，因此亟需探索新褐變控制技術(shù)以保持產(chǎn)品品質(zhì)。

酶促褐變是受損馬鈴薯本能性應(yīng)對脅迫的氧化應(yīng)激反應(yīng)，但不利于鮮切加工與保鮮。鮮切加工過程中，切制會破壞細(xì)胞膜完整性，導(dǎo)致液泡中酚類與胞質(zhì)多酚氧化酶（PPO）接觸氧化，進(jìn)一步經(jīng)過氧化聚合形成黑色素。研究表明，控制酚類底物含量、PPO活性、氧氣含量三者其一，便能夠有效緩解酶促褐變。利用CRISPR/Cas9特異性突變4 個PPO2等位基因，將塊莖中PPO活性下調(diào)69%，而RNAi干擾StPPO1-StPPO4迫使PPO活性下降10%，均有效緩解了褐變的發(fā)生。亦有研究報道，低PPO活性的馬鈴薯品種快速發(fā)生褐變，而高濃度的氧卻延緩了褐變反應(yīng)。多項研究表明，氨基酸、植物激素、能量水平等也參與馬鈴薯酶促褐變，已鑒定出10余種氨基酸參與褐變，乙烯、油菜素內(nèi)酯、茉莉酸等激素在褐變中亦表現(xiàn)重要作用。褐變涉及復(fù)雜的生理代謝，為全面揭示褐變在轉(zhuǎn)錄、翻譯、代謝等水平的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，前人廣泛地利用轉(zhuǎn)錄組、代謝組等技術(shù)分析塊莖褐變生理變化，Li Guoqin等利用非靶向代謝組學(xué)分析半胱氨酸聯(lián)合超聲處理對褐變的抑制機(jī)制，鑒定到酚類代謝與氨基酸代謝參與褐變調(diào)控。

馬鈴薯褐變控制方法也逐步完善且多樣化，冷藏、氣調(diào)、磁場等物理法綠色安全但處理成本高，冷藏、氣調(diào)是較為常用的物理處理方式，但冷藏容易引發(fā)低溫糖化導(dǎo)致丙烯酰胺等有害物質(zhì)形成；部分研究者通過基因編輯、轉(zhuǎn)基因等生物法改善產(chǎn)品的抗褐變能力，但消費(fèi)者接受度較低且效果不理想，化學(xué)抑制劑，如檸檬酸、抗壞血酸等，因其處理便捷、成本低，廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工中，但這類有機(jī)酸容易導(dǎo)致產(chǎn)品過酸并影響風(fēng)味。研究發(fā)現(xiàn)，抗氧化劑控制酶促褐變作用顯著，5 mg/mL麥角硫因處理顯著抑制了PPO與過氧化物酶（POD）活性，增強(qiáng)了抗氧化性能，有效抑制了馬鈴薯切片褐變；0.002%氧化白藜蘆醇能夠顯著增強(qiáng)馬鈴薯的抗氧化能力，延緩組織褐變與衰老；半胱氨酸不僅能夠增強(qiáng)塊莖抗氧化能力，同時能夠抑制PPO活性，表現(xiàn)出對褐變的雙重調(diào)節(jié)作用。

光甘草定是一種天然的黃酮類化合物，提取自光果甘草（Glycyrrhiza glabra）根莖。在動物和人體研究中，光甘草定具有抗氧化、美白、抗炎、抗腫瘤等生物活性。研究表明，運(yùn)用0.1 μmol/L光甘草定處理人體軟骨組織，能夠顯著增強(qiáng)細(xì)胞中過氧化氫酶（CAT）與超氧化物歧化酶（SOD）活性，保護(hù)組織免受氧化應(yīng)激；而將小鼠B16細(xì)胞培養(yǎng)在30 μmol/L光甘草定中，細(xì)胞中黑色素含量降至對照組的50.03%，體外分析發(fā)現(xiàn)光甘草定不僅能夠與小鼠酪氨酸酶（TYR）互作，同時能夠下調(diào)黑色素合成TYR、TYR相關(guān)蛋白-1、小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（MITF）等蛋白水平，表現(xiàn)出對黑色素合成的雙重抑制作用，其TYR半數(shù)抑制濃度僅為熊果苷的0.10%。Guo Yafang等比較了光甘草對單酚酶、多酚酶的抑制效果，發(fā)現(xiàn)光甘草定對兩種酶的半數(shù)抑制濃度分別是植酸的2.67%、1.73%，表明光甘草定對酚酶具有強(qiáng)力抑制效應(yīng)。另外，光甘草定對單核細(xì)胞增生李斯特菌、革蘭氏陽性桿菌、禾谷鐮孢菌等細(xì)菌也表現(xiàn)出抑制作用。長期以來，光甘草定因其提取來源受限、產(chǎn)量低，主要應(yīng)用于抗炎、抗衰等藥用美容市場，關(guān)于光甘草定調(diào)控果蔬保鮮的研究鮮見報道。Zhang Zhen等通過算法預(yù)測光甘草定從頭合成路徑，在酵母中通過紫檀素還原、異戊烯基化等4 條通路合成實(shí)現(xiàn)0.5 mg/L的光甘草定合成。同時有研究表明，利用羥基-β-環(huán)糊精、甘草酸等的包合作用能夠解決光甘草定極性低、水溶性差的問題，這些研究均為其工業(yè)化及廣泛應(yīng)用提供了支撐。

因此，基于上述研究，四川輕化工大學(xué)食品與釀酒工程學(xué)院的鄧孟勝、孫文奧、張杰*等人以‘荷蘭15號’馬鈴薯為研究對象，探究100 μmol/L光甘草定對鮮切馬鈴薯常溫貯藏酶促褐變的影響，明確其對褐變的抑制效果，分析光甘草定對PPO活性、抗氧化等關(guān)鍵褐變指標(biāo)的影響，并分析各指標(biāo)間的相關(guān)性，最后利用非靶向代謝組學(xué)分析光甘草定對褐變過程物質(zhì)代謝的調(diào)控作用，旨在揭示光甘草定抑制馬鈴薯褐變的生理機(jī)制，為鮮切馬鈴薯褐變控制技術(shù)開發(fā)提供理論參考。

1 光甘草定對色澤、褐變度的影響

色澤和褐變度是反映馬鈴薯褐變程度的重要指標(biāo)。如圖1A所示，鮮切馬鈴薯在整個貯藏期中色澤變化較大，處理組與對照組的L*值均持續(xù)下降，光甘草定處理顯著抑制了L*值下降，至3 d仍保持較高的L*值（60.10），與1 d時對照組（59.53）相當(dāng)，10 d時L*值仍保持在58.78，而對照組L*值僅為56.53（圖1B）。同樣地，光甘草定抑制了ΔE的快速上升，1 d時抑制作用最佳，ΔE僅為對照組的54.39%，ΔE感覺分別為輕微和可察覺，至3 d處理組才達(dá)到可察覺程度，貯藏結(jié)束光甘草定處理薯片ΔE是對照組的72.63%（圖1C）。隨后，在馬鈴薯勻漿液中，光甘草定也表現(xiàn)出對褐變度的極顯著抑制作用（P＜0.01），3 h處理組OD410 nm比對照組下調(diào)12.39%（圖1D）。上述結(jié)果表明，光甘草定在體內(nèi)和體外均表現(xiàn)出對馬鈴薯褐變的抑制作用，延長鮮切薯片貯藏期2 d以上。

2 光甘草定對總酚、可溶性醌含量的影響

總酚是酶促褐變發(fā)生的重要底物，其轉(zhuǎn)化利用速度影響著褐變的程度。鮮切處理能夠激活組織防御機(jī)制，合成酚類物質(zhì)以增強(qiáng)受損組織防御微生物侵染和氧化脅迫能力。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鮮切后馬鈴薯總酚含量快速上升，最終光甘草定處理與對照組分別較0 d時上升了4.55、3.05 倍，光甘草定處理顯著促進(jìn)了總酚含量積累，3～10 d，光甘草定處理使總酚含量從115.92 mg/g上升至283.82 mg/g，至10 d時比對照組總酚含量高82.29 mg/g（P＜0.01）（圖2A），這與Song Zunyang等研究結(jié)果一致，但You Wanli等發(fā)現(xiàn)鮮切導(dǎo)致總酚含量下降，這可能與總酚合成能力降低有關(guān)。相應(yīng)地，鮮切導(dǎo)致酚類進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，快速被氧化聚合成可溶性醌，在光甘草定處理中酚類轉(zhuǎn)化為可溶性醌較少，10 d貯藏過程中其積累的可溶性醌分別較對照組減少了8.60%～21.91%（P＜0.05）（圖2B），盡管在總酚水平較高的情況下，光甘草定處理中可溶性醌仍然合成較少，表明光甘草定可能主要通過抑制褐變過程中總酚向可溶性醌轉(zhuǎn)化，延緩鮮切薯片表面褐變的發(fā)生。

3 光甘草定對PAL、PPO活性的影響

上述研究表明光甘草定促進(jìn)了總酚積累，但側(cè)重于加速合成還是降低代謝利用有待分析，PAL、PPO分別是酚類合成與代謝利用的關(guān)鍵酶，兩者的活性直接影響著總酚的積累。如圖3A所示，光甘草定處理顯著增強(qiáng)了PAL活性，尤其是3 d時處理組中PAL活性比對照組高82.97%（P＜0.01），這與γ-氨基丁酸、綠原酸等褐變抑制作用一致，而PAL是酚類合成的限速酶，可能是光甘草定導(dǎo)致總酚積累的重要因素，這與光甘草定、酚類參與組織防御也密切相關(guān)（圖2A）。黃酮類化合物在天然PPO抑制劑中所占的比例最大，紫杉醇、槲皮素、兒茶素等均表現(xiàn)出較強(qiáng)的PPO抑制活性。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，異黃酮光甘草定顯著抑制了馬鈴薯片中PPO活性（P＜0.05），光甘草定處理后PPO活性立即受到抑制，0 d時較對照組下調(diào)12.46%（P＜0.05），至10 d時處理組與對照組中PPO活性分別為109.63、128.70 U/（g·min），褐變過程中光甘草定處理能緩解因鮮切導(dǎo)致的PPO活性上升，最大抑制率達(dá)到了14.80%（P＜0.01）（圖3B）。Pan Chunxing等在對小鼠黑色素形成的研究中發(fā)現(xiàn)，光甘草定能夠抑制小鼠TYR活性。為進(jìn)一步探究光甘草定對馬鈴薯PPO活性的影響，分析了光甘草定對Cu2+的螯合能力，發(fā)現(xiàn)光甘草定對PPO活性中心必需離子Cu2+表現(xiàn)出一定的螯合能力，且隨著光甘草定濃度的增加而增強(qiáng)，并導(dǎo)致PPO活性下降了10.03%～14.82%。100 μmol/L光甘草定螯合能力為6.46%，補(bǔ)充Cu2+后PPO活性增強(qiáng)，同時光甘草定通過螯合Cu2+而降低PPO活性的效果減弱，補(bǔ)充0.5% Cu2+后PPO活性就能基本恢復(fù)如初（圖3C、D），這種對PPO活性中心Cu2+的螯合作用可能是其活性降低的重要原因，這與α-熊果苷、托酚酮等通過非氫鍵競爭性爭奪銅離子的機(jī)制相似。光甘草定對PPO的抑制也存在多種形式，Chen Jianmin等通過分子對接預(yù)測光甘草定通過結(jié)合TYR非活性中心氨基酸、改變酶構(gòu)象最終降低PPO活性，而Pan Chunxing等發(fā)現(xiàn)光甘草定氫鍵結(jié)合雙孢菇TYR活性中心Met319與Glu322進(jìn)而抑制酶活性，本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光甘草定對Cu2+的螯合作用可能是抑制PPO活性的又一種形式。因此，在鮮切后酚類代謝中，光甘草定可能主要通過抑制PPO活性，包括對Cu2+的螯合，進(jìn)而抑制酚類轉(zhuǎn)化成可溶性醌，最終抑制鮮切薯表面黑色素形成，同時光甘草定能夠一定程度促進(jìn)酚類合成以增強(qiáng)組織防御能力。

4 光甘草定對DPPH自由基清除率、H2O2含量的影響

DPPH自由基清除率、H2O2是酶促褐變的重要氧化指標(biāo)，已有研究表明光甘草定在人體軟骨組織中表現(xiàn)出抗氧化作用，能夠增強(qiáng)抗氧化酶CAT和SOD活性。如圖4所示，光甘草定處理顯著提高了鮮切薯片的DPPH自由基清除率，3 d時光甘草定效果最佳，其DPPH自由基清除率是對照組的1.42 倍，整個貯藏期提高幅度為11.63%～41.88%，另外，鮮切處理一定程度促進(jìn)了組織中DPPH自由基清除率的升高，這種現(xiàn)象在其他馬鈴薯褐變研究中亦有類似發(fā)現(xiàn)。酚類是重要的抗氧化物質(zhì)，酚羥基具有較強(qiáng)的自由基清除能力，光甘草定處理組織中DPPH自由基清除率的增強(qiáng)與總酚的積累有密切聯(lián)系，自由基清除能力的增強(qiáng)加速了H2O2、O2-·等活性氧轉(zhuǎn)化降解。貯藏過程中對照組H2O2含量逐步上升，以7 d后最為明顯；而光甘草定處理降低了塊莖中H2O2含量，這可能也是DPPH自由基清除率上升的結(jié)果，0～3 d處理組中H2O2含量有一定程度上升，在3 d時到達(dá)第1峰值（2.15 mmol/g），3 d后再下降后上升，7 d時達(dá)到第2峰值（2.38 mmol/g），整個貯藏期中處理組H2O2含量維持在對照組的17.35%～93.75%。鮮切會激活氧化應(yīng)激反應(yīng)，而光甘草定卻表現(xiàn)出對應(yīng)激的抑制作用，這種拮抗作用可能導(dǎo)致光甘草定處理中H2O2的含量波動，這種現(xiàn)象也可能與CAT、POD、SOD等多個酶催化的動態(tài)平衡難以維系有關(guān)，非連續(xù)的生理狀態(tài)可能也會有一定影響，但光甘草定對H2O2的抑制作用顯著。

5 光甘草定對POD、SOD、APX和CAT活性的影響

POD、SOD、APX和CAT是馬鈴薯酶促褐變的關(guān)鍵抗氧化酶，其活性的高低影響著H2O2等活性氧清除與積累，還影響著酶促褐變的變化速率。如圖5所示，貯藏過程中POD和CAT兩種抗氧化酶活性均持續(xù)上升，以對照組中CAT活性變化最為顯著，至10 d時CAT活性達(dá)到了175.25 U/（g·min），上升了4.23 倍；POD具有利用H2O2氧化酚類的雙重作用，結(jié)合光甘草定的褐變抑制效果，推測POD可能側(cè)重于抗氧化，這與綠原酸褐變抑制機(jī)制類似。褐變過程中，0～5 d內(nèi)SOD活性變化不強(qiáng)烈，對照組至7 d后才顯著上升，APX活性在整個貯藏期中波動變化，處理組0 d的APX活性與10 d的基本相當(dāng)，但本實(shí)驗(yàn)SOD與APX總體活性偏低，對抗氧化能力的貢獻(xiàn)較低。POD活性在整個褐變過程均最高。在上述4 種氧化酶，光甘草定對CAT活性促進(jìn)作用最為顯著，光甘草定處理后導(dǎo)致CAT活性迅速上升了1.40 倍，全貯藏過程中活性較對照組上升了36.92%～139.55%，CAT活性增強(qiáng)是脯氨酸、氧化白藜蘆醇等抗氧化抑制馬鈴薯褐變的重要機(jī)制；而對POD、SOD、APX 3 種酶活性增強(qiáng)幅度分別為13.80%～37.13%、2.36%～11.55%、25.92%～130.32%，光甘草定對多個抗氧化酶的活性整體性增強(qiáng)，在綠原酸抑制馬鈴薯褐變中也有相似發(fā)現(xiàn)。酚類是重要的抗氧化物質(zhì)，酚羥基具有較強(qiáng)的自由基清除能力，光甘草定處理組織中DPPH自由基清除率的增加與總酚的積累有密切聯(lián)系，自由基清除能力的增強(qiáng)加速H2O2、O2-·等活性氧轉(zhuǎn)化降解。綜上，光甘草定處理增強(qiáng)了POD、SOD、APX、CAT 4 種抗氧化酶活性，提高了組織抗氧化能力，從酶活性方面加速對鮮切馬鈴薯中H2O2等自由基的清除，而酚類對自由基清除的貢獻(xiàn)也是不容忽視的。

6 光甘草定對相對電導(dǎo)率、MDA含量的影響

相對電導(dǎo)率是表征馬鈴薯鮮切組織細(xì)胞膜完整性的重要指標(biāo)，鮮切導(dǎo)致細(xì)胞膜受損，并進(jìn)一步誘發(fā)過氧化氫等攻擊細(xì)胞膜，進(jìn)而膜脂過氧化產(chǎn)生MDA。本實(shí)驗(yàn)中，鮮切后光甘草定處理與對照組相對電導(dǎo)率均快速上升，至1 h時基本趨于平穩(wěn)，在3 h達(dá)到最大值，分別比0 h時增加了51.90%、29.95%，光甘草定對鮮切馬鈴薯相對電導(dǎo)率抑制作用顯著，最終相對電導(dǎo)率為473.00 μS/cm，比對照組低114.33 μS/cm（圖6A）。相對電導(dǎo)率上升緩慢主要是光甘草定抗氧化能力增強(qiáng)的結(jié)果，抗氧化酶活性以及總酚含量的提高都將一定程度加速H2O2等自由基的清除，鮮切組織膜脂質(zhì)過氧化減弱，導(dǎo)致因細(xì)胞膜破壞產(chǎn)生的MDA含量降低。所以至10 d時兩個組MDA含量達(dá)到最高，分別較0 d時分別增加了55.74%、78.92%，3 d時處理組中MDA含量與對照組差異最大，較對照組減少了0.15 μmol/g（圖6B），光甘草定對MDA整體抑制比率為12.95%～22.93%。本實(shí)驗(yàn)中相對電導(dǎo)率和MDA含量變化與DPPH自由基清除率、抗氧化酶活性等表現(xiàn)出密切的負(fù)相關(guān)性，表明光甘草定通過POD、CAT等抗氧化酶有效清除了ROS，減少了其對細(xì)胞膜的過氧化破壞。

7 褐變過程中各指標(biāo)相關(guān)性分析

馬鈴薯酶促褐變涉及酚類、活性氧等物質(zhì)代謝及相關(guān)酶活性等指標(biāo)的變化，如PPO、POD等氧化酪氨酸需要活性氧參與，細(xì)胞膜完整性與抗氧化能力密切相關(guān)。為了分析15 個褐變相關(guān)指標(biāo)間的關(guān)系，對其進(jìn)行了Pearson相關(guān)性分析。如圖7所示，組成的98 對相關(guān)性指標(biāo)中58 對呈正相關(guān)、40 對呈負(fù)相關(guān)，正相關(guān)中21 對相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01），14 對達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）；負(fù)相關(guān)中12 對相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01），6 對達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，L*值與ΔE、褐變度、可溶性醌含量、POD活性、CAT活性、相對電導(dǎo)率、MDA含量等8 個指標(biāo)呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，表明抗氧化酶活性越高、細(xì)胞完整性越好，組織發(fā)生褐變的程度和強(qiáng)度就越低，表面亮度就越好，這與酶促褐變的發(fā)生機(jī)制高度一致；但L*值與PPO活性卻存在正相關(guān)（P＜0.05），可能受PPO活性波動變化的影響。氧代謝中，POD活性、SOD活性、CAT活性與DPPH自由基清除率表現(xiàn)出正相關(guān)，表明以上3 種酶對光甘草定抗氧化能力作出貢獻(xiàn)，這種現(xiàn)象也在鵝去氧膽酸、綠原酸增強(qiáng)抗氧化作用中具有相似表現(xiàn)，但是APX活性、H2O2含量等指標(biāo)與其余指標(biāo)間相關(guān)性較弱且均不顯著，可能同樣因?yàn)楹肿冞^程中指標(biāo)波動變化或者處理間變化趨勢差異的影響，對光甘草定增強(qiáng)的抗氧化能力作用仍然不可忽視。褐變過程中細(xì)胞完整破壞是H2O2等產(chǎn)生膜脂攻擊的結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)中卻發(fā)現(xiàn)相對電導(dǎo)率、MDA含量均與DPPH自由基清除率、CAT活性等氧化類指標(biāo)呈現(xiàn)正相關(guān)，可能與各指標(biāo)間變化趨勢的相似性有關(guān)，但在光甘草定處理與對照組間比較中，相對電導(dǎo)率、MDA與抗氧化能力關(guān)系相反。

8 非靶向代謝組分析光甘草定對鮮切馬鈴薯褐變代謝物的影響

馬鈴薯褐變黑色素形成涉及多個物質(zhì)代謝，Li Baohong等 共鑒定到15 個馬鈴薯褐變關(guān)鍵代謝物，而超聲和 L -半胱氨酸 聯(lián)合處理導(dǎo)致鮮切馬鈴薯中417 個物質(zhì)代謝顯著變化，非靶向代謝組學(xué)有利于更完整地分析光甘草定抑制褐變的物質(zhì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。如圖8A所示，PLS-DA發(fā)現(xiàn)樣品組內(nèi)有較好的聚類性，光甘草定處理與對照組間有明顯的分離，表明光甘草定處理對塊莖中代謝物影響較為顯著（＝0.99，＝0.72），與Li Guoqin等 利用OPLS-DA聚類的模型分類率相當(dāng)，表明光甘草定處理與對照組聚類趨勢良好。非靶向代謝組學(xué)分析共鑒定到443 個代謝物，光甘草定處理影響了96 個差異代謝物變化（ P ＜0.05，F(xiàn)C＞1.20或FC＜0.833，VIP＞1.0），其中57 個代謝物積累上調(diào)，39 個代謝物水平下調(diào)（圖8B）。進(jìn)一步對12 個樣本中96 個差異代謝物進(jìn)行聚類分析，同類型樣本均能夠較好地聚類，并發(fā)現(xiàn)光甘草定抑制了VC 、肉桂酸 、油菜素內(nèi)酯 等褐變相關(guān)物質(zhì)的積累，而促進(jìn)了異亮氨酸 、水楊酸甲酯 、黃嘌呤核苷 等褐變相關(guān)物質(zhì)的積累（圖8C），為后續(xù)光甘草定調(diào)控馬鈴薯褐變機(jī)制研究提供了基礎(chǔ)。

通過京都基因與基因組百科全書（KEGG）進(jìn)一步對光甘草定調(diào)控的差異代謝路徑進(jìn)行分析（圖9A），發(fā)現(xiàn)光甘草定處理顯著影響了次生代謝物、嘌呤與嘧啶代謝、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體、苯丙氨酸合成等路徑，這與Li Baohong等 篩選到的褐變代謝路徑相似，表明脂質(zhì)、核酸、維生素以及糖類等可能參與馬鈴薯酶促褐變，如光甘草定影響了尿苷、嘌呤、胸腺嘧啶、鳥苷酸等水平。據(jù)報道，淀粉蔗糖代謝、 α -亞麻酸代謝、苯丙氨酸合成等路徑與馬鈴薯酶促褐變密切相關(guān)，而嘌呤與嘧啶代謝可能參與核酸損傷修復(fù) 。通過|log 2 FC|≥0.8篩選差異顯著的40 個代謝物，光甘草定顯著提高了去氧膽酸（log 2 FC＝5.55，VIP＝2.08）、尿核苷5’-二磷半乳糖（log 2 FC＝2.99，VIP＝2.08）等含量（圖9B），抑制了牛磺鵝去氧膽酸（log 2 FC＝-3.04，VIP＝1.72）、油菜素內(nèi)酯（log 2 FC＝-1.2，VIP＝1.96）等水平，這些顯著差異代謝物可能是光甘草定的潛在作用物質(zhì)。Feng Yanyan等 利用代謝組鑒定到鵝去氧膽酸能夠抑制馬鈴薯褐變，并調(diào)控抗氧化，去氧膽酸、牛磺鵝去氧膽酸與鵝去氧膽酸具有類似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可能參與馬鈴薯酶促褐變的調(diào)控。同樣地，Han Ye等 發(fā)現(xiàn)油菜素內(nèi)酯處理加速鮮切薯片表面的愈傷化；而鄧孟勝等 研究發(fā)現(xiàn)抑制油菜素內(nèi)酯合成能夠延緩馬鈴薯褐變，為本研究中光甘草定通過下調(diào)油菜素內(nèi)酯水平進(jìn)而抑制褐變的作用方式提供了可能。光甘草定促進(jìn)了反式肉桂酸、橄欖醇、 DL - m -酪氨酸等酚類的積累，這與光甘草定處理后總酚含量的結(jié)果一致，而下調(diào)了巖白菜素、咖啡酸等酚類水平。另外，光甘草定對LPI 8:0、LPE 18:3等脂類的物質(zhì)代謝可能與其影響細(xì)胞膜完整性有關(guān)。上述差異代謝路徑和物質(zhì)為后續(xù)分析光甘草定抑制馬鈴薯酶促褐變作用機(jī)制提供了思路。

結(jié) 論

本研究基于理化分析、非靶向代謝組學(xué)等技術(shù)，分析了光甘草定的褐變抑制作用，及其對物質(zhì)代謝、抗氧化能力的影響。光甘草定抑制了鮮切馬鈴薯酶促褐變，延長貯藏期2 d。光甘草定能夠螯合PPO活性中心銅離子并抑制酶活性，并抑制了總酚向可溶性醌類的轉(zhuǎn)化；光甘草定顯著增強(qiáng)了POD、SOD、APX、CAT等抗氧化酶活性，提高了鮮切薯中對H2O2等物質(zhì)的清除能力，并減輕對細(xì)胞膜完整性的氧化破壞程度，減少膜脂過氧化產(chǎn)生MDA。同時光甘草定顯著改變了鮮切薯褐變過程中96 個物質(zhì)的代謝，主要富集次生代謝物、嘌呤與嘧啶代謝、苯丙氨酸合成等代謝通路，影響了異亮氨酸、水楊酸甲酯、黃嘌呤核苷等褐變相關(guān)代謝物水平，最終有效抑制了鮮切馬鈴薯表面的酶促褐變。綜上表明，光甘草定有效增強(qiáng)了鮮切馬鈴薯的抗褐變能力，在鮮切果蔬保鮮方面具有良好的應(yīng)用潛力。

作者簡介

第一作者

鄧孟勝，講師，博士，碩士生導(dǎo)師，四川輕化工大學(xué)食品與釀酒工程學(xué)院食品工程系主任，主要從事果蔬貯藏保鮮、果酒發(fā)酵與風(fēng)味、藥食同源植物資源利用等研究。主持四川省自然科學(xué)基金（青年基金）等項目3 項，主研省市級、橫向項目8 項，在《Food Chemistry》《Postharvest Biology and Technology》《Food Chemistry: X》《食品科學(xué)》等期刊發(fā)表論文30余篇，授權(quán)發(fā)明專利4 項。

引文格式：

鄧孟勝, 孫文奧, 謝靈鴻, 等. 光甘草定對鮮切馬鈴薯酶促褐變的影響[J]. 食品科學(xué), 2026, 47(2): 279-289. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250804-028.

DENG Mengsheng, SUN Wen’ao, XIE Linghong, et al. Effect of glabridin on enzymatic browning of fresh-cut potatoes[J].Food Science, 2026, 47(2): 279-289. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250804-028.

實(shí)習(xí)編輯：安宏琳；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

為匯聚全球智慧共探產(chǎn)業(yè)變革方向，搭建跨學(xué)科、跨國界的協(xié)同創(chuàng)新平臺，由北京食品科學(xué)研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監(jiān)督管理總局技術(shù)創(chuàng)新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學(xué)》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學(xué)、 重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、 重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、重慶工商大學(xué)、 重慶三峽科技大學(xué) 、西華大學(xué)、成都大學(xué)、四川旅游學(xué)院、北京聯(lián)合大學(xué)、 中國-匈牙利食品科學(xué)“一帶一路”聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（籌）、 普洱學(xué)院 共同主辦 的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創(chuàng)新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

長按或微信掃碼進(jìn)行注冊

為系統(tǒng)提升我國食品營養(yǎng)與安全的科技創(chuàng)新策源能力，加速科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，推動食品產(chǎn)業(yè)向綠色化、智能化、高端化轉(zhuǎn)型升級，由北京食品科學(xué)研究院、中國食品雜志社《食品科學(xué)》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業(yè)大學(xué)、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、安徽省食品行業(yè)協(xié)會、安徽大學(xué)、合肥大學(xué)、合肥師范學(xué)院、北京工商大學(xué)、中國科技大學(xué)附屬第一醫(yī)院臨床營養(yǎng)科、安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院、安徽省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、安徽科技學(xué)院、皖西學(xué)院、黃山學(xué)院、滁州學(xué)院、蚌埠學(xué)院共同主辦的“第六屆食品科學(xué)與人類健康國際研討會”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報到）在中國 安徽 合肥召開。

長按或微信掃碼進(jìn)行注冊

會議招商招展

聯(lián)系人：楊紅；電話：010-83152138；手機(jī)：13522179918（微信同號）