西北農(nóng)林科技大學(xué)果蔬貯藏與加工團(tuán)隊寇莉萍課題組在探究低劑量X射線延緩冬棗轉(zhuǎn)紅機制方面取得新進(jìn)展

　　近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院果蔬貯藏與加工團(tuán)隊寇莉萍副教授課題組與楊凌核盛輻照技術(shù)有限公司合作開展的項目“電子束輻照處理冬棗保鮮技術(shù)研發(fā)”取得新進(jìn)展，該項目旨在探究輻照技術(shù)對冬棗品質(zhì)的影響，揭示X射線延緩冬棗轉(zhuǎn)紅的分子機理，為輻照保鮮果蔬行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供理論和技術(shù)支持。研究成果以論文形式發(fā)表于采后領(lǐng)域頂級期刊《Postharvest biology and technology》（中科院一區(qū)，IF=“6.751）。

 

　　背景介紹

 

　　大荔冬棗（ Zizyphus jujuba  Mill. cv. Dalidongzao）果皮平整光潔，果肉為乳白色，口感細(xì)嫩酥脆，味甜香，內(nèi)含人體所需的 19 種氨基酸以及豐富的維生素和環(huán)磷酸腺苷，食用價值及藥用價值高，被譽為”百果王“、”活維生素丸“，是中國特有的經(jīng)濟(jì)樹種，也是公認(rèn)最好的鮮食棗品種。然而，冬棗貯藏過程中容易被微生物污染而腐爛變質(zhì)，此外失水皺縮和酒軟也導(dǎo)致冬棗品質(zhì)惡化，供應(yīng)周期縮短，嚴(yán)重制約了冬棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是亟待解決的瓶頸問題。

 

　　X射線是一種功率高、波長短、穿透力強的電磁波，由加速的電子撞擊金屬靶后突然減速而產(chǎn)生的，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷、材料制備、晶體形貌研究等領(lǐng)域。同時X射線輻照是一種非熱保鮮技術(shù)。它能夠使果蔬內(nèi)部的水分和小分子物質(zhì)發(fā)生電離，產(chǎn)生·H、·OH等自由基，殺滅有害物質(zhì)；能夠促使感染的微生

 

　　物內(nèi)部產(chǎn)生離子、激發(fā)態(tài)電子或分子碎片，導(dǎo)致細(xì)胞中的DNA、RNA破碎、錯位或缺失，細(xì)胞分裂和蛋白質(zhì)合成受阻，致使微生物細(xì)胞死亡，從而延長果蔬貯藏期。與熱加工技術(shù)相比，X射線輻照能在最大程度上減少生物活性成分和感官品質(zhì)損害的前提下，延長果蔬的貯藏期，且低于10 kGy的劑量不會產(chǎn)生毒理學(xué)危害，也不會有放射殘留，安全無污染，是一種自動化程度高、安全環(huán)保的節(jié)能型加工技術(shù)手段。

 

　　在利用X射線輻照冬棗時，冬棗的轉(zhuǎn)紅進(jìn)程被推遲，這一現(xiàn)象引起了我們的高度重視。有研究表明，冬棗在成熟和貯藏過程中經(jīng)歷綠熟、白熟、半紅熟和全紅熟四個階段。果皮從綠色到半紅色和全紅色的漸變過程被稱為紅變，是各種色素組分共同作用的結(jié)果，主要涉及葉綠素降解和類黃酮色素生物合成。其中，類黃酮是一類基于C6-C3-C6碳鏈的低分子量多酚衍生物，包括柚皮素、兒茶素、槲皮素、花青素等，賦予了冬棗特有的顏色。在類黃酮合成的苯丙氨酸途徑中，苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸4-羥化酶（C4H）和4-香豆酰輔酶A連接酶（4CL）的催化下逐漸轉(zhuǎn)化為4-香豆酰輔酶A。此外，花青素已被證明是促進(jìn)冬棗紅色轉(zhuǎn)化最關(guān)鍵的類黃酮色素。在花青素的酶促合成中，查爾酮合成酶（CHS）催化4-香豆酰輔酶a生成查爾酮，查爾酮為黃酮類化合物的合成提供了基本的碳框架。查爾酮異構(gòu)酶（CHI）催化分子內(nèi)環(huán)化，將查爾酮異構(gòu)化為（2S）-黃酮或（2S）-5-脫氧黃酮，進(jìn)而衍生出黃酮、黃酮醇、異黃酮、花青素等。二氫黃酮醇還原酶（DFR）是促進(jìn)白細(xì)胞黃酮類化合物生成的關(guān)鍵酶?；ㄇ嗨睾铣擅福ˋNS）負(fù)責(zé)無色白花青素氧化脫水成彩色花青素。而CHI、ANS、DFR、PAL、C4H、4CL等結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)水平可被調(diào)控基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子（MYB、bHLH和WD40）直接調(diào)控，決定類黃酮合成。因此，本研究調(diào)查了冬棗轉(zhuǎn)紅過程中的色素含量，相關(guān)酶活和基因表達(dá)情況，以探究X射線抑制冬棗轉(zhuǎn)紅的機理。

 

　　結(jié)果概述

 

　　研究結(jié)果表明，0.3 kGy的X射線能保持冬棗的亮度和優(yōu)良外觀，同時抑制衰老。在0.3 kGy X射線處理下，冬棗中苯丙氨酸解氨酶（PAL）和二氫黃酮醇還原酶（DFR）活性受到限制，MYB轉(zhuǎn)錄因子LOC107415776和LOC107404478和bHLH轉(zhuǎn)錄因子LOC107407443、LOC107423582和LOC107423649的相對表達(dá)量下調(diào)，導(dǎo)致花青素和槲皮素合成降低。與減輕的葉綠素降解水平一起延緩了輻照冬棗的轉(zhuǎn)紅。本研究證明0.3 kGy X射線在延緩冬棗轉(zhuǎn)紅方面具有潛在的應(yīng)用價值。

 

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