全 文 ： 收稿日期: 20020513
基金项目: 2001 2003年国家攻关项目竹副产品加工技术研究
作者简介: 王敬文(1940 ) ,男,江苏沛县人,研究员.
文章编号: 10011498( 2002) 06068706
采后竹笋老化生理研究
王敬文
(中国林业科学研究院亚热带林业研究所, 浙江 富阳 311400)
摘要: 4月份出笋期挖取毛竹春笋和高节竹笋,测定了笋体从基部向顶部 0、5、10、15、20、25 cm 各位段
的苯丙氨酸解氨酶( PAL )和过氧化物酶( PO)活性, 以及纤维素和木质素含量。竹笋在 25 ! 放置 96 h
自然老化 ,测定了 24、48、72、96 h, 5、10、15、20、25 cm 各位段的苯丙氨酸解氨酶和过氧化物酶活性, 以
及10 cm 位段 24、48、72、96 h 纤维素和木质素含量的变化。结果表明: PAL 和PO 活性以及纤维素和木
质素的含量从基部向顶部逐渐降低, 呈梯形分布, 木质化进程是从基部向顶部推进的; 竹笋离体后,
PAL和 PO活性大幅度增高,纤维素和木质素含量大量增加加速了老化进程。讨论了 PAL 和 PO 在竹
笋老化过程中的活性变化,及其在竹笋老化过程中的作用。
关键词: 竹笋老化; 苯丙氨酸解氨酶; 过氧化物酶; 纤维素; 木质素
中图分类号: Q945 文献标识码: A
竹笋是主要的竹副产品, 也是人们喜爱的蔬菜。竹笋是代谢旺盛的芽,挖取后骤然离体,
笋体内产生一系列的生理生化变化,导致迅速老化而丧失鲜嫩可口的食用品质。竹笋老化主
要表现是纤维素和木质素含量增加,发生木质化, 笋体变硬,含水量降低,营养成分减少。竹笋
在发育成竹株的过程中也是在逐步老化的,而在竹笋离体后由于生理环境发生变化,加速了老
化过程[ 1]。
竹笋老化过程中纤维素含量大量增加,主要是细胞次生壁加厚, 同时伴随着木质素的合成
和沉积,这种木质化过程是在一系列酶促反应下进行的[ 2]。纤维素分子是D葡萄糖残基互
相以 1∀4连结而成的直链多糖类,而木质素是经莽草酸- 苯丙烷途径所产生的对香豆醇、芥
子醇和松柏醇经过氧化物酶脱氢聚合而形成的[ 3 5]。在木质化过程中, 苯丙氨酸解氨酶
( phenylalanine ammonialyase, PAL)和过氧化物酶( peroxidase, PO)起着重要作用, PAL 是苯丙烷
途径的限速酶, 它的活性高低制约着木质素 3种芳香醇的产量, PO则把这 3种芳香醇聚合成
木质素。PAL 和PO活性变化可以反映植物组织木质化速率[ 4, 6]。
本文研究采后竹笋老化过程中苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶活性变化和纤维素、木质素含
量的变化,研究竹笋采后老化生理变化,从而调节和控制竹笋老化进程,进行贮藏和保鲜。
1 材料和方法
1. 1 材料
毛竹( Phyllostachys pubescens Mazel ex H. de Lehaie)笋, 4月初田间挖笋, 选取笋长和基径大
林业科学研究 2002, 15( 6) : 687 692
Forest Research
体一致的笋,平均笋长48 cm, 基径平均 13. 2 cm。高节竹( Phyllostachys prominens Xiong)笋, 4月
下旬挖笋,平均笋长 32 cm,基径平均 3. 6 cm。
1. 2 方法
1. 2. 1 酶液制备[ 7] 将田间采挖的笋冲洗掉泥土,洗净,剥去笋壳,基部横截面切齐。从笋基
部向顶端每隔 5 cm 切取笋组织 5 g, 3只笋共 15 g,切碎混合,称取混合样品 1 g,加入 10 mL 含
有 5mmol#dm- 3巯基乙醇的 tris- HCl缓冲液( pH 8. 0) ,加0. 5 g 聚乙烯吡咯烷酮( PVP) ,加少量
石英砂研磨,匀浆抽气过滤,滤液在 10 000 r#min- 1离心 15 min,上清液作为酶粗提制备液。
1. 2. 2 PAL 活性测定[ 7] 酶反应液组成: 1 mL 酶液, 1 mL 0. 02 mol#dm- 3L苯丙氨酸, 2 mL 蒸
馏水, 总体积 4 mL,对照不加 L苯丙氨酸, 加 3 mL蒸馏水。酶反应液在恒温水浴中 35 ! 保温
30 min,加 1~ 2滴 5%TCA停止酶反应, 于 290 nm 测 OD 值, 测定时可适当稀释, 使 OD 值在
0. 2~ 0. 6之间,每产生 1 m肉桂酸为 1个酶单位( u)。
1. 2. 3 PO活性测定[ 8] 酶反应混合液组成: 2 mL 0. 1 mol#dm- 3磷酸钠缓冲液( pH 值 70) ,
001 mol#dm- 3邻苯三酚 1 mL, 0. 005 mol#dm- 3H2O2 1 mL,稀释20倍的酶液 1 mL。25 ! 保温 5
min,加入 1. 25 mol#dm- 3H2SO4 停止反应,测 ∃ OD420, 酶活性以产生 1 mmol#dm- 3红 酚为 1
个酶单位( u)。
1. 2. 4 纤维素测定[ 9] 将 3只竹笋分别分段取样、烘干、混合磨粉,过 50目筛, 精确称取 0. 1
g,经醋酸硝酸混合液处理后, 经硫酸重铬酸钾氧化, 用莫尔氏盐滴定,按下式求出纤维素含
量:
x= 0. 675# K # ( a- b) / n
式中: x % % % 纤维素含量( %) ; k % % % 莫尔氏盐滴定度; a % % % 滴定 10mL 0. 083 mol#dm- 3重铬酸
钾所用去 0. 05 mol#dm- 3莫尔氏盐的 mL数; b % % % 测定纤维素所用去 0. 05 mol#dm- 3莫尔氏盐
的 mL 数; n % % % 样品 g数; 0. 675 % % % 纤维素标准滴定度乘 100。
1. 2. 5 木质素测定[ 9] 材料样品制备同上,分析测定用莫尔氏盐滴定法, 按下式求出木质素
含量:
x= 0. 433#K#( a- b) / n
图 1 笋体各区段PAL活性
式中: x % % % 木质素含量( %) ; 0. 433 % % % 木质素标准滴定度乘 100。其余参数含义同 124节
公式。
2 结果与分析
2. 1 竹笋中各部位 PAL、PO活性和纤维素、木
质素含量 PAL 活性
2. 1. 1 PAL 活性 毛竹春笋和高节竹笋从田
间挖取后, 立即取样分析测定 PAL 活性, 结果
如图 1所示。高节竹笋 PAL 活性高于毛竹笋。
这2种竹笋的PAL 活性变化的趋势是一致的,
从基部向顶部 PAL 活性逐步降低, 呈梯度分
布。从基部向顶部高节竹笋 0、5、10、15、20、25
cm 区段的 PAL 活性分别为 5. 61、3. 94、2. 21、
688 林 业 科 学 研 究 第 15卷
1. 51、1. 01、0. 67 u#g- 1鲜样, 毛竹春笋各区段的 PAL 活性分别为 4. 55、2. 61、1. 35、0. 84、0. 51、
0. 34 u#g- 1鲜样。在这两种竹笋中PAL 活性在各区段的变化反映出苯丙烷代谢活动从基部向
顶部逐渐减弱的梯度变化。
图 2 笋体各区段PO 活性
2. 1. 2 PO 活性 测定新鲜竹笋的 PO 活性,
结果如图 2。高节竹笋和毛竹春笋中 PO活性
变化的趋势是一致的,同 PAL 活性一样从基部
向顶部逐渐降低, 呈梯形分布,而且高节竹笋
中的 PO活性高于毛竹春笋中的活性。从基部
向顶部高节竹笋 0、5、10、15、20、25 cm 区段的
PO活性分别为 1. 68、1. 07、0. 67、0. 42、0. 31、
0. 27 u#g- 1#min- 1,毛竹春笋各区段的 PO活性分别为 1. 12、0. 52、0. 36、0. 25、0. 16、0. 12 u#g- 1#
min- 1。
2. 1. 3 纤维素和木质素含量 新采挖的竹笋鲜嫩,其纤维素、木质素含量都较低, 但笋体内纤
维素和木质素含量分布显著不同, 从基部向顶部依次降低, 呈梯度分布,如表 1。
表 1 竹笋纤维素、木质素含量(干质量) %
项 目 笋体区段/ cm
0 5 10 15 20 25
纤维素 高节竹笋 31. 74 22. 13 14. 62 7. 22 5. 34 3. 27毛竹春笋 28. 66 19. 52 11. 72 6. 28 4. 56 2. 77
木质素 高节竹笋 12. 83 10. 47 7. 12 5. 24 3. 11 1. 83毛竹春笋 10. 27 8. 36 5. 55 3. 93 2. 81 1. 72
2. 2 竹笋老化过程中 PAL、PO活性和纤维素、木质素含量的变化
从林地挖取毛竹春笋,经同样处理后,置于 25 ! ,相对湿度 80% ~ 85%, 室内自然光的恒
温室中,任其自然老化。每隔 24 h 从基部向顶端每间隔 5 cm 取样测定 PAL 和 PO活性。同
时,在距基端 10 cm处,每 24 h取样测定纤维素和木质素含量。
2. 2. 1 老化过程中 PAL 活性变化 竹笋在 25 ! 自然老化过程中, PAL 活性从基部至顶部发
生了显著的变化,如表 2、3。在第 1 d, 竹笋在自基部向顶部的 5、10、15、20、25 cm 各区段, PAL
活性从高向低呈梯度分布;在第 2 d, 基部 5 cm 处 PAL 活性略有下降, 但仍处于较高的水平。
而 10、15、20、25 cm 各区段PAL 活性比第 1 d有所增高;在第 3 d,基部 5 cm区段 PAL 活性又有
所下降,但仍是 PAL活性最高区段,其它 10、15、20、25 cm区段PAL 活性继续增高,但增高幅度
表 2 毛竹春笋老化过程中各区段 PAL 活性变化
u#g- 1
老化
时间
笋体区段/ cm
5 10 15 20 25
第 1 d 8. 87 3. 28 2. 11 1. 11 0. 75
第 2 d 7. 41 4. 35 3. 91 1. 75 0. 87
第 3 d 6. 45 4. 98 4. 35 1. 94 0. 95
第 4 d 3. 72 3. 43 2. 87 1. 43 0. 81
表 3 高节竹笋老化过程中各区段 PAL活性变化
u#g- 1
老化
时间
笋体区段/ cm
5 10 15 20 25
第 1 d 10. 20 5. 27 2. 54 1. 35 0. 81
第 2 d 8. 90 6. 33 4. 71 2. 11 1. 01
第 3 d 7. 31 6. 85 5. 37 2. 63 1. 18
第 4 d 4. 87 4. 35 3. 71 1. 82 0. 95
689第 6 期 王敬文: 采后竹笋老化生理研究
不大, 继续维持在较高的水平。在第 4 d,笋体各区段 PAL 活性都有所降低, 但除 5 cm 区段外
降低幅度不大, 仍维持在较高活性水平。4 d中 PAL 活性变化动态, 显示竹笋木质化苯丙烷代
谢活动是从基部向顶部逐渐延伸推进的。
2. 2. 2 老化过程中PO活性变化 毛竹春笋和高节竹笋在 25 ! 放置4 d自然老化, PO活性
的动态与 PAL 活性变化有大体相似的趋势, 如表 4、5。毛竹春笋和高节竹笋基部 5 cm区段,
PO活性在第1 d处于最高水平,随后 3 d虽然逐渐有所降低,但仍保持较高的水平。笋体 10
cm 区段PO活性第 2 d、第3 d持续增高,第 4 d有所下降,但总体水平仍然较高,仅次于5 cm区
段。笋体 15 cm区段PO活性 4 d中持续升高,第 4 d达到最高。20 cm 和25 cm 区段 4 d中PO
活性也都是持续升高的。
表 4 毛竹春笋老化过程中各区段 PO活性变化
u#g- 1#min- 1
老化
时间
笋体区段/ cm
5 10 15 20 25
第 1 d 1. 56 0. 78 0. 37 0. 26 0. 18
第 2 d 1. 34 0. 93 0. 46 0. 37 0. 27
第 3 d 1. 21 1. 08 0. 59 0. 45 0. 34
第 4 d 1. 08 0. 82 0. 68 0. 51 0. 42
表 5 高节竹笋老化过程中各区段PO活性变化
u#g- 1#min- 1
老化
时间
笋体区段/ cm
5 10 15 20 25
第 1 d 2. 52 1. 16 0. 63 0. 47 0. 26
第 2 d 2. 21 1. 37 0. 72 0. 61 0. 37
第 3 d 1. 98 1. 48 0. 93 0. 77 0. 49
第 4 d 1. 76 1. 32 1. 14 0. 89 0. 58
2. 2. 3 竹笋老化过程中木质素、纤维素含量变化 毛竹春笋和高节竹笋在上述同样条件下室
内放置 4 d,使其自然老化。测定距基端 10 cm区段纤维素和木质素含量,结果如表 6。从表中
可以看出, 放置 96 h后纤维素和木质素含量大量增加,高节竹笋纤维素、木质素分别达到总干
质量的58. 76%和 18. 72%;毛竹春笋其含量分别达到 46. 64%和 15. 63%, 已丧失了可食性。
表 6 竹笋距基端 10 cm 区段纤维素、
木质素含量变化(干质量) %
项目 老化时间/h
24 48 72 96
纤维素 高节竹笋 15. 73 23. 82 41. 56 58. 76毛竹春笋 11. 41 22. 17 34. 22 46. 64
木质素 高节竹笋 5. 24 7. 86 14. 87 18. 72毛竹春笋 3. 93 6. 52 11. 72 15. 63
3 讨论和结论
竹笋是刚出土的芽, 生长旺盛, 通过细
胞延长进行生长的同时也进行着次生壁的
形成和加厚, 纤维素含量急剧增加, 同时也
伴随着木质素的合成和在次生壁上的沉
积[ 10] ,这就导致竹笋迅速成熟和老化,笋体
变得坚韧,最后丧失可食性。竹笋出笋期大
多在春夏之交, 气温高,笋体代谢旺盛, 老化进程快,保持竹笋的鲜嫩可食性十分困难。研究竹
笋采挖后的老化生理生化变化,对于控制竹笋老化进程,进行竹笋保鲜,延长加工期和货价期,
是有重要的经济意义的。
竹笋在正常生长发育过程中就进行着旺盛的代谢过程,随着细胞的延长和次生壁的加厚,
纤维素大量合成并形成纤维束, 随之也进行着木质素合成并沉积于纤维束网格中, 发生木质
化[ 10] ,细胞和组织机械强度大大增加。在发生木质化过程中,苯丙氨酸解氨酶( PAL)起着关键
作用。PAL 催化苯丙氨酸脱氨基形成肉桂酸, 由肉桂酸在一系列酶促反应条件下最后形成了
木质素前体物松柏醇、芥子醇、对- 香豆醇等芳香醇。这些芳香醇在过氧化物酶( PO)作用下
发生脱H 聚合,形成苯基醚键连接的聚合物木质素。在形成木质素的这一复杂过程中, PAL
690 林 业 科 学 研 究 第 15卷
是限速酶, 其活性高低制约着木质素前体芳香醇的数量。因此, 研究 PAL 和 PO在竹笋中的活
性和在竹笋老化过程中活性变化的动态,就可以了解竹笋老化的基本生理过程。竹笋发生木
质化过程中PAL 活性和PO活性的变化是植物激素调节和控制的[ 11, 12]。
竹笋是旺盛生长的芽, PAL、PO 活性本来就处于较高的水平, 从基部向顶部是逐渐减弱
的,这也和竹笋中纤维素和木质素的含量分布变化是一致的。在竹笋的基部的 0区段 PO和
PAL活性特别高,这可能是在挖笋和切削时基端组织由于机械伤害和过多的暴露于空气中而
导致酶活性诱导性增高[ 6, 12]。竹笋在 25 ! 室温下自然老化过程中, 由于离体切伤、剥壳损伤、
直接暴露于空气中,整个笋体 PAL 和 PO活性都比新挖笋显著增高,尤其是基部 5 cm 区段更
高,而且随着放置时间延长,各区段 PAL 和 PO活性都大幅度增高,这表明竹笋离体后加速了
木质化进程,也就是说加速了老化进程, 而且这种老化进程是从基部逐渐延伸到顶部, 这说明
竹笋老化进程是从基部向顶部推进的, 最后导致了整个笋体老化,最终全笋丧失了可食性。
竹笋作为竹子的芽, 在正常条件下像其他树木的芽一样进行着正常的生长发育和伴随着
的木质化[ 13, 14] ,一旦挖笋脱离母体后, 离体竹笋木质化速率不是减弱,反而是更为强化。根据
竹笋采挖后这一生理变化特点,可以采用一些适当措施降低或抑制木质素合成酶系统的活性,
如降低温度、减少供氧、改变 pH 值、施加酶抑制剂等就可以降低木质化速率或阻止木质化进
程,从而使竹笋保持嫩脆状态,实现竹笋保鲜。
参考文献:
[ 1] Itoh T.Lignification of bamboo during its growth[ J] .Holgforsehung, 1990, 44(3) : 191 200
[ 2] Majimas S, Fujita M, Saiki H. The cell wall maturation inmosebamboo and the occurrence of peroxidase related to the l ignificat ion[ J]
. Bullet ion of the Kyoto University Forests, 1991, ( 63) : 236 245
[ 3] 古谷雅树,宫地重远,玖村敦彦 .植物生理学讲座:生长与运动[M ] .廉平湖,周永春译.北京:科学出版社, 1977
[ 4] Kamata S, Terada T. The activit ies of phenylalanine ammonialyase andperoxidese, rate of growth and rate of lignif ication[ J] . Japwood
Res Soc, 1969, 15( 4) : 182 187
[ 5] Ishikawo H. Lignin and lignificat ion VII. The format ion of lignin in the young plant[ J] . Journal of the Agricultural Chemical Society of
Japan, 1957, 31: 375 379
[ 6] 欧阳光察,薛应龙.植物苯丙烷代谢的意义及其调控[ J] ,植物生理学通讯, 1998, ( 3) : 9~ 16
[ 7] 王敬文,薛应龙.植物苯丙氨酸解氨酶的研究 I[ J] .植物生理学报, 1981, 7( 4) : 373 380
[ 8] Kar M , Smith E H. Catalase, peroxidase and polyphenol oxidase activit ies during rice leaf senescence[ J] . Plant Physiology, 1976,
57: 315 319
[ 9] X H 波钦诺克. 植物生物化学分析方法[ M] .荆家海,丁钟荣译. 北京:科学出版社, 1981
[ 10] Fujita M , SaikiH, Harada H. The secondary wall format ion of compressionwood tracheids II. Cell wall thickening and l ignificat ion[ J]
. J Japan wood Res Soc, 1978, 24( 3) : 158 163
[ 11] Manska S M, Generalova V N. Lignin formation in different iation plant tissue[ J] . Fiziol Rast , 1968, 15 ( 6) : 127 132
[ 12] Wolter K E,Gordon J C. Hormonal control of growth and lignificat ion in relation to peroxidese level and isoengyme expression[ J ] .
Plant Physiology, 1972, 49 (Supplement ) : 32
[ 13] Terashima N, Fukushima K, Sano Y. Heterogeneity in format ion of lignin. Visualization of lignification process in diff erentiat ing xylem
of pine by microautoradiography[ J] . Holzforschung, 1998, 42( 6) : 347 350
[ 14] Tsutsmi Y, Sakai K. Lignin biosynthesis in wood angiosperm tissue: lignificat ion and peroxidase activity[ J] . J Japan Wood Res Soc,
1993, 39(2) : 214 220
691第 6 期 王敬文: 采后竹笋老化生理研究
Study on Ageing Physiology of Postharvest Bamboo Shoots
WANG Jingwen
(Research Inst itute of Subtropical Forestry, CAF, Fuyang 311400, Zhejiang, China)
Abstract: The activities of phenylalanine ammonialyase ( PAL) and peroxidase ( PO) and contents of
cellulose and lignin in new digging bamboo shoot of phyllostachys pubescens and P . prominens were mea
sured. The PAL and PO activities were progressively reduced from shoot base to top. contents of cellulose
and lignin decreased from base to top. Bamboo shoots were placed at 25 ! for 4 day in room. The
changes in PAL and PO activity and in cellulose and lignin contents were studied. The results indicated
that the activit ies in PAL and PO and contents in cellulose and lignin increased by a big margin, and the
course of lignification was moved forward from shoot base to top. Lignification resulted in loss of edibility.
Key words: ageing of bamboo shoot ; phenylalanine ammonialyase; peroxidase; cellulose; lignin
欢迎订阅&福建林学院学报∋
&福建林学院学报∋是福建农林大学主办的与林有关的综合性学术类期刊, 刊载全科林学的科研报告、学
术论文、文献综述、专题讨论等文章。1960年创刊, 国内外公开发行, 面向全国组稿。&福建林学院学报∋鼓励
学术创新,推动科技成果的转化, 促进学术交流,长期以来被确定为国家科技部中国科技论文统计源期刊、中
国科学引文数据库源期刊、中国学术期刊综合评价数据库源期刊、中国自然科学核心期刊、万方数据 ( China
Info)系统科技期刊群、&中国学术期刊(光盘版) ∋、福建省科技厅海峡信息&福建出版物之窗∋首批入编期刊,
&福建林学院学报∋被国际著名的检索机构, 如ULRTCH( S INTERNATIONAL PERIODICALS DIRECTORY(美国)、
AGRIS、CAB、SCI、FA、FPA、CA、AJ、国内所有的林业文摘数据库、中国生物学文摘、中国农业文摘、竹类文摘、CS
TA(英文版)国家数据库、中国农林文献数据库等 20 多种国内外重要数据库和权威检索期刊收录。所发表的
论文被国内外同行专家大量引用。根据中国科学引文数据库公布的 2000 年被引频次最高的中国科技期刊
300 名排行表 与 2000年影响因子最高的中国科技期刊 300 名排行表 , &福建林学院学报∋的总被引频次为
385 次, 排名第 75位; 影响因子为 0. 474 7,排名第 52 位。总被引频次与影响因子同时进入中国科技期刊 100
强。近年来,&福建林学院学报∋荣获福建省高校优秀学报一等奖 ,福建省优秀科技期刊一等奖, 华东地区最佳
期刊,全国高校优秀学报一等奖, 全国优秀科技期刊二等奖, 全国首届&CAJ- CD∋执行优秀奖等。国际标准刊
号 ISSN 1001- 389X、国际刊名代码 CODEN FLXUE7、国内统一刊号 CN 35- 1095/ S。季刊,大 16 开本, 96 码,进
口铜版纸印刷,定价 800 元,全年订费 40 00元(含邮资)。过刊有部分库存 : 1984 2002, 季刊,大 16 开本, 96
码,每期订费用 1000 元(含邮资)。读者请从邮局汇款到本刊编辑部订阅。联系人: 卢凤美。
联系地址 353001 福建南平 福建林学院学报编辑部, 电话: 0599- 8508082
692 林 业 科 学 研 究 第 15卷