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为探究超声处理诱导鲜切紫甘蓝酚类物质合成的机制，研究人员从能量代谢角度开展研究。结果表明，超声处理可提升能量水平，促进酚类合成及抗氧化酶活性。该研究为超声技术应用于果蔬保鲜提供理论依据。
在果蔬保鲜领域，超声洗涤作为新兴的非热加工技术，因其安全、无毒、环保等特性被广泛应用。它不仅能减少果蔬表面的微生物污染和农药残留，还能促进生物活性化合物的合成与积累，比如诱导果蔬中酚类化合物的积累。然而，目前多数研究仅聚焦于超声对酚类积累终端反应的直接调控，其相关的生物合成机制却尚不明确。同时，能量在果蔬采后生理代谢和抗逆过程中起着关键作用，且与酚类物质的生物合成存在关联，但这方面的研究也较为有限。为了解开这些谜团，进一步挖掘超声洗涤在果蔬保鲜中的潜力，江苏大学的研究人员开展了一项关于 “超声胁迫诱导鲜切紫甘蓝酚类生物合成机制基于能量代谢分析” 的研究，相关成果发表在《Food Physics》上。
研究人员采用了多种技术方法来开展此项研究。首先，在样本处理方面，挑选合适的紫甘蓝，取中间叶片切成细丝，分别进行超声洗涤处理（超声频率 28 ± 2 kHz，功率密度 60 W/L，频率周期 400 ms，超声时间 20 min，水温维持在 20°C ），处理后分为三组，分别浸泡在蒸馏水（US 组）、1 mmol/L ATP（US + ATP 组）和 0.5 mmol/L DNP（US + DNP 组）中 10 min，同时设置对照组（CK 组） 。其次，运用高效液相色谱（HPLC）测定 ATP、ADP 和 AMP 的含量，并计算能量电荷（EC）；使用试剂盒及特定的实验方法分别测定能量代谢相关酶（ATPase、SDH、CCO）、酚类代谢关键酶（PAL、C4H、4CL）以及抗氧化酶（SOD、CAT、APX）的活性；采用特定的显色反应方法测定酚类物质的含量。通过这些方法，全面分析超声洗涤对鲜切紫甘蓝能量代谢、酚类代谢和抗氧化酶的影响。
超声洗涤对鲜切紫甘蓝 ATP、AMP、ADP 含量和 EC 的影响
研究发现，在储存过程中，鲜切紫甘蓝中 ATP 和 ADP 含量变化趋势相似，先上升后下降，分别在第 2 天和第 4 天达到峰值。超声洗涤后的样品中 ATP 和 ADP 含量高于 CK 组，AMP 含量虽呈上升趋势，但在储存后期，US 组的 AMP 含量显著低于 CK 组。CK 组的 EC 水平持续下降，而 US 组先升后降，在第 2 天达到峰值，且除第 0 天外，超声处理组的 EC 水平显著高于 CK 组。这表明超声洗涤能维持鲜切紫甘蓝较高的 ATP 和 ADP 含量，抑制 AMP 含量上升，延缓 EC 水平下降，而较高的能量状态与酚类化合物积累密切相关。
超声洗涤对鲜切紫甘蓝总 ATPase、SDH 和 CCO 活性的影响
超声洗涤对总 ATPase、SDH 和 CCO 活性的影响研究显示，这些酶的活性在储存过程中先上升后下降。除 CK 组中 SDH 活性在第 2 天达到最大值外，其他样本组的酶活性大多在第 4 天达到峰值。超声洗涤后，鲜切紫甘蓝中总 ATPase 和 SDH 的活性在储存期间（除第 0 天外）显著高于 CK 组，储存后期 CCO 活性也显著高于 CK 组。ATPase 在物质运输、能量转换等过程中至关重要，SDH 和 CCO 是线粒体能量代谢的关键酶。超声处理可维持高 ATPase 活性，保证线粒体能量生产效率，增强 SDH 和 CCO 活性，保障三羧酸循环和电子传递的顺利进行，提高 ATP 合成速率，维持能量水平。
ATP 和 DNP 处理对鲜切紫甘蓝酚类含量和代谢相关酶的影响
酚类物质是植物重要的生理功能化合物，其生物合成主要依赖苯丙烷代谢途径，PAL、C4H 和 4CL 是关键酶。研究结果表明，鲜切紫甘蓝中酚类含量以及这三种酶的活性在储存过程中均先升后降。超声洗涤可增加酚类含量，提高酶活性。ATP 处理在储存后期显著提高酚类含量和酶活性，而 DNP 处理则起抑制作用。这说明超声处理或 ATP 处理可激活苯丙烷代谢相关关键酶，促进酚类化合物合成，而 DNP 处理使酶失活，阻碍合成过程，能量在酚类化合物生物合成中起着不可或缺的作用。
ATP 和 DNP 处理对鲜切紫甘蓝抗氧化酶的影响
SOD、CAT 和 APX 是酶促抗氧化系统中清除活性氧（ROS）的关键酶。研究发现，鲜切紫甘蓝中 SOD 和 APX 活性变化趋势一致，先升后降，分别在第 2 天和第 6 天达到最大值，CAT 活性持续上升，后期增长迅速。超声洗涤显著提高了这三种酶的活性，ATP 处理进一步增强了酶活性，DNP 处理则降低了酶活性。这表明超声洗涤可激活酶促抗氧化系统，能量水平可调节抗氧化酶活性，增强能量有助于激活鲜切紫甘蓝的酶促抗氧化系统。
研究结论指出，超声洗涤诱导鲜切紫甘蓝能量水平上升，与酚类化合物积累密切相关。超声通过增强能量代谢相关酶（ATPase、SDH 和 CCO）的活性维持能量水平，为酚类化合物的生物合成提供能量。ATP 和 DNP 处理结果表明，超声洗涤增强能量状态，激活了鲜切紫甘蓝的抗氧化系统。一方面，较高能量使酚类代谢关键酶（PAL、C4H 和 4CL）更活跃，促进酚类化合物等内源性抗氧化剂的积累；另一方面，增强的能量水平也激活了酶促抗氧化系统（SOD、CAT 和 APX）。该研究从能量代谢角度为超声洗涤促进果蔬酚类生物合成提供了理论基础，不过，能量在分子水平上如何调节抗氧化系统和促进酚类生物合成的机制仍有待进一步探索。这项研究成果为超声洗涤技术在果蔬保鲜领域的应用提供了有力的理论支持，有助于推动该技术的进一步优化和广泛应用，从而提高果蔬的营养价值和保鲜效果。
