海藻酸钠与谷胱甘肽协同调控氧化应激及AsA-GSH循环延缓荸荠褐变的机制研究

针对去皮荸荠贮藏中易褐变和微生物污染的问题，研究人员通过海藻酸钠(SAC)与谷胱甘肽(GSH)联合处理，系统探究其对氧化应激指标(O2–•、H2O2)、膜脂过氧化(MDA)及抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环关键酶(APX、GR、MDHAR)的调控作用。结果表明，SAC+GSH组合可显著抑制多酚氧化酶(PPO)活性，维持膜完整性，为鲜切果蔬绿色保鲜提供新策略。

　　

研究背景

荸荠（Trapa natans L.）作为广受欢迎的水生球茎蔬菜，其去皮商品因便捷性需求增长而市场潜力巨大。然而鲜切加工导致的机械损伤会引发表面褐变和微生物侵染，使货架期缩短至仅数日。这种褐变主要由多酚氧化酶(PPO)介导的酶促反应和膜脂过氧化引发，同时伴随活性氧(ROS)如超氧阴离子(O₂^–•)和过氧化氢(H₂O₂)的爆发性积累。现有处理方案如肉桂醛、γ射线等存在风味改变或成本高昂等缺陷，亟需开发安全高效的绿色保鲜技术。

研究方法

华南农业大学的研究团队以本地品种荸荠为材料，设置1.5%海藻酸钠(SAC)、0.5%谷胱甘肽(GSH)单独及复合处理组，5±1°C贮藏15天。通过测定褐变度(BD)、电解质渗漏率、MDA含量评估膜完整性；采用酶标法分析PPO、POD等酚类代谢酶及SOD、CAT等抗氧化酶活性；HPLC定量抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH/GSSG)循环代谢物；平板计数法监测微生物动态。

研究结果

WL, BI, BD和SQ含量
复合处理使第15天失重率降至3.21%（对照6.64%），褐变指数降低42%。SAC+GSH显著抑制可溶性醌(SQ)积累，表明其阻断酚类物质向褐变产物的转化。

颜色参数与氧化应激
处理组L值（亮度）较对照高28%，a值（红变）增幅被抑制67%。MDA含量降低51%，证实膜脂过氧化受控。O₂^–•和H₂O₂生成量分别减少39%和45%，显示ROS清除能力增强。

酶活性调控
SAC+GSH使PLD和LOX活性降低34-52%，从源头抑制膜降解。PPO活性被抑制58%，而SOD、CAT等抗氧化酶活性提升1.2-2.3倍，形成双重防御屏障。

AsA-GSH循环激活
处理组AsA和GSH含量分别维持对照的2.1倍和1.8倍，关键酶APX、GR、MDHAR活性显著提升，保障抗氧化物质再生循环高效运转。

微生物控制
酵母霉菌总数较对照降低2.1个对数级，SAC的物理屏障与GSH的抗菌特性产生协同效应。

结论与意义

该研究首次阐明SAC+GSH通过三重机制延缓荸荠褐变：物理阻隔减少水分损失，抑制PLD/LOX通路保护膜结构；调控酚类代谢降低PPO底物供应；激活AsA-GSH循环增强ROS清除能力。相关成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为鲜切果蔬保鲜提供了符合GRAS标准的解决方案，兼具学术创新性和产业化应用潜力。