《Horticulturae》:Effects of Storage Temperature on the Long-Term Quality of Lance Asiabell Roots (Codonopsis lanceolata)
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轮叶党参根(LAR;Codonopsis lanceolata)在长期贮藏过程中会发生显著的理化及生化变化,但其对不同低温条件的响应尚不清楚。本研究考察了在?4、?2、0和4 °C条件下贮藏长达5个月对LAR长期品质的影响。失重率在整个贮藏期间持续增加,5个月
轮叶党参根(LAR;Codonopsis lanceolata)在长期贮藏过程中会发生显著的理化及生化变化,但其对不同低温条件的响应尚不清楚。本研究考察了在?4、?2、0和4 °C条件下贮藏长达5个月对LAR长期品质的影响。失重率在整个贮藏期间持续增加,5个月后在?2 °C条件下最高,而腐烂率在0 °C条件下最低。?4 °C贮藏导致硬度显著下降及横截面颜色变化加剧,而萌芽仅在4 °C贮藏后期出现。总酚含量(TPC)及DPPH和ABTS自由基清除活性通常在贮藏中期升高,随后下降。党参苷I(tangshenoside I)和党参炔苷(lobetyolin)表现出不同的温度依赖性响应,其中党参苷I在4 °C条件下相对较高,党参炔苷在0和4 °C条件下较高。主成分分析(PCA)和相关性分析表明,贮藏期间物理劣变、内部颜色变化及抗氧化相关响应相互关联。本研究结果为LAR在不同低温条件下商业化贮藏和流通提供了实用参考信息。
论文解读
一、研究背景与目的
轮叶党参(Codonopsis lanceolata)是东亚地区广泛消费的多年生药食两用植物,其根部(LAR)既可作为新鲜蔬菜食用,也用于加工食品和传统草药制剂。LAR富含酚类化合物、多炔类和皂苷等多种生物活性成分,具有抗氧化、抗炎、免疫调节、抗肥胖、抗糖尿病及抗癌等活性。然而,这些生物活性成分的含量在长期贮藏过程中可能因贮藏条件不同而发生改变,进而影响LAR的营养和功能品质。
采后根茎类作物仍保持代谢活性,在贮藏期间持续发生理化和生化变化,这些变化受贮藏条件尤其是温度的影响,可能导致水分损失、质地劣变、变色和腐烂,从而降低商品价值并限制长期流通。低温贮藏虽被广泛用于抑制园艺产品的呼吸、水分损失和微生物生长,但不同产品对低温的响应存在差异:过高的温度会加速水分损失、变色和衰老,而不适当的零下温度也可能造成生理或结构损伤。
已有研究表明贮藏温度显著影响多种药用根茎作物的采后品质,但以往关于LAR的研究多集中于较短贮藏期或较窄温度范围。因此,本研究将LAR分别置于?4、?2、0和4 °C条件下贮藏长达5个月,系统考察其外观品质、失重率、硬度、颜色特征、抗氧化特性及生物活性成分的变化,旨在为LAR长期贮藏选择适宜温度提供科学依据。
二、研究设计与技术方法
研究人员于2025年9月15日在韩国江原道横城郡采收三年生轮叶党参根(初始含水量为75.4 ± 2.2%),采后次日将根部装入聚丙烯编织袋(每袋5 kg,约110根),分别置于?4、?2、0和4 °C、相对湿度70%的条件下贮藏5个月。每个温度和时间点设置3个重复袋。主要技术方法包括:每月测定失重率、腐烂率和萌芽率;采用质构分析仪测定硬度,使用数字折射仪测定可溶性固形物含量(SSC),利用色差计测定横截面CIELAB颜色参数并计算褐变指数(BI)和白度指数(WI);采用Folin–Ciocalteu法测定总酚含量(TPC),DPPH和ABTS法测定抗氧化活性;采用高效液相色谱(HPLC)法测定党参苷I和党参炔苷含量;数据采用双因素方差分析(two-way ANOVA)、Tukey HSD检验、主成分分析(PCA)和Pearson相关性分析进行统计处理。
三、主要研究结果
3.1 外观、失重率与腐烂率的变化
LAR外观在贮藏期间逐渐劣变,劣变程度因贮藏温度而异。?2和0 °C条件下贮藏2个月后出现部分腐烂,3个月后出现表面皱缩;?4 °C条件下4个月后才出现明显腐烂;4 °C条件下4个月后出现明显萌芽。失重率在所有温度下均随贮藏时间持续增加,5个月后以?2 °C最高(32.5 ± 0.8%),其次为0 °C(28.9 ± 1.7%)、?4 °C(24.4 ± 0.9%)和4 °C(20.1 ± 0.3%)。腐烂率在贮藏早期很少出现,3–4个月后显著增加,5个月后以0 °C最低(15.0 ± 7.1%),而?4、?2和4 °C条件下均约为36%。萌芽仅在4 °C贮藏3个月后出现。
3.2 可溶性固形物含量、硬度与横截面颜色的变化
SSC在?2和0 °C贮藏期间呈增加趋势但未达统计显著水平,5个月后?2 °C(21.6%)显著高于?4 °C(12.6%)。硬度在贮藏期间总体保持相对稳定,但?4 °C条件下5个月后显著下降至10.3 N。横截面L值在?4 °C条件下从1个月起即显著下降并持续低于其他温度;a值在前2个月下降(?4 °C尤为明显)后回升;b*值和色度在各温度间无显著差异;色调角在?4和?2 °C条件下前2个月升高后自3个月起下降;褐变指数在?4和?2 °C条件下随贮藏显著增加,白度指数仅在?4 °C条件下显著下降。
3.3 总酚含量与抗氧化活性的变化
TPC在贮藏期间总体增加但增幅因温度而异,?2和0 °C条件下贮藏4个月时达到最高值(分别为204.3 ± 34.9和204.5 ± 20.3 mg GAE/100 g干样),4 °C条件下3个月时达峰值(192.9 ± 19.3 mg GAE/100 g干样)后下降。DPPH自由基清除活性在贮藏期间总体增加,0 °C条件下4个月时最高(197.0 ± 20.8 mg TE/100 g干样)。ABTS自由基清除活性同样随贮藏增加,0和?2 °C条件下4个月时最高(分别为219.7 ± 22.1和230.6 ± 17.9 mg TE/100 g干样)。
3.4 党参苷I与党参炔苷含量的变化
党参苷I含量受贮藏温度显著影响,贮藏1个月后4 °C条件下相对高于其他温度。党参炔苷含量受贮藏温度及温度与时间交互作用显著影响,0和4 °C条件下在整个贮藏期间相对高于其他温度;?2 °C条件下1–4个月保持较低水平,5个月时升高。
3.5 贮藏期间品质特性间的相互关系
PCA得分图显示样本根据贮藏时间和温度在PC1(22.97%)和PC2(21.55%)上发生分化。载荷分析表明失重率和腐烂率与TPC、DPPH和ABTS密切关联,而L、WI和色调角沿PC2方向相反分布。Pearson相关分析显示,失重率与腐烂率(r = 0.64)、TPC(r = 0.67)、DPPH(r = 0.69)和ABTS(r = 0.75)呈正相关;TPC与DPPH(r = 0.68)和ABTS(r = 0.75)正相关,DPPH与ABTS强正相关(r = 0.78);L与WI强正相关(r = 0.92)且与BI负相关(r = ?0.50),BI与WI负相关(r = ?0.77)。
四、讨论与结论
贮藏温度显著影响LAR长期贮藏期间的物理和生化特性。?4 °C条件下硬度下降、L*和白度指数降低及褐变指数升高,可能与长期零下贮藏导致组织完整性受损有关,低温伤害引起膜损伤和细胞区室化丧失,促进酚类化合物与氧化酶接触从而加剧组织褐变。4 °C贮藏后期出现萌芽,与贮藏温度和休眠状态密切相关。TPC和抗氧化活性在贮藏中期增加,可能与水分损失、低温和氧化胁迫等贮藏应激诱导酚类代谢和抗氧化防御机制激活有关;后期下降则可能与组织衰老和损伤进展中酚类氧化或酶促褐变消耗有关。党参苷I在4 °C条件下相对较高,党参炔苷在0和4 °C条件下维持较高水平,表明不同生物活性成分对温度的响应存在差异。PCA和相关性分析表明物理劣变、内部颜色变化和抗氧化相关响应在贮藏期间相互关联而非独立发生。
综合各项品质指标,0 °C贮藏条件在所测温度中提供了相对较优的品质保持平衡。然而,各生化指标的响应随贮藏温度而异,并非总与整体品质变化一致。本研究结果为LAR的商业化贮藏和流通,特别是根据需维持的品质属性选择贮藏温度,提供了实用的参考依据。