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放线菌农用研究(21)：放线菌对魔芋的促生及抗氧化功能: xuequanhong 2019-9-14 16:53; 魔芋，单子叶植物纲，泽泻目，天南星科魔芋属，多年生宿根块茎草本植物。在我国秦岭大巴山地区、四川盆地、云南、贵州等地均有分布。魔芋的主要成分葡甘露聚糖是良好的膳食纤维，具有极好的保健功能、水溶性、成膜性、黏附性及保水性等特性，在食品、化工及医药等行业有广泛用途。魔芋在同一田块连续种植就会发生连作障碍，软腐病严重，常导致绝收。魔芋连作障碍防治对魔芋产业持续健康发展具有重要意义。 2010 年，我们在陕西岚皋县蔺河乡立新村进行了放线菌剂对魔芋的抗病促生试验，发现放线菌对魔芋的促生效应显著（图 1 ），还能提高发病块茎组织的抗氧化防褐变能力。图 1. 放线菌对魔芋的促生作用（ 2010.10.23 ，陕西岚皋县蔺河乡立新村） 1. 促生增产作用在图 1 中，上图为魔芋全株，下图为魔芋块茎的俯视形态。在魔芋块茎图片中，上排 6 个块茎为菌剂穴施后收获时的形态，下排 6 个块茎为未施用放线菌的对照。图 1 中，左图均为正常魔芋，未发生软腐病；右图均为收获时软腐病发病魔芋。图 1 中的“处理”表示穴施放线菌剂，“ CK ”表示未施用放线菌的对照。“直”与“倒”分别表示魔芋健株与软腐病株。从图 1 看出，施用放线菌剂的魔芋块茎远大于对照，放线菌对魔芋的促生效果非常明显。经测定，未发病的正常魔芋，单株平均增加 428g ，增产 51.5% ；生长后期发病的魔芋，单株平均增加 905g ，增产 239% 。此外，从图 1 下图的魔芋块茎上可以看出，在施用菌剂的魔芋块茎上，不定根（块茎顶部分布的细根）很多，而对照 CK 魔芋块茎上的不定根很少，发病魔芋块茎上的不定根更少。由此可知，放线菌能增加魔芋不定根数量，有利于提高魔芋吸收水分与养分的能力。 2. 抗氧化防褐变功能当我们把魔芋块茎切开，暴露在空气中半小时以上时，发现了一个更为有趣的现象：在发病魔芋块茎中，施用放线菌剂的魔芋块茎切片呈白色微黄（图2右侧1列切片），未施用放线菌的对照魔芋切片则呈褐色（图 2左侧3列切片）。褐变机理：魔芋块茎组织中含有多酚类物质，同时含有多酚氧化酶 PPO ，将魔芋切开暴露在空气中时，由于氧气存在，在 PPO 催化作用下，魔芋块茎中原来无色的多酚类物质转化为呈褐色的醌类物质。马铃薯块根切开也会发生类似现象，也是多酚氧化酶催化作用所致。图 2. 发病魔芋球茎切片需要特别注意的是：从图 2 可以获得一个重要信息，穴施放线菌剂能防止发病魔芋切片表面发生氧化褐变。换言之，放线菌剂能显著增强发病魔芋块茎的抗氧化能力，其机理尚不清楚。放线菌抗氧化的可能机理：放线菌通过未知途径大幅度降低了魔芋块茎中多酚氧化酶 PPO 的活性，阻止了多酚类物质向醌的转化，阻止了褐变发生。但该推测尚待证明。对图 2 的另一种解释：放线菌阻止了魔芋中多酚类物质的合成，即使有氧气和多酚氧化酶存在，也无醌类物质合成，不产生褐变反应。但这种可能性极小。 3. 发病导致魔芋块茎组织褐变图 3 左侧 3 列切片为未施用放线菌的对照，右侧 2 列切片施用放线菌，均为健康魔芋块茎。图 3 显示，施用放线菌剂与对照魔芋切片的颜色均呈白色微黄，未发生褐变，表明健康魔芋切片均具有抗氧化褐变能力，推测此时多酚氧化酶 PPO 活性均较低。图 3. 健康魔芋球茎切片图 4 显示，健康魔芋块茎组织切片（图4右侧3列切片）未褐变，发病魔芋块茎组织切片（图4左侧3列切片）发生褐变。即软腐病导致魔芋块茎组织遇氧发生褐变，意味着发病提高了块茎中多酚氧化酶活性，促进魔芋块茎组织发生褐变。结合图 2 图 3 及图 4 ，可以得出以下结论：发病魔芋块茎组织易发生褐变，降低加工产品的质量。放线菌可以抑制发病魔芋球茎中多酚氧化酶活性提高，提高发病魔芋块茎组织暴露于空气时的抗氧化能力。但该结论尚待证明，放线菌的抗氧化机理及对魔芋的促生机理尚待深入研究。图 4. 发病与健康魔芋块茎组织遇氧褐变比较; 个人分类: 科研进展|2641 次阅读|0 个评论

“魔”力十足丨人气超高的魔芋丝，竟然还是《本草纲目》中的治病良药？: sciencepress 2019-6-12 16:26; 我国西晋大文学家左思的使洛阳纸贵的名著《三都赋》中就有“其园则有蒟蒻茱萸，瓜畴芋区”这样的记载；据《本草纲目》记载，我国祖先很早就用魔芋来治病。现有研究表明，魔芋是一种“天赐良药”，食用起来有多种益处。魔芋为什么会从古至今都这么受欢迎呢？原因主要在于魔芋中含有多种功能性活性成分。魔芋的鲜块茎中一般含有高达 80%的水分，干物质含量一般只占不到 20%。魔芋干物质主要成分图片来源丨百度百科 1、多糖魔芋干物质的主要化学成分为多糖。这些多糖包括魔芋葡甘聚糖和淀粉等，占干物质的 60%～70%。魔芋中的葡甘聚糖是由众多的甘露糖和葡萄糖以 β-1, 4-糖苷键连接起来的线性高分子化合物，在其分子的某些糖基侧链上，连接有一定数量的乙酰基团，葡萄糖和甘露糖的分子比为 1∶1.6，分子质量可高达 200000～2000000 Da(1 Da＝1.660 54× 10 -27 kg)，黏度特高，溶于水，在水中膨胀度特大，具有特定的生物活性。魔芋也是自然界中唯一一种能大量合成葡甘聚糖的植物，其含量和品质也成了评价魔芋种质资源的重要参考指标，不同品种的魔芋内的葡甘聚糖含量差异也很大，一般在 0%～60%。由于魔芋中的葡甘聚糖和淀粉在生物合成时都以葡萄糖为基础原料，经不同的途径合成，因此，二者在魔芋块茎中的含量表现为负相关，故淀粉的含量一般占干物质的 10%～70%。例如，疣柄魔芋中葡甘聚糖的含量为 0，淀粉含量却高达 77%；野魔芋中葡甘聚糖的含量为 44%，淀粉含量为 27%。 2、蛋白质与氨基酸魔芋干物质中含有的粗蛋白总量为 5%～10%，16 种氨基酸总含量为 6%～8%，其中 8 种人体必需氨基酸的含量为 2%～3%。 3、生物碱魔芋干物质中含有的生物碱含量一般为 1%～2%，但有关魔芋生物碱的具体研究还比较少，各种具体成分及生物碱的结构等都没有完全确定。 4、维生素与矿质元素魔芋中含有烟酸、维生素 C、维生素 E 等多种维生素和钾、镁、铁、钙、磷、硒等元素 20 多种，其中人体必需的微量元素含有 10 种。 5、神经酰胺神经酰胺即 N-脂酰神经鞘胺醇，是细胞膜组成成分鞘磷脂的基本单位，也是体内一类重要的生物活性物质。魔芋作为植物源神经酰胺含量最高的材料，含量高达 0.15%～0.20%，比玉米、小麦、米糠中的含量高出十多倍，因此，魔芋作为神经酰胺的潜在重要来源，引起了国内外研究者的很大兴趣。 6、黄酮等其他成分魔芋中含有黄酮、异黄酮、二氢黄酮和橙酮等多种黄酮类化合物，但对其研究也很少。魔芋中还鉴定出阿魏酸、原儿茶酸、桂皮酸和 5-羟色胺等多种酚类物质。魔芋深加工利用魔芋深加工利用是指将魔芋或魔芋精粉制作成各种魔芋终端产品的过程。目前，魔芋已发展成为涉及食品、食品添加剂、保健品、医药、化妆品及其他工业等领域的重要生产原料，其产品的应用范围在不断扩大，市场需求量也在不断增加。但是实际生产中还是以食品开发为主。魔芋食品近年来风靡全球，有“魔力食品”、“健康食品”和“神奇食品”等美称。魔芋食品是以鲜魔芋或魔芋精粉为主要原料或添加剂，经过不同的工艺技术流程和不同的机械设备加工而成的各种不同形态、品质的食品。魔芋精粉中的葡甘聚糖是一种优良的可溶性膳食纤维，有重要的保健功能。因此，利用魔芋葡甘聚糖凝胶性能加工制做出的丰富多彩的功能魔芋食品，受到了人们的广泛关注与热烈欢迎。根据我国农业行业标准《绿色食品魔芋及其制品》(NY/T 2981—2016)要求，魔芋凝胶食品是指以水、魔芋或魔芋粉为主要原料，经磨浆去杂或加水润胀、加热糊化，添加凝固剂或其他食品添加剂，凝胶后模仿各种植物制成品或动物及其组织的特征特性加工制成的凝胶制品。根据仿生对象的特征特性不同，魔芋凝胶食品主要分为魔芋丝、魔芋豆腐和魔芋仿生动物食品三大类。魔芋丝是指模仿米面粉丝形状等特征加工成型的凝胶制品；魔芋豆腐是指模仿黄豆豆腐形状等特征加工成型的凝胶制品；魔芋仿生动物食品是指模仿各种动物及其内脏形状、色泽、质地等特征特性加工成型的凝胶制品。魔芋豆腐（图片来源丨百度图片）魔芋凝胶制品的感官要求及理化指标如表 1 和表 2 所示，魔芋凝胶制品的污染物、农药残留、食品添加剂和微生物限量标准如表 3 所示。表1　魔芋凝胶制品的感官要求表2　魔芋凝胶食品的理化指标表3　魔芋凝胶食品的污染物、农药残留、食品添加剂和微生物限量标准以鲜魔芋或魔芋精粉为基础，经不同加工工艺制成的魔芋普通食品与仿生食品主要有魔芋条、片、块、粉丝和魔芋素鸭肠、素肚片、腰花、蹄筋、丸子、花卷等，魔芋改性食品主要有魔芋肉松糕、牛肉干、鸭味条、肉丝卷、鱼松糕、休闲食品、雪魔芋、五香魔芋春卷等，魔芋液态食品主要有魔芋果肉悬浮饮料、果子露、牛奶(豆浆)饮料、保健饮料、花生乳、茶饮料、香槟等。现今人们将魔芋作为食品材料仍然主要集中在魔芋葡甘聚糖上。魔芋葡甘聚糖具有独特的物理性质、化学性质、生物学性质以及工艺特性、功能特性和安全特性，从而使其在食品工业上得到了广泛应用。魔芋葡甘聚糖的主要特性及应用情况见表 4 和表 5。表4　魔芋葡甘聚糖的主要特性及其应用范围表5　魔芋葡甘聚糖及其改性产物应用实例随着研究的不断深入，人们发现天然魔芋葡甘聚糖的应用还是有限的。为了进一步拓宽其应用范围与领域，研究者先后采用物理、化学及生物(酶)的方法对其进行改性研究。改性后的魔芋葡甘聚糖应用领域大幅度增加，如生物降解膜、乳剂、医药材料、封装与控制释放、鱼饲料、功能食品配料、分离基质、气凝胶、液晶、废水中污染物吸附剂等领域，相关产品也向生物可降解性、生物相容性以及无毒性等进行功能改善。结合近年来魔芋深加工利用的发展情况，推测未来一段时间魔芋食品加工的重点将朝向多样性、方便性、即食性、休闲性方向发展。除了魔芋食品加工外，魔芋的深加工必将逐步向医药、日化、环保、精细化工、农业等更多领域发展，魔芋产业也将迎来新的更大发展空间。魔芋加工综合开发利用展望从魔芋加工综合开发利用方面来看，已经实现产业化生产的仍集中在魔芋葡甘聚糖上，尤其是对魔芋加工所产生的下脚料和飞粉的开发利用程度非常低，不仅导致了资源的浪费，也造成了环境的污染。近年来，人们也越来越重视对魔芋下脚料和飞粉中的活性成分进行开发利用研究，这些活性成分主要包括生物碱、黄酮、神经酰胺、粗蛋白、淀粉、多酚等，但至今尚未实现产业化。为了提高魔芋资源的综合开发利用价值及其附加值，实现魔芋资源的全值化利用，未来将重点围绕魔芋加工综合开发利用工艺流程及其关键技术进行研发。现阶段魔芋开发的产品还是以食品为主，今后魔芋产品的开发将进一步逐渐延伸至医药产品、化工产品、农业产品等各类领域(图 1)，实现魔芋资源的高效全值化开发利用。图1　魔芋加工综合开发利用示意图本文摘编自田云，周海燕主编《魔芋综合加工利用技术》第一章第2节及第3节部分内容，略有删减改动。文中图片素材来源于网络，仅供学术信息传播使用，如有侵权请及时联系删除。《魔芋综合加工利用技术》 “十三五”国家重点出版物出版规划项目主编：田云，周海燕责任编辑：贾超，付林林北京：科学出版社，2019.3 ISBN 978-7-03-060615-0 作者简介田云， 1979 年 6 月出生，博士，湖南农业大学教授、博士生导师。湖南省 “ 新世纪 121 人才工程 ” 第二层次人选，湖南省自然科学杰出青年基金获得者。主持和参加国家自然科学基金、国家科技支撑计划课题、科技部农业科技成果转化资金项目、科技部国际科技合作与交流项目等课题。获湖南省科学技术进步二等奖 3 项、三等奖 1 项；获得国家授权发明专利 2 项，申请和公开国家发明专利 1 5 项；主编 3 部著作。兼任中国生物化学与分子生物学会工业生物化学与分子生物学分会理事、中国微生物学会酶工程专业委员会委员、湖南省生物化学与分子生物学学会理事。内容简介魔芋药食同源，在我国有 2000 多年的栽培和食用历史，被世界卫生组织确定为全球十大保健食品之一。《魔芋综合加工利用技术》围绕魔芋综合加工利用方面的研究，从魔芋资源及综合加工利用概况、魔芋初加工技术、魔芋精粉和魔芋葡甘聚糖、魔芋低聚糖、魔芋飞粉综合利用和魔芋加工产业发展前景共六个方面进行了详细的阐述。本书的出版将为我国魔芋种质选育、初级加工和下游精深加工等领域提供重要参考，也将为促进魔芋加工产业技术升级、实现魔芋高效全值化开发利用、提升行业国际竞争力提供重要指导。本期编辑丨小文一起阅读科学! 科学出版社│微信ID：sciencepress-cspm 专业品质学术价值原创好读科学品味更多好素材，期待您的来稿与科学相约 | 科学出版社征稿启事; 个人分类: 科学书摘|10592 次阅读|0 个评论

植物佳丽---疣柄魔芋: 热度 9 saraca 2011-11-7 18:25; 在热闹的奇花异卉园，除了闻歌起舞的跳舞草，手一碰就敏感地合拢叶子的含羞草外，还有一种令人称奇的植物，叫疣柄魔芋（ Amorphophallus paeoniifolium ）。不过多数情况下，游客们很少关注它。它就像这奇花异卉园中的一位“壁花”，除了春天开花时让人称奇之外，其余季节就几乎无人问津了。疣柄魔芋，见过的人一听到，大都会皱眉而说：“哇，开花太臭了！”让人掩鼻的臭味，虽令人远之，却吸引着传粉生物和植物学家靠近：多么壮观的魔芋花啊！每年四五月份，疣柄魔芋的花序就会从地上冒出，绽放成一朵紫色巨花，足有一面盆那么大。看，具百褶裙般的紫佛焰苞正好转了一个圈，中央是手腕粗的金黄色花序，顶端是天南星科特有的钝圆锥状附属器。附属器呈深紫色，像美女盘起的发髻，刚好挺出佛焰苞外。盛开的疣柄魔芋，如一位身着华丽衣裙的贵妇，端庄、大气、美丽！佛焰苞内的花序是由细细密密的单性花组成，上部为雄花区，下部为雌花区。研究表明，雄花序区的温度特别高，有烫手之感，高温使花的臭味更浓，传得更远。臭味相投的传粉生物纷沓而至，落入了佛焰苞内，陶醉在雌花分泌的蜜汁里。从这个花序爬到另一个花序，这些虫子顺利地帮疣柄魔芋完成了传宗接代的重大任务。四五天的热闹过后，授粉已完成，佛焰苞逐渐萎蔫，一切都水到渠成，花开花落，花落结果。花序柄、花序轴慢慢伸长，逐渐发育为果序柄、果序轴，上面结满了大大小小的绿色幼果。整个夏天，一颗颗浆果由嫩绿，转至深绿，再到黄，逐渐变红。10月，终于修成了“正果”。这时的果序，长达50-100厘米之间，粗如小孩的胳膊，颇为壮观。熟透的疣柄魔芋，远远看去，像极了日本江户时代的美女，袅袅娜娜，亭亭玉立。看，整个棒状果序是她曼妙的身姿，熟透的浆果像一粒粒珍珠镶嵌成一件精致的和服，红中透黄，黄里泛绿，颜色鲜艳，裁剪合体。果序上部，散粉后的雄花区，恰好构成了美女细长的颈项，头顶是高高盘起的发髻，乍一看就是一位侧目专注，超然淡定的佳丽！美女有所思，美女有所虑。颀长的身材，白皙的颈项，微微转过头的神态，不失为一副典雅、温婉、清丽的美人图。如此一位佳人，在魔芋属 Amorphophallus 家族中，也同样具有肥厚的块茎，大小约为20厘米宽，30厘米长，可重达15公斤。这厚实的块茎富含淀粉，可用来做魔芋食品，富含人体所需的营养元素，是人们比较欢迎的绿色食品。; 个人分类: 认识植物|11026 次阅读|17 个评论

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