謝季云,趙曉敏,汪永琴,馬少帥,白友強,杜林笑,馬楠,李丹,李學文
(新疆農業(yè)大學食品科學與藥學學院,新疆烏魯木齊 830052)
富士蘋果作為我國的優(yōu)質栽培果品,具有皮薄肉厚、味甜汁多、色澤光亮等特點,阿克蘇地區(qū)作為新疆蘋果產量大區(qū),據(jù)統(tǒng)計,2015年其蘋果種植面積達到1.8萬公頃,蘋果產量達到42萬噸,占全疆產量的36.17%[1]。蘋果果實生長過程中積累糖的種類、含量及比率是決定果實品質和商品價值的重要因素之一[2,3],有研究表明,蘋果果實中糖的積累受果實庫強、碳水化合物代謝、山梨醇代謝、韌皮部卸載,跨膜運輸、蔗糖代謝及相關酶活性等方面的調控[2~4]。
1-MCP(1-Methylcyclopropene,1-甲基環(huán)丙烯)是一種含雙鍵的環(huán)丙烯類化合物,是一種乙烯受體抑制劑具有無毒、無味和無毒副作用等特點,在環(huán)丙烯類化合物中其活性強,使用效果好,對蘋果果實采后品質的保持有明顯作用,美國環(huán)保局(U.S.EPA)已批準其在蘋果的貯藏過程使用。人們通過研究 1-MCP處理對蘋果、香梨、桃、草莓和杏等果實在貯藏過程中的衰老及保鮮效果,發(fā)現(xiàn)1-MCP通過與乙烯受體結合,阻斷了乙烯反饋調節(jié)的生物合成,抑制了乙烯誘導的成熟作用,從而延長了水果和蔬菜的保鮮[5,6]。
果實的糖酸含量調控著果實貯藏過程中果實風味物質品質的變化,且果實糖含量受果實糖代謝相關酶活性的變化影響,目前,對果實糖代謝的研究主要集中在果實的發(fā)育過程中,對于1-MCP處理對不同采收期蘋果采后糖代謝的影響機理研究報道較少,因此本實驗通過使用濃度為1.0 μL/L的1-MCP對不同采收期蘋果進行熏蒸處理,研究蘋果果實在貯藏過程中糖含量及相關酶活性的變化,以期探討1-MCP處理對采后蘋果果實采后糖代謝的影響機理,為提高果實采后品質提供一定的理論依據(jù)。
試驗用材料采自阿克蘇紅旗坡農場管理良好的商品蘋果園,在果園不同區(qū)域隨機選擇15棵盛果期“富士”蘋果樹,并標記,每次從標記果樹隨機采摘大小均勻,無病蟲害和無機械損傷的果實,分三批采摘,采收日期分別為2016年10月22日(采收期Ⅰ)、11月1日(采收期Ⅱ)、11月12日(采收期Ⅲ),每次采摘90 kg,運回實驗室,剔除機械損傷果實,裝箱,放置在-1~0 ℃,相對濕度90%~95%的冷庫中貯藏。1-MCP,美國羅門哈斯中國公司提供;果糖、葡萄糖、蔗糖、山梨醇標準品購自Sigma公司,均為色譜純級。
1.2.1 樣品處理方法
1-MCP處理方法參照謝季云等[7]的方法。
1.2.2 樣品的制備
樣品的制備參照王艷穎等[8]、Zhang等[9]的方法并加以改進。準確稱取3 g果肉,加入了7 mL超純水研磨成勻漿后轉入10 mL高心管中,80 ℃水浴超生提取1 h,使可溶性糖充分浸出。冷卻后11000 r/min離心20 min,將上清液過濾到25 mL的容量瓶中,殘渣加超純水再提取,合并上清液,用超純水定容至25 mL容量瓶中。用0.22 μm的有機濾膜過濾后待測。
1.2.3 標準溶液的配置
準確稱取果糖、蔗糖、葡萄糖和山梨醇標樣各500 mg,用超純水定溶于10 mL容量瓶中,搖勻50 mg/mL的糖標準母液,再用超純水稀釋成濃度為0.25、0.50、1.00、2.00、2.50、5.00 mg/mL的混標溶液。
1.2.4 高效液相色譜條件
可溶性糖測定的色譜條件為:Athena NH2,(120 A,4.6 mm×250 mm,3 μm)色譜柱及保護柱,柱溫40 ℃,流動相為乙腈:水=75:25,(V/V),流速 1.00 mL/min,進樣量20 μL;檢測器為示差折光檢測器。外標法定量。
1.2.5 酶液制備及酶活性的測定
1.2.5.1 酶液的制備
蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)、酸性轉化酶(AI)、中性轉化酶(NI)酶液制備方法參照Lowell[10]的方法并加以改動:稱取1 g去皮果肉于冰浴的研缽中,分批加入5 mL提取緩沖液,提取液成分:100 mmol/L Tris-HCL(pH 7.0)緩沖液,內含5 mmol/L MgCl2,2 mmol/L EDTA-Na,2%乙二醇,0.2%牛血清清蛋白(BSA),2%PVP,5 mmol/L LDTT,冰浴研磨提取,2 ℃下10000 r/min離心20 min,取上清液3 mL裝入透析袋中,透析袋置于透析緩沖液中4 ℃透析過夜,其間更換透析液三次,透析后酶液備用。透析液成分,25 mmol/L Tris-HCL(pH 7.0)緩沖液,內含 2.5 mmol/L MgCl2,1 mmol/L EDTA-Na2,1%乙二醇,1 mmol/L DTT。
山梨醇脫氫酶(SDH)酶液制備方法參照Yamamguchi[11]等的方法并有所改動:稱取1 g新鮮去皮果肉于冰浴的研缽中,加入8 mL提取緩沖液,冰浴研磨提取,經(jīng)濾紙過濾后,濾液經(jīng)11000 r/min離心15 min,上清夜加入NH4SO4至達到40%飽和度,經(jīng)11000 r/min離心20 min,將沉淀顆粒去除,將上清液裝入透析袋中,用其10倍體積的稀釋10倍的提取液(去除TritonX-100)透析緩沖液4 ℃透析過夜,其間更換透析液三次,透析后酶液備用。
1.2.5.2 酶活性測定
SS-C活性測定:通過480 nm比色測定分解方向生成的果糖來定量,反應體系包括:0.4 mL酶反應液(100 mmol/L tris-MES (pH 7.0)緩沖液,內含 10 mmol/L蔗糖,5 mmol/L醋酸鎂,5 mmol/L DTT),0.1 mL 10 mmol/L UDP,0.05 mL透析后的酶液,補水至1 mL,在30 ℃下反應30 min后加入0.2 mL 30%KOH,轉入沸水浴10 min終止反應,冷卻至室溫,混勻后加入3 mL蒽酮溶液[0.15 g蒽酮溶于100 mL 81%硫酸]在40 ℃下反應20 min后冷卻,測定在480 nm下測定吸光值。計算蔗糖的合成量,對照用蒸餾水代替UDP,表示蔗糖合成酶活性,單位mg/(g·h FM)。
SS-S活性測定:酶反應液改為[10 mmol/L果糖,5 mmol/L醋酸鎂,5 mmol/L DTT]把 0.1 mL、10 mmol/L的UDP換成10 mmol/L的UDPG,對照用蒸餾水代替UDPG。
SPS活性測定:除反應液改為 UDP-葡萄糖 10 mmol/L,果糖-6-磷酸 5 mmol/L,葡萄糖-6-磷酸 15mmol/L,15 mmol/L MgCl2,1 mmol/L EDTA,0.1 mol/L硼酸緩沖液(pH 8.0)外,其余與蔗糖合成酶活性測定相同,對照用蒸餾水代替UDPG,單位mg/(g·h FM)。
NI活性測定:參考王惠聰?shù)萚12]并加以改進,取0.2 mL酶液加入1 mL的反應液[1%蔗糖,0.1 ml/L磷酸緩沖液(pH 7.0),5 mmol/L MgCl2,1 mmo/L EDTA]在37 ℃下水浴30 min后,加1.2 mL DNS試劑終止反應,沸水浴5 min,冷卻后加2.4 mL蒸餾水,混勻后在540 nm下測定吸光值,用3,5-二硝基水楊酸法測定還原糖含量,計算還原糖產生速率,表示轉化酶的的活性,單位 mg/(g·h FM)。
AI活性的測定:參考王惠聰[12]等并加以改進,除反應液改為1%蔗糖,0.1 mol/L醋酸緩沖液,pH 4.7,其余于NI活性測定相同。
SDH活性的測定:SDH活性測定參照Yamaguchi等[11]的方法并有所改動:通過 340 nm比色測定NAD+(氧化型輔酶Ⅰ)在 D-山梨醇存在的情況下的還原量來測定。反應混合液包括:1 mM NAD+,0.1 Mtris-HCL(pH 9.0),500 mM D-山梨醇,0.6 mL酶液。
采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)分析與作圖,SAS V8.0進行差異顯著性分析,*表示差異顯著(p<0.05),**表示差異顯著(p<0.01)。
由圖1可見,隨著貯藏時間的延長,不同采收期果實在貯藏過程中變化趨勢不同,且總體呈下降趨勢,采期Ⅱ、Ⅲ在貯藏30 d出現(xiàn)上升峰值后下降,采期Ⅰ未有這一現(xiàn)象,1-MCP處理在整個貯藏期內,均抑制了果實蔗糖的積累,采期Ⅰ處理組果實蔗糖含量在整個貯藏期內均低于對照組,且對照組果實在貯藏120 d蔗糖含量達到最小值為14.3 mg/g,隨后蔗糖含量呈上升趨勢,至貯藏結束,對照組果實蔗糖含量為 18.6 mg/g,處理組果實較對照組變化趨勢較為平穩(wěn);采期Ⅱ處理組與對照組果實蔗糖含量在貯藏 0~60 d時變化趨勢差異顯著(p<0.05),對照組果實在0~30 d內呈現(xiàn)上升趨勢,至貯藏30 d蔗糖含量達到30.3 mg/g為整個貯藏期內的峰值,此時處理組果實蔗糖含量為20.1 mg/g;采期Ⅲ對照組與處理組果實在整個貯藏期內呈現(xiàn)先上升后下降趨勢,但上升趨勢不明顯,處理組在貯藏30~120 d平均低于對照組9.6 mg/g,表明1-MCP處理對蘋果果實蔗糖含量與很好的抑制作用。以采期Ⅲ較為明顯。
圖1 1-MCP處理對不同采收期果實蔗糖含量變化的影響Fig.1 Effect of 1-MCP treatment on changes of sucrose content in different harvested fruits
由圖2可見,隨著貯藏期的延長,采期Ⅰ、Ⅲ果實在不同采收期蘋果果實葡萄糖含量變化均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,采期Ⅰ對照組果實由采收時 10.56 mg/g至貯藏90 d下降為4.56 mg/g隨后呈現(xiàn)上升趨勢,處理組果實在貯藏0~60 d內下降,隨后平穩(wěn)上升,至貯藏結束葡萄糖含量低于對照組3.96 mg/g;采期Ⅱ果實葡萄糖與蔗糖含量在整個貯藏期內變化趨勢不平穩(wěn),對照組與處理組均出現(xiàn)了兩個明顯的峰值,但峰值大小差異顯著(p<0.05)至貯藏結束處理組果實葡萄糖含量低于對照組果實6.24 mg/g;采期Ⅲ對照組果實在貯藏0~150 d內呈平緩下降趨勢,處理組果實在貯藏0~90 d內抑制了果實葡萄糖的生成,較對照組差異不顯著,但在貯藏90~150 d內含量明顯上升,至貯藏結束(150 d)高于對照組5.02 mg/g;表明1-MCP處理可以抑制果實葡萄糖含量的生成,但效果不明顯,且對不同采收期果實效果差異顯著。
圖2 1-MCP處理對不同采收期果實葡萄糖含量變化的影響Fig.2 Effect of 1-MCP treatment on changes of glucose content in different harvesting fruits
由圖3可見,隨著貯藏期的延長,不同采收期果實在整個貯藏期間果實果糖含量變化趨勢均不相同,采期Ⅰ對照組與處理組果實在整個貯藏期內出現(xiàn)兩個峰值,且處理組果實與對照組均在貯藏第30 d、90 d出現(xiàn)峰值,處理組果糖含量峰值分別高于對照組13.3 mg/g、16.8 mg/g。
圖3 1-MCP處理對不同采收期果實果糖含量變化的影響Fig.3 Effect of 1-MCP treatment on fruit fructose content in different harvesting periods
在貯藏后期(120 d~150 d)處理組含量低于對照組;采期Ⅱ處理組果實在整個貯藏期間對果實果糖含量的積累有明顯的抑制作用,在貯藏0~90 d處理組與對照組果實果糖含量差異顯著(p<0.01),在貯藏
90~150 d內,處理組果實的果糖含量高于對照組,且在貯藏120 d時,處理組果實果糖含量達到整個貯藏期的峰值,高于對照組果實30.3%,隨后呈下降趨勢,至貯藏結束處理組果實高于對照組10 mg/g;采期Ⅲ對照組果實果糖含量在整個貯藏期內平緩下降,處理組果實在貯藏0~90 d內呈下降趨勢,但在貯藏90 d后果實果糖含量呈快速上升趨勢,至貯藏結束果糖含量上升了34.38 mg/g;表明1-MCP處理可以抑制果實在貯藏過程中果糖含量的積累,但對不同采收期果實在貯藏前、中、后期的抑制效果不同,以采收期Ⅰ的后期(120~150 d)采收期Ⅱ的前期(0~60 d)采收期Ⅲ的前中期(0~120 d)最為顯著(p<0.05)。
圖4 1-MCP處理對不同采收期果實山梨醇含量變化的影響Fig.4 Effect of 1-MCP treatment on sorbitol content in fruits at different harvesting times
由圖4可見,在貯藏過程中,不同采收期果實的山梨醇含量變化呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,以采期Ⅰ果實下降幅度最為顯著(p<0.01),且采期Ⅱ對照組果實在貯藏0~30 d出現(xiàn)上升趨勢后下降,采期Ⅰ處理組與對照組果實在貯藏前期山梨醇含量呈快速下降趨勢,較處理組,對照組果實在貯藏0~90 d山梨醇含量平均比其低2.96 mg/g,貯藏90 d以后對照組果實山梨醇含量呈上升趨勢,至貯藏結束對照組果實山梨醇含量比處理組果實山梨醇含量高3.85 mg/g;采期Ⅱ處理組果實在整個貯藏期內山梨醇含量變化趨勢平穩(wěn),在貯藏期內平均山梨醇含量低于對照組果實,對照組果實在貯藏0~30 d內上升后呈下降趨勢,采期Ⅲ處理組果實在貯藏 0~90 d內山梨醇含量平均低于對照組3.5 mg/g,較其他兩個采收期相比,至貯藏結束處理組果實山梨醇含量高于對照組,表面1-MCP處理可以抑制果實在低溫貯藏過程中山梨醇含量的下降,但對成熟度較低的果實有相反作用。對采期Ⅱ和采期Ⅲ抑制效果較好,但至貯藏后期(120~150 d)1-MCP處理效果均有差異。
圖5 1-MCP處理對不同采收期果實蔗糖磷酸合成酶活性的影響Fig.5 Effect of 1-MCP treatment on sucrose phosphate synthase activity in different harvested fruits
由圖5可見,隨著貯藏期的延長,不同采收期果實在貯藏過程中蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性變化趨勢不同,采期Ⅰ對照組果實在貯藏過程中SPS活性呈上升趨勢,至貯藏結束,對照組果實SPS活性遠高于處理組果實;采期Ⅱ處理組果實SPS活性在貯藏0~90 d低于對照組,較對照組在貯藏30 d、60 d、90 d的酶活性,處理組果實酶活性分別只有對照組的 46.6%、46.7%、24.7%;采期Ⅲ處理組果實 SPS活性在貯藏60~150 d顯著(p<0.05)低于對照組果實,但在貯藏前期(0~30 d)沒有明顯效果,表明1-MCP處理可以抑制不同采收期果實的SPS活性,對采收期Ⅰ的果實SPS酶活性抑制效果較好,對于采期Ⅱ的前中期(0~90 d)、采期Ⅲ的中后期(60~150 d)同樣有明顯的抑制效果。
由圖6可見,隨著貯藏期的延長,不同采收期果實 SS-C活性在貯藏過程均呈上升趨勢,采期Ⅰ處理組果實在整個貯藏期 SS-C活性均高于對照組,在貯藏0~30 d處理組果實SS-C酶活性迅速上升,而對照組果實則是緩慢下降,至貯藏30 d對照組果實酶活性僅為處理組果實酶活性的 44.3%;采期Ⅱ果實在貯藏0~60 d內處理組與對照組果實酶活性差異不顯著,至貯藏60 d后,差異明顯(p<0.01),在貯藏60~90 d內對照組果實酶活性呈下降趨勢,至貯藏90 d后酶活性逐漸上升,較對照組,處理組果實在貯藏90 d后呈先下降后上升趨勢,且在貯藏30~120 d內酶活性均高于對照組;采期Ⅲ處理組果實SS-C活性在貯藏0~60 d內酶活性低于對照組,在貯藏 90~120 d內高于對照組。
圖6 1-MCP處理對不同采收期果實蔗糖合成酶(分解方向)活性的影響Fig.6 Effect of 1-MCP treatment on sucrose synthase(decomposition direction) activity in different harvesting periods
比較其他兩個采收期果實處理效果不明顯,且至貯藏結束,對照組酶活性高于處理組果實酶活性;表明1-MCP處理在貯藏過程中可以提升果實的SS-C酶活性從而加快果實蔗糖含量的下降,對采收期Ⅰ、采收期Ⅱ、采收期Ⅲ果實均有明顯的效果。
由圖7可見,在貯藏過程中,隨著貯藏期的延長,不同采收期果實SS-S活性變化趨勢差異不明顯,采期Ⅰ處理組與對照組果實在貯藏過程中 SS-S活性呈下降趨勢,除貯藏60 d處理組果實SS-S酶活性低于對照組,在整個貯藏期內處理組果實SS-S活性均高于對照組,但差異不顯著;采期Ⅱ處理組果實SS-S酶活性除在貯藏60 d高于對照組,在整個貯藏期內SS-S酶活性均低于對照組,至貯藏結束(150 d),與對照組果實SS-S酶活性差異顯著(p<0.05),處理組果實酶活性為對照組果實酶活性的 65.2%;采期Ⅲ對照組果實在貯藏過程中呈重復的先下降后上升趨勢,處理組較對照組在貯藏前期(0~60 d)和貯藏后期(120~150 d)抑制的果實SS-S的活性;表明1-MCP處理可以在貯藏過程抑制果實在貯藏過程中SS-S的酶活性,且不同采收期間差異顯著(p<0.05),以采期Ⅱ和采期Ⅲ效果明顯。
圖7 1-MCP處理對不同采收期果實蔗糖合成酶(合成方向)活性的影響Fig.7 Effect of 1-MCP treatment on sucrose synthase (synthesis direction) activity at different harvest time
由圖8可見,隨著貯藏期的延長,不同采收期果實酸性轉化酶(AI)活性在貯藏過程中呈上升趨勢,采期Ⅰ處理組果實 AI活性在整個貯藏期中顯著高于對照組(p<0.01)且處理組果實AI活性在貯藏0~30 d內迅速升高,在貯藏60 d達到峰值后逐漸下降,對照組果實在貯藏120 d達到活性峰值,且活性為處理組的77.3%;采期Ⅱ果實處理組果實AI活性在整個貯藏過程中低于對照組果實AI活性,在貯藏第60 d、90 d、120 d處理組果實AI活性僅為對照組活性的84.5%、54.1%、51.9%;采期Ⅲ果實AI活性在貯藏過程中變化趨勢同采期Ⅰ相似,在貯藏0~90 d處理組果實AI活性顯著高于(p<0.05)對照組果實,但貯藏90 d后,差異不明顯,至貯藏結束,處理組和對照組果實 AI活性無明顯差別;表明1-MCP處理可以改變貯藏過程中 AI活性,且對不同采收期果實的效果不同,對采收期Ⅰ、Ⅲ為提升作用,而對采收期ⅡAI活性為抑制作用。
圖8 1-MCP處理對不同采收期果實酸性轉化酶活性的影響Fig.8 Effect of 1-MCP treatment on acid invertase activity at different harvest times
由圖9可見,不同采收期果實中性轉化酶(NI)活性在貯藏過程中呈先上升后下降的趨勢,采期Ⅰ處理組果實NI活性在貯藏0~150 d內高于對照組果實,且在貯藏60 d時,對照組果實AI活性僅為處理組果實的45.4%,在貯藏90~150 d內處理組與對照組果實AI活性變化趨勢相同,較貯藏0~90 d差異不明顯;采期Ⅱ處理組果實在貯藏0~60 d內表現(xiàn)為對AI活性的提升,但在貯藏90~150 d內表現(xiàn)為對AI活性的抑制,且抑制效果明顯高于提升效果;采期Ⅲ處理組果實AI活性在貯藏0~60 d內同樣高于對照組果實,但在貯藏60 d后與對照組果實相比呈交替上升趨勢,至貯藏結束,處理組果實AI活性比對照組果實AI活性高17%;表明1-MCP處理對不同采收期果實AI活性的表現(xiàn)上效果差異很大,但在貯藏0~60 d內均表現(xiàn)為提升AI活性,且效果明顯,較采期Ⅰ與采期Ⅲ相比,至貯藏結束,采期Ⅱ果實NI活性較低。
圖9 1-MCP處理對不同采收期果實中性轉化酶活性的影響Fig.9 Effect of 1-MCP treatment on the activity of neutral invertase in different harvested fruits
圖10 1-MCP處理對不同采收期果實山梨醇脫氫酶酶活性的影響Fig.10 Effect of 1-MCP treatment on sorbitol dehydrogenase activity in different harvesting periods
由圖 10可見,不同采收期果實山梨醇脫氫酶(SDH)活性在貯藏過程中呈下降趨勢,采期Ⅰ1-MCP處理組果實與對照組果實在貯藏前期(0~30 d)時活性差異不顯著,從貯藏60 d后處理組SDH活性明顯低于對照組果實SDH活性,至貯藏150 d處理組果實SDH活性高于對照組;采期Ⅱ1-MCP處理組果實在整個貯藏過程中高于對照組,以貯藏0~60 d較為明顯,貯藏60 d后差異不顯著;采期Ⅲ處理組果實與對照組組果實在貯藏過程中 SDH的活性高于采期Ⅰ和采期Ⅱ,且處理組果實較采期Ⅰ、采期Ⅱ處理組果實在貯藏過程中明顯提升了貯藏過程中果實的 SDH活性,在貯藏30 d、60 d、120 d、150 d對照組果實SDH活性僅為處理組果實SDH活性的66.67%、83.33%、60%、57.14%;表明 1-MCP處理對不同采收期果實在貯藏過程中 SDH的活性影響效果不同,以對采期Ⅰ果實表現(xiàn)為抑制效果,對采期Ⅱ、采期Ⅲ果實表現(xiàn)為提升酶活性。
在蘋果整個貯藏過程中,富士蘋果果實的可溶性糖含量與糖代謝相關酶活性的相關性表如表1所示??梢钥闯?,在整個貯藏過程中,果實中的SPS活性與蔗糖含量的變化呈極顯著的正相關且相關系數(shù)為0.434**,與葡萄糖含量變化呈負相關性,與果糖和山梨醇含量的變化均呈正相關;在貯藏過程中,果實SS-C的活性與果實在貯藏過程中蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨醇含量變化均呈顯著的正相關性,與山梨醇含量變化呈極顯著相關性,相關系數(shù)為0.513**。果實SS-S活性與果實在貯藏過程中果實蔗糖、葡萄糖、山梨醇含量變化呈負相關性,與果糖含量變化呈顯著的負相關性,相關系數(shù)為-0.854*;果實中酸性轉化酶與中性轉化酶活性變化與蔗糖含量及山梨醇含量變化均呈負相關性。
AI活性變化與果實中葡萄糖含量含量變化呈顯著的負相關性,相關系數(shù)為-0.375**,且與果糖含量變化呈正相關性,NI活性變化與葡萄糖含量及果糖含量變化相關性相反,其與葡萄糖含量活性變化呈正相關,與果糖含量變化呈負相關。在貯藏過程中果實的SDH活性變化與果實果糖含量、山梨醇含量呈正相關性,且與蔗糖含量呈顯著的正相關,與葡萄糖含量的變化呈負相關。
表1 蘋果貯藏過程中果實中可溶性糖與相關酶活性的相關分析Table 1 Correlation analysis of soluble sugar and related enzyme activities in apple fruits during storage
3.1 1-MCP作為一種高效的乙烯受體抑制劑被廣泛應用在蘋果、香蕉、桃和香梨等水果保鮮上,在商業(yè)化的應用上前進廣泛,糖代謝是一個復雜的過程,目前人們對糖代謝開展了一些研究,但對采后經(jīng)過保鮮劑處理后的果實糖代謝的研究還很缺乏。采收期是影響蘋果在低溫貯藏過程中的重要因素,本實驗通過使用 1-MCP對三個采收期果實進行熏蒸處理,發(fā)現(xiàn)1-MCP處理可以明顯抑制不同采收期果實在低溫貯藏過程中蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇含量的增加,且以前期表現(xiàn)較為明顯,魏建梅等[13]對嘎拉蘋果研究表明,1-MCP處理在一定程度上抑制了果實在貯藏前期葡萄糖、果糖和蔗糖含量的增加與本實驗結果相同。
3.2 蔗糖位于蘋果果實細胞的細胞質和自由空間中,在貯藏過程中受到多種酶活性的調控,AI和NI是兩種主要起分解蔗糖作用的酶,在貯藏過程中中期采摘果實的AI和NI活性呈下降趨勢,其他兩個采收期果實在貯藏過程中 AI、NI活性均呈逐漸上升后下降趨勢,三個采收期果實的蔗糖含量在貯藏過程中均呈現(xiàn)下降趨勢,由表1可見蔗糖含量的變化與AI和NI的活性變化呈現(xiàn)負相關性,但與 AI活性的相關系數(shù)僅為-0.058,且差異不顯著,蔗糖含量變化與NI活性的相關系數(shù)為-0.304,Stepansky等[14]在甜瓜的研究上發(fā)現(xiàn)低酸性轉化酶是蔗糖積累的前提條件,而較高的酸性轉化酶活性有利于蔗糖的分解和己糖的積累,劉衛(wèi)曉等[15]在對甘蔗研究上的結果與本實驗相似,然而蔗糖的合成與分解并不僅僅受AI和NI活性的調控,果實采后蔗糖合成酶具有合成和分解蔗糖的雙重屬性[16],在本實驗中,蔗糖分解酶的總活性大于合成酶的總活性從而導致蔗糖含量下降,這與王君在采后黃冠梨的研究上結論相同[17]。本實驗中蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS-S)在貯藏過程中表現(xiàn)對蔗糖合成的促進,Macrae等[18]在對獼猴桃的研究上表明,隨著果實進入后熟階段,SPS活性增加,蔗糖不斷積累,蔗糖的積累與SPS活性的提高表現(xiàn)為顯著的正相關,在本實驗中蔗糖含量的變化與SPS活性變化同樣表現(xiàn)為正相關,相關系數(shù)到達0.434**,與SS-S活性相關系數(shù)為-0.652,陳美霞等[19]在研究杏果實蔗糖含量變化中也發(fā)現(xiàn)蔗糖的積累與蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性提高相關,在本實驗中三個采收期果實SPS與SS-S活性主要呈下降趨勢,且經(jīng)1-MCP處理的果實SPS活性顯著低于對照組,表明SPS與SS-S是影響阿克蘇富士蘋果蔗糖含量變化的重要酶,且1-MCP處理在貯藏過程中降低了SPS與 SS-S的活性從而延緩了蔗糖含量的增加,這與Moriguchi[20]在日本梨的研究上結果一致。
3.3 在本實驗中,三個采收期果實的果糖含量均占總糖的比例最高,達到 54%,這與趙尊行[21]劉金豹[22]的研究結論相符,宋燁等[23]在瑞星蘋果的研究上發(fā)現(xiàn)蔗糖含量占總糖的比例最高,表明不同品種蘋果果實可溶性糖含量的差異明顯,經(jīng)1-MCP處理的果實在貯藏過程,不同采收期果實果糖含量在貯藏過程中影響效果差異顯著,分析認為可能是成熟度差異造成這一影響,孫希生[24]等在金冠蘋果上的研究表明,1-MCP處理作用效果隨果實成熟度增加而減弱,這與本實驗對果糖含量在貯藏過程影響效果不同,分析認為可能是品種差異造成這一影響,Yamaki等[25]對蘋果在低溫貯藏過程中的研究發(fā)現(xiàn)果實中果糖的增加與山梨醇脫氫酶活性的增強是相關的,而王永章等[26]對富士蘋果的研究表明,紅富士蘋果在發(fā)育過程中果實果糖、葡萄糖的積累與SS活性顯著相關,與SPS和NI活性無顯著相關性,表明蘋果果實在發(fā)育與貯藏過程中果糖含量的變化受到不同酶活性共同調控,在本實驗中發(fā)現(xiàn)與果糖含量變化呈顯著相關的酶為蔗糖合酶(SS-S),相關系數(shù)為-0.854*,NI活性與果糖含量相關系數(shù)為-0.115且與葡萄糖的相關系數(shù)僅為0.021,而1-MCP處理對于不同采收期果實NI的活性影響效果也不同,表明 NI對于果實果糖和葡萄糖的調控影響不顯著。
3.4 山梨醇作為蘋果葉片的主要光合同化產物,在蘋果果實內只有分解沒有從頭合成的過程,在果實發(fā)育過程中,山梨醇在蘋果果實內占可溶性碳水化合物的3%~8%,但在葉片中達到 70%~80%,山梨醇由葉片進入果實后大部分在山梨醇脫氫酶和山梨醇氧化酶的作用下,催化轉化為果糖和葡萄糖[3,27],在本實驗中,1-MCP處理在貯藏過程中對SDH的調控表現(xiàn)為采收期Ⅰ抑制,采收期Ⅱ、Ⅲ提高,對不同采收期果實效果差異顯著,山梨醇脫氫酶活性與山梨醇含量變化相關系數(shù)為 0.448,與蔗糖合成酶(SS-C)的相關系數(shù)達到0.513**,分析認為是由于在果實貯藏過程中山梨醇含量受山梨醇脫氫酶催化轉化為果糖,果糖含量出現(xiàn)上升趨勢,果糖作為信號分子可能誘導了果實中SS-C的活性從而引起酶活性的升高,這與Yamaki的研究結果相符合,Suzuki等[28]對4年生的富士蘋果上同樣研究表明,果糖含量變化與 SDH活性變化在不同時期表現(xiàn)不同的相關性,且以前期表現(xiàn)為相關,后期表現(xiàn)為不相關。這與本實驗果糖含量與山梨醇活性在貯藏前期的變化趨勢相符合。
3.5 本實驗通過對貯藏過程中果實蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇含量的測定,以及對糖代謝相關酶活性的測定,發(fā)現(xiàn)1-MCP處理對貯藏過程中可溶性糖含量的影響效果顯著,對酶活性的調控明顯,進一步表明,果實可溶性糖作為呼吸消耗代謝的能量和底物,1-MCP作為乙烯受體抑制劑通過調控呼吸調節(jié)了糖代謝相關酶活性,從而延緩了果實糖代謝的進程以達到延緩果實品質的下降,在今后的研究中,應多從分子水平探討糖代謝相關酶在采后果實中作用,為果實品質改善提供可行方式,并能在實際中得到運用。