杜嶸宇,黃二賓,吳化雨,王 芳,2,鄧 佳,3,*
(1.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,云南 昆明 650224;2.西南地區(qū)生物多樣性保育國家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650224;3.西南山地森林資源保育與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650224)
葡萄柚(Citrus paradisi),蕓香科柑橘屬果實(shí),又名西柚,為世界四大柑橘類群之一。葡萄柚果實(shí)富含維生素,具有很高的營養(yǎng)價(jià)值,由于其果肉多汁,常用于鮮食和果汁加工[1-2]。近年來隨著其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的不斷提高,如何有效延長采后葡萄柚果實(shí)的貯藏期成為了研究的焦點(diǎn)。果實(shí)后熟軟化一直是影響果實(shí)貯藏的關(guān)鍵性問題。果實(shí)質(zhì)地的軟化不僅會(huì)直接影響到果實(shí)的口感、外觀品質(zhì),更易使其受到病原侵染發(fā)生病害從而縮短其貯藏期[3-4]。目前對采后果實(shí)軟化過程的研究發(fā)現(xiàn),果實(shí)軟化的主要原因是果膠、半纖維素、纖維素等構(gòu)成果實(shí)細(xì)胞壁的主要物質(zhì)在細(xì)胞壁降解酶的作用下被水解,引起細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的破壞和細(xì)胞間連接減少,導(dǎo)致細(xì)胞間黏合力下降,從而致使軟化發(fā)生[5]。研究發(fā)現(xiàn),外源草酸處理采后李果實(shí)能有效維持果實(shí)內(nèi)細(xì)胞壁多糖含量,使果實(shí)保持較高的硬度[6]。Wang Shiyao等[7]發(fā)現(xiàn)乙烯吸收劑處理對采后藍(lán)莓果實(shí)軟化有明顯抑制作用。蘆玉佳等[8]研究發(fā)現(xiàn),外源果糖處理采后杏果實(shí)也能有效抑制果實(shí)貯藏期間細(xì)胞壁代謝酶的活性,從而延緩果實(shí)貯藏期間的軟化進(jìn)程。
目前,生物防治以其綠色、健康的優(yōu)點(diǎn),近年來成為了研究的熱點(diǎn)。拮抗酵母能夠有效保持貯藏期間果實(shí)的品質(zhì),提高采后果實(shí)的抗性[9-12]。研究表明,在培養(yǎng)基中添加多糖類物質(zhì),可以有效提高拮抗酵母的生防能力。王蕓[13]研究發(fā)現(xiàn),添加0.5%β-葡聚糖誘導(dǎo)培養(yǎng)隱球酵母處理采后蘋果,可提高果實(shí)內(nèi)多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶、過氧化物酶、過氧化氫酶等抗性相關(guān)酶的活性,顯著提高酵母防治蘋果青霉病的生防效力,并未對蘋果的貯藏品質(zhì)造成任何不良影響。黃伊寧[14]證實(shí),添加N-乙酰氨基葡萄糖培養(yǎng)海洋紅冬孢酵母對梨果實(shí)擴(kuò)展青霉表現(xiàn)出了更好的拮抗效果。顧寧[15]同樣證實(shí),殼聚糖誘導(dǎo)培養(yǎng)的膠紅酵母對草莓灰霉病的抑制效果明顯。羧甲基殼聚糖(carboxymethyl chitosan,CMCS)是殼聚糖的衍生物,屬于多糖物質(zhì),其具有無毒、易溶于水且抗菌的特性,CMCS處理能有效維持采后果實(shí)貯藏品質(zhì),增強(qiáng)果實(shí)抗病性,從而延長果實(shí)的貨架期,常被用作果品采后保鮮劑[16-20]。課題組前期研究同樣發(fā)現(xiàn),添加CMCS誘導(dǎo)培養(yǎng)羅倫隱球酵母(Cryptococcus laurentii)(CMCS-C.laurentii)對采后葡萄柚果實(shí)青、綠霉病生防效力有明顯的促進(jìn)作用,維持果實(shí)貯藏品質(zhì)[21]。
細(xì)胞壁是植物抵御大多數(shù)病菌侵染的第一道重要結(jié)構(gòu)屏障,細(xì)胞壁的強(qiáng)度與植物抗病密切相關(guān)[22]。添加多糖物質(zhì)培養(yǎng)酵母處理可增強(qiáng)采后果實(shí)抗病能力,除誘導(dǎo)提高果實(shí)抗性防御酶活性外,誘導(dǎo)培養(yǎng)酵母對果實(shí)細(xì)胞壁代謝的報(bào)道較少。因此,本研究依據(jù)此前研究結(jié)果,以葡萄柚果實(shí)為實(shí)驗(yàn)材料,研究CMCS誘導(dǎo)培養(yǎng)羅倫隱球酵母對采后葡萄柚果實(shí)細(xì)胞壁組分含量、細(xì)胞壁降解酶活性和細(xì)胞壁微觀結(jié)構(gòu)的影響,以期明確CMCS誘導(dǎo)培養(yǎng)羅倫隱球酵母處理對葡萄柚果實(shí)細(xì)胞代謝的影響,為探究多糖誘導(dǎo)提高酵母對果實(shí)采后病害防治效力機(jī)制提供參考。
供試材料:‘里約紅’葡萄柚,采購于佳沃(青島)果業(yè)有限公司。挑選出圓潤飽滿、大小一致、成熟度一致、無機(jī)械損傷且無病蟲害的果實(shí),用純水洗凈晾干后,再用2%次氯酸鈉(NaClO)溶液浸泡2 min,置于經(jīng)過消毒處理的塑料筐中晾干后室溫條件(25 ℃、相對濕度85%~95%)下保存?zhèn)溆谩?/p>
羅倫隱球酵母(Cryptococcus laurentiiATCC18803),購買于廣東微生物研究所。采用YM液體培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng),置于28 ℃、200 r/min搖床振蕩培養(yǎng)24 h,濃度為1×107CFU/mL(血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)),備用。
CMCS(羧基化度≥80%)大連美侖生物技術(shù)有限公司。
CP214電子天平 蘇州賽恩斯儀器有限公司;手持GY-2硬度計(jì) 艾德堡儀器有限公司;YXQ-LS立式壓力蒸汽滅菌器 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;SW-CJ-2FD超凈工作臺(tái) 蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司;HH-B11-BS-II恒溫培養(yǎng)箱 哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司;TS-2102C恒溫?fù)u床 上海天呈實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司;70型離子交換純水器 上海南華醫(yī)療器械廠;AF103商用制冰機(jī) 美國斯科茨曼公司;UV6100紫外-可見分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司;MIKRO 220R冷凍型臺(tái)式高速離心機(jī) 廣州市華粵行儀器有限公司;DK-98-IIA恒溫不銹鋼水浴鍋 蕭山永發(fā)電器有限公司;702型超低溫冰箱 美國賽默飛世爾科技公司;GZX-GF101電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司;H-7650型生物透射電子顯微鏡 日本日立公司。
1.3.1 CMCS誘導(dǎo)羅倫隱球酵母(CMCS-C.laurentii)懸浮液的制備
將培養(yǎng)好的C.laurentii酵母懸浮液接種于含0.5 g/100 mL CMCS的NYDB液體培養(yǎng)基中,接種量為2%,裝液量為100/500 mL,置于28 ℃、200 r/min的搖床上培養(yǎng)24 h,濃度為1×107cells/mL(血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)),待用。
1.3.2 果實(shí)處理
本實(shí)驗(yàn)設(shè)2 個(gè)處理,對照組(CK):用無菌水浸泡果實(shí)3 min;處理組(CMCS-C.laurentii):用CMCS誘導(dǎo)培養(yǎng)羅倫隱球酵母(1×107cells/mL)懸浮液浸泡果實(shí)3 min。每組處理60 個(gè)果實(shí),上述處理浸泡、自然晾干后套袋,分裝于經(jīng)過消毒處理的塑料筐內(nèi),置于室溫條件(25 ℃、相對濕度85%~95%)貯藏75 d。每15 d取樣,每次取10 個(gè)果實(shí)進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定,重復(fù)3 次,共取樣6 次。
1.3.3 葡萄柚果實(shí)細(xì)胞壁代謝相關(guān)指標(biāo)測定
1.3.3.1 硬度與質(zhì)量損失率的測定
果實(shí)硬度使用手持GY-2硬度儀測量;果實(shí)質(zhì)量損失率使用CP214電子天平測定。
1.3.3.2 貯藏期間果實(shí)細(xì)胞壁多糖物質(zhì)含量測定
細(xì)胞壁多糖的提取參照蘆玉佳[8]和鄧佳[4]等的方法,分步提取細(xì)胞壁水溶性果膠(water-soluble pectin,WSP)、離子型果膠(ion bound pectin,ISP)、共價(jià)結(jié)合型果膠(covalent bound pectin,CSP)(分別用去離子水、50 mmol/L乙二胺四乙酸溶液和50 mmol/L Na2CO3溶液抽提)、緊密型半纖維素(24% KOH-soluble fraction,24KSF)和松散型半纖維素(4% KOH-soluble fraction,4KSF)(分別用24%和4% KOH溶液抽提)。果膠多糖含量采用咔唑法測定,半纖維素多糖含量采用蒽酮法測定,結(jié)果均以mg/g表示。以上細(xì)胞壁物質(zhì)含量測定3 次重復(fù),取平均值。
1.3.3.3 貯藏期間果實(shí)細(xì)胞壁降解酶活力測定
酶液提取及測定參考Deng Yun等[23]的方法,果膠甲酯酶(pectin pectylhydrolase,PE)活力測定采用NaOH滴定法、纖維素酶(cellulase,CX)和多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)活力測定采用DNS比色法,以葡萄糖為標(biāo)樣作標(biāo)準(zhǔn)曲線。β-半乳糖苷酶(β-galactosidase,β-Gal)和α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶(α-L-arabinofuranosidase,α-L-Af)活力測定采用比色法。上述所有酶活力的測定均重復(fù)3 次,結(jié)果取平均值。
1.3.3.4 果實(shí)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)透射電子顯微鏡觀察
分別于處理后第0、15、30天取葡萄柚果實(shí)囊衣采用生物透射電子顯微鏡進(jìn)行細(xì)胞壁超微結(jié)構(gòu)觀測參照劉峰娟[24]和Li Yaling[25]等的方法。分別于采收當(dāng)天、貯藏第15天和貯藏第30天取對照、CMCS-C.laurentii處理組葡萄柚果實(shí)囊衣樣作為樣品。將葡萄柚果肉囊衣切為1 mm×1 mm大小的方形樣品,用2.5%戊二醛固定液(0.1 mol/L磷酸緩沖液,pH 7.2)浸泡12 h,置于4 ℃下充分固定。使用磷酸緩沖液反復(fù)漂洗浸泡后的果肉組織,漂洗3 次,每次漂洗15 min。再用含有1%鋨酸固定液固定2 h后,用磷酸緩沖液再次漂洗3 次,每次15 min。分別用體積分?jǐn)?shù)為30%、50%、70%、80%、90%和純丙酮梯度脫水,每個(gè)階段洗脫20 min。使用環(huán)氧丙烷滲透,環(huán)氧樹脂包埋。在37 ℃下聚合12 h,60 ℃條件下聚合48 h。將樣品切成60 nm的超薄切片后用醋酸鈾和檸檬酸鉛染色,對樣片觀察并拍照。
使用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),使用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和t檢驗(yàn),P<0.05表示差異顯著,并使用Origin 2019進(jìn)行圖表繪制。
由圖1可知,4 個(gè)處理組采后葡萄柚果實(shí)硬度均呈下降趨勢。貯藏期間,CMCS-C.laurentii處理可有效維持果實(shí)硬度,效果顯著優(yōu)于其他處理組(P<0.05),C.laurentii與CK處理無顯著差異。貯藏結(jié)束時(shí),CMCS和CMCS-C.laurentii處理組果實(shí)的硬度顯著高于CK組(P<0.05),分別較CK高出35.37%和70.73%,此外,CMCS-C.laurentii處理對果實(shí)硬度的維持效果顯著優(yōu)于CMCS單獨(dú)處理(P<0.05)。在此基礎(chǔ)上,對CMCS-C.laurentii和CK處理組的細(xì)胞壁代謝相關(guān)物質(zhì)及酶活力、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行測定分析。
圖1 CMCS、C.laurentii不同處理對果實(shí)硬度的影響Fig.1 Effects of CMCS and/or C.laurentii treatments on fruit firmness
如圖2所示,與CK樣品相比,CMCS-C.laurentii處理組果實(shí)在貯藏過程中的質(zhì)量損失率顯著降低(P<0.05)。貯藏75 d后,CK組果實(shí)的質(zhì)量損失率達(dá)到24.72%,而處理組果實(shí)質(zhì)量損失率僅為22.12%。
圖2 CMCS-C.laurentii處理對果實(shí)質(zhì)量損失率的影響Fig.2 Effect of CMCS-C.laurentii treatment on fruit mass loss percentage
如圖3A所示,葡萄柚果實(shí)在貯藏前期WSP含量變化并不明顯,貯藏30 d時(shí)果實(shí)的WSP含量大幅度升高,并在之后的貯藏階段維持較高水平。貯藏中后期(30~75 d),CMCS-C.laurentii處理明顯抑制果實(shí)WSP上升,其含量顯著低于CK組(P<0.05)。貯藏第30、45天時(shí),CMCS-C.laurentii處理組的WSP含量僅為CK組果實(shí)的47.65%和47.47%。
圖3 CMCS-C.laurentii處理對葡萄柚果實(shí)中的WSP(A)、ISP(B)、CSP(C)、4KSF(D)、24KSF(E)含量的影響Fig.3 Effect of CMCS-C.laurentii treatment on the contents of WSP (A),ISP (B),CSP (C),4KSF (D) and 24KSF (E) in grapefruits
如圖3B所示,貯藏期間葡萄柚果實(shí)ISP含量整體波動(dòng)上升。貯藏初期ISP含量穩(wěn)定維持在較低水平,第30天時(shí)ISP含量急劇增加,第45天略有下降,其后隨著貯藏時(shí)間的延長,果實(shí)中ISP的含量持續(xù)升高,于第75天達(dá)最大值。CMCS-C.laurentii處理抑制果實(shí)的ISP含量上升,貯藏75 d時(shí),該處理組果實(shí)的ISP含量較CK組果實(shí)降低26.22%。
由圖3C可知,隨貯藏時(shí)間的延長,葡萄柚果實(shí)CSP的含量逐漸下降。CK組果實(shí)CSP在貯藏中后期(30~75d)持續(xù)急劇下降,貯藏75 d時(shí)僅為貯藏初期含量的7.70%。CMCS-C.laurentii處理可以較好地維持果實(shí)CSP含量。
貯藏期間,葡萄柚果實(shí)的4KSF含量變化幅度較?。▓D3D)。CMCS-C.laurentii處理組果實(shí)4KSF含量明顯低于CK組,兩者差異顯著(P<0.05)。如圖3E所示,葡萄柚果實(shí)24KSF含量在貯藏期間呈下降變化趨勢,CMCS-C.laurentii處理抑制了果實(shí)中24KSF組分物質(zhì)的降解,有效維持了處理組果實(shí)中24KSF含量(P<0.05)。
采后葡萄柚果實(shí)PE活力呈現(xiàn)升高的趨勢,在貯藏30 d出現(xiàn)峰值(圖4A)。CMCS-C.laurentii處理抑制了采后葡萄柚果實(shí)PE活力上升,特別在貯藏初期(15~30 d)的抑制效果較顯著(P<0.05)。在貯藏第30天,處理組果實(shí)PE活力僅為CK組果實(shí)的64.10%。
圖4 CMCS-C.laurentii處理對葡萄柚果實(shí)PE(A)、PG(B)、CX(C)、α-L-Af(D)、β-Gal(E)活力的影響Fig.4 Effect of CMCS-C.laurentii treatment on the activities of PE (A),PG (B),CX (C),α-L-Af (D) and β-Gal (E) in grapefruits
如圖4B所示,在貯藏過程中,葡萄柚果實(shí)PG活力逐漸上升,貯藏前中期增幅不大,但在貯藏后期(60~75 d)急劇上升,CMCS-C.laurentii處理可顯著抑制果實(shí)PG活力上升(P<0.05)。貯藏75 d時(shí)處理組PG活力為6.42 U/g,僅為CK組的80.15%。
由圖4C可知,采后葡萄柚果實(shí)CX活力較高,隨貯藏時(shí)間延長,期間波動(dòng)變化。CMCS-C.laurentii處理對葡萄柚果實(shí)CX活力有抑制作用,貯藏早期(15~30 d)、晚期(75 d),CK組果實(shí)CX活力抑制效果較顯著(P<0.05),CX活力明顯低于CK組。
采后葡萄柚果實(shí)α-L-Af活力變化情況如圖4D所示,貯藏前期果實(shí)α-L-Af活力呈下降趨勢,在貯藏45 d達(dá)最低點(diǎn),之后酶活力逐漸升高,于75 d達(dá)最高值。CMCS-C.laurentii處理對果實(shí)α-L-Af抑制作用明顯,在貯藏過程中,該處理果實(shí)α-L-Af活力始終維持較低水平,除第30天外,CMCS-C.laurentii處理葡萄柚果實(shí)α-L-Af活力均顯著低于CK組果實(shí)(P<0.05)。
貯藏期間,葡萄柚果實(shí)β-Gal活力的變化趨勢與α-LAf相似(圖4E)。同樣,CMCS-C.laurentii處理明顯抑制了采后葡萄柚果實(shí)β-Gal活力的上升,整個(gè)貯藏期間,處理組果實(shí)β-Gal活力均顯著低于CK組。
如圖5A、B所示,采后當(dāng)天葡萄柚果肉囊衣的細(xì)胞排列整齊,細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)清晰完整致密,細(xì)胞內(nèi)液泡飽滿,質(zhì)壁結(jié)合緊密,細(xì)胞壁中膠層結(jié)構(gòu)致密光滑,細(xì)胞間隙明顯,此時(shí)果實(shí)硬度最高。圖5C~F為葡萄柚果實(shí)貯藏第15天時(shí)的細(xì)胞結(jié)構(gòu),此時(shí)CK組(圖5C、D)果實(shí)細(xì)胞間隙擴(kuò)大,中膠層區(qū)域出現(xiàn)絲狀物質(zhì),細(xì)胞壁出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象,結(jié)構(gòu)沒有初始階段緊密;細(xì)胞內(nèi)液泡收縮,液泡膜出現(xiàn)褶皺,有輕微質(zhì)壁分離現(xiàn)象發(fā)生。CMCS-C.laurentii處理組葡萄柚果實(shí)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)相對完整(圖5E、F),細(xì)胞間隙并無明顯擴(kuò)大,中膠層清晰完好;細(xì)胞膜略有收縮,尚未出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象,細(xì)胞器形態(tài)正常。與CK組相比,CMCS-C.laurentii處理組果實(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)相對完整,其果實(shí)硬度也明顯高于CK組。圖5G~J為貯藏第30天葡萄柚果肉囊衣細(xì)胞超微結(jié)構(gòu),CMCS-C.laurentii處理組與CK組果肉囊衣細(xì)胞結(jié)構(gòu)均發(fā)生不同程度的變化。此時(shí),CK組(圖5G、H)果實(shí)的細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化更為顯著,細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象更加明顯,細(xì)胞器有外泄情況出現(xiàn),細(xì)胞壁降解情況嚴(yán)重,細(xì)胞邊界模糊。與CK組相比,處理組(圖5I、J)果實(shí)細(xì)胞壁中膠層也出現(xiàn)絲狀物質(zhì),細(xì)胞間隙略有增大,三角區(qū)域出現(xiàn)部分絮狀空隙;細(xì)胞膜略有收縮質(zhì)壁分離現(xiàn)象仍不明顯,胞內(nèi)結(jié)構(gòu)相對完整,CMCS-C.laurentii處理組葡萄柚果肉囊衣細(xì)胞結(jié)構(gòu)受損程度較輕,有效維持了葡萄柚果實(shí)硬度。
圖5 貯藏期間(第0、15、30天)CK組與CMCS-C.laurentii處理組葡萄柚果肉囊衣細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)Fig.5 Cell ultrastructure of grapefruit segment membrane from the control and CMCS-C.laurentii treatment groups during storage (day 0,15 and 30)
由表1可以看出,CK與CMCS-C.laurentii處理果實(shí)的硬度與質(zhì)量損失率均呈極顯著負(fù)相關(guān);細(xì)胞壁多糖物質(zhì)含量(除4KSF)與果實(shí)硬度也具有顯著相關(guān)性,果實(shí)硬度與WSP、ISP和4KSF含量均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),與CSP和24KSF含量呈正相關(guān);PG活力與CSP含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)。經(jīng)CMCS-C.laurentii處理后PG活力與ISP含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。相關(guān)性分析結(jié)果表明,在貯藏期間經(jīng)CMCS-C.laurentii處理后,果實(shí)硬度及細(xì)胞壁代謝酶與果實(shí)細(xì)胞壁多糖物質(zhì)的相關(guān)性系數(shù)發(fā)生變化,說明CMCS-C.laurentii處理對果實(shí)細(xì)胞壁代謝具有一定的調(diào)控作用。
表1 葡萄柚果實(shí)貯藏期間硬度與質(zhì)量損失率及細(xì)胞壁多糖物質(zhì)含量變化的相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis between fruit firmness and fruit mass loss percentage and cell wall polysaccharide contents of grapefruits during storage
果實(shí)硬度是判斷果實(shí)品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo),也是決定果實(shí)貨架期長短的關(guān)鍵,果實(shí)采后軟化也加劇了運(yùn)輸和處理過程中造成的損害,增加了貯藏病害發(fā)生的可能性[26]。目前針對果實(shí)采后貯藏的研究顯示,果實(shí)的軟化主要與細(xì)胞壁降解有關(guān)。植物細(xì)胞壁主要由纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)等結(jié)構(gòu)多糖,木質(zhì)素以及少量蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)等構(gòu)成[27]。導(dǎo)致采后果實(shí)內(nèi)果膠類物質(zhì)降解,主要是PG和PE相互作用的結(jié)果[28]。而CX、α-L-Af和β-Gal活性的變化是果實(shí)是否會(huì)進(jìn)一步軟化的關(guān)鍵。
在果實(shí)采收時(shí),果實(shí)內(nèi)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)緊密穩(wěn)定,果實(shí)內(nèi)主要以CSP和24KSF等難溶且結(jié)構(gòu)緊密的細(xì)胞壁多糖為主,隨著貯藏期間細(xì)胞壁水解酶的作用,CSP和24KSF被解聚為更為松散WSP、ISP以及4KSF等細(xì)胞壁多糖物質(zhì)[4,8]。因此,葡萄柚果實(shí)內(nèi)WSP、ISP和4KSF等含量與果實(shí)硬度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),而CSP和24KSF的含量則隨著果實(shí)的軟化而降低。
本研究結(jié)果表明,采用CMCS-C.laurentii酵母液對采后葡萄柚果實(shí)進(jìn)行處理能顯著維持貯藏期間果實(shí)的質(zhì)地。對貯藏期間葡萄柚果實(shí)內(nèi)果膠、半纖維素物質(zhì)的含量進(jìn)行測定,發(fā)現(xiàn)CMCS-C.laurentii處理能延緩葡萄柚果實(shí)CSP組分降解,抑制WSP和ISP含量升高,同時(shí),果實(shí)中緊密型半纖維素(24KSF)向松散型半纖維素(4KSF)降解轉(zhuǎn)化的過程也得到了抑制,這與此前鄧佳等[4,29]通過鈣處理采后葡萄柚果實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。貯藏期葡萄柚果實(shí)細(xì)胞壁超微結(jié)構(gòu)變化也表明,CMCS-C.laurentii處理可延緩果實(shí)細(xì)胞壁降解,細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器更加完整,細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,與果實(shí)硬度變化相一致。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,與CK組相比,CMCS-C.laurentii處理可顯著抑制不同貯藏時(shí)期內(nèi)葡萄柚果實(shí)PE、PG、CX、α-L-Af和β-Gal等細(xì)胞壁降解酶的活性,有效減緩果膠和半纖維素等物質(zhì)的降解,從而維持葡萄柚果實(shí)的硬度。這一結(jié)果與盧玉佳等[8]通過外源果糖處理杏果實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,果糖處理能有效降低杏果實(shí)貯藏期間細(xì)胞壁代謝酶的活性,從而延緩果實(shí)軟化,更好地保持采后杏果實(shí)的硬度。另外,張琴等[6]通過外源草酸處理“蜂糖李”果實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也發(fā)現(xiàn),抑制果實(shí)細(xì)胞壁代謝酶的活性是延緩果實(shí)軟化的關(guān)鍵。
課題組前期研究發(fā)現(xiàn),添加CMCS、羧甲基纖維素等外源多糖誘導(dǎo)培養(yǎng)羅倫隱球酵母能提高酵母的發(fā)酵速率、增殖速度和發(fā)酵產(chǎn)物(糖和有機(jī)酸)的積累,CMCS-C.laurentii處理相較單獨(dú)酵母處理,對柑橘果實(shí)貯藏期間質(zhì)地品質(zhì)的維持和抗病能力都要更優(yōu)[21,30]。CMCS-C.laurentii處理能夠在果實(shí)表面形成多糖-酵母復(fù)合膜,抑制果實(shí)貯藏期間的水分散失和呼吸氧化[11]。多糖作為植物能量貯存和結(jié)構(gòu)組成的主要物質(zhì),具有提供前體物質(zhì)等功能,還作為信號分子涉及植物體內(nèi)的代謝過程。外源果糖處理能有效抑制細(xì)胞壁水解酶活性,延緩杏果實(shí)軟化過程[8]。外源蔗糖處理蘆筍能通過調(diào)控基因來改變細(xì)胞壁成分,抑制果膠的降解,延緩蘆筍軟化衰老[31]。結(jié)合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)室前期研究結(jié)果可以推測,CMCS-C.laurentii中含有大量酵母發(fā)酵產(chǎn)物和CMCS,這些多糖類物質(zhì)可以作為外源糖抑制果實(shí)細(xì)胞壁多糖的降解,從而達(dá)到抑制軟化的效果。
綜上,CMCS-C.laurentii處理可有效抑制葡萄柚果實(shí)內(nèi)細(xì)胞壁降解酶(PG、PE、CX、α-L-Af和β-Gal)的活性,維持果實(shí)內(nèi)CSP、24KSF的含量,降低果實(shí)內(nèi)WSP、ISP以及4KSF的含量;結(jié)合細(xì)胞壁超微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn),CMCS-C.laurentii處理可減緩采后葡萄柚果實(shí)細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器及細(xì)胞壁的降解,較好維持細(xì)胞完整性,延緩果實(shí)軟化。本研究結(jié)果為C.laurentii在葡萄柚果實(shí)采后貯藏保鮮領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用提供了理論參考。