李子采后軟化過程中細胞壁酶活性對果膠降解的影響

梁潔玉，朱丹實，呂佳煜，葛永紅，曹雪慧，馮敘橋

（渤海大學食品科學研究院，渤海大學化學化工與食品安全學院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧錦州121013）

李子采后軟化過程中細胞壁酶活性對果膠降解的影響

梁潔玉，朱丹實*，呂佳煜，葛永紅，曹雪慧，馮敘橋*

（渤海大學食品科學研究院，渤海大學化學化工與食品安全學院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧錦州121013）

以半邊紅李子為實驗材料，利用質構分析儀研究其常溫貯藏軟化過程，并考察主要細胞壁酶（果膠酯酶PE、外切多聚半乳糖醛酸酶exo-PG、內切多聚半乳糖醛酸酶endo-PG和葡聚糖苷酶EG）活性變化對果實軟化及原果膠降解為可溶性果膠（WSP、ASP、HSP、SSP）的影響。結果表明，李子常溫貯藏過程中PE活性變化較小，exo-PG活性一直不斷下降，endo-PG活性不斷升高，EG活性貯藏前期略有下降，8d之后開始不斷升高。李子果肉硬度和粘性降低與原果膠和SSP降解關系密切，ASP降解與粘度降低極顯著相關（p＜0.01），HSP降解與果肉硬度下降顯著相關（p＜0.05）。果肉硬度和粘度變化與exo-PG活性極顯著（p＜0.01）和顯著（p＜0.05）相關。endo-PG活性變化對果肉硬度下降影響比較明顯（p＜0.05）。PE活性變化與原果膠、ASP、HSP、WSP含量變化均顯著相關（p＜0.05）；exo-PG活性變化與原果膠、HSP含量變化極顯著相關（p＜0.01），與SSP、WSP含量變化顯著相關（p＜0.05）；endo-PG對原果膠和HSP的降解影響比較大（p＜0.05）。EG對果膠降解影響較小。

李子，采后，軟化，細胞壁酶，果膠

半邊紅李子（Prunus salicina Lindl.banbianhong）是東北的特色李子品種，成熟的李子酸甜可口，營養豐富。李子屬于呼吸躍變型果實，一般在完全成熟前采收，貯藏過程中后熟軟化較為明顯，一方面提高了果實的風味和口感，同時也降低了果實的抗病性，縮短貯藏期［1］。果實的軟化主要是由于細胞壁組成多糖在各種酶的作用下降解導致溶解性增加所引起的［2］。果實貯藏過程中，隨著原果膠含量的減少，可溶性果膠含量不斷增加［3］。對楊梅、木瓜、芒果、香蕉、梨等果實后熟過程的研究表明，果膠和部分纖維素多糖不斷增溶解聚，水溶性果膠的含量不斷升高且分子量不斷減小，而堿溶性果膠含量不斷下降［4-8］。對冬棗軟化過程的研究表明，冬棗果肉軟化與螯合性和鹽溶性多糖降解密切相關，而纖維素和半纖維素的變化并不是果肉軟化的重要影響因素［9］，其他研究也表明果實的軟化受纖維素和半纖維分解代謝影響不大［10-11］。

與果實軟化關系密切的細胞壁水解酶有果膠酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、纖維素酶、β-半乳糖苷酶等［12］。由于原料不同，各種多糖降解酶的影響機制差別較大。對冬棗果實的研究表明，果實硬度的變化就與果膠酯酶（PE）活性變化呈明顯的負相關關系，多聚半乳糖醛酸酶（PG）可能參與了軟化的啟動［13］，而Gwanpua等［14］對蘋果采后軟化過程研究發現，PE對蘋果成熟軟化影響不大。Yoshioka等［15］對不同溶質型桃軟化過程研究表明內切多聚半乳糖醛酸（endo-PG）對果膠等大分子物質的降解影響很大，加速桃果實成熟軟化。對獼猴桃和大平頂棗的研究表明，降低PG酶、纖維素酶等的活性可有效延緩其軟化衰老［16-17］。

本文研究半邊紅李子采后常溫貯藏過程中的軟化過程，通過考察幾種多糖降解酶活性變化對果膠降解的影響規律，來探討李子軟化過程中的關鍵酶，為采用相應措施抑制相關酶活，延緩李子軟化過程提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

半邊紅李子（Prunus salicina Lindl.banbianhong）錦州北鎮果園采摘后運回實驗，挑選個體大小一致，無機械損傷、病蟲害等，成熟度均為八成熟（約80%轉紅）的果實進行實驗；聚乙二醇、硫酸氫鈉、氯化鈉、EDTA、乙酸、乙酸鈉、檸檬酸鈉、磷酸氫二鈉、硼酸、硼酸鈉、氰基乙酰胺、多聚半乳糖醛酸、半乳糖醛酸、羧甲基纖維素鈉、草酸銨、硫酸、鹽酸、氫氧化鈉等試劑均為分析純。

TA-XT-PLUS（SMS）質構儀超技儀器有限公司；Sorall Bbiofuge Stators（THERMO）冷凍高速離心機THERMO SCIENTIFIC；SHA-2冷凍水浴恒溫振蕩金壇市瑞華儀器有限公司；UV-255紫外-可見分光光度計島津儀器（蘇州）有限公司；PL303電子天平、FE20實驗室pH計梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；DK-98-IIH電熱恒溫水浴鍋天津市泰斯特儀器有限公司；TDL-5-A低速大容量離心機上海安亭科學儀器廠；MIR254低溫恒溫培養箱SANYO；烏氏粘度計。

1.2實驗方法

1.2.1樣品處理挑選出大小、成熟度一致且無損傷蟲蛀的李子分別存放在恒溫培養箱中，溫度為（20± 0.5）℃，濕度約為80%。從貯藏開始，每4d測定一次細胞壁酶活性、原果膠、不同溶解性果膠含量以及質構特性。同時觀察果皮顏色變化，進行簡單感官評定以確定李子貯藏期。

1.2.2果實質構測定利用TA-XT-PLUS（SMS）質構儀進行穿刺實驗，測定李子果皮硬度、果肉硬度和粘度的變化，每個處理隨機取5個樣品進行測定，取平均值。質構測定參數設置如下：探頭P/2，測試速度1mm/s，測試距離5mm。

1.2.3果膠酯酶（PE）、多聚半乳糖醛酸酶（PG）和葡聚糖苷酶（EG）活性測定參考Zhou等［18］的實驗方法，略有改動：取冷凍的果肉組織60g進行測定，提取PG和EG酶液時在4℃恒溫振蕩器中振蕩1h，利用烏氏粘度計代替坎農-芬斯克粘度計測定endo-PG和EG活性變化。

1.2.4原果膠和不同溶解性果膠含量的測定分別取冷凍果肉組織5g提取原果膠和不同溶解性果膠。原果膠、WSP（Water soluble pectin，水溶性果膠）、ASP（Ammonium oxalate soluble pectin，鹽溶性果膠）、HSP（Hydrochloric acid soluble pectin，酸溶性果膠）、SSP（Sodium hydroxide soluble pectin，堿溶性果膠）的測定參考韓雅珊等［19］和劉麗娟等［20］的實驗方法，用咔唑法在530nm波長處測定吸光度值，果膠的含量用單位鮮重李子中所含半乳糖醛酸的含量表示。

1.2.5數據的統計分析利用Origin 8.5軟件制圖，SPSS 19.0進行多重比較和相關性分析。

2　結果與討論

2.1李子貯藏過程中果實質構變化

貯藏初期李子的顏色有80%轉化，20℃貯藏至3d時完全轉紅，果實口感最佳，然后果皮顏色逐漸加深，至第8d時顏色為紫紅色。貯藏至第12d時，李子口感開始下降，有個別李子出現長毛、果肉腐爛的現象，第16d之后李子不能食用。

李子在貯藏過程中果皮硬度、果肉硬度和粘度的變化如圖1所示。由圖1可以看出李子果皮硬度和果肉硬度在整個貯藏過程中不斷下降，分別下降51.18%和58.19%，果皮硬度下降速率越來越小，而果肉硬度下降速率比較平穩。果實粘度在前8d快速下降，約下降72.90%，8d之后果實的粘度變化逐漸趨于穩定。

2.2李子貯藏過程中原果膠和不同溶解性果膠含量的變化

李子在貯藏過程中原果膠和不同溶解性果膠含量變化見圖2。由圖2可以看出，原果膠和SSP含量在李子整個貯藏過程中不斷下降，且隨著時間變化差異性顯著（p＜0.05），分別降低了32.8%和54.6%，這是引起果實硬度降低的重要因素［21］。ASP含量在前4d下降比較明顯，約54.5%，貯藏后期ASP含量略有回升。HSP含量在前4d變化不明顯，4d之后緩慢下降，至貯藏結束約下降30.1%。WSP含量隨著貯藏時間的延長不斷升高，前4d變化不明顯，第4～8d變化明顯，由1.25mg/g升高至2.45mg/g，升高約96.0%，8d之后升高緩慢。而且原果膠、SSP和HSP含量下降趨勢相似，可能是因為原果膠、SSP和HSP中高甲氧基果膠所占的比例都比較高，在李子貯藏過程中不斷降解生成低甲氧基果膠。WSP和ASP主要由一些低甲氧基果膠組成［22］，而WSP和ASP含量變化過程幾乎完全相反，可能是因為ASP又作為一些高甲氧基果膠比例較高的果膠的代謝中間產物，ASP再降解后生成WSP。

2.3李子貯藏過程中主要細胞壁酶活性變化

2.3.1PE活性變化PE的作用使得多聚半乳糖醛酸去甲酯化，進而更容易被PG降解。李子在20℃溫度條件下貯藏過程中PE活性變化見圖3，可以看出，PE活性在前4d保持穩定，4d之后開始下降，下降約8.41%，之后PE活性又略有回升，相對PG來說，李子在20℃溫度下貯藏時PE活性降低較小。

圖2　李子貯藏過程中不同溶解性果膠含量的變化Fig.2　Changing on the content of different souble pectin of pulm fruit during storage

圖3　李子貯藏過程中PE活性變化Fig.3　Changing on PE activity of plum during storage

圖4　李子貯藏過程中exo-PG活性變化Fig.4　Changing on exo-PG activity of plum during storage

圖5　李子貯藏過程中endo-PG活性變化Fig.5　Changing on endo-PG activity of plum during storage

2.3.2PG活性變化PG作用的對象是去甲酯化的多聚半乳糖醛酸。exo-PG和endo-PG是兩種PG同工酶，endo-PG隨機地在不同部位水解切開，一般認為主要是endo-PG起作用，但是兩種酶在果實中都可以檢測到［23］。李子在貯藏過程中exo-PG和endo-PG活性變化如圖4和圖5所示。由圖4可以看出exo-PG活性在整個貯藏過程中一直下降，約下降47.04%。而由圖5可以看出endo-PG活性在整個貯藏過程中一直升高，升高約127%，由于低水平的endo-PG活性可能是造成果實絮敗的直接原因［24］，而李子在20℃貯藏時endo-PG活性的升高，貯藏過程中沒有觀察到絮敗或冷害現象的發生。

2.3.3EG活性變化EG將大分子纖維素降解為纖維二糖，在纖維素酶系水解纖維素的過程中起關鍵作用［25］。茅林春等［24］研究發現纖維素酶可能與果實軟化有著密切的關系，低水平的纖維素酶也是造成果實絮敗的直接原因。李子在貯藏過程中EG活性變化如圖6所示。由圖6可以看出，EG活性在前8d略有下降，8d之后則快速升高，約升高89.30%，這說明李子在20℃溫度下貯藏可以避免EG活性降低引起果實代謝異常，軟化異常的發生。

圖6　李子貯藏過程中EG活性變化Fig.6　Changing on EG activity of plum during storage

2.4細胞壁酶活性與果膠質含量變化的相關性分析

李子在貯藏軟化過程中果實硬度與細胞壁酶活性和果膠質變化的相關性分析如表1所示。

由表1可以看出，李子果肉硬度與原果膠含量變化極顯著（p＜0.01）相關，與SSP、HSP含量變化顯著（p＜0.05）相關；粘度變化均與原果膠含量變化顯著（p＜0.05）相關，與SSP含量變化極顯著（p＜0.01）相關。說明原果膠、HSP、SSP等高甲氧基果膠的降解對果肉硬度和粘度降低影響很大。同時果肉硬度變化與ASP、WSP含量變化相關性不顯著（p＞0.05），說明ASP降解為WSP的過程對果肉硬度下降影響較小；而粘度降低與ASP、WSP含量變化關系密切，可能是因為果膠分子增多使得組織中糖類等其他物質的相對濃度降低，粘度降低。

果肉硬度與exo-PG活性變化相關性極顯著（p＜0.01）；粘度與exo-PG活性變化相關性顯著（p＜0.05），而與PE活性變化相關性不顯著，說明果膠去甲氧基的過程對果實軟化影響較小，而果膠持續降解對軟化影響較大。果肉硬度變化與endo-PG活性變化顯著相關（p＜0.05），說明endo-PG對李子果肉中果膠降解作用比較明顯。果肉硬度和粘度變化與EG活性變化相關性均不顯著，說明EG作用破壞細胞壁果膠和纖維素的“經緯結構”時對果實硬度的直接影響較小。

由表1也可以看出細胞壁酶活性對果膠降解的影響。PE活性變化與原果膠、ASP、HSP、WSP含量變化均顯著相關（p＜0.05）；exo-PG活性變化與原果膠、HSP含量變化極顯著（p＜0.01）相關，與SSP、WSP含量變化顯著（p＜0.05）相關；endo-PG活性變化與原果膠、HSP含量變化顯著相關（p＜0.05）。可見細胞壁酶對原果膠和不同溶解性果膠降解的影響比較復雜，由于果實中主要細胞壁酶作用方式的差別，對不同溶解性果膠的影響各不相同，有待以后進一步深入研究。EG活性變化與原果膠和不同溶解性果膠的含量變化相關性均不顯著，可能是因為EG主要作用于纖維素，使其降解為纖維素二糖，而不是直接作用于果膠。雖然有研究認為EG作為果實軟化的啟動酶，當EG酶作用使纖維素降解，破壞細胞壁的結構，果膠才能正常降解［24］。但是，在李子常溫貯藏過程中，這種現象并不明顯。

表1　李子軟化與細胞壁的果膠質和細胞壁酶活性之間相關性分析Table 1　Correlation analysis between pectin content and cell wall enzyme activity in plum during storage

3　結論

李子在20℃貯藏過程中PE保持相對較高的活性，endo-PG活性一直不斷升高，EG活性貯藏前期略有下降，8d之后開始不斷升高。exo-PG活性變化對李子果肉硬度和粘度變化影響均比較大，endo-PG活性變化對果肉硬度影響比較大。李子軟化與原果膠、SSP降解密切相關，ASP降解與粘度下降顯著相關；HSP降解與果肉硬度降低顯著相關；粘度降低與WSP含量增加關系密切。PE、exo-PG和endo-PG活性變化對原果膠和不同溶解性果膠變化影響較大，EG對果膠降解的直接影響較小。

果實軟化是果實成熟衰老過程中主要的變化之一，嚴重影響了果實的品質和貨架期。降低貯藏溫度能夠在一定程度上減緩軟化的速度，但是溫度過低又會引起果實軟化異常，降低其食用價值和商業價值。因此，針對不同的果實選擇其適宜的貯藏溫度對保持其貯藏品質非常關鍵。同時果實軟化及其調控是一個復雜的過程，隨著科技的發展，進一步深入研究不同果實的軟化機理，進而選擇合適的或者開發新的貯藏保鮮技術控制果實軟化和延長貨架期，具有重要意義。

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Effect of cell wall enzyme activity on the degredation of pectin during postharvest softening of plum fruit

LIANG Jie-yu，ZHU Dan-shi*，LV Jia-yu，GE Yong-hong，CAO Xue-hui，FENG Xu-qiao*
（Research Institute of Food Science，Bohai University，College of Chemistry，Chemical Engineering and Food Safety，Bohai University，Food Safety Key Lab of Liaoning Province，Jinzhou 121013，China）

To explore the postharvest softening and effect of cell wall enzyme activity（PE，exo-PG，endo-PG and EG）on the degradation of protopectin to souble pectin（WSP、ASP、HSP、SSP），the experiment was carried out by Banbianhong plum using texture analyzer during storage at ordinary temperature.The results showed that，the changing of PE activity was little，exo-PG activity kept reducing，meanwhile endo-PG activity kept rising during the storage of pulm fruit and EG activity after storing 8d kept rising at ordinary temperature.The changing of pulp hardness and adhesiveness had a close relationship with the content of protopectin and SSP. The content of ASP affected the decrease of adhesiveness significantly（p＜0.01），while HSP affected pulp hardness significantly（p＜0.05）.The changing of pulp hardness（p＜0.01）and adhesiveness（p＜0.05）had significant correlation with exo-PG activity.The changing of endo-PG activity presented a significantly correlation with the decline of pulp hardness（p＜0.05）.The activity of PE presented a significantly correlation with the content of protopectin，ASP，HSP and WSP（p＜0.05），exo-PG presented a significantly correlation with the content of protopectin and HSP（p＜0.01），SSP and WSP（p＜0.05）.Endo-PG had a great influence on protopectin and HSP（p＜0.05）.EG had little effect on the degradation of pectin.

plum；postharvest；softening；cell wall enzyme；pectin

TS255.1

A

1002-0306（2015）10-0344-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.10.064

2014－07－21

梁潔玉（1989-），女，碩士研究生，研究方向：食品科學。

朱丹實（1978-），女，講師，研究方向：農水產品貯藏加工。馮敘橋（1961-），男，博士，教授，研究方向：果蔬貯藏保鮮技術與質量安全控制。

遼寧省食品安全重點實驗室開放課題（LNSAKF2011026）；遼寧省食品質量與安全優秀教學團隊項目（SPCX12）。