柿果實采后果實軟化機理研究進展

李瑩，臧永琪

（1.河北省林木良種工程技術研究中心，河北石家莊 050061；2.河北省林業科學研究院，河北石家莊 050061）

柿果實采后果實軟化機理研究進展

李瑩1，2，臧永琪1，2

（1.河北省林木良種工程技術研究中心，河北石家莊 050061；2.河北省林業科學研究院，河北石家莊 050061）

柿是我國北方主栽果樹之一，脫澀后果實極易軟化，不利于果實的運輸和貯藏。當前主要從乙烯發生、細胞壁結構的改變以及其他非酶因素等方面對果實軟化的生理過程進行研究。該文綜述了當前在該方面的研究進展，以期為今后的研究提供依據。

柿果實；軟化；細胞壁結構；活性氧

柿（Diospy ros kaki L.）是我國北方主栽果樹之一。絕大多數柿品種都屬于完全澀柿，果肉的任何部分均不能在樹上自然脫澀，如磨盤柿、鏡面柿、新安牛心柿、高腳方柿、恭城水柿等。我國的絕大多數柿品種都屬于完全澀柿，如磨盤柿、鏡面柿、新安牛心柿、高腳方柿、恭城水柿等，食用前需經過脫澀處理，但脫澀后柿果實極易軟化，不利于果實的運輸和貯藏。因此，對于柿果實采收后軟化生理生化過程的研究有較高的產業和商業價值。

1　柿果實采后硬度變化

一般情況下，采收7～8成熟的果實在自然條件下放置，1個月左右則完全軟化。有研究顯示，“富平”尖柿在采收后28d其硬度已經從采摘時的15kg/cm2下降到2kg/cm2，平均日下降3.1%，其中第7天至第16天下降最快，平均日下降6.9%[1]。火柿在采收時果肉硬度較高（14.7kg/cm2），此后逐漸降低，采后25d后硬度下降迅速，4d之內由10.4kg/cm2降至5.2kg/cm2；水柿硬度下降和細胞膜透性增加的速率均較火柿快。采收后14d硬度由14.6kg/cm2迅速降至9.1kg/cm2；果實已接近軟化（5.6kg/cm2），此時的硬度僅采收時的38%[2]。磨盤柿采收時硬度約為10kg/cm2，隨貯存時間延長，果實硬度不斷下降，第28天硬度為2.0kg/cm2左右。

2　柿果實軟化相關生理生化過程

2.1 乙烯與果實軟化的關系

乙烯是在植物生長和發育中自然產生的植物生長調節物質，具有重要且必需的作用，對包括果實成熟在內的多種植物生長和發育過程具有調控作用。依據成熟過程中呼吸作用和乙烯生成的特點，果實分為躍變型和非躍變型兩種類型。躍變型果實的成熟啟動伴隨著呼吸和乙烯生成量急劇升高，躍變增加的乙烯通過誘導多個與成熟有關的基因表達來調節果實成熟，如自催化乙烯的生成、細胞壁代謝、葉綠素降解、類胡蘿卜素和揮發性成分合成以及淀粉到糖的轉化等；非躍變型果實沒有呼吸速率的劇增，且乙烯生成量維持在非常低的水平[3]。

柿果實為躍變型果實，成熟過程中乙烯產生量小但作用明顯，且對外施乙烯敏感。利用乙烯抑制劑1-MCP對采后柿果實進行處理可推遲柿果實呼吸高峰和乙烯高峰的出現，而且還推遲了柿果實PG和PME酶活性的增加，從而延緩原果膠降解以及水溶性果膠含量增加，減緩果實軟化速度[4-5]。

2.2 細胞壁結構與果實軟化

2.2.1 細胞壁結構

果實細胞壁是由初生壁、次生壁和胞間層組成。初生壁主要是多種多糖、結構蛋白和酚類物質組成的復雜的網絡結構。不同于次生壁，初生壁含有大量的水合物（65%水）和分解的溶質和水溶性蛋白以及酶類的水溶液。次生壁中除與初生壁相同的物質外，還含有大量的木質素；胞間層基本上是由果膠質組成[6]。

2.2.2 細胞壁物質在果實成熟軟化過程中的變化

在果實的成熟過程中，最主要的是細胞壁結構的分解、組成細胞壁多糖的水解、高分子物質連接方式的改變。這些變化導致了細胞壁的解體，不同程度的膨脹和細胞間附著力的減少。通常，細胞壁的變化主要是因為細胞間連接的減少和細胞間間隔空間的增大[7-8]。細胞壁變得疏松且大量水解，從而導致果實變軟。通過超微結構觀察，發現在果實軟化期間發現胞壁電子密度降低以及微纖絲解聚[9]。

利用細胞壁物質不溶于乙醇的特性可將細胞壁物質從果肉組織中分離出來。根據提取溶劑的不同，可將果膠分為水溶性果膠、離子結合型果膠和共價型溶性果膠。用4%和24%KOH分別提取出易溶性半纖維素和難溶性半纖維素[10]。

許多研究表明：在果實成熟軟化的過程中，原果膠含量（主要為堿溶性果膠）逐漸減少，水溶性果膠逐漸增加。在硬溶質型桃果實成熟過程中細胞壁物質的變化研究顯示，CDTA果膠含量上升，Na2CO3溶性果膠含量下降。KOH半纖維素含量下降。多糖的降解可能促進硬溶質型桃果實成熟軟化進程，富含半乳糖醛酸的果膠多糖主鏈的斷裂以及果膠、半纖維素、纖維素中阿拉伯糖、半乳糖等中性糖的降解都可能是果肉軟化的重要因素[11]。程青等在研究脫澀后磨盤柿軟化過程中細胞壁物質的變化發現，水溶性果膠含量增加和共價性果膠含量下降半纖維素和纖維素含量下降[12]。

2.2.3 細胞壁降解酶與果實軟化

研究認為果實的軟化主要是由于細胞壁酶作用引起中膠層和細胞壁物質的水解。影響這些物質降解的酶很多，在不同果實中起主導作用的水解酶有所不同，且在果實的不同發育階段也有差異[13-14]。使細胞壁降解的主要水解酶有多聚半乳糖醛酸酶、果膠甲酯酶、β-半乳糖苷酶（β-Gal）、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（α-L-Af）、β-1，4-內切葡聚糖酶等。

（1）多聚半乳糖醛酸酶（PG）。多聚半乳糖醛酸酶（PG）作用于多聚半乳糖醛酸中的α-1，4-D-半乳糖苷鍵，將果膠分子分解成小分子物質，從而導致細胞壁的降解。

在木瓜果實的成熟過程中，在呼吸躍變前沒有檢測到PG酶存在，呼吸躍變期間酶活性迅速增長，呼吸躍變后逐漸下降到酶活性最高點時的1/4[15]。許多研究表明PG酶在果實成熟軟化過程起著重要作用。在扁花柿采后軟化過程中PG酶酶活性緩慢增加，后期多聚半乳糖醛酸酶活性又迅速下降[4]。

但是也有試驗表明，PG酶并不是果實成熟軟化的關鍵酶[16]。有研究發現原果膠的變化可在沒有酶參與的情況發生，即存在非酶介導的果膠降解[17]。羅自生對柿果實的采后研究也表明，PG酶與果實軟化關系不大。

（2）果膠甲酯酶（PME）。果膠甲酯酶催化果膠分子C6位置羧基的脫甲基化，增加果膠分子在水中的溶解度，為PG酶水解果膠提供前提物質，利于PG酶作用，同時也具有其他方面的生理作用。

許多實驗結果表明，在果實成熟前期，PME酶活性有較高的表達，后期逐漸下降，通常PME酶活性高峰要先于PG酶。田建文的研究發現柿子在九月初（轉黃期）PME活性達到最高，生理成熟期PME活性下降，認為前期柿的軟化可能是PME作用的結果[18]。

（3）β-半乳糖苷酶（β-Gal）。有研究表明，在番茄成熟過程中α-半乳糖苷酶活性有小幅度下降，但是β-半乳糖苷酶活性有所升高。轉β-半乳糖苷酶反義基因果實酶活性沒有明顯差異，只是在綠熟番茄中有所下降[19]。在芒果、獼猴桃、日本梨、蘋果等果實成熟軟化中均發現果實硬度下降與β-半乳糖苷酶活性的增加以及細胞壁多糖中半乳糖組分的減少有密切聯系[20-22]。

（4）α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（α-L-Af）。在番茄果實發育早期，檢測到高水平的α-L-阿拉伯呋南糖苷酶活性，但在果實成熟過程中該酶活性并未增加[23]。在砂梨（Pyrus serotina Rehd.）[24]和蘋果[25]的軟化研究中發現，α-L-阿拉伯糖苷酶活性在果實成熟過程中急劇增加，表明在某些樹種中該酶在果實軟化方面起到了一定的作用。

2.3非酶因素對果實軟化的影響

非酶因素也能影響細胞成分如果膠和木聚糖，導致果實的成熟和軟化。發生在成熟早期膜滲透過程，導致抗壞血酸釋放進入質外體，這可能引發質外體通過Fenton反應產生羥基，而這些自由基可能參與植物細胞壁多糖的非酶促裂解。番茄成熟過程中，切除活番茄塊，番茄釋放內源性抗壞血酸增多。此外，逐步提高銅和抗壞血酸水平在果實質外體中的量，會導致高的羥基含量的產生，從而導致多糖的非酶促裂解，果實自然軟化[26]。在監測羥基攻擊成熟梨細胞壁時，發現在軟化過程中，羥基自由基對多糖進行了攻擊。在梨中，溶解似乎是抗壞血酸產生羥基自由基造成的，羥基自由基可引起多糖的非酶促裂解[26-27]。在磨盤柿果實的軟化過程中，發現活性氧（ROS）的大量積累，并且其相關代謝酶活性也隨之發生變化[28]。

柿果實采后軟化是一系列生理生化過程相互影響的結果，了解果實采后的發育過程，研究脫澀后果實軟化過程的相關機理，有助于為果實貯藏保鮮的方法改進提供依據。

［1］趙博，饒景萍.柿果實采后胞壁多糖代謝及其降解酶活性的變化［J］.西北植物學報，2005，25（6）：1199-1202.

［2］童斌，饒景萍.柿子成熟過程中幾種生理代謝及細胞膜透性的變化［J］.西北植物學報，1999，19（3）：482-486.

［3］Alexander L and Grierson D.Ethylene biosynthesis and action in tomato：a model for climacteric fruit ripening［J］.Journal of Experimental Botany，2002，53：2039-2055.

［4］羅自生.柿果實采后軟化過程中細胞壁組分代謝和超微結構的變化［J］.植物生理與分子生物學學報，2005，31（6）：651-656.

［5］田長河，饒景萍，馮煒.1-MCP處理對柿果實采后生理效應的影響［J］.干旱地區農業研究，2005，23（5）：123-125.

［6］Brummell D A.Cell wall disassembly in ripening fruit［J］. Functional Plant Biology，2006，33：103-119.

［7］Hallett I C，MacRae E A，Wegrzyn T F.Changes in kiwifruit cell wall ultrastructure and cell packing during postharvest ripening［J］.International Journal of Plant Sciences，1992，153，49-60.

［8］Harker F R，Sutherland P W.Physiological changes associated with fruit ripening and the development of mealy texture during storage of nectarines［J］.Postharvest Biology and Technology，1993，2，269-277.

［9］饒景萍，任小林.果實成熟過程中組織超微結構變化［J］.西北植物學報，1997，17（1）：128-134.

［10］Rose J K C，Hadfield K A，Labavitch J M，et al.Temporal sequence of cell wall disassembly in rapidly ripening melon fruit［J］.Plant Physiol，1998，117：345-361.

［11］闞娟，劉濤，金昌海.硬溶質型桃果實成熟過程中細胞壁多糖降解特性及其相關酶研究［J］.食品科學，2011，32（4）：268-274.

［12］程青，梁平卓，李瑩，等.1-甲基環丙烯和CO2組合處理抑制柿果實脫澀軟化的效應及其細胞壁成分的變化［J］.中國農業大學學報，2015（4）.

［13］Huber D J.The role of cell wall hydrolases in fruit softening［J］.Horticultural Reviews，1983，5：169-219.

［14］Hinton D M Pressey.Cellulase activity in peaches during ripening［J］.J Food Sci，1974，39：783-785.

［15］Paull R E，Chen N J.Postharvest Variation in Cell Wall-Degrading Enzymes of Papaya（Carica papaya L.）during Fruit Ripeniing［J］.Plant Physiol，1983，72，382-385.

［16］Matsoi T，Kitag awa H.Effect of ethylene absorbent on polygalacturanase activity of persimmon fruit［J］.Journal oftheJapaneseSocietyforHorticulturalScience，1989，57（4）：697-700.

［17］Fishman M L，Gross K C，Gillespie D T，et al.Macromolecular components of tomato fruit pectin［J］.Arch Biochem Biophys，1989，274：179-191.

［18］田建文，賀普超，許明憲.火柿后熟中各理化指標的關系研究［J］.園藝學報，1994，21（1）：41-46.

［19］Carrington，C M Sean，L.Carl Greve，John M.Labavitch. Cell wall metabolism in ripening fruit（VI.Effect of the antisense polygalacturonase gene on cell wall changes accompanying ripening in transgenic tomatoes）［J］.Plant Physiology，1993，103，（2）：429-434.

［20］Ali Z M，Armugam S，Lazan H.β-galactosidase and its sigificance in ripening mango fruit［J］.Phytochem，1995，38：1109-1114.

［21］JinCH，KashiwagiT，MizunoM，etal.Structural changes in the cell wall pectic polysaccharides accompanied by softening of apple（Malus pumila Mill.）cultivars Fuji and Kinsei［J］.Food Preservation Science，1999，25（6）：293-300.

［22］Kitagawa Y，Kanayama Y，Yamaki S.Isolation of βgalactosidase fractions from Japanese pear：Activity against native cell wall polysaccharides［J］.Physiologia Plantarum，1995，93：545-550.

［23］Itai A，Ighihara K，Bewley J D.Characterization of expression and cloning of β-D-xylosidase and α-L-arabi－nofuranosidase in developing and ripening tomato（Lycopersicon esculentum Mill.）fruit［J］.Journal of Experimental Botany，2003，54（393）：2615-2622.

［24］Tateishi A，Inoue H.Purification and characterization of α-Larabinofuranosidase from Japanese pear fruit［J］.Acta Horticulturae，2000，517：397-403.

［25］Goulao L F，Santos J，D E Sousai，et al.Patterns of enzymatic activity of cell wall-modifying enzymes during growth and ripening of apples［J］.Postharvest Biology and Technology，2007，43（3）：307-318.

［26］Dumville J C，Fry S C.Solubilisation of tomato fruit pectins by ascorbate：a possible non-enzymic mechanism of fruit softening［J］.Planta，2003，217：951-961.

［27］FrySC，DumvilleJC，MillerJG.Fingerprintingof polysaccharides attacked by hydroxyl radicals in vitro and in the cell walls of ripening pear fruit［J］.Biochemical Journal，2001，357：729-737.

［28］李瑩，程青，李冉，等.1-MCP對CO2處理‘磨盤柿’果實活性氧含量及清除酶活性的影響［J］.果樹學報，2015（3）.

Research Advances on Mechanism of Persimmon Fruit Softening after Harvest

LI Ying1，2，ZANG Yong-qi1，2
（1.Hebei Engineering and Fechnology Center of Forest Improved Variety,Shijiazhuang 050061；2.Hebei Accdemy of Forestry Sciences,Shijiazhuang 050061）

Persimmon is one of the main fruit trees in the north of China and softening quicklyafter de-astringency.A review is given to the variation of persimmon fruits in respiration,the level of ETH,the degradation of cell wall,the activity of some hydrolyases（including PG,PE,Cx,starchase）and non-enzymic mechanism.Then,the mechanism of maturation and softening of persimmon is discussed.

Persimmon;Softening;The cell wall structure;ROS

S665.2

A

1002-3356（2016）01-0069-03

2015-11-25