细胞壁多糖降解引起采后菠萝果实成熟软化机理的初步研究

来源 :广东海洋大学 | 被引量 : 18次 | 上传用户:hangarfield
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菠萝是典型的“非呼吸跃变型”果实,成熟一旦启动,果实将快速软化。细胞壁多糖的降解(特别是果胶和半纤维素多糖的溶解和解聚合)并导致细胞壁结构的改变是果实软化的主要原因,其中胞壁水解酶是果实细胞壁多糖降解的主要因素,近来发现非酶促因素亦可引起细胞壁多糖的降解。本文研究了采后软化过程中不同成熟度(全绿、绿熟、黄熟、全熟、过熟)‘巴厘’菠萝果实生理变化,并从果肉中提取相应的细胞壁多糖,包括纤维素、两种果胶成分:水溶性果胶(WSP)和酸溶性果胶(ASP),两种半纤维素成分:1mol/L KOH可溶性半纤维素(HC1)和4mol/L KOH可溶性半纤维素(HC2),研究其含量、分子量及单糖组成的变化,探讨其对菠萝果实软化及软化过程中果实生理变化的影响,同时对胞壁降解相关酶即多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲酯酶(PME)、纤维素酶(Cx)、β-半乳糖糖苷酶(β-Gal)、木葡聚糖内糖基转移酶(XET)进行分析,研究探讨了酶促因素(胞壁水解酶)和非酶促因素对菠萝果实细胞壁多糖降解的影响。主要研究结果如下:(1)随菠萝果实的逐渐软化,其硬度不断下降,在贮藏前期下降明显。在整个贮藏期间,果实呼吸强度逐渐增强,但在贮藏后期趋于平稳,没有明显的呼吸跃变,表现出典型的“非呼吸跃变型”果实特征。同时,TSS和TA含量随菠萝果实软化而逐渐增加,Vc含量则先升后降。(2)随着采后菠萝果实后熟软化的进行,ASP含量显著降低,同时伴随着WSP含量升高,果胶分子发生了降解,由酸溶性的原果胶逐渐转化为溶于水的果胶和果胶酸。HC1在全绿期到绿熟期,含量基本不变,黄熟期显著增加,软化末期又显著下降。HC2的含量先降后升,在软化初期显著下降,然后逐渐增加,末期趋于平衡,总体含量变化不显著。纤维素总体含量也基本保持不变。ASP、WSP和HC1参与了‘巴厘’菠萝果实软化进程,与果实硬度下降显著相关,HC2和纤维素与其相关性不大。(3)WSP、ASP、HC1组分多糖都存在两处分子量不同的聚合物,一处分子量较高,一处较低。随‘巴厘’菠萝果实的软化,WSP、ASP、HC1都发生了解聚,高分子量聚合物降解为低分子量聚合物,高分子量聚合物含量降低,低分子量聚合物含量增加,且ASP组分多糖分子量下降明显。HC2主要含低分子量聚合物,软化过程中分子量大小没有明显变化。(4)果胶多糖主要由半乳糖、阿拉伯糖组成。随菠萝果实的软化,WSP中的半乳糖摩尔百分含量明显降低,软化后期阿拉伯糖的摩尔百分含量也有所下降,半乳糖醛酸的摩尔百分含量基本不变,软化过程中WSP的一些副链发生了解聚合。ASP中半乳糖的摩尔百分含量也显著降低,半乳糖醛酸的摩尔百分含量逐渐降低,而阿拉伯糖的摩尔百分含量在后期有稍微上升,ASP在向WSP转变的过程中,ASP的主链发生了断裂和降解,同时副链亦发生了断裂。半纤维素多糖的单糖组成主要为木糖,并且有一定量的果胶嵌入半纤维素多糖中。在菠萝果实软化过程中,HC1的主链并没有发生降解,半乳糖摩尔百分含量逐渐下降。HC1的降解受其侧链或存在于HC1中果胶多糖支链结构改变的影响,HC1中半乳糖等中性糖的遗失与菠萝果实软化联系密切。组成HC2的单糖变化不明显,基本没有发生降解。(5)PG、PME和β-Gal是降解果胶的三种非常重要的胞壁水解酶。相关性分析表明,这三种酶参与了‘巴厘’菠萝果实软化进程,与果胶含量变化及硬度的下降成显著相关性。随着贮藏时间延长,果实PG活性先升后降,并在贮藏后期保持较高活性,对后期降解果胶、硬度降低和果实质地的改变起主要作用。PME活性也是先升后降,但先于PG达到活性高峰,使多聚半乳糖醛酸去甲酯化。β-Gal与PG活性变化趋势一致,使果胶半乳糖发生遗失,破坏了果胶的完整性。PME、β-Gal和PG对果胶的降解具有协同效应。XET是新发现的能对半纤维素多糖起作用的酶,相关性分析表明,其与菠萝果实硬度的下降无显著相关性。Cx是可作用于纤维素的一组酶的统称,相关性分析表明,其与菠萝果实硬度的下降也没有显著的相关性。(6)研究了非酶促因素对菠萝果实细胞壁多糖降解的影响,·OH可促进菠萝果实细胞壁多糖的降解,且有剂量效应。·OH可显著增加菠萝果实各成熟阶段细胞壁物质(CWM)悬浮液的总糖和糖醛酸的释放量。随着·OH浓度的增加,绿熟期菠萝果肉CWM悬浮液中的总糖和糖醛酸的产生量显著提高,并且·OH清除剂对这种效应有抑制作用。
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