采后黄冠梨果实糖代谢及相关酶活性变化规律

王 君，李 磊，谢 冰，左 琦，吕雅楠，寇晓虹*

(天津大学农业与生物工程学院，天津 300072)

采后黄冠梨果实糖代谢及相关酶活性变化规律

王 君，李 磊，谢 冰，左 琦，吕雅楠，寇晓虹*

(天津大学农业与生物工程学院，天津 300072)

以黄冠梨为试材，研究采后梨果实糖代谢及相关酶活性的变化规律。果实采后即贮于温度0℃、相对湿度85%～95%的冷库中，分别测定贮藏过程(0～240d)中果实中葡萄糖、蔗糖、总可溶性固形物(TSS)和可滴定酸(TA)的含量以及酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性。结果表明：在采后贮藏期间，黄冠梨果实中葡萄糖含量与AI、NI活性均呈先升后降的趋势，且AI活性出现明显高峰，而蔗糖含量与SS、SPS活性均逐渐降低。TA和TSS含量是果实风味的重要指标，随着贮藏期的延长，TA含量逐渐下降，而TSS含量呈升-降-升的趋势。果实中蔗糖代谢参与酶的净合成活性与果实中蔗糖的积累密切相关，在采后贮藏期间其活性逐渐降低。

黄冠梨；糖代谢；转化酶；蔗糖合成酶；蔗糖磷酸合成酶

梨是世界五大水果之一，也是我国传统的优势树种。目前，我国是世界上梨树种植面积最大、产量最高的国家，且梨品种资源十分丰富。近几年，关于梨果实采后的报道主要集中在采后生理及贮藏方面，包括呼吸强度与乙烯产量的关系以及过氧化物酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等与果实成熟、软化相关酶的研究[1]，而针对采后糖代谢及相关酶变化规律方面的研究较少，使得梨果实风味品质劣变和调控机理尚不明确。

甜味是果实品质的主要指标之一，果实的甜味主要取决于果实内糖的种类和含量变化[2]，而果实内糖代谢又受蔗糖代谢相关酶活性的调控。因此，研究梨果实采后糖代谢及相关酶变化规律对于提高梨果实品质及商品价值具有十分重要的意义。

目前关于果实糖代谢及相关酶的研究主要集中在果实发育过程中，针对果实采后糖代谢的系统研究还未见详细报道。本实验以黄冠梨(Pyrus spp.)果实为试材，研究采后梨果实糖代谢及相关酶活性变化规律的影响，为阐明梨果实糖代谢机理，进一步改善梨果实品质提供一定科学依据和理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

供试黄冠梨果实采自河北省藁城市果园，供试植株种植条件良好，管理水平较好。果实采收当天即运至实验室。选取具有本品种特性、果形端正、无机械损伤、无病虫害、大小均一的果实，采用保鲜纸+网套PVC纳米打孔袋+硬壳纸箱包装。置于0℃、相对湿度为85%～95%的冷库中进行长期贮藏。分批取样进行指标测试。

尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)、6-磷酸-果糖(6-P-F)等生化试剂 美国Sigma公司。

UV1102紫外分光光度计 上海天美公司；CR21G高速冷冻离心机 日本日立公司；DH-101-2电热恒温鼓风干燥箱 天津市中环实验公司；PHS-3B微机型精密pH计 上海雷磁公司；BS-124S电子天平、BS-124S分析天平 北京赛多利斯公司；BCD-256KF冰箱、BD-198E低温卧式冷柜 海尔公司；HH数显恒温水浴箱 江苏金城国际公司；SD-20A制冰机 广州唯利安公司。

1.2 方法

1.2.1 葡萄糖和蔗糖的提取及含量测定

提取参照李合生[3]方法，略加改动。取1g烘干样品，加入5mL 80%乙醇溶液研磨至匀浆，80℃水浴30min，冷却至室温后80000r/min离心30min，取上清液，残渣再用80% 乙醇溶液复提，合并上清液用于葡萄糖和蔗糖含量的测定。

葡萄糖和蔗糖含量测定分别采用DNS比色法和蒽酮比色法[4]。

1.2.2 制备粗酶提取液

参照Nielsen等[5]的方法，并加以改进。取1g梨果肉样品，加入5mL预冷提取缓冲液冰浴研磨至匀浆，12000r/min冷冻离心20min，上清液即为粗酶提取液。提取缓冲液的终浓度组成为：HEPES-NaOH(pH7.5)50mmol/L，MgCl210mmol/L，EDTA 1mmol/L，BSA 1g/L， PVPP 5g/L，DTT 2.5mmol/L，VC 10mmol/L。

1.2.3 酸性转化酶(acid invertase，AI)、中性转化酶(neutral invertase，NI)活性的测定

参照Nielsen等[5]的方法，略加改进。在510nm波长处测定吸光度，转化酶活性单位为μmol葡萄糖/ (h·g mf)。

1.2.4 蔗糖合成酶(sucrose synthase，SS)、蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase，SPS)活性的测定

参照Nielsen等[5]的方法，并加以改进。在630nm波长处测定吸光度，酶活性单位为μmol蔗糖/(h·g mf)。

1.2.5 总可溶性固形物(TSS)和可滴定酸(TA)含量的测定

采用手持式折光仪测定梨果实样品中总可溶性固形物含量，分别在果实4个不同剖面取样，测定果实重复为6个。

参照韩雅珊等[6]方法，研磨果肉至匀浆，采用滴定法测定可滴定酸含量。

2 结果与分析

2.1 贮藏期间果实中葡萄糖和蔗糖含量的变化规律

图1 贮藏期梨果实糖含量的变化Fig.1 Change in the content of sugar in pears during storage

如图1所示，在采后贮藏期间(0～240d)，黄冠梨果实中葡萄糖含量呈先升后降的趋势。在贮藏前、中期，果实中葡萄糖含量逐渐增加，至贮藏期120d时达到最大值(44mg/g)。随着果实进入贮藏后期，果实中葡萄糖含量逐渐降低，并在贮藏期240d时降至最小值(32mg/g)。

在采后贮藏期间，黄冠梨果实中蔗糖含量呈逐渐下降趋势，且低于葡萄糖含量，在贮藏期180d时两者的差异达极显著水平(P＜0.01)。

2.2 蔗糖转化酶活性的变化

图2 贮藏期梨果实蔗糖转化酶活性的变化Fig.2 Change in the activity of sucrose invertase in pears during storage

图2 表明，在采后贮藏期间，黄冠梨果实中AI 和NI活性均呈先升后降的趋势，但NI活性总体变化不明显，且明显低于AI。刚采收时，果实中AI和NI活性较低，随着贮藏期的延长，两者活性逐渐升高。在贮

藏期120d时，AI和NI活性均达到最大值，AI活性有明显高峰出现，且极显著高于NI(P＜0.01)。进入贮藏后期，果实中AI和NI活性均有所下降。

2.3 蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性的变化

图3 贮藏期梨果实蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性的变化Fig.3 Change in the activities of sucrose synthase and sucrose phosphate synthase in pears during storage

如图3所示，在采后贮藏期间，黄冠梨果实中SS和SPS活性均呈逐渐下降的趋势，且SS活性低于SPS。不仅如此，两种酶活性的下降与整个贮藏期间果实中蔗糖含量的逐渐下降密切相关。

2.4 蔗糖代谢参与酶净合成活性的变化

图4 贮藏期梨果实蔗糖代谢参与酶净合成活性的变化Fig.4 Change in net activities of enzymes involved in carbohydrate metabolism in pears during storage

在梨果实中，参与合成蔗糖的酶包括SS和SPS，参与分解蔗糖的酶包括AI和NI。前者活性减去后者活性即为蔗糖代谢参与酶的净合成活性，它与果实中蔗糖的积累呈正相关性。在采后贮藏期间，黄冠梨果实中蔗糖代谢参与酶的净合成活性呈逐渐下降的趋势。在贮藏期0～60d，果实中蔗糖代谢参与酶的净合成活性为正值，表明在这个阶段果实中积累了蔗糖。此后，随着贮藏期的延长，果实中蔗糖代谢参与酶的净合成活性为负值，表明在贮藏中、后期，果实中蔗糖不积累或仅有少量积累。由此可见，果实中蔗糖含量是多种蔗糖代谢相关酶协同的结果。

2.5 总可溶性固形物和有机酸含量的变化

图5 贮藏期梨果实总可溶性固形物含量的变化Fig.5 Change in the content of total soluble solid in pears during storage

图5 表明，黄冠梨果实中TSS含量在采后贮藏期间呈升-降-升的趋势。在贮藏期60d时，果实中TSS含量达到最大值(9.30%)，此后，随贮藏期的延长，果实中TSS含量逐渐降低，至贮藏期180d时，其含量降至最小值(6.60%)。而在贮藏末期果实中TSS含量又出现了小幅度的回升。

图6 贮藏期梨果实可滴定酸含量的变化Fig.6 Change in the content of titratable acid in pears during storage

如图6所示，在采后贮藏期间，黄冠梨果实中TA含量呈逐渐下降的趋势。刚采收时，TA含量最高(0.28%)，随贮藏期的延长，TA含量逐渐降低，至贮藏期240d时，其含量降至最小值(0.15%)。

3 讨 论

糖在植物的代谢、生长、发育等方面具有十分重要的作用，它既是光合作用的产物，又是呼吸作用的底物，并且可以为植物的生长发育提供能量[7]。牛芳英等[8]的研究表明，马铃薯块茎还原糖含量在收获时最低，随着贮藏时间的延长，不同品种马铃薯块茎还原糖含量均呈增加趋势，且在低温贮藏期间，马铃薯块茎蔗糖含量的降低与还原糖含量的增加之间也有明显的相关性。本实验的结果表明，在采后贮藏期间，黄冠梨果实中葡萄糖含量先升后降，而蔗糖含量呈逐渐下降的趋势。这可能是因为在贮藏初期，果实中AI和NI活

性较高，催化蔗糖转化为葡萄糖，导致葡萄糖含量增加，蔗糖含量降低，而后随着果实自身呼吸作用的不断消耗，以及蔗糖代谢相关酶活性的逐渐降低，果实中葡萄糖和蔗糖含量均下降。

糖卸载到果实中在很大程度上取决于果实的库强，而库强大小的一个重要生化标志就是糖代谢相关酶的活性[9]。蔗糖转化酶具有不可逆地催化蔗糖分解为果糖和葡萄糖的作用，可以在韧皮部卸载位点和库组织细胞之间创造蔗糖梯度，促进蔗糖的转运。本实验的结果表明，随着贮藏期的延长，黄冠梨果实中AI和NI活性均呈先升后降的趋势，这与刘卫晓等[10]的研究结果一致。贮藏前、中期较高的转化酶活性有利于库细胞与韧皮部保持一定的浓度梯度，促进了糖分由“源”向“库”的不断转移。

在植物蔗糖代谢过程中，SS可以通过催化蔗糖的分解与合成，保持蔗糖的浓度梯度，来影响果实中糖分的积累。而SPS活性的大小在一定程度上决定了果实中蔗糖的累积量。SPETH等[11]在对桃果实的研究中发现，随着果实进入软化后熟阶段，淀粉迅速水解，SPS活性增加，蔗糖不断积累，蔗糖的积累与SPS活性的提高呈高度正相关。本实验的结果表明，在采后贮藏期间，黄冠梨果实中SS和SPS活性均呈逐渐下降的趋势，这与Moriguchi[12]关于日本梨的研究结果一致。不仅如此，在整个贮藏期间，SS活性显著低于SPS，表明SS并不是影响蔗糖积累的关键酶，这与Speth等[11]的研究结果相同。

此外，随着贮藏期的延长，黄冠梨果实中TSS含量呈升-降-升的趋势，而TA含量逐渐降低。产生上述结果的原因可能为：梨是典型的呼吸跃变型果实，在贮藏初期，由于淀粉等多糖的转化，使果实中TSS含量有所增加。随着呼吸高峰的到来，可溶性固形物作为呼吸基质被消耗，含量下降。贮藏后期，果实呼吸作用减弱，TSS含量又有小幅回升。而在整个贮藏过程中，有机酸作为呼吸作用的基质，随着果实的成熟和衰老逐渐被消耗，其含量逐渐下降。

果实糖代谢是一个极为复杂的过程。现有的研究表明，果实发育中糖积累并不是单一酶在起作用，而是受各种代谢相关酶活性的共同调控。赵智中等[13]提出在研究糖积累机理时应考虑蔗糖代谢相关酶的综合作用。本实验的研究结果也表明，梨果实中蔗糖代谢参与酶的净合成活性与果实中蔗糖的积累密切相关。

目前，对果实糖组分的来源、代谢相关酶在细胞内的分布、果实发育过程中糖含量及相关酶活性的动态变化等已有一定的认识，但在分子水平上，对糖代谢及其相关酶的研究尚不清楚。今后，有关糖代谢关键酶基因的调控，生态因子和内源激素对果实糖代谢的影响以及糖信号对果实糖代谢的调控机制等将成为研究热点。

[1]李雯, 陈维信. 番荔枝果实采后生理与保鲜技术研究进展[J]. 热带亚热带植物学报, 2004, 12(3): 280-284.

[2]罗霄, 郑国琦, 王俊. 果实糖代谢及其影响因素的研究进展[J]. 农业科学研究, 2008, 29(2): 69-73.

[3]李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000.

[4]郝再彬, 苍晶, 徐仲. 植物生理实验[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2004.

[5]NIELSEN T H, SKIARBEKH C, KARLSEN P. Carbohydrate metabolism during fruit development in sweet pepper plants[J]. Physiol Plant, 1991, 82: 311-319.

[6]韩雅珊. 食品化学实验指导[M]. 北京: 北京农业大学出版社, 1992.

[7]罗玉. 植物中的糖代谢及其相关酶[J]. 文山师范高等专科学校学报, 2004, 17(2): 155-159.

[8]牛芳英, 王效瑜, 杨东宏. 马铃薯贮藏期间几个主要加工品质指标变化的探讨[J]. 陕西农业科学, 2008(2): 18-20.

[9]VIZZOLO Q, PINTON R, VARANMIN Z, et a1. Sucrose accumulation in developing peach fruit[J]. Physiol Plant, 2003, 96: 225-230.

[10]刘卫晓, 茅林春. 甘蔗采后冷藏过程中品质及生理变化[J]. 甘蔗, 2000, 7(3): 20-23.

[11]SPETH M, PAUL W Q, CHRISTIN A B. Carbohydrate metabolism during postharvest ripening in kiwifruit[J]. Planta, 1992, 188: 314-323.

[12]MORIGUCHI T. Polyuronides changes in Japanese and Chinese pear fruits during ripening on the tree[J]. Joumal of the Japanese Society of Horticultural Science, 1998, 67: 375-377.

[13]赵智中, 张上隆, 徐昌杰, 等. 蔗糖代谢相关酶在温州蜜柑果实糖积累中的作用[J]. 园艺学报, 2001, 28(2): 112-118.

Changes of Carbohydrate Metabolism and Related Enzyme Activities in Postharvest Huangguan Pears

WANG Jun，LI Lei，XIE Bing，ZUO Qi，LYa-nan，KOU Xiao-hong*
(College of Agriculture and Bioengineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China)

Huangguan pears were used as materials to investigate the changes of carbohydrate metabolism and related enzyme activities of postharvest fruits. Huangguan pears were stored at 0 ℃ and relative humidity of 85%－95%. The contents of glucose, sucrose, total soluble solid and titratable acid, and the activities of acidic invertase (AI), neutral invertase (NI), sucrose synthase (SS) and sucrose phosphate synthase (SPS) were measured. Results showed that the content of glucose and activities of AI and NI exhibited an initial increase and a following decrease. An obvious high peak of AI was observed. However, the content of sucrose and activities of SS and SPS exhibited a decrease during storage. As the important index of fruit flavor, the content of TA exhibited a decrease trend, while the content of TSS exhibited an up-down-up trend during storage. Net synthesis activities of enzymes involved in carbohydrate metabolism were closely related to the content of sucrose during storage.

Huangguan pear；carbohydrate metabolism；invertase；sucrose synthase；sucrose phosphate synthase

TS255.3

A

1002-6630(2010)18-0390-04

2009-11-16

“十一五”国家科技支撑计划重点项目(2006BAD22B01)

王君(1987—)，女，硕士研究生，研究方向为果蔬采后生物学。E-mail：wangjuntianjin@126.com

*通信作者：寇晓虹(1970—)，女，副教授，博士，研究方向为农产品贮藏加工。E-mail：kouxiaohong@126.com