采后枇杷果皮细胞壁代谢和果实超微结构与贮藏性的关系

2014-04-29林建城等

热带作物学报 2014年1期

林建城等

摘要研究‘早钟6号枇杷果实裸藏和聚乙烯薄膜袋藏下果皮的细胞壁代谢。结果表明：裸藏与袋藏的‘早钟6号枇杷果实采后8 ℃下贮藏期间，果实失重率不断增大，果皮细胞膜相对渗透率、果胶酯酶（PE）和多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性逐渐升高；果皮细胞膜相对渗透率与PE、PG活性呈显著正相关效应（p<0.01）；但袋藏可极显著（p<0.01）地减少果实失重率，延缓果皮的细胞膜相对渗透率、PE和PG活性升高，说明薄膜包装贮藏能抑制果实失水、降低细胞壁降解酶（PE、PG）活性和维持果皮细胞膜的完整性。进一步通过扫描电镜观察比较了不同贮藏性的5个枇杷品种果实的超微结构，结果表明：枇杷果皮多皮孔，果顶与果蒂部位绒毛少且稀疏，果肉肉质细、具有大的细胞间隙和胞间腔，这些超微结构易引起采后枇杷果实失水和病原微生物侵染，从而导致果实贮藏性和抗病性下降。

关键词枇杷；果皮；细胞壁代谢；超微结构；贮藏性

中图分类号 S667.3 文献标识码 A

Cell Wall Metabolism of Pericarp and Ultra-structure of Fruit in Relation to Storability of Harvested Loquats

LIN Jiancheng1， LIN Hetong2 *， ZHENG Hong1， YE Dengyun1，LIN Yifen2

1 College of Environment & Biological Engineering ， Putian University， Putian，Fujian 351100， China

2 College of Food Science， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002，China

Abstract The cell wall metabolism in the pericarp of ‘Zaozhong 6 loquat（Eriobotrya japonica Lindl. cv. Zaozhong 6）fruits was investigated. Fruits packaged in sealed polyethylene film bags（0.02 mm thickness） and without package both were stored at 8 ℃. The results indicated that the weight loss of fruit， cell membrane relative leakage rate of pericarp， activities of pectinesterase（PE） and polygalacturonase（PG） increased with extending storage time. Both PE activity and PG activity were positively correlated with cell membrane relative leakage rate of pericarp（p<0.01）. Storage in plastic film bags was effective in reducing weight loss of fruit， delaying the increases of cell membrane relative leakage rate and activities of PE and PG in pericarp of harvested loquats. It is suggested that sealing polyethylene film bags could reduce the weight loss of fruit， decrease the activities of cell-wall degrading enzymes such as PE and PG， and maintain the cellular membrane integrity of pericarp in harvested loquats. The ultra-structures of fruits among five loquat varieties were observed and compared by scanning electron microscope. The results indicated that the characteristics of poor storage of loquat fruits were a lot of lenticels， sparse villi around the top and bottom of loquat fruit， tender pulp， large parenchyma cell interstices and intercellular cavity. These ultra-structures of loquat fruit were facilitated to postharvest fruit water loss and pathogens infection， which caused poor storability and low resistant to diseases of fruit.

Key words Loquat；Pericarp；Cell wall metabolism；Ultra-structure；Storability

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.01.029

枇杷系蔷薇科苹果亚科枇杷属植物，栽培品种均属普通枇杷（Eriobotrya japonica Lindl），是福建省的6大名果之一。但由于枇杷果实成熟于4～5月的气温回升季节，果实采后生理代谢旺盛，贮藏期间鲜果易失水，果实出现果皮渐变难剥、果肉粗糙少汁等劣变现象。所以，如何有效防止采后枇杷果实失水这一采后保鲜技术以及采后生物学等问题成为目前研究的热点。近年来有研究认为，果实形态结构与果实的耐藏性密切相关，还与果实的抗病性和采后生理等密切相关[1-4]，而有关枇杷果实超微结构与耐藏性的关系尚未见报道。本研究探讨了薄膜包装对采后‘早钟6号‘枇杷果皮细胞壁代谢的影响，比较观察了5个不同品种枇杷果实扫描电镜超微结构，探讨其与耐藏性间的关系，以期为评价果实性状特征提供资料，同时为枇杷果实的贮藏保鲜技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料及处理

供试材料为来自福建莆田市耐贮运的‘解放钟（Eriobotrya japonica Lindl. cv. Jiefangzhong）、较耐贮运的‘早钟6号（Eriobotrya japonica Lindl. cv. Zaozhong 6）、 ‘长红3号（Eriobotrya japonica Lindl. cv. Changhong 3）等3个红肉类枇杷品种和耐贮运的‘乌躬白（Eriobotrya japonica Lindl. cv. Wugongbai）、不耐贮运的‘白梨（Eriobotrya japonica Lindl. cv. Baili）等2个白肉类枇杷品种[5-6]。选择九成熟，无病虫害、无机械损伤且具有各品种典型特征的果实供电镜扫描观察枇杷果实超微结构。

‘早钟6号枇杷果实采收后于当日运回莆田学院环境与生命科学系实验室，袋藏处理组用0.02 mm厚30.0 cm× 38.5 cm的聚乙烯薄膜袋包装30袋，袋口用普通橡皮筋绕2圈，每袋装10个；裸藏（CK）对照组是将300个枇杷果实直接分装置于6个透气的塑料框中。2个处理组分别置于（8± 1）℃、相对湿度为60%～65%下的人工气候箱中贮藏，每隔4 d取样测定果实失重率、果皮细胞膜相对渗透率、果胶酯酶（PE）、多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性。

1.2 测定方法

1.2.1 失重率测定每次随机取10个果实测定果实失重率，失重率用%FW表示。

1.2.2 果皮细胞膜相对渗透率的测定从5个果实中取果皮2 g，参照郑永华等[2]方法测定果皮细胞膜相对渗透率，结果以相对电导率（%）表示。

1.2.3 PE活性的测定从5个果实中取果皮2 g，参照文献[7]的方法测定PE活性，以每30 min释放出1 μmol的CH3O-的酶用量为1个PE酶活性单位（U），结果以U/g FW表示。

1.2.4 PG活性的测定从5个果实中取果皮2 g，参照Miller[8]方法测定PG活性，以每分钟产生1 g半乳糖醛酸的酶用量为1个PG酶活性单位（U），结果以U/g FW表示。

以上指标测定均重复3次，取其平均值，采用SPSS17.0数据分析软件对以上数据进行统计分析。

1.3 枇杷果实超微结构的电镜扫描观察

取5个供试枇杷品种果实，用双刃刀片切取长、宽约为3 mm×2 mm 的果皮，长、宽和厚约为3 mm×3 mm×2 mm的中部果皮果肉，厚度约为1.5 mm 的果顶果蒂部位横切面数块，投入0.1 mol/L pH6.8磷酸缓冲液配制的5%戊二醛溶液中，在4 ℃冰箱内固定4 h。经相应的磷酸缓冲液漂洗后，再移进1%饿酸中固定4 h；用蒸馏水清洗，再经酒精逐级脱水，环氧丙烷置换，放入真空干燥器中干燥40～60 min。干燥后用电导胶分别把样品粘贴在样品台上，粘贴时样品观察面朝上。用JFC21200型镀膜仪进行镀金膜，置于JSM-6380LV 型扫描电子显微镜（SEM）于15 kV 加速电压下观察拍片[9]。

2 结果与分析

2.1 ‘早钟6号枇杷果实采后的失重作用

随着‘早钟6号枇杷果实采后贮藏时间的延长，袋藏、裸藏枇杷果实的失重率均逐渐上升（图1），裸藏枇杷果实的失重率增大较快，贮藏28 d后的失重率高达8.79%，袋藏枇杷果实的失重率为2.20%，明显低于裸藏枇杷果实的失重率，袋藏、裸藏枇杷果实采后失重率两者呈极显著差异（p<0.01），表明袋藏能显著减缓枇杷贮藏期间水分的散失。同时，由于裸藏枇杷果实失水迅速，果皮比袋藏枇杷更易皱缩，果皮也更难剥。用0.02 mm 厚的聚乙烯薄膜袋包装能有效地控制枇杷果实的失水、失重，延缓果皮皱缩现象。

2.2 ‘早钟6号枇杷果实采后果皮细胞膜相对渗透率的变化

‘早钟6号枇杷果实采后贮藏期间，果皮细胞膜相对渗透率不断增大（图2）。但采后不同时期，其上升幅度不同。在贮藏0～16 d期间，枇杷果皮的细胞膜相对渗透率增加缓慢；在贮藏16～20 d期间的枇杷果皮细胞膜相对渗透率升高加快，贮藏20 d之后的果皮细胞膜相对渗透率缓慢增加。图2还显示，袋藏枇杷的果皮细胞膜相对渗透率比裸藏枇杷果实低，表明裸藏枇杷细胞破坏速度较快，但两者不存在显著性差异（p>0.05），贮藏后期两者差异较大。聚乙烯薄膜袋包装在一定程度上减缓了枇杷果实果皮细胞膜相对渗透率的升高。

2.3 ‘早钟6号枇杷果实采后果皮PE和PG活性的变化

PE和PG是重要的细胞壁降解酶。图3-a可知，‘早钟6号枇杷果实采后贮藏期间果皮的PE活性逐渐升高，后期升高有加快现象。袋藏枇杷比裸藏枇杷的果皮PE活性要低。采后8～24 d 贮藏期间，袋藏和裸藏枇杷的果皮PE活性存在较显著性差异（p<0.05）。图3-b可知，‘早钟6号枇杷果实在采后贮藏期间，枇杷果皮的PG活性逐渐升高，在贮藏0～12 d期间，枇杷果皮PG活性升高较快；贮藏12 d之后，枇杷果皮PG活性变化较平缓。图3-b还显示，枇杷果实贮藏期间，袋藏枇杷比裸藏枇杷的果皮PG活性低，两者之间存在极显著差异（p<0.01）。上述结果表明，薄膜袋包装能降低采后枇杷果实果皮PE和PG等细胞壁降解酶活性，减缓采后贮藏期间PE和PG等细胞壁降解酶活性的升高。

2.4 种品种枇杷果实果皮扫描电镜比较观察

枇杷果实成熟期的果实主要分为果皮、果肉、膜瓣和果核。对5个不同品种枇杷果实的果皮绒毛进行扫描电镜观察（图4-1～5），结果表明：枇杷果皮绒毛主要分布于果顶与果蒂部位，绒毛表面还有少量分泌物，果实中部外表皮上极少分布绒毛。5种不同品种枇杷果顶或果蒂绒毛数量、粗细和长短存在一定差异，耐贮品种‘解放钟和‘乌躬白枇杷果皮绒毛粗壮，‘解放钟与‘早钟6号枇杷果皮绒毛密集且多，而‘长红3号与‘白梨枇杷果皮绒毛相对细且稀疏。

对5个不同品种枇杷果实的果皮表面进行扫描电镜观察（图4-6～10），发现‘解放钟与‘白梨枇杷果皮表面角腊质层厚，微裂隙多且裂口深，‘乌躬白枇杷果皮微裂隙少裂口较浅；‘早钟6号枇杷果皮薄，但表面角腊质层连成较平整的一片，果皮连续性好，微裂隙少，具耐贮藏的一些结构特征；而‘长红3号枇杷果皮表面呈凹凸不平状，有小皮孔出现，不耐挤压；‘白梨枇杷果皮表面还有较大皮孔，易失水，耐藏性差。

2.5 种品种枇杷果实果肉扫描电镜比较观察

对5个不同品种枇杷果实果肉进行扫描电镜观察（图4-11～15），发现不同品种枇杷果实果肉致密度不同，‘解放钟与‘乌躬白枇杷的果肉薄壁细胞致密，细胞层紧凑，具耐贮藏的结构特点；‘长红3号与‘白梨枇杷果肉薄壁细胞疏松，具有大的细胞间隙和胞间腔，不耐挤压与贮藏；‘早钟6号枇杷果肉内部薄壁细胞较致密，表面分布大量颗粒状物，‘长红3号枇杷果肉细胞表面也分布有少量颗粒状物。

3 讨论与结论

一般果实在成熟衰老过程中，PE、PG和纤维素酶等细胞壁降解酶活性增强，果胶、纤维素等细胞壁物质发生降解，从而导致果肉的软化和出汁率的提高。本试验结果表明：在‘早钟6号枇杷果实采后冷藏期间，枇杷果皮细胞PE、PG活性均逐渐升高。郑永华等[10]研究认为，在1和12 ℃贮藏下，枇杷果肉的PE、PG活性逐渐下降而导致枇杷果肉在贮藏期间硬度不断增加。本试验结果与郑永华等[10]的研究结果不同，说明在贮藏期间果皮与果肉中PE、PG的生理代谢差异较大。

有研究表明[2， 11]，枇杷果实随着贮藏期的延长，由于乙烯与其它衰老因素的作用，膜系统受到破坏，导致果实细胞膜相对渗透率上升，果实逐步走向衰老，耐贮性下降，本试验也得到相似的结果。而贮藏期间‘早钟6号枇杷果皮细胞膜相对渗透率的增加也导致果实失水率的升高，试验结果显示：随着贮藏时间的不断延长，枇杷果实失重率不断提高。统计分析表明：裸藏和袋藏枇杷果实贮藏期间失重率与相应的果皮细胞膜相对渗透率间均存在显著正相关效应（p<0.01）；进一步分析枇杷果皮细胞膜相对渗透率与果皮PE、PG活性的相关性，结果表明裸藏、袋藏枇杷果皮细胞膜相对渗透率与PE、PG活性也呈显著正相关效应（p<0.01）。说明枇杷果皮中PE、PG活性的升高，使得细胞结构破坏，细胞膜相对渗透率逐渐增大，果实易失水，导致果实失重率的提高。分析表明：裸藏和袋藏枇杷贮藏期间失重率与相应的果皮PE及PG间均存在显著正相关效应（p<0.01）。

有关果实衰老过程细胞壁代谢的研究，李娟等[12]认为，柑橘果皮随着果实的成熟，果皮果胶甲酯酶（PE）活性增加，原果胶分解，水溶性果胶增加，细胞间分离，部分果皮内陷而导致果皮出现皱褶。同时，果皮细胞由于脱水会使合成酶活性降低或失活而使分解酶活性加强，加快果实的衰老过程。果实发育后期与细胞壁代谢相关的水解酶中，PE、PG和纤维素酶等细胞壁降解酶活性随着果皮细胞不断失水而增加[13]。而在枇杷果实贮藏期间的细胞壁代谢与柑橘果实发育后期衰老期间有相似的结果。研究结果表明：‘早钟6号枇杷果实贮藏期间随着果皮不断失水，果皮细胞膜相对渗透率、PE和PG活性不断升高；薄膜包装的枇杷果实失重率较低，果皮皱缩现象推迟出现，说明薄膜袋藏能有效地控制‘早钟6号枇杷果实的失水、失重，延缓果皮皱缩现象；与对照组相比，薄膜袋藏的枇杷果皮细胞膜相对渗透率、PE和PG活性升高较为缓慢，裸藏枇杷果皮失水快，果皮细胞的PE和PG活性较快增加。林河通等[14]研究报道，失水可导致采后龙眼果实果皮细胞膜系统膜脂过氧化作用加强，从而破坏细胞膜结构的完整性，使PPO和POD与酚类物质接触，从而导致果皮褐变。而枇杷果实贮藏期间可能也是由于失水引起果皮细胞结构的破坏，导致果皮细胞膜相对渗透率升高；此外，采后枇杷果实失水引起PE和PG活性，进一步促进果胶等细胞壁物质的酶促降解作用，导致细胞间分离，细胞间隙随之加大，进一步加快枇杷果实果皮细胞结构的破坏。

果实耐贮性与果实自身的组织结构密切相关，笔者已对福建省主栽5个枇杷品种果实形态结构与耐贮藏性的关系进行了比较研究[15]。目前，有关果实电镜扫描超微结构与耐贮性关系的研究相对较少。屈红霞等[16]利用扫描电镜观察了不耐贮藏的黄皮果皮超微结构，发现黄皮果皮外表皮薄，结构疏松，外表面有小裂隙，表皮组织与薄壁组织间有大的空腔；3个黄皮品种中‘大鸡心黄皮果皮薄，气孔开口较大，外表皮还观察有菌丝穿过气孔的现象，这些可能是‘大鸡心黄皮不耐贮藏的重要原因。笔者研究了福建省主栽5个枇杷品种果实的贮藏性，发现‘解放钟枇杷果实最耐贮藏，‘乌躬白、‘早钟6号、‘长红3号枇杷果实次之，‘白梨枇杷果实最不耐贮藏[6]。本试验通过扫描电镜对这5个不同枇杷品种果实的超微结构进行比较观察，发现不耐贮藏枇杷品种的结构特征包含有：枇杷果皮多皮孔，果顶与果蒂部位绒毛少且稀疏，果肉肉质细，果肉薄壁细胞疏松，具有大的细胞间隙和胞间腔，这些超微结构易引起采后枇杷果实失水和病原微生物的侵染，从而导致枇杷果实耐藏性和抗病性下降。

参考文献

[1] 潘洵操，谢宝贵. 荔枝果皮结构与果实贮藏性能关系的探讨[J]. 广西植物， 1997， 17（1）： 79-84.

[2] 郑永华，席玙芳，应铁进. 枇杷果实采后生理与贮藏研究[J]. 浙江林学院学报， 1993， 10（3）： 276-281.

[3] 李春燕，张光伦，曾秀丽，等，细胞壁酶活性与甜橙果实质地的相关性研究[J]. 四川农业大学学报， 2006， 24（1）： 73-76.

[4] 叶茂宗，陈秋夏，徐加哉，等. 欧柑果实贮藏期间的某些生理变化及其耐贮性（简报）[J]. 植物生理学通讯， 2000， 36（2）：125-127.

[5] 丘武陵，章恢志. 中国果树志·龙眼·枇杷卷[M]. 北京：中国林业出版社， 1996： 91-103.

[6] 林建城，林河通，黄志明，等. 福建省5个主栽品种枇杷果实品质比较及其与果实耐贮运的关系[J]. 食品科学， 2008， 29（6）： 433-437.

[7] 上海植物生理学会. 植物生理学实验手册[M]. 上海：上海科学技术出版社， 1985： 143-146.

[8] Miller G L. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugars[J]. Anal Chem， 1959， 31（1）：426-427.

[9] 林河通，陈绍军，席玙芳，等. 龙眼果皮微细结构的扫描电镜观察及其与果实耐贮性的关系[J]. 农业工程学报， 2002， 18（3）： 95-99.

[10] 郑永华，李三玉，席玙芳. 枇杷冷藏过程中果肉木质化与细胞壁物质变化的关系[J]. 植物生理学报， 2000， 26（4）： 306-310.

[11] 郑永华，席玙芳. 枇杷果实采后膜透性、呼吸强度及乙烯产生变化与耐贮性的关系[J]. 江西农业大学学报， 1999， 21（1）：80-82.