酵母甘露聚糖处理对番茄果实贮藏效果的影响

谢 芳，潘寒姁，袁树枝，王 姣，侯庆英，曹建康*

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

酵母甘露聚糖处理对番茄果实贮藏效果的影响

谢 芳，潘寒姁，袁树枝，王 姣，侯庆英，曹建康*

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

为了研究酵母甘露聚糖对番茄果实贮藏效果的影响，利用不同质量浓度（0、1.0、10.0 g/L）酵母甘露聚糖溶液对番茄果实进行负压渗透处理，测定贮藏过程中果实硬度、可溶性固形物含量、色差、转色指数、乙烯释放速率、呼吸强度、β-半乳糖苷酶活性及损伤接种链格孢菌等指标。结果表明：酵母甘露聚糖能够延缓番茄果实硬度的下降，减缓可溶性固形物含量的变化，降低乙烯释放速率和呼吸强度，推迟果实转色，从而有效地延缓了番茄果实后熟进程，提高了贮藏效果。其中，1.0 g/L酵母甘露聚糖作用效果最为显著。进一步测定表明，酵母甘露聚糖处理可抑制番茄果实β-半乳糖苷酶活性变化。损伤接种链格孢菌实验表明，酵母甘露聚糖还能有效地抑制由链格孢菌引起的番茄果实黑霉病，减小病斑面积，降低病害发病率。

番茄果实；酵母甘露聚糖；贮藏品质；β-半乳糖苷酶；链格孢菌

番茄（Lycopersicon esculentum L.）果实采后容易后熟软化、腐烂变质，严重影响产后贮藏、流通和销售。目前，利用1-甲基环丙烯[1-2]、壳聚糖[1]、1-辛基环丙烯[3]、肉桂醛[4]、臭氧[5]、二氧化碳[6]、紫外照射[7-8]等处理均能在不同程度上延缓番茄果实的后熟衰老进程，延长贮藏期。但是，未见利用天然来源的细胞壁生物成分进行番茄果实采后保鲜处理和病害控制的报道。

甘露聚糖是一种细胞壁多糖，是果实等植物体细胞壁半纤维素的重要构成成分[9]。因其侧链的不同，甘露聚糖分别以半乳甘露聚糖、半乳葡萄甘露聚糖等形式存在[10]。研究表明，外源施用甘露聚糖处理能有效地降低贮藏期间李果实的质量损失率和呼吸强度，推迟果实转色，抑制采后病害[9]。酵母甘露聚糖存在于酵母细胞壁的最外层，占细胞壁干质量的40%左右，可以由面包酵母、啤酒废酵母[11]等制备获得，来源广泛。酵母甘露聚糖具有抗辐射[12]、抗氧化[13]、抗肿瘤[14]、降血脂[15]等活性功能，还可作为食品强化剂。但关于甘露聚糖对番茄果实的保鲜作用及其对病害防治仍缺乏深入、广泛的研究。因此，本实验拟研究酵母甘露聚糖对番茄果实贮藏特性、细胞壁降解相关酶及采后病害的影响，为探索新的果实保鲜与病害控制技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绿熟期番茄（Lycopersicon esculentum Mill. cv. HongMofen-219）果实于2014年2月采自河北固安，当天运回实验室，挑选大小一致、无机械损伤和病虫害的果实进行随机分组。

酵母甘露聚糖 安琪酵母股份有限公司；p-硝基苯-β-吡喃半乳糖苷 美国Amresco公司；p-硝基苯酚北京市兴津化工厂。

链格孢菌（Alternaria alternata）分离自发生黑霉病的番茄果实，经纯化、鉴定后于27 ℃在马铃薯葡萄糖琼脂培养基平皿中培养7 d。在无菌条件下，加入10 mL无菌水，用刮板刮取，经4 层纱布过滤，用无菌水配制成孢子悬浮液（1×106个孢子/mL）。

1.2 仪器与设备

GY-1果实硬度计 浙江托普仪器有限公司；PAL-1数显糖度计 日本Atago公司；PB-10 pH计 德国Sartorius公司；GL-20G-Ⅱ高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂；SE1501F电子天平 奥豪斯仪器（上海）有限公司；GC7890F气相色谱仪（配有火焰离子化检测器和N2000色谱工作站） 上海天美科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 酵母甘露聚糖处理

用0.1%次氯酸钠溶液（加2 滴吐温20）浸泡清洗番茄果实1 min进行表面消毒，室温条件下晾干。将果实分别浸没到质量浓度为0（蒸馏水处理作为对照）、1.0、10.0 g/L的酵母甘露聚糖溶液中，置于负压渗透处理装置中，启动真空泵抽气使真空压力达到0.02 MPa时保持2 min，然后在常压条件下继续浸泡果实10 min。将果实取出晾干，装入塑料框（规格：610 mm×420 mm×150 mm）中，每框20 个果实，每处理6 框，包括3 个重复。用厚度为0.02 mm的聚乙烯保鲜袋挽口包装塑料筐，在温度（16±1）℃、相对湿度85%～90%条件下贮藏，定期取样测定。

1.3.2 硬度测定

使用GY-1型果实硬度计（测头直径3.5 mm）测定果实赤道部位的果皮组织5 个等距位置点的硬度。每个处理测定5 个果实，重复3 次。

1.3.3 可溶性固形物含量（soluble solid content，SSC）测定

取番茄果实赤道部位的果皮组织，用纱布包裹挤压出汁液，用PAL-1数显糖度计测定SSC。每个处理测定5 个果实，重复3 次。

1.3.4 果实色差测定

分别在果实赤道部位对应的4 个点果面上测定色差，记录L*、a*、b*值。每个处理测定6 个果实，重复3 次。

1.3.5 转色指数测定

参考Lai等[10]的方法，取30 个果实按如下标准进行分级：0级：果实表面全绿；1级：果实表面红色部分不超过10%；2级：果实表面红色部分10%～25%；3级：果实表面红色部分25%～50%；4级：果实表面红色部分50%～75%，5级：果实表面全红。定期统计，按以下公式计算转色指数，重复3 次。

1.3.6 乙烯释放速率和呼吸强度测定

参考王蒙[16]的方法，取3 个果实分别置于经空气平衡的1.1 L具橡胶塞的密封盒中，密闭2 h后顶空取1 mL气体，用气相色谱法分别测定果实乙烯释放速率和呼吸强度。GC7890F气相色谱仪配有氢火焰离子化检测器、CO2转化炉和不锈钢填充柱（Porapak-100，2 m×2 mm），载气N2，进样温度120 ℃，柱温60 ℃，乙烯检测温度150 ℃，CO2检测温度360 ℃，进样量1 mL，不分流。乙烯释放速率按乙烯含量以μL/（kg·h）表示，呼吸强度按CO2含量以mg/（kg·h）表示。重复3 次。

1.3.7 β-半乳糖苷酶活性测定

参考曹建康等[17]方法，以p-硝基苯-β-吡喃半乳糖苷作为底物测定β-半乳糖苷酶的活性。β-半乳糖苷酶活性以每小时每克果实样品在37 ℃催化p-对硝基苯-β-吡喃半乳糖苷水解释放出的p-硝基苯酚物质的量表示，即mmol/（h·g）。重复3 次。

1.3.8 损伤接种与病斑测定

取10 个番茄果实，经酵母甘露聚糖负压渗透处理（同1.3.1节）后室温放置48 h，在用灭菌接种针在果实赤道部位均刺4 个孔（3 mm直径×3 mm深，未穿透果皮组织）。待伤口晾干，向孔中注入10 μL链格孢菌孢子悬浮液。将接种果实装框、聚乙烯保鲜袋包装后，置于（20±1） ℃、相对湿度85%～90%条件下观察。在接菌后第8天时分别测定病斑直径，计算病斑面积，统计发病率。以蒸馏水处理作为对照，重复3 次。

1.4 数据处理

运用Excel 2013统计分析数据，计算标准偏差并制图。

2 结果与分析

2.1 酵母甘露聚糖质量浓度对番茄果实硬度的影响

图 1 不同质量浓度酵母甘露聚糖处理对番茄果实硬度的影响Fig.1 Effect of yeast mannan treatment with different concentrations on fi rmness of tomato fruit

由图1可见，在贮藏过程中番茄果实硬度表现为下降的趋势，但是在贮藏前期下降不明显，而从贮藏9 d开始，果实硬度快速下降，这可能是由于番茄组织内的果胶物质由原果胶转化为果胶和果胶酸所致[1]。经不同质量浓度酵母甘露聚糖处理的番茄果实硬度的下降较对照组缓慢，在贮藏15 d时，经1.0、10.0 g/L酵母甘露聚糖处理的番茄果实硬度分别比对照高31.78%和16.03%。由此可见，1.0 g/L酵母甘露聚糖处理保持番茄果实硬度、延缓贮藏期间果实软化的效果较好。

2.2 酵母甘露聚糖质量浓度对番茄果实SSC的影响

图 2 不同质量浓度酵母甘露聚糖处理对番茄果实SSC的影响Fig.2 Effect of yeast mannan treatment with different concentrations on SSC of tomato fruit

由图2可见，在贮藏过程中番茄果实SSC呈现先上升后下降的趋势，与马蓉等[3]的研究结果一致，但是也有不同的结论[18]，可能与番茄品种和贮藏条件等有关。在贮藏初期，刚采收的番茄仍进行合成代谢，随着果实后熟过程中有机物质的积累，番茄果实中的SSC呈现上升的状态。到了贮藏后期，由于呼吸消耗等作用，SSC呈现下降的趋势[1,3]。经不同质量浓度酵母甘露聚糖处理的番茄果实SSC的上升和下降的程度均比对照缓慢，延缓了果实采后生化代谢过程，有利于提高果实贮藏品质。

2.3 酵母甘露聚糖质量浓度对番茄果实乙烯释放速率和呼吸强度的影响

果实采后的乙烯代谢与呼吸代谢状况直接影响到其耐贮性和抗病性，也是引起果实采后品质劣变与腐烂的原因之一[19]。由图3A可见，番茄果实在刚采后和贮藏初期乙烯释放速率非常低，在贮藏6 d时，出现了明显的乙烯释放高峰，然而1.0 g/L酵母甘露聚糖处理能够显著地抑制番茄果实的乙烯释放速率。在贮藏6 d和15 d时，经1.0 g/L酵母甘露聚糖处理番茄果实乙烯释放速率分别比对照降低了29.78%和42.29%。

图 3 不同质量浓度酵母甘露聚糖处理对番茄果实乙烯释放速率（A）和呼吸强度（B）的影响Fig.3 Effect of yeast mannan treatment with different concentrations on ethylene release rate (A) and respiration intensity (B) of tomato fruit

由图3B可见，采后（贮藏0 d）番茄果实呼吸强度比较大，可能是由于采摘时温度较高，果实的新陈代谢比较旺盛。在随后的贮藏过程中果实呼吸强度逐渐降低。然而，在贮藏6 d时番茄果实的呼吸强度出现了峰值，与前人[20]研究结果相似。1.0 g/L酵母甘露聚糖处理能有效地抑制整个贮藏过程中番茄果实的呼吸强度。在贮藏6 d和15 d时，经1.0 g/L酵母甘露聚糖处理番茄果实呼吸强度分别比对照降低了35.26%和63.93%。这可能是甘露聚糖处理在果实表面形成了透明薄膜，在一定程度上阻隔了果实内部与外界环境的O2、CO2等气体交换，从而降低了果实的呼吸代谢[9]。

2.4 酵母甘露聚糖质量浓度对番茄果实色差影响

图 4 不同质量浓度酵母甘露聚糖处理对番茄果实L*值（A）、a*值（B）和b*值（C）的影响Fig.4 Effect of yeast mannan treatment with different concentrations on L* value (A), a* value (B) and b* value (C) of tomato fruit

由图4可见，绿熟番茄采后果实颜色在贮藏期间L*值有下降的趋势；a*值从负到正逐渐增大，反映了番茄从绿到红一系列的变化；b*值先升高后降低，与前人[21]研究结果一致。不同质量浓度酵母甘露聚糖处理对番茄果实L*值的影响有较大的差别，其中，1.0 g/L酵母甘露聚糖处理后果实的L*值变化变得平缓，有效地延缓贮藏后期L*值的下降。1.0 g/L酵母甘露聚糖处理还有效地延缓了果实a*值的上升。因此，酵母甘露聚糖可以在一定程度上维持果实的明度，同时延缓由绿转红的成熟衰老进程。

2.5 酵母甘露聚糖质量浓度对番茄果实转色指数的影响

图 5 不同质量浓度酵母甘露聚糖处理对番茄果实转色指数的影响Fig.5 Effect of yeast mannan treatment with different concentrations on color change index of tomato fruit

由图5可知，在贮藏初期，番茄果实的转色指数变化较小，但从贮藏6 d开始果皮转色加快，至18 d时转色指数达到98.46%。酵母甘露聚糖处理能够延缓番茄果实的转色与成熟衰老进程，其中，1.0 g/L酵母甘露聚糖处理效果较好。在贮藏12、15 d时，经1.0 g/L酵母甘露聚糖处理的番茄果实的转色指数分别比对照降低了21.5%和14.6%。

2.6 酵母甘露聚糖质量浓度对番茄果实β-半乳糖苷酶活性的影响

图 6 不同质量浓度酵母甘露聚糖处理对番茄果实β-半乳糖苷酶活性的影响Fig.6 Effect of yeast mannan treatment with different concentrations on β-galactosidase activity of tomato fruit

许多果实成熟软化过程中细胞壁成分的变化是由半乳糖残基的减少引起，而这种现象与β-半乳糖苷酶水解细胞壁成分含有半乳糖基的聚合物密切相关[22]。采后番茄果实β-半乳糖苷酶活性基本稳定，保持在较低水平；在贮藏9 d时，β-半乳糖苷酶活性开始升高；在贮藏15 d时达到活性高峰（图6），与杏果实[22]和桃果实[23]等相似。1.0、10.0 g/L酵母甘露聚糖处理都能够有效抑制贮藏过程中番茄果实β-半乳糖苷酶活性的升高。这一结果表明，酵母甘露聚糖处理抑制了β-半乳糖苷酶对果实细胞壁成分如半纤维素等含有半乳糖基的聚合物的水解作用，从而延缓了番茄果实的硬度下降和软化进程。

2.7 酵母甘露聚糖质量浓度对番茄果实损伤接种黑霉病的影响

图 7 不同质量浓度酵母甘露聚糖处理对番茄果实损伤接种链格孢菌的影响Fig.7 Effect of yeast mannan treatment with different concentrations on black rot caused by Alternaria alternata in tomato fruit

由链格孢菌侵染引起的黑霉病是造成番茄果实腐烂和采后损失的重要因素之一[24]。由图7可知，酵母甘露聚糖处理能够有效地抑制番茄果实损伤接种的黑霉病。经1.0、10.0 g/L酵母甘露聚糖处理番茄果实病斑面积分别比对照减少了40.30%和50.96%（图7A），发病率分别比对照减少了28.57%和14.29%（图7B）。酵母甘露聚糖抑制番茄果实采后病害的结果与前人[9]的报道一致。酵母甘露聚糖可能具有直接地抑制病原菌生长繁殖的作用[9]。酵母甘露聚糖还可能通过延缓果实成熟软化进程来保持果实抗病性，还可能与其诱导番茄果实自身产生抗病性有关。

3 结 论

酵母甘露聚糖是一种多糖化合物。酵母甘露聚糖处理能够在番茄果实表面形成一层极薄的透明涂膜，显著降低番茄果实乙烯释放速率和呼吸强度、推迟果实转色、延缓果实成熟软化进程、从而有效地了保持番茄果实贮藏品质，提高贮藏特性。负压渗透可以促进酵母甘露聚糖向番茄果实表皮组织内的渗入，增强处理效果。酵母甘露聚糖可能通过抑制β-半乳糖苷酶等细胞壁降解酶的活性来延缓果实的成熟软化，但其作用机制仍需深入研究。此外，酵母甘露聚糖负压渗透处理还能够有效地抑制由链格孢菌侵染引起的番茄果实黑霉病，减少果实采后损失。综合来看，1.0 g/L酵母甘露聚糖处理对番茄果实的保鲜效果较好。因此，利用生物天然副产物酵母甘露聚糖处理可为果实采后保鲜和病害控制提供新的途径。

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Effects of Infi ltration with Yeast Mannan on Postharvest Storage of Tomato Fruit

XIE Fang, PAN Hanxu ,YUAN Shuzhi, WANG Jiao, HOU Qingying, CAO Jiankang*
(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

This study aimed to study the effects of yeast mannan on postharvest storage of tomato fruit. Firmness, soluble solid contents (SSC), color, ethylene release rate, respiration rate, β-galactosidase activity and wounded inoculation with Alternaria alternata of tomato fruit infi ltrated with different concentrations (0, 1.0, and 10.0 g/L) of yeast mannan were investigated during storage. Results showed that yeast mannan could delay the decline of fruit fi rmness, retard the changes of SSC, reduce the ethylene release and respiration rate, and delay the color change of tomato fruit during storage. Thereby, the yeast mannan treatments delayed the progress of ripening and softening in tomato fruit and improved its storability. The concentration of 1.0 g/L proved to be more effective. In addition, yeast mannan treatments inhibited the activity of β-galactosidase in the fruit during storage and delayed the degradation of the cell wall. In the case of wounded inoculation with Alternaria alternate, yeast mannan treatments could signifi cantly inhibit the lesion area of the black rot on the fruit caused by the pathogen and reduce the disease incidence during incubation.

tomato fruit; yeast mannan; storage quality; β-galactosidase; Alternaria alternata

TS255.3

A

1002-6630（2015）02-0221-05

10.7506/spkx1002-6630-201502043

2014-06-10

国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（2013CB127104）；国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2012AA101606）

谢芳（1989—），女，硕士研究生，研究方向为果蔬采后生理与贮藏保鲜。E-mail：cauxiefang@163.com

*通信作者：曹建康（1976—），男，副教授，博士，研究方向为果蔬采后生理与贮藏保鲜。E-mail：cjk@cau.edu.cn