菠萝蜜果实成熟过程中可溶性糖含量的变化

段小强，刘鑫泉，刘胜辉，李映志，叶春海

(广东海洋大学农学院，广东湛江 524088)



菠萝蜜果实成熟过程中可溶性糖含量的变化

段小强，刘鑫泉，刘胜辉，李映志*，叶春海*

(广东海洋大学农学院，广东湛江 524088)

摘要[目的]分析菠萝蜜果实成熟过程中的可溶性糖分积累机制，为菠萝蜜栽培和育种提供理论依据。[方法]以4个不同基因型的菠萝蜜种质(12E、148-4、12As、12Cs)为材料，采用蒽酮比色法测定菠萝蜜果实中可溶性总糖含量，采用高效液相色谱法(HPLC)测定果糖、葡萄糖及蔗糖含量。[结果]菠萝蜜果实成熟过程中，可溶性糖含量不断增加，其中蔗糖占可溶性总糖含量的比例为43.47%～76.81%；果糖含量与葡萄糖含量之间以及蔗糖含量与可溶性总糖含量之间存在极显著正相关关系；未成熟果实中，果肉果糖含量与葡萄糖含量的比值较低，最高仅为0.689 9，当果实完全成熟后，比值接近1.000 0。[结论]菠萝蜜果实成熟过程中，可溶性糖逐渐积累，可溶性糖以蔗糖为主，成熟果实中的果糖与葡糖糖含量相近。

关键词菠萝蜜；可溶性糖；果糖；葡萄糖；蔗糖

菠萝蜜是桑科(Moraceae)木菠萝属(Artocarpus)植物，又称木菠萝、树菠萝、大树菠萝等，为热带亚热带著名常绿果树，是南方特色经济树种之一，其果硕大，是世界上最大的树木所结果实，最重可达59 kg；果实清香袭人，果肉肥美清甜，有“齿留香”的美称[1]，也被称为“热带水果皇后”，具有很高的经济价值[2-3]。菠萝蜜原产于印度南部，目前在缅甸、泰国、印度尼西亚、菲律宾、孟加拉国、澳大利亚等热带亚热带国家均有栽培，在我国的栽培历史也有1 000多年，目前主要分布在海南、广东、广西、福建、云南和四川南部，以海南和广东湛江地区栽植最多[3]。糖是植物光合作用的初产物，也是自然界中含量最丰富的有机分子，糖的种类、含量直接影响果实的营养价值、风味口感、色泽等品质性状[4]。已有研究证明蔗糖、葡萄糖和果糖是菠萝蜜果实中主要的可溶性糖[5-7]，其含量和组成对菠萝蜜果实品质具有重要影响。常规的蒽酮比色法、二硝基水杨酸法等化学分析方法只能单一地测定总还原糖，不能同时测定各种糖的含量[8]。近年来高效液相色谱法因其在测定糖上具有样品用量少、快速准确、分辨率高、灵敏度高等优点现已在蓝莓[9]、荔枝[10]、苹果[11]、梨[12]、菠萝[13-14]等果树中得到应用。目前，有关菠萝蜜果实成熟过程中糖分积累机制的报道还比较少。鉴于此，笔者采用蒽酮比色法和高效液相色谱法对4个不同基因型的菠萝蜜种质果实成熟过程中可溶性糖分积累状况进行分析，以期为菠萝蜜栽培和育种提供理论基础。

1材料与方法

1.1试验材料供试材料均为广东海洋大学农学院所收集的菠萝蜜种质，分别为12E、148-4、12As、12Cs。从各种质同一植株上分别采集未成熟果实和八成熟果实，未成熟果立即采样，八成熟果在室温放置并分阶段采样。每个果实采3份果苞样品，液氮速冻后，置于-80 ℃超低温保存待用。果实的成熟度分别用Ⅰ(未成熟果)、Ⅱ(采后当天，果实未软化)、Ⅲ(采后2 d，果实开始软化)、Ⅳ(采后4 d，果实完全成熟)表示。

1.2试验方法

1.2.1可溶性总糖与单糖的提取。总糖与单糖的提取方法参照刘胜辉等[13]的方法，并加以改进。称取1 g左右液氮速冻的菠萝蜜果肉于研钵中，分批加入8 mL浓度为80%的乙醇，充分研磨至匀浆后，转移至10 mL离心管中，80 ℃水浴30 min，10 000 r/min 离心10 min，再向沉淀中加入8 mL乙醇重复上述方法提取2次，合并3次上清液于25 mL试管中后，90 ℃水浴至溶液总体积为4～5 mL，最后用去离子水定容至5 mL备用。

1.2.2可溶性总糖的测定。可溶性总糖的测定参照李合生[15]的方法，并加以改进。取用蒸馏水稀释后的待测液共1 mL，加入蒽酮试剂5 mL，混合均匀后水浴10 min，流水冷却后测定OD625 nm。根据以下公式计算可溶性总糖含量。

可溶性总糖含量=C×V/Fw×10-6

(1)

式中，C为参照标准曲线后计算出的待测液含糖量(μg/mL)，V为样品稀释后的体积，Fw为果肉鲜重。糖分含量以百分数表示，即100 g鲜质量果肉中的糖含量。重复3次。

1.2.3果糖、蔗糖、葡萄糖的测定。采用一次性注射器抽取上述糖提取液，经0.45 μm滤膜过滤后上机分析。采用LC-20AT高效液相色谱仪，色谱柱为Agilent zorbax NH2(250 mm × 4.6 mm × 5 μm)，糖标准品出自sigma公司，乙腈购自迪马公司。色谱条件为：流动相(乙腈∶重蒸水= 70∶30；V∶V)，流速1 mL/min，柱温30 ℃。每次进样体积为10 μL，3次重复，依据标准曲线，根据峰面积与出峰时间计算各单糖含量。

1.3数据处理采用 SPSS 17.0 统计软件对试验数据进行显著性检验和相关性分析。

2结果与分析

2.1菠萝蜜果实成熟过程中的可溶性总糖含量变化由图1可知，不同菠萝蜜种质在果实成熟软化过程中，果实中的可溶性总糖含量整体呈上升趋势，至果实完全成熟后(第Ⅳ成熟阶段)，4份菠萝蜜种质的可溶性总糖含量为14.18%～23.14%。从图中还可看出，各种质间可溶性总糖含量的变化模式相似。其中，第Ⅰ～第Ⅱ成熟阶段的可溶性总糖含量上升速度最快；但种质12As果实在第Ⅲ～第Ⅳ成熟阶段的可溶性总糖含量变化不大，仅从18.834 6 g/100 g增加至19.097 4 g/100 g。

图1　菠萝蜜果实成熟过程中可溶性总糖含量的变化Fig.1　Changes in total soluble sugar contents during fruit ripening of jackfruit

2.2高效液相色谱法测定糖含量的标准曲线取蔗糖、葡萄糖、果糖各级标准溶液(60、40、20、10、2 mg/mL)，进样体积10 μL，所得的色谱图叠加如图2所示。以标样峰面积为横坐标，标样的质量浓度为纵坐标，绘制标准溶液曲线，计算线性回归方程，结果见表1。由表1可知，蔗糖、葡萄糖和果糖峰面积与质量浓度的相关系数均在0.999 9以上，线性范围在2～60 mg/mL。

注：1.蔗糖；2.葡萄糖；3.果糖。Note：1.Sucrose；2.Glucose；3.Fructose.图2　标准样品色谱图Fig.2　Chromatography of standards

2.3菠萝蜜果实成熟过程中的果糖含量变化菠萝蜜果实成熟过程中，果糖持续积累，不同种质间果糖含量变化的模式存在差异。由图3可见，果实未成熟时，果实内果糖含量维持在一个较低水平(0.003 6～0.164 4 g/100 g)，随着果实成熟，果糖含量不断增加；其中，种质12Cs在果实的第Ⅲ～第Ⅳ成熟阶段果糖含量快速增加，而种质148-4在果实成熟的整个阶段，果糖含量均呈直线增长。由图4还可知，各种质的果糖相对含量(果糖占可溶性总糖的百分比)变化存在差异，其中，种质12E、148-4、12Cs均在果实成熟的第Ⅳ阶段达到最大值，分别为14.28%、11.29%和7.92%。

表13种糖分标准曲线的线性方程、相关系数和线性范围

Table 1Regression equations，correlation coefficients and linearity ranges of standard curve for three sugars

糖分类型Sugartypes线性回归方程Regressionequation相关系数rCorrelationcoefficient线性范围Linearityrangemg/mL果糖Fructosey=(1×10-5)x-0.12470.99992～60葡萄糖Glucosey=(1×10-5)x+0.24311.00002～60蔗糖Sucrosey=(1×10-5)x-0.19091.00002～60

图3　菠萝蜜果实成熟过程中的果糖含量变化Fig.3　Changes in fructose contents during fruit ripening of jackfruit

图4　菠萝蜜果实成熟过程中的果糖相对含量变化Fig.4　Changes in relative contents of fructose during fruit ripening of jackfruit

2.4菠萝蜜果实成熟过程中的葡萄糖含量变化菠萝蜜果实成熟过程中，4份菠萝蜜种质的葡萄糖含量变化与果糖含量变化类似(图5)。各种质果实成熟过程中，葡萄糖含量持续增加。其中，完全成熟果实中，种质12E果实的葡萄糖含量最高，达 3.256 2 g/100 g，种质12As果实的葡萄糖含量最低，仅为1.623 6 g/100 g。由图6可见，菠萝蜜果实成熟过程中的葡萄糖相对含量变化与果糖相对含量变化相似；果实完全成熟后，各种质果实中葡萄糖的相对含量为8.33%～14.07%。

图5　菠萝蜜果实成熟过程中的葡萄糖含量变化Fig.5　Changes in glucose contents during fruit ripening of jackfruit

图6　菠萝蜜果实成熟过程中的葡萄糖相对含量变化Fig.6　Changes in relative contents of glucose during fruit ripening of jackfruit

鉴于菠萝蜜果实成熟过程中果实中葡萄糖含量变化与果糖含量变化十分相似，笔者分析了4份菠萝蜜种质果实成熟过程中的果糖含量与葡萄糖含量比值的变化(图7)。结果表明，在4份菠萝蜜种质的未成熟果(果实成熟第Ⅰ阶段)中，果糖含量与葡萄糖含量比值的最高值仅为0.689 9；然而，至果实完全成熟(果实成熟第Ⅳ阶段)后，4份种质果实中的果糖含量与葡萄糖含量比值为0.908 5～1.014 5，比值接近1.000 0。

图7　菠萝蜜果实成熟过程中的葡萄糖含量与果糖含量比值变化Fig.7　Changes in ratios of glucose content to fructose content during fruit ripening of jackfruit

2.5菠萝蜜果实成熟过程中的蔗糖含量变化由图8可见，在菠萝蜜果实成熟过程中，果实中的蔗糖含量不断增加。菠萝蜜果实成熟过程中，各种质间果实蔗糖含量的变化模式相似，在果实第Ⅰ～第Ⅱ成熟阶段蔗糖含量增加最快，第Ⅱ～第Ⅲ成熟阶段蔗糖含量增长缓慢；菠萝蜜未成熟果实中，果肉蔗糖含量较低(0.869 5～1.885 4 g/100 g)；果实完全成熟后，各种质果实的蔗糖含量为12.460 1～14.618 5 g/100 g。由图9可知，菠萝蜜果肉中含量最多的可溶性糖为蔗糖，蔗糖相对含量为43.47%～76.81%，其在不同种质果实中各个成熟阶段的变化幅度较小。

图8　菠萝蜜果实成熟过程中的蔗糖含量变化Fig.8　Changes in sucrose contents during fruit ripening of jackfruit

图9　菠萝蜜果实成熟过程中蔗糖相对含量变化Fig.9　Changes in relative contents of sucrose during fruit ripening of jackfruit

2.6相关性分析对不同种质果实成熟过程中的可溶性糖含量变化的相关性进行分析，结果见表2。由表2可知，菠萝蜜果实中的可溶性总糖含量与果糖含量之间存在显著正相关关系，相关系数r=0.957；果糖含量与葡萄糖含量之间存在极显著正相关关系，相关系数r=0.999；蔗糖含量与可溶性总糖含量之间存在极显著正相关关系，相关系数r=0.999。

表2菠萝蜜果实成熟过程中可溶性糖含量的相关性分析

Table 2Analysis of correlations among changes in soluble sugars during fruit ripening of jackfruit

糖分类型Sugartypes可溶性总糖Totalsolublesugar果糖Fructose葡萄糖Glucose蔗糖Sucrose可溶性总糖Totalsolublesugar1.000果糖Fructose0.957*1.000葡萄糖Glucose0.9460.999**1.000蔗糖Sucrose0.999**0.9440.9311.000

注：*表示在0.05显著性水平下显著相关，**表示在0.01显著性水平下显著相关。

Note：* stands for significant correlation at 0.05 level，** stands for significant correlation at 0.01 level.

3讨论

房一明等[16]分析了海南本地果、马来西亚果、香饮所11号等6份菠萝蜜种质的营养成分，发现6份菠萝蜜种质间的糖分含量存在差异，总还原糖含量在13.53%～25.41%，以马来西亚5号果的还原糖含量最高。Ong等[17]研究了菠萝蜜种质J3果实成熟过程中的风味和化学物质变化，结果表明，菠萝蜜果实中有23种脂类物质，含量较高的酸类为苹果酸和柠檬酸，可溶性糖随着果实成熟逐渐积累，但果实不同部位的糖分含量存在差异，可溶性固形物含量与可溶性总糖含量之间显著正相关。

该研究表明，随着菠萝蜜果实逐渐成熟软化，可溶性糖不断积累，果糖、蔗糖、葡萄糖含量均呈逐渐上升的趋势，完全成熟后，即第Ⅳ成熟阶段，4份菠萝蜜种质的可溶性总糖含量为14.18%～23.14%，种质间的糖含量变化范围略小于Jagadeesh 等[18]在24份菠萝蜜种质上的分析结果(19.1%～32.1%)，但与李映志等[19]研究不同菠萝蜜种质可溶性总糖含量的结果相近(17.30%～20.26%)。菠萝蜜果实成熟后，果糖和葡萄糖所占比例持续上升，在4份菠萝蜜种质的完熟果中，果糖的相对含量为7.72%～14.28%，葡萄糖的相对含量为8.33%～14.07%。菠萝蜜果实中的果糖含量与葡萄糖含量间存在极显著正相关关系，相关系数r=0.999，可见菠萝蜜果实成熟过程中果糖的积累总是伴随着葡萄糖的积累。在4份菠萝蜜种质的未成熟果中，果糖含量与葡萄糖含量比值最高的仅为0.689 9；然而，果实完全成熟后，4份种质果实中的果糖含量与葡萄糖含量比值为0.908 5～1.014 5，比值接近1.000 0。

该研究还表明，在菠萝蜜果实的成熟过程中，蔗糖为主要的可溶性糖，蔗糖占可溶性总糖的比例为43.47%～76.81%；各种质果实中的蔗糖含量均与可溶性总糖含量间存在极显著正相关关系，这与桃[20]等果树上的研究结果类似。

果实糖代谢过程极其复杂，受多种因素共同调节，随着分子生物技术的应用，菠萝蜜果实糖积累的内在分子机理受到广泛重视，也必将成为今后研究的重点。

参考文献

[1] 谭乐和，郑维全.菠萝蜜的研制和效益评估[J].广西热带农业，2001(2)：27-28.

[2] 叶春海，吴钿，丰锋，等.菠萝蜜种质资源调查及果实性状的相关分析[J].热带作物学报，2006(1)：28-32.

[3] 王萍，易建勇，刘璇，等.菠萝蜜加工技术研究进展[J].农产品加工(学刊)，2014(12)：67-69.

[4] 张上隆.果实品质形成与调控的分子生理[M].北京：中国农业出版社，2007.

[5] CHOWDHURRY F A，RAMAN M D，MIAN A J，et al.Distribution of free sugars and fatty acids in jackfruit(Artocarpusheterophyllus)[J].Food chemistry，1997，60(1)：25-28.

[6] MOTIAR RAHMAN A K M，HAQ E，MIAN A J，et al.Microscopy and chemical changes occurring during the ripening of two forms of jackfruit(ArtocarpusheterophyllusL.)[J].Food Chem，1995，52：405-410.

[7] RAHMAN M A，NAHAR N，MIAN A J，et al.Variation of carbohydrate composition of two forms of fruit from jack tree(ArtocarpusheterophyllusL.)with maturity and climatic conditions [J].Food chemistry，1999，65：91-97.

[8] 王静，王晴，向文胜.色谱法在糖类化合物分析中的应用[J].分析化学，2001，29(2)：222-227.

[9] 张英春，董爱军，杨鑫，等.高效液相色谱法测定蓝莓果浆中糖的组成和含量[J].食品科学，2009(6)：229-231.

[10] 胡志群，王惠聪，胡桂兵.高效液相色谱测定荔枝果肉中的糖、酸和维生素C[J].果树学报，2005(5)：582-585.

[11] 梁俊，郭燕，刘玉莲，等.不同品种苹果果实中糖酸组成与含量分析[J].西北农林科技大学学报(自然科学版)，2011(10)：163-170.

[12] 姚改芳.不同栽培种梨果实糖酸含量特征及形成规律研究[D].南京：南京农业大学，2011.

[13] 刘胜辉，臧小平，魏长宾，等.高效液相色谱法测定台农19号菠萝糖分[J].广东农业科学，2008(12)：133-134，139.

[14] 张秀梅，杜丽清，谢江辉.高效液相色谱法测定菠萝果实中的糖分[J].食品科学，2007，28(11)：450-452.

[15] 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.

[16] 房一明，张彦军，谷风林，等.菠萝蜜的营养成分与鉴别比较研究[J].热带作物学报，2014(10)：2088-2092.

[17] ONG B T，NAZIMA S A H，OSMAN A，et al.Chemical and flavour changes in jackfruit(ArtocarpusheterophyllusLam.)cultivar J3 during ripening[J].Postharvest biology and technology，2006，40：279-286.

[18] JAGADEESH S L，REDDY B S，SWAMY G S K.Chemical composition of jackfruit(ArtocarpusheterophyllusLam.)selections of Western Ghats of India[J].Food chemistry，2007，102：361-365.

[19] 李映志，董黎梨，汪永保，等.干、湿苞木菠萝果实成熟过程中糖代谢特性[J].果树学报，2014，31(1)：85-90.

[20] 张佳卉，王力荣，曹珂，等.桃果实糖、酸QTL定位和候选基因分析研究进展[J].果树学报，2013(4)：688-696.

基金项目国家自然科学基金项目(31101506)；广东省科技计划项目(2013B020304004)。

作者简介段小强(1990-)，男，江西九江人，硕士研究生，研究方向：热带园艺作物遗传育种。*通讯作者，李映志，教授，从事南亚热带果树生物技术与育种研究工作；叶春海，教授，从事南亚热带果树生物技术与育种研究工作。

收稿日期2016-04-06

中图分类号S 667.8

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)13-037-04

Changes in Contents of Soluble Sugar during Fruit Ripening of Jackfruit

DUAN Xiao-qiang, LIU Xin-quan, LIU Sheng-hui, LI Ying-zhi*, YE Chun-hai*

(Agriculture College, Guangdong Ocean University, Zhanjiang, Guangdong 524088)

Abstract[Objective] The aim was to analyze soluble sugar accumulation mechanism during fruit ripening of jackfruit, and provide theoretical basis for cultivation and breeding of jackfruit. [Method] Using 4 genotypes of jackfruit (12E, 148-4, 12As, 12Cs) as materials, contents of total soluble sugar were determined by anthrone colorimetry method and contents of fructose, glucose and sucrose were determined by HPLC. [Result] During fruit ripening of jackfruit, contents of soluble sugar increased constantly, and the percentages of sucrose to total soluble sugar contents were 43.47%-76.81%; an extremely significant positive correlation between changes in contents of glucose and fructose and between changes in contents of sucrose and total soluble sugar contents were observed; the ratios of fructose to glucose content were low in unripe fruits, with the highest value among fruits investigated being 0.689 9, while the ratios in fully ripe fruits were close to 1.000 0. [Conclusion] During fruit ripening of jackfruit, total soluble sugar contents, mainly consisted of sucrose, increased constantly and contents of fructose and glucose were similar in fully ripe fruits.

Key wordsJackfruit; Soluble sugar; Fructose; Glucose; Sucrose