贡柑果皮显微结构及其对贮藏温度的响应研究

徐呈祥，郑福庆，马艳萍，陈莹莹

（肇庆学院生命科学学院，广东 肇庆　526061）

贡柑果皮显微结构及其对贮藏温度的响应研究

徐呈祥，郑福庆，马艳萍，陈莹莹

（肇庆学院生命科学学院，广东 肇庆526061）

成熟的贡柑果实采后装在保鲜袋中于室温下贮藏30 d，果皮上的蜡被近乎完全消失，表皮层厚度大幅减小，黄皮层显著变薄，白皮层显著增厚，油胞囊腔内径扩大；室温下贮藏90 d，保持健康的贡柑果实已无明显的表皮层，中果皮厚度显著减小，尤其黄皮层厚度及所占比例大幅减小，细胞间隙显著扩大，白皮层靠近内果皮的细胞更加稀疏化，油胞囊明显凹陷而内径进一步扩大。在两种低温下贮藏，贡柑果皮厚度前期增大，但果皮各部分显微结构的变化不明显，冷藏期愈长低温对其果皮的保护作用愈显著。结果表明，贡柑采后前期果皮新陈代谢旺盛，冷藏对其果皮结构和功能的保护作用突出，主要机制是对其果皮蜡被、黄皮层及其内油胞囊的有效保护。

贡柑；贮藏温度；果皮；显微结构；响应

徐呈祥，郑福庆，马艳萍，等. 贡柑果皮显微结构及其对贮藏温度的响应观察研究［J］.广东农业科学，2016，43（9）：51-55.

果皮是果实最外层的结构，由子房壁的组织分化、发育而成。环境温度是调控果实采后衰老与腐败的基础条件［1-2］。柑橘果实贮藏保鲜中，人们通常重视温度对果实品质和保鲜效果的影响，但对果皮结构与功能的变化鲜少关注［3-4］。贡柑（Citrus reticulata Lour.‘Gonggan’）是广东西江流域的大宗名优特色水果，果实于“冬至”前后成熟上市，果形靓丽，大小适中，色泽金黄，皮薄多汁，果肉鲜滑脆嫩，爽口化渣，清甜低酸，香蜜浓郁，风味独特，无核或少核，集中了橙类外形美和宽皮柑橘肉质细嫩、易于剥皮的双重优点，营养丰富，是甜橙、糖橘、蜜柚三者优点的集成者，广受消费者欢迎，被誉为“中国柑王”［5-6］。但是，贡柑的时令性很强，贮藏期很短，春节过后市场上极少销售，研发贡柑贮藏保鲜技术是这一地区柑橘产业发展的重要课题之一。我们之前的研究表明，贮藏温度不仅影响贡柑果实的呼吸作用强度，特别是与呼吸代谢有关的酶类的活性，同时也强烈影响贡柑果实表面寄生的致病菌特别是指状青霉菌（Penicillium digitatum）的生长发育，采后冷藏是贡柑防腐保鲜的极重要措施。基于贮藏试验，我们对贡柑果皮的显微结构及对不同贮藏温度的响应进行了显微观察和测量分析，以便进一步认识贡柑冷藏保鲜的作用机制。

1　材料与方法

2013年12月16日，在贡柑最著名产地——广东省德庆县的砂村果园（平地，23° 24′N，111°26′E），选择受光良好、无病虫害、树体大小及长势相当的9年生贡柑树，剪取树冠中部、果形端正、大小均匀、基本完全转黄的果实，放进塑料周转箱中带回实验室（途中8 h），在室温13.5（±0.3）℃下放置64 h进行控水处理，然后（即采后3 d）选择无扎伤、挤压伤等明显机械伤害的果实，分装进自制的18孔塑料薄膜气调保鲜袋中，每袋30个，分别在室温14.2（±2.8）℃、6.5（±0.5）℃和3.5（± 0.5）℃下贮藏。贮藏0、30、90 d后，选择健康果实，采集汁囊（囊瓣）以外的果皮样品，清洗抽气后立即投入FAA 中固定24 h，梯度乙醇脱水，二甲苯透明，常规石蜡切片，切片厚度8～12 mm，番红- 固绿对染。制成的切片在LY-2006型显微彩色图片分析仪下观察、照相、测量。每个处理每次取3个果实分别制样，即3次重复。果皮总厚度指表皮层和中果皮（包括黄皮层和白皮层）的厚度，不包括内果皮。所有表中油胞囊（分泌囊）直径数值为≥5个测量值的平均值±标准差，其余各参数的数值为≥10个测量值的平均值±标准差。

2　结果与分析

2.1贮藏0 d（采后3 d）贡柑果皮的显微结构

贮藏0 d（采后3 d，下同）的贡柑果实，外果皮（表皮层、外皮层）由3层平行排列的细胞构成，最外围覆盖蜡质；外果皮之下为细胞排列整齐的海绵状组织——中果皮，包括黄皮层（中皮层，橘红）和白皮层（内皮层、海绵层，橘白），由外向内各层细胞的体积和细胞间隙逐渐增大；黄皮层中靠近白皮层的区域分布油胞囊（分泌囊），细胞体积明显大于黄皮层的细胞，且细胞壁较厚。白皮层与黄皮层没有明显界限，细胞大小不一，形状不规则，胞间隙较大，在靠近汁囊的部位呈白色丝网状分布而形成结络，与内果皮紧密相连。新鲜贡柑的果皮各部分结构紧凑，细胞排列整齐（图1，封二）。果皮中表皮层、黄皮层和白皮层所占比例，以黄皮层最大，白皮层次之，外皮层最薄（表1）。

2.2不同温度贮藏30 d贡柑果皮显微结构变化

与贮藏0 d的果实相比，室温下贮藏30 d，贡柑表皮层厚度减小即达60.9%，表皮层上所覆盖的蜡质近乎完全消失，变化非常显著；但中果皮厚度增大，黄皮层和白皮层细胞明显变疏松，且不同部分的比例发生显著变化：黄皮层显著变薄，且占比由原来的75%下降至50%左右，白皮层则由原来的25%增厚至50%左右；油胞囊腔内径明显增大（图2A，封二，表2）。

6.5℃贮藏30 d，与贮藏0 d的果实相比，贡柑果皮表皮层厚度呈现一定幅度的增大，但中果皮厚度明显增大，特别是白皮层厚度，同时细胞间隙有增大趋势。与室温贮藏相比，果皮结构保持得较好：蜡质层完整，中果皮厚度增大幅度在17.5%以上，细胞排列比较紧密；靠近内果皮的白皮层细胞明显变得松散，细胞间距增大；油胞囊内径及增大幅度明显较小（图2B，封二，表2）。

表1　贮藏0 d（采后3 d）贡柑果皮各部分的数值变化

表2　不同温度贮藏30 d贡柑果皮各部分的数值变化

与贮藏0 d的果实相比，贡柑在3.5℃下贮藏30 d，果皮厚度显著增大，主要表现在白皮层增厚（增幅达50%以上），果皮其他部位的显微结构未发生明显变化；综合表现稍优于6.5℃贮藏的果实，极显著优于室温贮藏的果实（图2C，封二，表2）。

2.3不同温度贮藏90 d贡柑果皮显微结构变化

与室温贮藏30 d相比，室温贮藏90 d，保持健康的贡柑果实，已不存在明显的表皮层，中果皮厚度显著减小，尤其是黄皮层厚度及所占比例大幅度减小，细胞间隙明显增大、排列稀疏；白皮层靠近内果皮的部分，网络状分布的结构更加稀疏；油胞囊腔内径进一步增大，囊腔周围的细胞明显变小；外皮层与油胞囊相近部分明显凹陷（图3A、B，封二，表3）。

与6.5℃贮藏30 d相比，6.5℃贮藏90 d，贡柑果皮各部分结构的变化比较显著，主要表现为：果皮总厚度减小5.5%，黄皮层厚度及比例的减小幅度均大于白皮层；细胞间隙进一步加大，排列明显疏松，特别是黄皮层与白皮层相连接的区域，而白皮层靠近内果皮部分的细胞网状结构更加松散；油胞囊周围细胞更趋变小，外皮层与油胞囊相近部分出现明显凹陷。但是，与室温下贮藏90 d相比，其果皮整体结构明显为优，细胞排列相对紧密，未松散化或絮状化的果皮明显较厚，油胞囊空腔化程度明显较轻（图3C、D，封二）。

与3.5℃贮藏30 d相比，3.5℃贮藏90 d，贡柑黄皮层厚度略有减小（减幅大于12.5%），占比下降至45%左右，但果皮总厚度变化甚微，增大部分主要源自靠近内果皮的白皮层，且这部分明显松散化、絮状化，其余结构未观察到有显著变化。但是，与6.5℃贮藏90 d相比，在3.5℃下装入气调保鲜袋贮藏90 d，贡柑果皮各部分的变化幅度显著变小，黄皮层尤其是靠近内果皮的白皮层细胞排列明显变紧密，油胞囊基本上没有空腔化现象发生，外皮层与油胞囊靠近的部分基本未观察到凹陷（图3E、F，封二，表3）。

3　结论与讨论

通过对贡柑果皮显微结构及其对贮藏温度响应的研究，结果表明，相对于贮藏0 d（采后3 d）的果实，尽管是在塑膜保鲜袋中，华南冬季普通室温下贡柑果实贮藏30 d表皮层厚度减小60.9%、黄皮层厚度减小41.3%，至贮藏90 d已无法区分出严格意义上的表皮层，黄皮层厚度则减小65.7%，油胞囊纵、横径也随贮藏天数增加而持续增大，但无论是6.5℃还是3.5℃贮藏的果实，其果皮结构与室温下相比都明显要好。结果表明，对果皮结构特别是表皮层和黄皮层的重大影响应是贮藏温度影响贡柑采后品质和保鲜效果的重要机制之一。

表3　不同温度贮藏90 d贡柑果皮各部分的数值变化

贡柑表皮层由3层平行排列的细胞构成，其上覆盖蜡被、生有气孔器。我们此前应用扫描电镜的观察分析发现，室温下贮藏90 d的贡柑果实，表面蜡质显著凝聚、粗糙化，蜡被甚至出现片块状剥落或果面发生长而宽的裂缝，整体上气孔器变平、孔口增大、保护性结构趋向消失，而低温下贮藏的果实表面的微形态结构变化远小于室温贮藏，虽然蜡质也会发生凝聚，但果面基本上均匀、平滑、整洁，果皮结构保持良好。应用显微切片的纵向观察结果进一步表明，贡柑果实采后保鲜中蜡被的衰退及其影响至关重要。迄今，对蜡质在柑橘果实贮藏和衰老进程中的作用研究极少［7-8］，本研究的发现从细胞学和组织学角度对此提供了资料。

柑橘果皮的黄皮层（亦称色素层），是几层含有类胡萝卜素、紫黄质、类黄酮等色素物质的皮下薄壁组织，富含精油等芳香类物质的油胞囊（分泌囊）基本上也集中分布在这一区域，因此富含萜烯类化合物及其氧化衍生物［9］。目前，对柑橘芳香物质的种类、分离纯化及技术开发国内外已进行广泛研究，甚至成为国际上柑橘研究与应用的热点之一。多项试验表明，柑橘精油对柑橘果实采后贮藏中提高抗病性、抵御病原真菌侵染危害有重要意义［10］。但对柑橘果实采后贮藏中黄皮层及油胞囊的变化迄今未见有报道。从本研究结果可见，随着贮藏天数增加，贡柑黄皮层厚度的减小幅度仅次于表皮层，而在果皮中所占比例的下降则居第1位，同时伴随着油胞囊不同程度的空腔化，但低温贮藏可显著抑制这一衰老进程。黄皮层及其间分布的油胞囊应是贡柑果实结构中第二道重要的防护结构，其冷藏保鲜机制亦在于对黄皮层及其间分布的油胞囊的有效保护。

中果皮由子房中壁发育而成。柑橘果实中果皮的结构较复杂，对中果皮和内果皮的划分目前有分歧。有学者认为中果皮即海绵层，海绵层底部排列紧密的薄壁组织细胞为内果皮的一部分；也有人认为海绵层底部的薄壁组织细胞属于内果皮的一部分，可称为内中果皮［11-12］。本研究基于传统划分方法把海绵层归入白皮层，但显微结构观察表明，白皮层底层的细胞明显不同于靠近黄皮层部分，应该并非其上层细胞群衰老、解聚、松驰的产物，而是与内果皮及其构成的囊瓣紧密联系的功能部分，是采后贮藏中果皮增厚的主要来源。

［1］王长锋，陶能国，黄师荣. 贮藏温度对红肉脐橙（Citrus sinensis Osbeck）果实类胡萝卜素含量的影响［J］. 食品科学，2013，34（4）：255-259.

［2］蔡修臻，庞广昌. 贮藏温度对哈密瓜蔗糖代谢途径中14种酶活性的影响［J］. 食品科学，2014，35（2）：271-276.

［3］叶宝兴，谭秀山，李道高，等. 脐橙果皮油斑病解剖结构［J］. 中国农业科学，2011，44（6）：1301-1306.

［4］马小焕，彭良志，淳长品，等. 脐橙果皮内裂发生的解剖结构和矿质营养元素变化［J］. 园艺学报，2011，38（10）：1857-1864.

［5］吴文，黄永敬，马培恰，等. 柑橘新品种‘无籽贡柑’的选育［J］. 果树学报，2013，30（5）：898-899.

［6］Guo Y J，Ji Q H，Zhou X Q，et al. Genetic background of Citrus nobilis Lour.‘Gonggan’based on the chloroplast trnL gene［J］. Genetics and Molecular Research，2013，12（1），345-350.

［7］Uppalapati S R，Ishiga Y，Doraiswamy V，et al. Loss of abaxial leaf epicuticular wax in Medicago truncatulairg1/palm1 mutants results in reduced spore differentiation of anthracnose and nonhost rust pathogens［J］. Plant Cell，2012，24（1）：353-370.

［8］Bourdenx B，Bernard A，Domergue F，et al. Overexpression of Arabidopsis ECERIFERUM1 promotes wax very-long-chainalkane biosynthesis and influences plant response to biotic and abiotic stresses［J］. Plant Physiology，2011，156（1）：29-45

［9］Regnier T，Combrinck S，Veldman W，et al. Application of essential oils as multi-target fungicides for the control of Geotrichum aurantii and other postharvest pathogens of citrus［J］. Industrial Crops and Products，2014，61：151-159.

［10］Wang H，Tao N G，Huang S R，et al. Effect of Shatangju （Citrus reticulata Blanco） essential oil on spore germination and mycelium growth of Penicillium digitatum and P. italicum［J］. Journal of Essential Oil Bearing Plants，2012，15（5）：715-723.

［11］李聪敏，杨晓红，郝春梅，等. 锦橙采后果皮结构及生理特征变化与褐斑的相关性［J］. 食品科学，2010，31（6）：274-277.

［12］高雪，李正国，杨迎伍，等. 柑橘果皮生理性病变的发生与控制［J］. 重庆大学学报（自然科学版），2006，29（5）：64-68.

（责任编辑 杨贤智）

Pericarp microstructure of ‘Gonggan’ mandarin（Citrus reticulata）fruit and its responses to different temperatures

XU Cheng-xiang，ZHENG Fu-qing，MA Yan-ping，CHEN Ying-ying（College of Life Sciences，Zhaoqing University，Zhaoqing 526061，China）

The waxy layer of ‘Gonggan’mandarin stored for 30 d at room temperature almost disappeared，epidermis thickness decreased dramatically，yellow layer significantly thinned，white layer thickened significantly，and inner diameter of oil capsule cavity expanded.Stored for 90 d at room temperature，evident epidermis of the still healthy ‘Gonggan’mandarin fruit was not observed， mesocarp thickness significantly decreased，especially the yellow layer thickness and its proportion，cell gap significantly expanded，cells near endocarp of the white layer were more sparse，further expansion of the inner diameter of oil capsule cavity was evident，and evident hollowness was observed in the part of epidermis near oil capsule cavity. Stored at low temperatures，the pericarp thickness of‘Gonggan’mandarin fruit increased while microstructure changes of each part of pericarp was much smaller in earlier stage，the longer thecold storage period，the more significant the protective effect of low temperature on the pericarp of ‘Gonggan’mandarin fruit. These results indicated that the physiological metabolism of pericarp of‘Gonggan’mandarin fruit postharvest was still strong in early storage period，the protective effects of low temperature storage on structure and function of fruit pericarp were very prominent，the recession of cuticle wax was very important for the fresh-keeping effect of ‘Gonggan’mandarin fruit，and significantly protective effect on structure and function of yellow layer and oil capsules of mesocarp was the another important mechanism of cold preservation of fruit postharvest.

‘Gonggan’ mandarin；storage temperature；paicarp；microstructure；response

S666.1

A

1004-874X（2016）09-0051-05

2016-05-09

广东省科技计划项目（2014A020208143）

徐呈祥（1963-），男，博士，教授，E-mail：xucx2013@163.com