贮藏期‘潍县萝卜’肉质根纤维素、木质素含量与蔗糖代谢的相关性研究

韩 敏，张文娟，刘 丽，张丽娟，李媛媛

(潍坊学院 生物与农业工程学院，山东省高等学校生物化学与分子生物学重点实验室，山东潍坊 261061)

萝卜(RaphanussativusL.)肉质根中富含维生素C、蛋白质、糖等多种营养成分，素有“小人参”的美称[1]。但萝卜在采后贮藏期间仍然进行着活跃的新陈代谢，致使其肉质根中的维生素C、蛋白质、糖等营养成分不断减少，纤维化、木质化程度不断增加，最终导致萝卜肉质根不断失水、糠心，失去其食用和营养价值[2-3]。相关分析表明，萝卜肉质根中纤维素和木质素含量与糠心指数间存在显著正相关关系[4-5]。因此，尽可能减缓贮藏期间萝卜肉质根中纤维素和木质素含量的积累，是延长萝卜贮藏期的有效手段。

可溶性糖含量是决定萝卜营养品质和食用价值的重要因子。研究发现，可溶性糖等营养成分的大量消耗是导致萝卜糠心的重要因素[5-6]。其中蔗糖是萝卜肉质根中重要的可溶性糖，其含量是影响萝卜营养价值的重要因子[7]。且近几年研究还发现，蔗糖作为光合作用的主要产物，不仅在果蔬生长发育过程中发挥着重要作用，而且还可以作为信号分子在调控果蔬成熟衰老中起着重要作用[8-10]。

目前，国内外关于萝卜肉质根中木质素、纤维素、糖等营养成分的研究多集中在不同萝卜品种营养成分的比较分析及不同贮藏方式下萝卜肉质根营养成分的变化方面[11-12]，而关于贮藏期间萝卜肉质根纤维素、木质素含量与蔗糖代谢相关性的研究还相对较少。为此本研究以‘潍县萝卜’为试材，分别对常温(15 ℃)和低温(4 ℃)贮藏下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中纤维素、木质素、果糖、葡萄糖、蔗糖、淀粉的含量及蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性进行测定。明确不同贮藏温度下萝卜肉质根中纤维素、木质素含量及蔗糖代谢相关指标的变化规律，探讨纤维素、木质素含量与蔗糖代谢相关指标之间的相关关系，以期在生产实践中为萝卜的贮藏保鲜及新品种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018—2019年在潍坊学院生物与农业工程学院“生物化学与分子生物学”重点实验室进行，供试材料为‘潍县萝卜’。

1.2 试验设计

‘潍县萝卜’采收后，选取大小均匀，形状整齐，无病虫害及机械损伤的萝卜，去缨后装入聚乙烯保鲜袋中，每袋25个，共4袋。然后随机选取2袋放在普通房间(白天温度15 ℃±2 ℃；夜间温度10 ℃±2 ℃)内进行模拟家庭常温贮藏，剩余2袋放入冰箱冷藏室(4 ℃±1 ℃)中进行模拟家庭低温贮藏。

试验过程中，每隔10 d在9:00左右进行取样，每次共取20个萝卜(常温贮藏10个；低温贮藏10个)，每袋各随机取5个。试验共设4个处理：低温贮藏萝卜皮(DP)，低温贮藏萝卜肉(DR)，常温贮藏萝卜皮(CP)，常温贮藏萝卜肉(CR)；每次取样分别按4个处理进行混合取样。取样后一部分用液氮进行速冻并置于-20 ℃冰箱进行贮存，用于后续果糖、蔗糖、淀粉含量及SS、SPS酶活性的测定；另一部分杀青(105 ℃，15 min)、烘干(65 ℃)、研磨、过筛(40目)后置于密封袋中贮存，用于后续纤维素、木质素含量的测定。

1.3 测定项目及方法

纤维素含量采用比色法进行测定：准确称取干样100 mg于100 mL容量瓶中，加入60～70 mL 60% H2SO4消化过夜，然后用60% H2SO4定容至刻度线，摇匀。取上述液体5 mL于50 mL容量瓶中，然后加蒸馏水稀释至刻度线，摇匀后过滤。取上述滤液2 mL，加0.5 mL 2%蒽酮试剂，再沿管壁加入5 mL浓H2SO4塞上塞子，摇匀，静置12 min，然后在620 nm波长下比色，测吸光值。根据测得的吸光值，在纤维素标准曲线上查出相应的纤维素含量，然后按下式计算纤维素含量：

Y=X×10-6×A×100/W

式中：X按回归方程计算出纤维素含量(μg)；W样品质量(g)；10-6将μg换成g的系数；A样品稀释倍数；Y样品纤维素含量(%)。

参照李媛媛等[7]的方法，采用戴安UltiMate 3000型高效液相色谱仪测定果糖、葡萄糖、蔗糖含量。色谱条件：糖分析柱为安捷伦5 μm，4.6 mm×150 mm，流动相为乙腈∶水(80∶20)，流速1 mL·min-1，进样量10 μL，柱温33 ℃，检测器温度33 ℃。

淀粉含量的测定采用蒽酮比色法[13]；蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性测定参照赵智中等[14]的方法；采用试剂盒法测定木质素含量，试剂盒均由苏州科铭生物技术有限公司提供。

1.4 数据分析

使用Excel 2010和DPS 7.05软件，进行数据处理作图及差异性显著分析。

2 结果与分析

2.1 不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根的表型 变化

通过观察‘潍县萝卜’肉质根的表型发现，常温15 ℃贮藏下，‘潍县萝卜’肉质根在贮藏10 d时即发现明显的糠心现象，且随着贮藏时间的延长糠心程度不断增加，至贮藏40 d时，近2/3的肉质根发生严重糠心现象(图1)。低温4 ℃贮藏下，‘潍县萝卜’肉质根在贮藏0～20 d时未发现明显的糠心现象，贮藏30 d时才出现明显的糠心现象，至贮藏40 d时，近1/2的肉质根发生严重糠心现象。

2.2 不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根中纤维素和木质素含量的变化

随着贮藏时间的延长，CP、CR及DP、DR中纤维素的含量均呈不断增加的变化趋势；且在整个贮藏期间不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根肉中纤维素的含量均显著高于萝卜皮(图2)。此外，从图2中还可以看出，低温贮藏下‘潍县萝卜’肉质根皮或肉中纤维素的含量均低于常温贮藏；如，贮藏40 d时，DP中纤维素的含量比CP中低 11.10%；DR中纤维素的含量比CR中低8.66%。

随着贮藏时间的延长，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中木质素的含量亦均呈不断增加的变化趋势，且在整个贮藏期间不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根肉中木质素的含量亦均显著高于萝卜皮(图2)；如，贮藏40 d时，CR中木质素的含量比CP中高34.10%；DR中木质素的含量比DP中高24.03%。此外，整个贮藏期间，低温贮藏下‘潍县萝卜’肉质根皮或肉中木质素的含量亦均低于常温贮藏。

2.3 不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根中果糖和葡萄糖含量的变化

图3显示，随着贮藏时间的延长，CP和CR中果糖的含量均呈先下降后升高又下降的变化趋势，DR中果糖的含量呈先下降后升高又下降又升高的变化趋势，DP中果糖的含量则呈先下降后升高的变化趋势；且DP、DR、CP和CR中果糖的含量均在贮藏10 d时达到最低值。此外，除贮藏10 d以外，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮中果糖的含量均显著低于萝卜肉；而萝卜皮或肉中果糖的含量又以低温贮藏高于常温贮藏。

从图3中还可以得出，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮中葡萄糖的含量亦均显著低于萝卜肉(10 d和30 d除外)；且萝卜皮和肉中葡萄糖的含量同样以低温贮藏高于常温贮藏。此外，随着贮藏时间的延长，CP中葡萄糖的含量在0～ 30 d时缓慢升高，之后又缓慢下降；CR中葡萄糖的含量则在0～10 d时显著下降，10～20 d时显著升高，之后又显著下降；DR中葡萄糖的含量亦在0～10 d时显著下降，10～20 d时显著升高，20～ 30 d时又显著下降，之后又显著升高；DP中葡萄糖的含量则在0～40 d时呈缓慢增加的变化趋势。

2.4 不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根中蔗糖和淀粉含量的变化

图4表明，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中蔗糖的含量均在贮藏0～20 d时显著下降，20～30 d时显著升高，之后又显著下降。且在贮藏0 d、10 d、30 d、40 d时，CR中蔗糖的含量分别比CP中高14.16%、4.99%、 41.94%、 55.59%；DR中蔗糖的含量分别比DP中高 14.16%、22.22%、62.71%、1.16%。此外，低温贮藏下‘潍县萝卜’肉质根皮或肉中蔗糖的含量均高于常温贮藏。

随着贮藏时间的延长，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中淀粉的含量整体上呈显著下降的趋势(图4)；如，贮藏40 d时，CP、CR、DP、DR中淀粉的含量分别比贮藏0 d时低90.34%、86.68%、89.23%、90.08%。此外，除贮藏40 d以外，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中淀粉的含量从高到低依次为CR>DR>CP>DP。

2.5 不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根中SS和SPS活性的变化

从图5可以看出，CP中SS的活性在贮藏 0～20 d内显著下降，20～40 d内又显著升高；CR中SS的活性则在0～10 d时显著升高，10～20 d时显著下降，20～30 d时又显著升高，之后又显著下降；DP、DR中SS的活性亦在0～10 d时显著升高，10～20 d时显著下降，之后又显著升高。且除贮藏10 d以外，DP中SS的活性均显著高于DR，高于CP，高于CR；如，贮藏20 d时，DP中SS的活性分别比DR、CP和CR中高10.56%、 15.36%、30.49%。

随着贮藏时间的延长，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中SPS的活性均在贮藏10 d达到最低值后又显著增加(图5)；如，贮藏10 d时，CP、CR、DP、DR中SPS的活性分别比贮藏 0 d时低52.25%、50.26%、49.55%、45.64%；比贮藏40 d时低43.01%、48.68%、54.10%、 57.77%。此外，整个贮藏期间，除贮藏40 d以外，均以DP中SPS的活性最高，其次为DR，以CR中SPS的活性最低。

2.6 ‘潍县萝卜’肉质根纤维素、木质素含量与蔗糖代谢的相关性分析

潍县萝卜’肉质根纤维素、木质素含量与蔗糖代谢的相关分析结果见表1，‘潍县萝卜’肉质根纤维素含量分别与蔗糖及淀粉含量间呈显著负相关(r=-0.467；r=-0.463)；‘潍县萝卜’肉质根木质素含量则分别与蔗糖、淀粉含量及SS酶活性间呈显著或极显著负相关。

表1 ‘潍县萝卜’肉质根纤维素、木质素含量与蔗糖代谢相关指标的相关性Table 1 Correlation coefficient between cellulose, lignin content and sucrose metabolism of ‘Weixian radish’ taproot

3 讨 论

诸多研究发现，果蔬中纤维素和木质素的含量在采后贮藏期间显著增加[15-16]。本研究中，随着贮藏时间的延长，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中纤维素和木质素的含量均呈不断增加的变化趋势，说明，随着贮藏时间的延长，萝卜肉质根糠心或纤维化、木质化的程度显著增加，致使其食用价值不断下降。此外，本研究中，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮中纤维素和木质素的含量均显著低于萝卜肉，说明，与萝卜皮相比，萝卜肉在贮藏期间更易糠心或纤维化、木质化，因此更不耐贮藏。本研究还发现，低温贮藏下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中纤维素和木质素的含量均低于常温贮藏，说明，低温可显著降低萝卜肉质根糠心或纤维化、木质化的程度，从而延长其贮藏期。

Han等[17]和Duan等[18]的研究发现，维持高的蔗糖含量是延缓果蔬衰老的有效手段。本研究发现，随着贮藏时间的延长，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中蔗糖的含量整体上均呈显著下降的趋势；特别是贮藏前期(0～20 d)下降的幅度较大，这可能是由于萝卜后熟作用导致蔗糖大量消耗所致；贮藏后期(20～40 d)又有所升高，这可能与萝卜应答逆境胁迫有关。Wang等[19]和Anur等[20]的研究则发现，蔗糖含量与其相关代谢酶活性密切相关。本研究中，伴随着蔗糖含量的下降和升高，不同贮藏方式下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中SS和SPS的活性亦在贮藏前期(10 d或20 d)显著下降，这可能是导致贮藏前期蔗糖含量显著下降的主要原因；贮藏后期又显著升高，从而导致蔗糖含量的显著增加。说明，SS和SPS作为蔗糖合成方向的主要酶类，其活性显著影响萝卜肉质根中蔗糖的含量。本研究还发现，不同贮藏方式下，以低温贮藏‘潍县萝卜’皮和肉中蔗糖含量及SS和SPS活性的下降幅度明显低于常温贮藏，说明，低温可有效减缓萝卜肉质根中蔗糖的降解，维持萝卜肉质根中高的蔗糖含量及SS和SPS活性，从而延长其贮藏期。而相同贮藏方式下，又以‘潍县萝卜’肉质根皮中蔗糖的含量显著低于萝卜肉，说明萝卜肉是萝卜肉质根蔗糖积累的主要部位，因此更易受蔗糖含量变化的影响，换言之蔗糖含量的变化对萝卜肉的影响更大。而SS和SPS的活性则以萝卜皮显著高于萝卜肉，说明萝卜皮调控蔗糖含量的能力更强，因此抗逆性更强。

蔗糖是由果糖和葡萄糖组成的双分子糖，同时又是淀粉、蛋白质等大分子营养物质合成的主要来源，因此，果糖、葡萄糖、淀粉的含量亦是影响果蔬营养品质的重要因子[21-22]。本研究中，贮藏前期(0～10 d)，伴随着蔗糖含量的显著下降，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根皮和肉中果糖、葡萄糖和淀粉的含量亦显著下降，说明贮藏前期萝卜肉质根的新陈代谢仍然十分活跃，致使糖类物质大量消耗；贮藏后期，果糖和葡萄糖含量的变化趋势与蔗糖一致，呈缓慢增加的趋势，淀粉含量则正好相反，呈显著下降的变化趋势，这可能是由于果糖和葡萄糖作为萝卜肉质根中重要的可溶性糖，参与应激反应，致使其含量增加，而淀粉含量的下降可能是由于其不断分解成可溶性糖来提高萝卜抗逆性所致。此外，本研究发现，不同贮藏方式下，以低温贮藏‘潍县萝卜’皮和肉中果糖、葡萄糖及淀粉的含量明显高于常温贮藏，说明，低温可有效抑制萝卜肉质根采后果糖、葡萄糖及淀粉的代谢速率，从而延长其贮藏期。相同贮藏方式下，‘潍县萝卜’肉质根皮中果糖、葡萄糖及淀粉的含量均显著低于萝卜肉。说明萝卜肉是采后萝卜肉质根糖代谢的主要部位，因此更不耐贮藏。

本研究相关分析表明，‘潍县萝卜’肉质根纤维素含量分别与蔗糖及淀粉含量间呈显著负相关(r=-0.467；r=-0.548)；木质素含量分别与蔗糖、淀粉含量及SS酶活性间呈显著或极显著负相关(r=-0.622；r=-0.717；r=-0.474)。说明蔗糖代谢在调控萝卜肉质根纤维素和木质素含量中起着重要作用。

4 结 论

本研究发现，随着贮藏时间的延长，不同贮藏温度下‘潍县萝卜’肉质根的糠心程度及纤维素和木质素含量均显著增加；淀粉含量显著下降；果糖、葡萄糖、蔗糖含量及SS和SPS活性则呈在贮藏前期(20 d内)显著下降之后又显著升高。说明，萝卜采后仍进行活跃的新陈代谢，采后应尽快食用(20 d内)。与常温贮藏相比，低温贮藏下‘潍县萝卜’肉质根的糠心程度及皮和肉中纤维素和木质素的含量更低；果糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉的含量及SS和SPS活性更高。说明，萝卜采后最好进行低温贮藏。此外，不同贮藏方式下‘潍县萝卜’肉质根肉中的纤维素、木质素、果糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉的含量均显著高于萝卜皮；SS和SPS活性均显著低于萝卜皮。说明，萝卜肉更不耐贮藏。相关分析还表明，‘潍县萝卜’肉质根纤维素含量分别与蔗糖及淀粉含量间呈显著负相关；木质素含量分别与蔗糖、淀粉含量及SS酶活性间呈显著或极显著负相关。说明，蔗糖代谢在调控萝卜肉质根纤维素和木质素含量中起着重要作用，萝卜肉质根中高的蔗糖和淀粉含量可能是有效降低其纤维化、木质化程度及延长其贮藏期的有效手段，因此与低糖分萝卜品种相比，高糖分萝卜品种的贮藏期可能更长，这为今后萝卜贮藏新品种的选育提供了参考。