柿果實(shí)采后果實(shí)軟化機(jī)理研究進(jìn)展

李瑩，臧永琪

（1.河北省林木良種工程技術(shù)研究中心，河北石家莊 050061；2.河北省林業(yè)科學(xué)研究院，河北石家莊 050061）

柿果實(shí)采后果實(shí)軟化機(jī)理研究進(jìn)展

李瑩1，2，臧永琪1，2

（1.河北省林木良種工程技術(shù)研究中心，河北石家莊 050061；2.河北省林業(yè)科學(xué)研究院，河北石家莊 050061）

柿是我國(guó)北方主栽果樹(shù)之一，脫澀后果實(shí)極易軟化，不利于果實(shí)的運(yùn)輸和貯藏。當(dāng)前主要從乙烯發(fā)生、細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的改變以及其他非酶因素等方面對(duì)果實(shí)軟化的生理過(guò)程進(jìn)行研究。該文綜述了當(dāng)前在該方面的研究進(jìn)展，以期為今后的研究提供依據(jù)。

柿果實(shí)；軟化；細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)；活性氧

柿（Diospy ros kaki L.）是我國(guó)北方主栽果樹(shù)之一。絕大多數(shù)柿品種都屬于完全澀柿，果肉的任何部分均不能在樹(shù)上自然脫澀，如磨盤(pán)柿、鏡面柿、新安牛心柿、高腳方柿、恭城水柿等。我國(guó)的絕大多數(shù)柿品種都屬于完全澀柿，如磨盤(pán)柿、鏡面柿、新安牛心柿、高腳方柿、恭城水柿等，食用前需經(jīng)過(guò)脫澀處理，但脫澀后柿果實(shí)極易軟化，不利于果實(shí)的運(yùn)輸和貯藏。因此，對(duì)于柿果實(shí)采收后軟化生理生化過(guò)程的研究有較高的產(chǎn)業(yè)和商業(yè)價(jià)值。

1　柿果實(shí)采后硬度變化

一般情況下，采收7～8成熟的果實(shí)在自然條件下放置，1個(gè)月左右則完全軟化。有研究顯示，“富平”尖柿在采收后28d其硬度已經(jīng)從采摘時(shí)的15kg/cm2下降到2kg/cm2，平均日下降3.1%，其中第7天至第16天下降最快，平均日下降6.9%[1]?；鹗猎诓墒諘r(shí)果肉硬度較高（14.7kg/cm2），此后逐漸降低，采后25d后硬度下降迅速，4d之內(nèi)由10.4kg/cm2降至5.2kg/cm2；水柿硬度下降和細(xì)胞膜透性增加的速率均較火柿快。采收后14d硬度由14.6kg/cm2迅速降至9.1kg/cm2；果實(shí)已接近軟化（5.6kg/cm2），此時(shí)的硬度僅采收時(shí)的38%[2]。磨盤(pán)柿采收時(shí)硬度約為10kg/cm2，隨貯存時(shí)間延長(zhǎng)，果實(shí)硬度不斷下降，第28天硬度為2.0kg/cm2左右。

2　柿果實(shí)軟化相關(guān)生理生化過(guò)程

2.1 乙烯與果實(shí)軟化的關(guān)系

乙烯是在植物生長(zhǎng)和發(fā)育中自然產(chǎn)生的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，具有重要且必需的作用，對(duì)包括果實(shí)成熟在內(nèi)的多種植物生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程具有調(diào)控作用。依據(jù)成熟過(guò)程中呼吸作用和乙烯生成的特點(diǎn)，果實(shí)分為躍變型和非躍變型兩種類型。躍變型果實(shí)的成熟啟動(dòng)伴隨著呼吸和乙烯生成量急劇升高，躍變?cè)黾拥囊蚁┩ㄟ^(guò)誘導(dǎo)多個(gè)與成熟有關(guān)的基因表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)果實(shí)成熟，如自催化乙烯的生成、細(xì)胞壁代謝、葉綠素降解、類胡蘿卜素和揮發(fā)性成分合成以及淀粉到糖的轉(zhuǎn)化等；非躍變型果實(shí)沒(méi)有呼吸速率的劇增，且乙烯生成量維持在非常低的水平[3]。

柿果實(shí)為躍變型果實(shí)，成熟過(guò)程中乙烯產(chǎn)生量小但作用明顯，且對(duì)外施乙烯敏感。利用乙烯抑制劑1-MCP對(duì)采后柿果實(shí)進(jìn)行處理可推遲柿果實(shí)呼吸高峰和乙烯高峰的出現(xiàn)，而且還推遲了柿果實(shí)PG和PME酶活性的增加，從而延緩原果膠降解以及水溶性果膠含量增加，減緩果實(shí)軟化速度[4-5]。

2.2 細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)與果實(shí)軟化

2.2.1 細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)

果實(shí)細(xì)胞壁是由初生壁、次生壁和胞間層組成。初生壁主要是多種多糖、結(jié)構(gòu)蛋白和酚類物質(zhì)組成的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。不同于次生壁，初生壁含有大量的水合物（65%水）和分解的溶質(zhì)和水溶性蛋白以及酶類的水溶液。次生壁中除與初生壁相同的物質(zhì)外，還含有大量的木質(zhì)素；胞間層基本上是由果膠質(zhì)組成[6]。

2.2.2 細(xì)胞壁物質(zhì)在果實(shí)成熟軟化過(guò)程中的變化

在果實(shí)的成熟過(guò)程中，最主要的是細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的分解、組成細(xì)胞壁多糖的水解、高分子物質(zhì)連接方式的改變。這些變化導(dǎo)致了細(xì)胞壁的解體，不同程度的膨脹和細(xì)胞間附著力的減少。通常，細(xì)胞壁的變化主要是因?yàn)榧?xì)胞間連接的減少和細(xì)胞間間隔空間的增大[7-8]。細(xì)胞壁變得疏松且大量水解，從而導(dǎo)致果實(shí)變軟。通過(guò)超微結(jié)構(gòu)觀察，發(fā)現(xiàn)在果實(shí)軟化期間發(fā)現(xiàn)胞壁電子密度降低以及微纖絲解聚[9]。

利用細(xì)胞壁物質(zhì)不溶于乙醇的特性可將細(xì)胞壁物質(zhì)從果肉組織中分離出來(lái)。根據(jù)提取溶劑的不同，可將果膠分為水溶性果膠、離子結(jié)合型果膠和共價(jià)型溶性果膠。用4%和24%KOH分別提取出易溶性半纖維素和難溶性半纖維素[10]。

許多研究表明：在果實(shí)成熟軟化的過(guò)程中，原果膠含量（主要為堿溶性果膠）逐漸減少，水溶性果膠逐漸增加。在硬溶質(zhì)型桃果實(shí)成熟過(guò)程中細(xì)胞壁物質(zhì)的變化研究顯示，CDTA果膠含量上升，Na2CO3溶性果膠含量下降。KOH半纖維素含量下降。多糖的降解可能促進(jìn)硬溶質(zhì)型桃果實(shí)成熟軟化進(jìn)程，富含半乳糖醛酸的果膠多糖主鏈的斷裂以及果膠、半纖維素、纖維素中阿拉伯糖、半乳糖等中性糖的降解都可能是果肉軟化的重要因素[11]。程青等在研究脫澀后磨盤(pán)柿軟化過(guò)程中細(xì)胞壁物質(zhì)的變化發(fā)現(xiàn)，水溶性果膠含量增加和共價(jià)性果膠含量下降半纖維素和纖維素含量下降[12]。

2.2.3 細(xì)胞壁降解酶與果實(shí)軟化

研究認(rèn)為果實(shí)的軟化主要是由于細(xì)胞壁酶作用引起中膠層和細(xì)胞壁物質(zhì)的水解。影響這些物質(zhì)降解的酶很多，在不同果實(shí)中起主導(dǎo)作用的水解酶有所不同，且在果實(shí)的不同發(fā)育階段也有差異[13-14]。使細(xì)胞壁降解的主要水解酶有多聚半乳糖醛酸酶、果膠甲酯酶、β-半乳糖苷酶（β-Gal）、α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（α-L-Af）、β-1，4-內(nèi)切葡聚糖酶等。

（1）多聚半乳糖醛酸酶（PG）。多聚半乳糖醛酸酶（PG）作用于多聚半乳糖醛酸中的α-1，4-D-半乳糖苷鍵，將果膠分子分解成小分子物質(zhì)，從而導(dǎo)致細(xì)胞壁的降解。

在木瓜果實(shí)的成熟過(guò)程中，在呼吸躍變前沒(méi)有檢測(cè)到PG酶存在，呼吸躍變期間酶活性迅速增長(zhǎng)，呼吸躍變后逐漸下降到酶活性最高點(diǎn)時(shí)的1/4[15]。許多研究表明PG酶在果實(shí)成熟軟化過(guò)程起著重要作用。在扁花柿采后軟化過(guò)程中PG酶酶活性緩慢增加，后期多聚半乳糖醛酸酶活性又迅速下降[4]。

但是也有試驗(yàn)表明，PG酶并不是果實(shí)成熟軟化的關(guān)鍵酶[16]。有研究發(fā)現(xiàn)原果膠的變化可在沒(méi)有酶參與的情況發(fā)生，即存在非酶介導(dǎo)的果膠降解[17]。羅自生對(duì)柿果實(shí)的采后研究也表明，PG酶與果實(shí)軟化關(guān)系不大。

（2）果膠甲酯酶（PME）。果膠甲酯酶催化果膠分子C6位置羧基的脫甲基化，增加果膠分子在水中的溶解度，為PG酶水解果膠提供前提物質(zhì)，利于PG酶作用，同時(shí)也具有其他方面的生理作用。

許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在果實(shí)成熟前期，PME酶活性有較高的表達(dá)，后期逐漸下降，通常PME酶活性高峰要先于PG酶。田建文的研究發(fā)現(xiàn)柿子在九月初（轉(zhuǎn)黃期）PME活性達(dá)到最高，生理成熟期PME活性下降，認(rèn)為前期柿的軟化可能是PME作用的結(jié)果[18]。

（3）β-半乳糖苷酶（β-Gal）。有研究表明，在番茄成熟過(guò)程中α-半乳糖苷酶活性有小幅度下降，但是β-半乳糖苷酶活性有所升高。轉(zhuǎn)β-半乳糖苷酶反義基因果實(shí)酶活性沒(méi)有明顯差異，只是在綠熟番茄中有所下降[19]。在芒果、獼猴桃、日本梨、蘋(píng)果等果實(shí)成熟軟化中均發(fā)現(xiàn)果實(shí)硬度下降與β-半乳糖苷酶活性的增加以及細(xì)胞壁多糖中半乳糖組分的減少有密切聯(lián)系[20-22]。

（4）α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（α-L-Af）。在番茄果實(shí)發(fā)育早期，檢測(cè)到高水平的α-L-阿拉伯呋南糖苷酶活性，但在果實(shí)成熟過(guò)程中該酶活性并未增加[23]。在砂梨（Pyrus serotina Rehd.）[24]和蘋(píng)果[25]的軟化研究中發(fā)現(xiàn)，α-L-阿拉伯糖苷酶活性在果實(shí)成熟過(guò)程中急劇增加，表明在某些樹(shù)種中該酶在果實(shí)軟化方面起到了一定的作用。

2.3非酶因素對(duì)果實(shí)軟化的影響

非酶因素也能影響細(xì)胞成分如果膠和木聚糖，導(dǎo)致果實(shí)的成熟和軟化。發(fā)生在成熟早期膜滲透過(guò)程，導(dǎo)致抗壞血酸釋放進(jìn)入質(zhì)外體，這可能引發(fā)質(zhì)外體通過(guò)Fenton反應(yīng)產(chǎn)生羥基，而這些自由基可能參與植物細(xì)胞壁多糖的非酶促裂解。番茄成熟過(guò)程中，切除活番茄塊，番茄釋放內(nèi)源性抗壞血酸增多。此外，逐步提高銅和抗壞血酸水平在果實(shí)質(zhì)外體中的量，會(huì)導(dǎo)致高的羥基含量的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致多糖的非酶促裂解，果實(shí)自然軟化[26]。在監(jiān)測(cè)羥基攻擊成熟梨細(xì)胞壁時(shí)，發(fā)現(xiàn)在軟化過(guò)程中，羥基自由基對(duì)多糖進(jìn)行了攻擊。在梨中，溶解似乎是抗壞血酸產(chǎn)生羥基自由基造成的，羥基自由基可引起多糖的非酶促裂解[26-27]。在磨盤(pán)柿果實(shí)的軟化過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)活性氧（ROS）的大量積累，并且其相關(guān)代謝酶活性也隨之發(fā)生變化[28]。

柿果實(shí)采后軟化是一系列生理生化過(guò)程相互影響的結(jié)果，了解果實(shí)采后的發(fā)育過(guò)程，研究脫澀后果實(shí)軟化過(guò)程的相關(guān)機(jī)理，有助于為果實(shí)貯藏保鮮的方法改進(jìn)提供依據(jù)。

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Research Advances on Mechanism of Persimmon Fruit Softening after Harvest

LI Ying1，2，ZANG Yong-qi1，2
（1.Hebei Engineering and Fechnology Center of Forest Improved Variety,Shijiazhuang 050061；2.Hebei Accdemy of Forestry Sciences,Shijiazhuang 050061）

Persimmon is one of the main fruit trees in the north of China and softening quicklyafter de-astringency.A review is given to the variation of persimmon fruits in respiration,the level of ETH,the degradation of cell wall,the activity of some hydrolyases（including PG,PE,Cx,starchase）and non-enzymic mechanism.Then,the mechanism of maturation and softening of persimmon is discussed.

Persimmon;Softening;The cell wall structure;ROS

S665.2

A

1002-3356（2016）01-0069-03

2015-11-25