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甜橙果实膳食纤维代谢机理研究

董涛  
【摘要】: 柑橘果实中的膳食纤维(DF)、特别是对人体更加有益的可溶性膳食纤维(SDF)的含量十分丰富,因此开发和利用柑橘中的DF已成为当前研究的热点问题之一。本试验以红肉脐橙(Citrus sinensis Osbeck cv.Cara cara)、纽荷尔脐橙(Citrus sinensisOsbeck cv.Newhall)和塔罗科血橙(Citrus sinensis Osbeck cv.Tarocco Sangnine)为试材,研究了果实发育过程中DF各成分的变化规律及其主要调控因子的作用模式,探讨了不同贮藏条件和Ca、B等矿质元素处理对甜橙果实DF的影响,以期了解甜橙果实DF的代谢规律,为调控柑橘果实DF成分和功能产品的开发提供理论依据。主要研究结果如下: (1)甜橙果实发育过程中DF及相关水解酶活性的变化规律。红肉脐橙、纽荷尔脐橙和塔罗科血橙果实发育过程中总膳食纤维(TDF)、SDF、不溶性膳食纤维(IDF)、总果胶(TP)、原果胶(Protopectin)、水溶性果胶(WSP)、纤维素(CEL)、半纤维素(HC)和木质素(lignin)等的含量以及多聚半乳糖醛酸酶(PG)、纤维素酶(Cx)、果胶酯酶(PE)和β-半乳糖苷酶(β-Gal)等的活性的测定。结果表明:3品种果实发育过程中TDF含量变化趋势基本一致,随着果实的成熟其含量逐渐减少;果肉中,塔罗科血橙TDF含量最少,纽荷尔次之,红肉脐橙最多:IDF含量变化趋势与TDF基本一致,而SDF与TDF相反;果实发育过程中果胶含量呈下降趋势,果肉中表现较果皮明显;WSP含量随着果实成熟不断增加;随着果实的发育,木质素和HC含量急剧下降,且果肉中木质素和HC含量与Cx活性呈显著负相关;PG活性在果实发育前期较低,随着果实的成熟迅速增加,在果实转色期其酶活性达到最大值后急剧下降;PE酶活性在果实发育前期的果肉中呈下降趋势,果实成熟前酶活性显著升高,果皮中呈下降趋势;β-Gal在果肉中随着果实发育酶活性逐渐降低,果皮中成熟前后差异不显著。 (2)不同贮藏条件下红肉脐橙果实DF及相关水解酶活性的变化规律。室内贮藏、留树贮藏条件下不同贮藏期的红肉脐橙果肉硬度、DF各成分的含量以及相关水解酶PG、Cx、PE和β-Gal等的活性的分析。结果表明:留树贮藏能够显著降低红肉脐橙果实TDF、IDF以及HC和木质素等的含量,提高SDF含量,留树贮藏后作为细胞壁主要成分的HC、木质素等不断降解,原果胶继续转化为WSP;果实贮藏期间Cx酶活性与HC含量呈显著负相关,留树贮藏Cx酶活性与木质素含量呈显著负相关;果肉中PE、β-Gal酶活性在贮藏期间基本维持恒定,留树贮藏与室内贮藏没有显著差异,而PG酶活性在留树贮藏果实中有个明显的升高过程。 (3) Ca、B处理对甜橙果实DF及相关水解酶活性的影响。不同Ca、B处理对红肉脐橙果实成熟后果肉DF各成分含量以及PG、Cx、PE和βGal等酶活性的影响测定。结果表明:叶面喷施Ca、B可以不同程度的改变果肉中Ca、B含量;降低PG、PE和β-Gal酶的活性,减少果胶和CEL等的降解,显著提高果肉中的TDF、IDF、CEL和原果胶等成分的含量,降低SDF和WSP的含量。叶面喷施Ca、B可作为调控柑橘果实DF含量以及相关水解酶活性的有效方法。 (4)水解酶基因的克隆、表达与亚细胞定位。以红肉脐橙、纽荷尔脐橙和塔罗科血橙为试材,克隆果实扩展蛋白(Exp)、PG、Cx、PE和β-Gal基因全长,进行基因的亚细胞定位与实时定量表达。结果表明:转化了pC1302-Exp-GFP、pC1302-PG-GFP和pC1302-Cx-GFP的质粒定位于细胞核中,而转化了pC1302-PE-GFP和pC1302-Gal-GFP的质粒绿色荧光则主要集中在细胞壁上;Exp随着果实的发育基因表达上调,PG基因的表达与果胶物质的降解显著相关,PE、β-Gal基因在果实发育前期存在转录水平较高的阶段,果实成熟前都有下降的过程,成熟后又显著升高;Cx基因在果实发育初期,果皮中的转录水平较高,果肉中则在果实成熟前有一个基因上调表达过程;留树贮藏期间,PG基因的上调表达最为明显;果实叶面喷施Ca、B可显著抑制PG、PE和β-Gal基因的表达。 (5)甜橙果实细胞超微结构变化。随着红肉脐橙果实的发育成熟,囊衣细胞超微结构发生了显著变化。果实膨大初期,细胞呈椭圆形,胞内细胞器结构完整,有明显的细胞核,细胞原生质膜与细胞壁结合紧密,初生细胞壁明显且非常厚,中胶层薄且未出现明显熔融状态。果实发育到膨大后期,细胞开始出现质壁分离,细胞内容物出现降解痕迹,初生壁和中胶层与果实膨大初期相比没有明显变化。转色期,囊衣细胞超微结构发生了显著的变化,细胞质壁分离明显,内容物消失,初生细胞壁开始降解、变薄,中胶层出现熔融状态。果实成熟前,细胞超微结构变化更为显著,初生细胞壁不断降解变得更薄,中胶层熔融状态明显,细胞壁在外界挤压作用下不能维持细胞原来的形状而变形,细胞内容挤压在一起。果实完全成熟后,中胶层完全呈熔融状态,初生壁更薄,细胞器空泡化,细胞完全变形,相互挤压在一起。果实叶面喷施Ca、B对红肉脐橙囊衣细胞结构的影响基本一致,与对照果实相比,初生细胞壁变厚,中胶层熔融不明显,细胞基本维持原来的形状。


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