蔗糖基聚合物圣女果蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響

摘要:用0.7%蔗糖基聚合物對(duì)圣女果進(jìn)行采后涂膜處理，研究了其對(duì)圣女果總糖含量#65380;中性轉(zhuǎn)化酶(NI)#65380;酸性轉(zhuǎn)化酶(AI)#65380;蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的影響。結(jié)果表明，蔗糖基聚合物處理可提高圣女果采后蔗糖代謝相關(guān)酶的凈活性，有利于蔗糖的積累和品質(zhì)的改善。

關(guān)鍵詞:蔗糖基聚合物;圣女果;糖代謝相關(guān)酶

中圖分類(lèi)號(hào):S641.2.093 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2008)08-0947-04

圣女果也叫珍珠番茄，果實(shí)為呼吸躍變型，是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的水果，內(nèi)含糖#65380;有機(jī)酸#65380;礦物質(zhì)和多種維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，尤其是人體必需的VC含量較高，它以酸甜適口#65380;低糖的特點(diǎn)受到市民的喜愛(ài)，是難得的“水果蔬菜”。但圣女果采摘后不易貯存，常溫常壓下只能保存5~7 d，特別在炎熱的夏季容易發(fā)生變質(zhì)，這給其采后保藏帶來(lái)了不便。雖然有通過(guò)氣調(diào)保鮮包裝[1]#65380;SPE蔗糖酯處理[2]和鈣處理[3]等方法應(yīng)用于圣女果采后保鮮的研究，并取得了一些進(jìn)展。但是考慮到果實(shí)的采后保藏，采摘的果實(shí)通常不夠成熟。這樣雖然可以提高貯藏時(shí)間，但也影響了果實(shí)的品質(zhì)，尤其是甜度。在對(duì)多種水果的研究上表明，蔗糖代謝相關(guān)酶活性與果實(shí)糖積累之間存在著密切關(guān)系[4]，齊紅巖等[5]的研究也表明轉(zhuǎn)化酶與蔗糖合成酶的共同作用是影響番茄果實(shí)中糖積累的重要因子。因此，尋找一種新的方法，是解決圣女果采后保藏和采后品質(zhì)之間矛盾的關(guān)鍵。

蔗糖基聚合物(已申請(qǐng)中國(guó)專(zhuān)利)為安全無(wú)毒#65380;可生物降解的新型功能性材料，其用于水果的保鮮[6]和增甜效果[7]的研究已有一些報(bào)道，但用于水果采后增甜的研究則未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以蔗糖基聚合物對(duì)圣女果進(jìn)行采后涂膜，對(duì)果實(shí)采后的糖積累和酶活性變化進(jìn)行了研究，旨在探索蔗糖基聚合物對(duì)果實(shí)糖分積累機(jī)制的影響，為提高圣女果采后果實(shí)品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及預(yù)處理

新鮮圣女果采于柳州市千畝湖果園，選擇成熟度基本一致(7~8成熟，依據(jù)果肉果皮顏色選擇)的果實(shí)，保留果蒂，迅速運(yùn)回室內(nèi)。用本課題組自制的蔗糖基聚合物0.7%(W/V)浸泡果實(shí)2 min，晾干，室溫保藏備用。對(duì)照則不作任何處理。每處理3次重復(fù)。果實(shí)貯藏3 d后開(kāi)始進(jìn)行雙盲對(duì)比品嘗。

1.2 總糖的測(cè)定

用蒽酮比色法測(cè)定。

1.3 酶的粗提

取5個(gè)新鮮圣女果冰浴下研碎，取果肉1.0 g左右，加入預(yù)冷的酶提取液5 mL(0.1 moL#8226;L-1pH值7.5的磷酸緩沖液#65380;5 mmoL#8226;L-1MgCl2#65380;1 mmoL#8226;L-1 EDTA#65380;0.1%β-巰基乙醇#65380;0.1%Triton-100)，充分混勻后4℃#65380;10 000 r#8226;min-1離心15 min，取上清液移入10 mL比色管。沉淀用4 mL預(yù)冷的酶提取液再提取一次，合并上清液，用預(yù)冷的提取液定容至10 mL。

1.4 轉(zhuǎn)化酶活性測(cè)定

參考趙智中[8]等的方法，略作修改。①中性轉(zhuǎn)化酶(NI):取0.1 mL酶提液加入1 mL反應(yīng)液(1%蔗糖#65380;0.1 moL#8226;L-1pH值7.5磷酸緩沖液#65380;5 mmoL#8226;L-1

MgCl2#65380;1 mmoL#8226;L-1EDTA)，34℃水浴1 h，取出再沸水浴5min，終止反應(yīng)。用3，5-二硝基水楊酸法測(cè)定還原糖含量。另取0.1 mL酶提液沸水浴10 min后，其余操作方法同上。以此為對(duì)照，兩者的差值計(jì)算還原糖的產(chǎn)生速率，進(jìn)而表示酶活性(mg#8226;g-1#8226;h-1)②酸性轉(zhuǎn)化酶(AI):反應(yīng)液換為1%蔗糖#65380;0.1 moL#8226;L-1#65380;pH值5.5醋酸緩沖液，其他操作同①。

1.5 合成酶活性測(cè)定

①蔗糖合成酶(SS):在50 μL酶提液中加入50 μL反應(yīng)液(4 mmoL#8226;L-1UDPG#65380;0.06 moL#8226;L-1果糖#65380;15 mmoL#8226;L-1MgCl2#65380;0.1 moL#8226;L-1 pH值8.0的磷酸緩沖液)，34℃水浴1 h后加入5 moL#8226;L-1NaOH終止反應(yīng)，轉(zhuǎn)入沸水浴中10 min。冷卻至室溫，在冰浴下加入4 mL0.2%的蒽酮-硫酸溶液，40℃水浴20 min后冷卻，在520 nm處比色。另取50 μL酶提液先置于沸水浴中10 min后，其余操作同上，以此作為對(duì)照，用兩者差值來(lái)計(jì)算蔗糖的合成量，表示蔗糖合成酶的活性。②蔗糖磷酸合成酶(SPS):反應(yīng)液換為含10 mmoL#8226;L-1UDPG#65380;5 mmoL#8226;L-1果糖-6-磷酸#65380;15 mmoL#8226;L-1葡萄糖-6-磷酸#65380;15mmoL#8226;L-1MgCl2#65380;1 mmoL#8226;L-1EDTA#65380;0.1 moL#8226;L-1pH值8.0硼酸緩沖液，其他操作同SS。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔗糖基聚合物對(duì)圣女果總糖含量的影響

由圖1可見(jiàn)，采用蔗糖基聚合物處理可有效提高果實(shí)總糖含量，貯藏期間經(jīng)處理的果實(shí)總糖含量均高于對(duì)照，平均高出61.8%。在雙盲品嘗對(duì)比試驗(yàn)中，品嘗者均能分辨出果實(shí)的甜度差別，經(jīng)蔗糖基處理過(guò)的果實(shí)明顯甜于對(duì)照。

2.2 蔗糖基聚合物對(duì)圣女果轉(zhuǎn)化酶活性的影響

轉(zhuǎn)化酶包括NI#65380;AI兩類(lèi)，其活性隨著果實(shí)的貯藏過(guò)程而變化。從圖2可見(jiàn)，圣女果果實(shí)中NI的活力一直處于下降的趨勢(shì)，到貯藏后期稍有上升，隨后又繼續(xù)下降。處理和對(duì)照的變化趨勢(shì)一致，但總體酶活力要高于對(duì)照。整個(gè)貯藏過(guò)程中，NI的平均酶活力比對(duì)照高58.1%。

從圖3可見(jiàn)，在果實(shí)的保存初期，果實(shí)中的酸性轉(zhuǎn)化酶的活力最高。隨著果實(shí)的成熟，酸性轉(zhuǎn)化酶的活性不斷降低。經(jīng)蔗糖基處理的圣女果AI酶活力的變化動(dòng)態(tài)與對(duì)照基本一致，而平均酶活性比對(duì)照高18.2%。

2.3 蔗糖基聚合物對(duì)圣女果合成酶活性的影響

從圖4可見(jiàn)，圣女果保藏開(kāi)始到后期，處理和對(duì)照果實(shí)的SS活性變化趨勢(shì)基本相似，呈波動(dòng)變化。貯藏前期對(duì)照和處理的SS活性均呈下降趨勢(shì)，對(duì)照在第6天到出現(xiàn)一次上升的趨勢(shì)，之后再次下降并逐漸趨于平緩。處理果實(shí)的SS活性則在第8天左右出現(xiàn)了一次較為明顯的上升趨勢(shì)，在第10天達(dá)到2.53 mg#8226;g-1#8226;h-1，僅低于剛開(kāi)始的酶活性，此后活性緩慢下降。經(jīng)蔗糖及處理的果實(shí)酶活性上升的時(shí)間與對(duì)照相比，延緩了2 d。而且處理的果實(shí)SS酶活性基本都比對(duì)照的高，平均酶活性比對(duì)照高40.1%。從圖5可以看出，對(duì)照的果實(shí)在第4天SPS出現(xiàn)一個(gè)小峰值之后，活性水平一直處在1.00 mg#8226;g-1#8226;h-1以下。而蔗糖基聚合物處理過(guò)的果實(shí)中SPS活性則能維持在一個(gè)相對(duì)較高的水平，直到第10天才出現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)，并在第14天左右酶活性出現(xiàn)回升的趨勢(shì)。

2.4 蔗糖基聚合物對(duì)圣女果蔗糖代謝相關(guān)酶凈活性的影響

蔗糖合成酶類(lèi)活性包括SPS和SS(合成方向)的活性，蔗糖分解酶類(lèi)活性包括AI#65380;NI和SS(分解方向)的活性，前者減去后者即為蔗糖代謝相關(guān)酶的凈活性(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為酶的凈活性)[8]。

從表1可見(jiàn)，處理和對(duì)照的酶活性變化趨勢(shì)極為相似，即在保藏初期的酶活性最高，隨后下降，到一定時(shí)間有略微上升。對(duì)照的果實(shí)僅在貯藏的前期，酶的凈活性為正值，其后下降為負(fù)值，而處理的果實(shí)則在大部分時(shí)間酶的凈活性為正值。對(duì)照果實(shí)酶的凈活性均小于處理。

3 討論

通過(guò)對(duì)多種水果的研究，人們已經(jīng)逐漸發(fā)現(xiàn)蔗糖相關(guān)酶與蔗糖積累存在密切的關(guān)系。與蔗糖代謝和積累密切相關(guān)的酶主要有酸性轉(zhuǎn)化酶(acid invertase AI)#65380;中性轉(zhuǎn)化酶(neutralinvertase NI)#65380;蔗糖合成酶(sucrose synthase SS)和蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphatesynthase SPS)。轉(zhuǎn)化酶與果實(shí)發(fā)育#65380;成熟和糖的積累相關(guān)。AI在甜瓜果實(shí)發(fā)育的早期提高，隨著果實(shí)成熟.蔗糖開(kāi)始積累，活性開(kāi)始降低。高活性AI主要為快速生長(zhǎng)的組織提供己糖作為碳源。隨著果實(shí)成熟和蔗糖的積累，AI活性降低，蔗糖含量與AI之間存在很明顯的負(fù)相關(guān)，NI活性的降低也與蔗糖含量之間存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)

系[9]。合成酶則在果實(shí)的蔗糖積累方面發(fā)揮著極其重要的作用，SS參與蔗糖代謝的生理功能主要是調(diào)控果實(shí)輸入蔗糖的多少和代謝蔗糖的能力。SPS在蔗糖積累型庫(kù)組織中具有重要作用。許多果實(shí)成熟過(guò)程中蔗糖積累與SPS活性的升高密切相關(guān)，并且SPS與轉(zhuǎn)化酶協(xié)同控制蔗糖長(zhǎng)途運(yùn)輸與庫(kù)組織蔗糖代謝[10]。本試驗(yàn)圣女果在采后的貯藏過(guò)程中，無(wú)論是NI和AI的活性都是采摘當(dāng)天的活性最高，此后一直處于下降的過(guò)程這一現(xiàn)象與多種水果成熟發(fā)育的過(guò)程中酶活性的變化類(lèi)似[11，12]。

有報(bào)道表明剛采收的果實(shí)具有較高的AI#65380;Nl和蔗糖合成酶(SS)活性，隨著果實(shí)進(jìn)入軟化后熟階段，淀粉迅速水解，SPS活性增加，蔗糖不斷積累，蔗糖的積累與SPS活性的提高呈高度正相關(guān)[13]。這說(shuō)明幾種蔗糖代謝相關(guān)酶可能同時(shí)對(duì)果實(shí)糖積累產(chǎn)生影響，因此在研究糖積累機(jī)理時(shí)應(yīng)考慮幾種蔗糖代謝相關(guān)酶的綜合作用。酶的凈活性就是反映這種綜合作用的指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)0.7%蔗糖基聚合物處理后，盡管圣女果果實(shí)的轉(zhuǎn)化酶活性比對(duì)照高，但酶的凈活性明顯高于對(duì)照，有利于貯藏過(guò)程中果實(shí)蔗糖的積累。圣女果為呼吸躍變型水果，采后仍然還有一個(gè)后熟的過(guò)程，因此在采后還存在蔗糖積累的過(guò)程。對(duì)照的果實(shí)在第4天的時(shí)候蔗糖代謝相關(guān)酶的凈活性達(dá)到最高點(diǎn)，其余貯藏時(shí)間均為負(fù)值;而處理果實(shí)則在第6天才出現(xiàn)酶凈活性的最高峰，而且接下來(lái)幾天酶的凈活性均為正值，說(shuō)明在酶活性到達(dá)最高值之后果實(shí)仍然存在著蔗糖積累的過(guò)程，并且蔗糖積累速度加快。

糖是果實(shí)重要的品質(zhì)指標(biāo)之一，SPS是在蔗糖積累方面起著非常重要的作用，在果實(shí)的采收后是形成蔗糖的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。在對(duì)成熟香蕉[14]的研究中，也發(fā)現(xiàn)SPS活性的升高與蔗糖的積累密切相關(guān)。我們的試驗(yàn)結(jié)果表明，蔗糖基聚合物處理后的圣女果SPS的酶活力明顯高于對(duì)照，說(shuō)明蔗糖基聚合物涂膜處理有利于圣女果采收后的蔗糖積累和品質(zhì)改善。然而，對(duì)于蔗糖基聚合物如何影響果實(shí)蔗糖代謝相關(guān)酶類(lèi)的作用機(jī)制和具體的生理生化變化還有待于進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

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