菠蘿蜜果實成熟過程中可溶性糖含量的變化

段小強，劉鑫泉，劉勝輝，李映志，葉春海

(廣東海洋大學農學院，廣東湛江 524088)

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菠蘿蜜果實成熟過程中可溶性糖含量的變化

段小強，劉鑫泉，劉勝輝，李映志*，葉春海*

(廣東海洋大學農學院，廣東湛江 524088)

摘要[目的]分析菠蘿蜜果實成熟過程中的可溶性糖分積累機制，為菠蘿蜜栽培和育種提供理論依據。[方法]以4個不同基因型的菠蘿蜜種質(12E、148-4、12As、12Cs)為材料，采用蒽酮比色法測定菠蘿蜜果實中可溶性總糖含量，采用高效液相色譜法(HPLC)測定果糖、葡萄糖及蔗糖含量。[結果]菠蘿蜜果實成熟過程中，可溶性糖含量不斷增加，其中蔗糖占可溶性總糖含量的比例為43.47%～76.81%；果糖含量與葡萄糖含量之間以及蔗糖含量與可溶性總糖含量之間存在極顯著正相關關系；未成熟果實中，果肉果糖含量與葡萄糖含量的比值較低，最高僅為0.689 9，當果實完全成熟后，比值接近1.000 0。[結論]菠蘿蜜果實成熟過程中，可溶性糖逐漸積累，可溶性糖以蔗糖為主，成熟果實中的果糖與葡糖糖含量相近。

關鍵詞菠蘿蜜；可溶性糖；果糖；葡萄糖；蔗糖

菠蘿蜜是?？?Moraceae)木菠蘿屬(Artocarpus)植物，又稱木菠蘿、樹菠蘿、大樹菠蘿等，為熱帶亞熱帶著名常綠果樹，是南方特色經濟樹種之一，其果碩大，是世界上最大的樹木所結果實，最重可達59 kg；果實清香襲人，果肉肥美清甜，有“齒留香”的美稱[1]，也被稱為“熱帶水果皇后”，具有很高的經濟價值[2-3]。菠蘿蜜原產于印度南部，目前在緬甸、泰國、印度尼西亞、菲律賓、孟加拉國、澳大利亞等熱帶亞熱帶國家均有栽培，在我國的栽培歷史也有1 000多年，目前主要分布在海南、廣東、廣西、福建、云南和四川南部，以海南和廣東湛江地區栽植最多[3]。糖是植物光合作用的初產物，也是自然界中含量最豐富的有機分子，糖的種類、含量直接影響果實的營養價值、風味口感、色澤等品質性狀[4]。已有研究證明蔗糖、葡萄糖和果糖是菠蘿蜜果實中主要的可溶性糖[5-7]，其含量和組成對菠蘿蜜果實品質具有重要影響。常規的蒽酮比色法、二硝基水楊酸法等化學分析方法只能單一地測定總還原糖，不能同時測定各種糖的含量[8]。近年來高效液相色譜法因其在測定糖上具有樣品用量少、快速準確、分辨率高、靈敏度高等優點現已在藍莓[9]、荔枝[10]、蘋果[11]、梨[12]、菠蘿[13-14]等果樹中得到應用。目前，有關菠蘿蜜果實成熟過程中糖分積累機制的報道還比較少。鑒于此，筆者采用蒽酮比色法和高效液相色譜法對4個不同基因型的菠蘿蜜種質果實成熟過程中可溶性糖分積累狀況進行分析，以期為菠蘿蜜栽培和育種提供理論基礎。

1材料與方法

1.1試驗材料供試材料均為廣東海洋大學農學院所收集的菠蘿蜜種質，分別為12E、148-4、12As、12Cs。從各種質同一植株上分別采集未成熟果實和八成熟果實，未成熟果立即采樣，八成熟果在室溫放置并分階段采樣。每個果實采3份果苞樣品，液氮速凍后，置于-80 ℃超低溫保存待用。果實的成熟度分別用Ⅰ(未成熟果)、Ⅱ(采后當天，果實未軟化)、Ⅲ(采后2 d，果實開始軟化)、Ⅳ(采后4 d，果實完全成熟)表示。

1.2試驗方法

1.2.1可溶性總糖與單糖的提取?？偺桥c單糖的提取方法參照劉勝輝等[13]的方法，并加以改進。稱取1 g左右液氮速凍的菠蘿蜜果肉于研缽中，分批加入8 mL濃度為80%的乙醇，充分研磨至勻漿后，轉移至10 mL離心管中，80 ℃水浴30 min，10 000 r/min 離心10 min，再向沉淀中加入8 mL乙醇重復上述方法提取2次，合并3次上清液于25 mL試管中后，90 ℃水浴至溶液總體積為4～5 mL，最后用去離子水定容至5 mL備用。

1.2.2可溶性總糖的測定?？扇苄钥偺堑臏y定參照李合生[15]的方法，并加以改進。取用蒸餾水稀釋后的待測液共1 mL，加入蒽酮試劑5 mL，混合均勻后水浴10 min，流水冷卻后測定OD625 nm。根據以下公式計算可溶性總糖含量。

可溶性總糖含量=C×V/Fw×10-6

(1)

式中，C為參照標準曲線后計算出的待測液含糖量(μg/mL)，V為樣品稀釋后的體積，Fw為果肉鮮重。糖分含量以百分數表示，即100 g鮮質量果肉中的糖含量。重復3次。

1.2.3果糖、蔗糖、葡萄糖的測定。采用一次性注射器抽取上述糖提取液，經0.45 μm濾膜過濾后上機分析。采用LC-20AT高效液相色譜儀，色譜柱為Agilent zorbax NH2(250 mm × 4.6 mm × 5 μm)，糖標準品出自sigma公司，乙腈購自迪馬公司。色譜條件為：流動相(乙腈∶重蒸水= 70∶30；V∶V)，流速1 mL/min，柱溫30 ℃。每次進樣體積為10 μL，3次重復，依據標準曲線，根據峰面積與出峰時間計算各單糖含量。

1.3數據處理采用 SPSS 17.0 統計軟件對試驗數據進行顯著性檢驗和相關性分析。

2結果與分析

2.1菠蘿蜜果實成熟過程中的可溶性總糖含量變化由圖1可知，不同菠蘿蜜種質在果實成熟軟化過程中，果實中的可溶性總糖含量整體呈上升趨勢，至果實完全成熟后(第Ⅳ成熟階段)，4份菠蘿蜜種質的可溶性總糖含量為14.18%～23.14%。從圖中還可看出，各種質間可溶性總糖含量的變化模式相似。其中，第Ⅰ～第Ⅱ成熟階段的可溶性總糖含量上升速度最快；但種質12As果實在第Ⅲ～第Ⅳ成熟階段的可溶性總糖含量變化不大，僅從18.834 6 g/100 g增加至19.097 4 g/100 g。

圖1　菠蘿蜜果實成熟過程中可溶性總糖含量的變化Fig.1　Changes in total soluble sugar contents during fruit ripening of jackfruit

2.2高效液相色譜法測定糖含量的標準曲線取蔗糖、葡萄糖、果糖各級標準溶液(60、40、20、10、2 mg/mL)，進樣體積10 μL，所得的色譜圖疊加如圖2所示。以標樣峰面積為橫坐標，標樣的質量濃度為縱坐標，繪制標準溶液曲線，計算線性回歸方程，結果見表1。由表1可知，蔗糖、葡萄糖和果糖峰面積與質量濃度的相關系數均在0.999 9以上，線性范圍在2～60 mg/mL。

注：1.蔗糖；2.葡萄糖；3.果糖。Note：1.Sucrose；2.Glucose；3.Fructose.圖2　標準樣品色譜圖Fig.2　Chromatography of standards

2.3菠蘿蜜果實成熟過程中的果糖含量變化菠蘿蜜果實成熟過程中，果糖持續積累，不同種質間果糖含量變化的模式存在差異。由圖3可見，果實未成熟時，果實內果糖含量維持在一個較低水平(0.003 6～0.164 4 g/100 g)，隨著果實成熟，果糖含量不斷增加；其中，種質12Cs在果實的第Ⅲ～第Ⅳ成熟階段果糖含量快速增加，而種質148-4在果實成熟的整個階段，果糖含量均呈直線增長。由圖4還可知，各種質的果糖相對含量(果糖占可溶性總糖的百分比)變化存在差異，其中，種質12E、148-4、12Cs均在果實成熟的第Ⅳ階段達到最大值，分別為14.28%、11.29%和7.92%。

表13種糖分標準曲線的線性方程、相關系數和線性范圍

Table 1Regression equations，correlation coefficients and linearity ranges of standard curve for three sugars

糖分類型Sugartypes線性回歸方程Regressionequation相關系數rCorrelationcoefficient線性范圍Linearityrangemg/mL果糖Fructosey=(1×10-5)x-0.12470.99992～60葡萄糖Glucosey=(1×10-5)x+0.24311.00002～60蔗糖Sucrosey=(1×10-5)x-0.19091.00002～60

圖3　菠蘿蜜果實成熟過程中的果糖含量變化Fig.3　Changes in fructose contents during fruit ripening of jackfruit

圖4　菠蘿蜜果實成熟過程中的果糖相對含量變化Fig.4　Changes in relative contents of fructose during fruit ripening of jackfruit

2.4菠蘿蜜果實成熟過程中的葡萄糖含量變化菠蘿蜜果實成熟過程中，4份菠蘿蜜種質的葡萄糖含量變化與果糖含量變化類似(圖5)。各種質果實成熟過程中，葡萄糖含量持續增加。其中，完全成熟果實中，種質12E果實的葡萄糖含量最高，達 3.256 2 g/100 g，種質12As果實的葡萄糖含量最低，僅為1.623 6 g/100 g。由圖6可見，菠蘿蜜果實成熟過程中的葡萄糖相對含量變化與果糖相對含量變化相似；果實完全成熟后，各種質果實中葡萄糖的相對含量為8.33%～14.07%。

圖5　菠蘿蜜果實成熟過程中的葡萄糖含量變化Fig.5　Changes in glucose contents during fruit ripening of jackfruit

圖6　菠蘿蜜果實成熟過程中的葡萄糖相對含量變化Fig.6　Changes in relative contents of glucose during fruit ripening of jackfruit

鑒于菠蘿蜜果實成熟過程中果實中葡萄糖含量變化與果糖含量變化十分相似，筆者分析了4份菠蘿蜜種質果實成熟過程中的果糖含量與葡萄糖含量比值的變化(圖7)。結果表明，在4份菠蘿蜜種質的未成熟果(果實成熟第Ⅰ階段)中，果糖含量與葡萄糖含量比值的最高值僅為0.689 9；然而，至果實完全成熟(果實成熟第Ⅳ階段)后，4份種質果實中的果糖含量與葡萄糖含量比值為0.908 5～1.014 5，比值接近1.000 0。

圖7　菠蘿蜜果實成熟過程中的葡萄糖含量與果糖含量比值變化Fig.7　Changes in ratios of glucose content to fructose content during fruit ripening of jackfruit

2.5菠蘿蜜果實成熟過程中的蔗糖含量變化由圖8可見，在菠蘿蜜果實成熟過程中，果實中的蔗糖含量不斷增加。菠蘿蜜果實成熟過程中，各種質間果實蔗糖含量的變化模式相似，在果實第Ⅰ～第Ⅱ成熟階段蔗糖含量增加最快，第Ⅱ～第Ⅲ成熟階段蔗糖含量增長緩慢；菠蘿蜜未成熟果實中，果肉蔗糖含量較低(0.869 5～1.885 4 g/100 g)；果實完全成熟后，各種質果實的蔗糖含量為12.460 1～14.618 5 g/100 g。由圖9可知，菠蘿蜜果肉中含量最多的可溶性糖為蔗糖，蔗糖相對含量為43.47%～76.81%，其在不同種質果實中各個成熟階段的變化幅度較小。

圖8　菠蘿蜜果實成熟過程中的蔗糖含量變化Fig.8　Changes in sucrose contents during fruit ripening of jackfruit

圖9　菠蘿蜜果實成熟過程中蔗糖相對含量變化Fig.9　Changes in relative contents of sucrose during fruit ripening of jackfruit

2.6相關性分析對不同種質果實成熟過程中的可溶性糖含量變化的相關性進行分析，結果見表2。由表2可知，菠蘿蜜果實中的可溶性總糖含量與果糖含量之間存在顯著正相關關系，相關系數r=0.957；果糖含量與葡萄糖含量之間存在極顯著正相關關系，相關系數r=0.999；蔗糖含量與可溶性總糖含量之間存在極顯著正相關關系，相關系數r=0.999。

表2菠蘿蜜果實成熟過程中可溶性糖含量的相關性分析

Table 2Analysis of correlations among changes in soluble sugars during fruit ripening of jackfruit

糖分類型Sugartypes可溶性總糖Totalsolublesugar果糖Fructose葡萄糖Glucose蔗糖Sucrose可溶性總糖Totalsolublesugar1.000果糖Fructose0.957*1.000葡萄糖Glucose0.9460.999**1.000蔗糖Sucrose0.999**0.9440.9311.000

注：*表示在0.05顯著性水平下顯著相關，**表示在0.01顯著性水平下顯著相關。

Note：* stands for significant correlation at 0.05 level，** stands for significant correlation at 0.01 level.

3討論

房一明等[16]分析了海南本地果、馬來西亞果、香飲所11號等6份菠蘿蜜種質的營養成分，發現6份菠蘿蜜種質間的糖分含量存在差異，總還原糖含量在13.53%～25.41%，以馬來西亞5號果的還原糖含量最高。Ong等[17]研究了菠蘿蜜種質J3果實成熟過程中的風味和化學物質變化，結果表明，菠蘿蜜果實中有23種脂類物質，含量較高的酸類為蘋果酸和檸檬酸，可溶性糖隨著果實成熟逐漸積累，但果實不同部位的糖分含量存在差異，可溶性固形物含量與可溶性總糖含量之間顯著正相關。

該研究表明，隨著菠蘿蜜果實逐漸成熟軟化，可溶性糖不斷積累，果糖、蔗糖、葡萄糖含量均呈逐漸上升的趨勢，完全成熟后，即第Ⅳ成熟階段，4份菠蘿蜜種質的可溶性總糖含量為14.18%～23.14%，種質間的糖含量變化范圍略小于Jagadeesh 等[18]在24份菠蘿蜜種質上的分析結果(19.1%～32.1%)，但與李映志等[19]研究不同菠蘿蜜種質可溶性總糖含量的結果相近(17.30%～20.26%)。菠蘿蜜果實成熟后，果糖和葡萄糖所占比例持續上升，在4份菠蘿蜜種質的完熟果中，果糖的相對含量為7.72%～14.28%，葡萄糖的相對含量為8.33%～14.07%。菠蘿蜜果實中的果糖含量與葡萄糖含量間存在極顯著正相關關系，相關系數r=0.999，可見菠蘿蜜果實成熟過程中果糖的積累總是伴隨著葡萄糖的積累。在4份菠蘿蜜種質的未成熟果中，果糖含量與葡萄糖含量比值最高的僅為0.689 9；然而，果實完全成熟后，4份種質果實中的果糖含量與葡萄糖含量比值為0.908 5～1.014 5，比值接近1.000 0。

該研究還表明，在菠蘿蜜果實的成熟過程中，蔗糖為主要的可溶性糖，蔗糖占可溶性總糖的比例為43.47%～76.81%；各種質果實中的蔗糖含量均與可溶性總糖含量間存在極顯著正相關關系，這與桃[20]等果樹上的研究結果類似。

果實糖代謝過程極其復雜，受多種因素共同調節，隨著分子生物技術的應用，菠蘿蜜果實糖積累的內在分子機理受到廣泛重視，也必將成為今后研究的重點。

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基金項目國家自然科學基金項目(31101506)；廣東省科技計劃項目(2013B020304004)。

作者簡介段小強(1990-)，男，江西九江人，碩士研究生，研究方向：熱帶園藝作物遺傳育種。*通訊作者，李映志，教授，從事南亞熱帶果樹生物技術與育種研究工作；葉春海，教授，從事南亞熱帶果樹生物技術與育種研究工作。

收稿日期2016-04-06

中圖分類號S 667.8

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)13-037-04

Changes in Contents of Soluble Sugar during Fruit Ripening of Jackfruit

DUAN Xiao-qiang, LIU Xin-quan, LIU Sheng-hui, LI Ying-zhi*, YE Chun-hai*

(Agriculture College, Guangdong Ocean University, Zhanjiang, Guangdong 524088)

Abstract[Objective] The aim was to analyze soluble sugar accumulation mechanism during fruit ripening of jackfruit, and provide theoretical basis for cultivation and breeding of jackfruit. [Method] Using 4 genotypes of jackfruit (12E, 148-4, 12As, 12Cs) as materials, contents of total soluble sugar were determined by anthrone colorimetry method and contents of fructose, glucose and sucrose were determined by HPLC. [Result] During fruit ripening of jackfruit, contents of soluble sugar increased constantly, and the percentages of sucrose to total soluble sugar contents were 43.47%-76.81%; an extremely significant positive correlation between changes in contents of glucose and fructose and between changes in contents of sucrose and total soluble sugar contents were observed; the ratios of fructose to glucose content were low in unripe fruits, with the highest value among fruits investigated being 0.689 9, while the ratios in fully ripe fruits were close to 1.000 0. [Conclusion] During fruit ripening of jackfruit, total soluble sugar contents, mainly consisted of sucrose, increased constantly and contents of fructose and glucose were similar in fully ripe fruits.

Key wordsJackfruit; Soluble sugar; Fructose; Glucose; Sucrose