王煒，李鵬霞，胡花麗，王毓寧

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇南京，210014)

甘薯在貯藏期間細(xì)胞壁降解酶活性的變化*

王煒，李鵬霞，胡花麗，王毓寧

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇南京，210014)

研究了紫心甘薯、黃心甘薯在貯藏100 d期間果膠和細(xì)胞壁降解酶的變化情況，以期得出變化規(guī)律。以施?？巳芤航萏幚砀适恚糜?℃貯藏，以室溫貯藏的甘薯為對照，定期進(jìn)行生理指標(biāo)檢測。結(jié)果表明:貯藏期間，7℃貯藏結(jié)合施保克處理能防止甘薯的原果膠過快下降，延緩多聚半乳糖醛酸酶和纖維素酶活性的升高。7℃貯藏結(jié)合施?？颂幚砜梢暂^好保持原果膠含量，在實(shí)際生產(chǎn)中可以提高甘薯的貯藏品質(zhì)。

甘薯，貯藏，細(xì)胞壁降解酶

甘薯(Ipomonea batatas Lam)又名紅薯，屬旋花科甘薯屬，是具有蔓生習(xí)性的1年生或多年生草本植物，原產(chǎn)南美洲，兼有糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物的特點(diǎn)[1］。目前，亞洲是最主要的甘薯產(chǎn)區(qū)，我國常年種植甘薯約620萬hm2，是全球最大的甘薯生產(chǎn)國，總產(chǎn)量可達(dá)1.06億t[2］。新鮮薯塊組織脆嫩，含水量高，呼吸旺盛[3］，容易消耗大量氧氣產(chǎn)生二氧化碳，導(dǎo)致甘薯無法進(jìn)行正常有氧呼吸產(chǎn)生能量，最終細(xì)胞因缺少能量而引發(fā)生理病害[4］。

果蔬的組織質(zhì)地主要取決于原果膠、可溶性果膠等細(xì)胞壁物質(zhì)的含量，與果蔬的成熟衰老密切相關(guān)[5］。果蔬在采后貯藏過程中，果膠甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶、半纖維素酶、纖維素酶等細(xì)胞壁降解酶活性增強(qiáng)，果膠類物質(zhì)發(fā)生降解，從而導(dǎo)致組織的軟化。甘薯隨著貯藏時(shí)間的延長，組織軟化，硬度下降，但其果膠物質(zhì)的降解和細(xì)胞壁降解酶的變化目前在國內(nèi)還未見相關(guān)研究報(bào)道。

施?？耸且环N廣譜性的高效低毒殺菌劑，但用于甘薯的貯藏研究極少。通過前期研究發(fā)現(xiàn)[6］，在6～7℃的低溫貯藏下，紫心甘薯和黃心甘薯的主要營養(yǎng)品質(zhì)均保存較好，對此，課題組在前期研究的基礎(chǔ)上，研究了兩種甘薯在7℃和室溫貯藏下甘薯果膠物質(zhì)和細(xì)胞壁降解酶的變化規(guī)律，同時(shí)以推薦濃度劑量的施保克處理甘薯，分析施保克處理對甘薯細(xì)胞壁降解酶的影響，旨在為甘薯的貯藏技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

甘薯于2010年11月采自南京市六合區(qū)竹鎮(zhèn)金磁村江蘇省農(nóng)產(chǎn)品工程技術(shù)中心甘薯基地，采后置于田間通風(fēng)晾曬，然后按商品級標(biāo)準(zhǔn)挑選甘薯，裝入塑料周轉(zhuǎn)箱(采用次氯酸鈣溶液漂洗消毒)中，將甘薯放進(jìn)經(jīng)硫磺消毒后的冷庫中進(jìn)行相關(guān)貯藏試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

將試驗(yàn)的紫心和黃心甘薯各設(shè)3組處理:處理1(1000 mg/L施?？巳芤航萏幚?，7℃貯藏)、處理2(不處理，7℃貯藏)、處理3(不處理，室溫貯藏)，每組處理設(shè)5個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)200 kg甘薯)。將處理之后的甘薯瀝干水，然后置于相應(yīng)條件下貯藏，貯藏期間每隔20 d取樣進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定，試驗(yàn)期限為100 d。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 原果膠、可溶性果膠測定

采用咔唑比色法測定[7］。

1.3.2 果膠甲酯酶的測定

參照王偉的方法[8］，以NaOH滴定法進(jìn)行測定。

1.3.3 多聚半乳糖醛酸酶的測定

參照張飛的方法[9］加以修改。稱取10 g樣品，加入20 mL 6%NaCl溶液(含0.6%EDTA、1%PVP)，冰浴碾磨，于1.1×104r/min離心10 min，上清液即為粗酶液。在試管中加入果膠底物5 mL，50℃水浴預(yù)熱5 min，然后添加4 mL磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液和1 mL粗酶液，搖勻后于50℃水浴中反應(yīng)30 min，然后加DNS溶液3 mL終止反應(yīng)，作空白對照，沸水浴煮沸5 min，取出冷卻，以蒸餾水定容至25 mL，于540 nm處測定吸光度，以50℃下每分鐘分解果膠產(chǎn)生1 μg半乳糖醛酸為1個(gè)酶活單位。

1.3.4 半纖維素酶的測定

參考劉靖宇的方法[10］加以修改，稱取5g樣品，加入20 mL 6%NaCl溶液(含0.6%EDTA、1%PVP)，冰浴碾磨，在1.1×104r/min離心10 min，上清液即為粗酶液。在試管中加入木聚糖溶液1.5 mL，加粗酶液1 mL，50℃水浴保溫30 min，取出后立即加入3 mL DNS溶液終止反應(yīng)(另做空白對照管)，煮沸5 min。冷卻后加入蒸餾水定容至25 mL，混勻，于540 nm處測定吸光度，以1 min內(nèi)改變0.1個(gè)光密度值為1個(gè)酶活單位。

1.3.5 纖維素酶的測定

參考黃燕華的方法[11］加以修改。稱取5g樣品，加入20 mL 6%NaCl溶液(含0.6%EDTA、1%PVP)，冰浴碾磨，然后于1.1×104r/min離心10 min，上清液即為粗酶液。取粗酶液1 mL，添加CMC溶液1 mL，50℃水浴保溫30 min，然后加DNS溶液3 mL終止反應(yīng)，并做空白對照，沸水浴煮沸5 min，冷卻后于540 nm處測定吸光度，以每分鐘每克鮮樣在50℃下分解羧甲基纖維素鈉產(chǎn)生1 μg葡萄糖為1個(gè)酶活性單位。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用SPSS11.5軟件，采用ANOVA進(jìn)行Duncan多重差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯原果膠、可溶性果膠的變化

組織軟化是甘薯在貯藏期間的一個(gè)主要特征，組織軟化將削弱甘薯抵御逆境的防御能力，導(dǎo)致甘薯的耐貯性和抗病性下降，縮短貨架期限。由于影響甘薯組織軟化的因素較多，后熟、軟腐、霉變、擠壓均會引起，因此，單用硬度無法反映甘薯組織物質(zhì)含量的變化。貯藏前甘薯的原果膠含量約占83.33%(紫心甘薯)、87.84%(黃心甘薯)，但在整個(gè)貯藏期間，甘薯的原果膠含量逐漸下降(圖1A)，可溶性果膠含量逐步增加(圖1B)。貯藏100 d時(shí)，紫心甘薯的原果膠含量降至51%～65%，黃心甘薯的原果膠含量降至48%～63%，黃心甘薯的組織軟化更快。貯藏100 d時(shí)，室溫貯藏的甘薯原果膠含量均低于7℃貯藏的甘薯，但兩種甘薯的處理1和處理2之間的差異不顯著，由此可知室溫貯藏的甘薯更易出現(xiàn)軟化。

2.2 甘薯果膠甲酯酶(PE)的變化

圖1 貯藏期間甘薯原果膠、可溶性果膠的變化

甘薯的PE活性在貯藏期間極低，其變化波動(dòng)起伏但總體明顯增加(圖2)。貯藏100 d時(shí)，7℃貯藏的甘薯的PE活性均低于室溫貯藏的甘薯，但沒有達(dá)到差異顯著水平(P＞0.05)，而無論是紫心甘薯還是黃心甘薯，在7℃貯藏的甘薯的PE活性相差極小。

圖2 貯藏期間甘薯果膠甲酯酶的變化

2.3 甘薯多聚半乳糖醛酸酶(PG)的變化

PG是與果實(shí)軟化密切相關(guān)的重要水解酶，能水解細(xì)胞壁多聚半乳糖醛酸中的α-1，4半乳糖苷鍵，從而導(dǎo)致細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)解體[12］，果實(shí)組織軟化。貯藏期間甘薯的PG活性總體呈上升趨勢，其快速上升期出現(xiàn)在貯藏40～100 d期間(圖3)，該P(yáng)G活性提高階段也是原果膠的迅速降解階段。貯藏100 d時(shí)，室溫貯藏甘薯的PG活性均顯著高于7℃貯藏的甘薯(P＜0.05)，但在7℃貯藏下，經(jīng)施?？颂幚淼母适淼腜G活性與未處理的甘薯之間差異不顯著。

2.4 甘薯半纖維素酶的變化

圖3 貯藏期間甘薯多聚半乳糖醛酸酶的變化

半纖維素酶屬于聚糖水解酶類，可與纖維素酶協(xié)調(diào)作用。甘薯的半纖維素酶活性呈逐漸上升的趨勢(圖4)，但室溫貯藏和7℃貯藏的甘薯之間的半纖維素酶活性相差極小，而且無論是紫心甘薯還是黃心甘薯，處理1和處理2的半纖維素酶活性亦沒有明顯差異。

圖4 貯藏期間甘薯半纖維素酶的變化

2.5 甘薯纖維素酶的變化

纖維素酶與果實(shí)軟化密切相關(guān)能夠分解含β-1，4糖苷鍵的半纖維素，但不能降解細(xì)胞壁中不溶性或結(jié)晶的纖維素[12］。甘薯的纖維素酶活性呈現(xiàn)先下降再上升的變化趨勢(圖5)，其快速升高期出現(xiàn)在貯藏40 d以后，高點(diǎn)期出現(xiàn)在貯藏80 d時(shí)。室溫貯藏的甘薯的纖維素酶活性普遍高于7℃貯藏的甘薯，在貯藏80 d時(shí)達(dá)到顯著差異水平(P＜0.05)，但無論紫心甘薯還是黃心甘薯，處理1和處理2的纖維素酶活性差異較小，因此，以施?？颂幚砀适聿粫鹄w維素酶的異常變化。

3 討論與結(jié)論

果實(shí)組織軟化是細(xì)胞中膠層結(jié)構(gòu)改變造成細(xì)胞分離和細(xì)胞壁物質(zhì)降解所引起的細(xì)胞壁總體結(jié)構(gòu)破壞的結(jié)果，胞壁物質(zhì)的降解和果膠-纖維素-半纖維素(P-C-H)結(jié)構(gòu)的破壞是組織軟化的開始[13］。甘薯組織的軟化與甘薯的貯藏壽命關(guān)系緊密，果膠物質(zhì)的分解會使細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞，細(xì)胞壁和中膠層物質(zhì)降解，纖維素和半纖維素分解，細(xì)胞壁機(jī)械強(qiáng)度下降[13］，最后降低了甘薯組織的硬度。

圖5 貯藏期間甘薯纖維素酶的變化

甘薯在貯藏期間，原果膠在果膠酶的作用下分解為可溶性果膠，細(xì)胞間失去黏結(jié)作用，甘薯組織變得松弛[14］。本研究中，原果膠在甘薯貯藏40d后快速下降，可溶性果膠呈直線上升變化，此后甘薯組織硬度降低，耐貯性下降，全面進(jìn)入軟腐高峰期。

有研究表明[12］，很多果實(shí)的成熟過程中PG、PE都起重要作用，果實(shí)軟化主要是PG和PE相互作用的結(jié)果，隨著兩種酶活性的增加，果膠物質(zhì)分解，果實(shí)硬度下降。本試驗(yàn)中，甘薯在貯藏100d期間，PE活性始終很低，但PG活性較高，這可能是由于PE與甘薯的果膠物質(zhì)沒有直接作用，而是通過作用于果膠后產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸為PG提供最適的作用底物，起到間接的協(xié)同和調(diào)節(jié)作用，因此，在甘薯的果膠降解酶中，起主要作用的是PG而不是PE。

纖維素是葡萄糖的多聚物，在胞壁中形成微纖絲，半纖維素中含有木聚糖等多種多糖，能與纖維素微纖絲結(jié)合，起穩(wěn)定微纖絲的作用，因此，纖維素是細(xì)胞壁的骨架物質(zhì)，它的降解表明細(xì)胞壁的解體和組織開始軟化[15］。本研究中，半纖維素活性普遍較高，而且處于不斷上升的趨勢，但總體起伏較小，酶活性較為穩(wěn)定;纖維素酶活性起伏較大，而且在貯藏40～100 d期間一直處于較高點(diǎn)，而該貯藏階段也是甘薯組織的軟化加速期。有資料表明，纖維素酶對果實(shí)貯藏初期的軟化作用不大，但在貯藏中后期會導(dǎo)致果實(shí)的進(jìn)一步軟化[16］，這與本研究結(jié)論基本一致。因此，半纖維素酶和纖維素酶的活性增加是甘薯組織軟化的重要原因之一，但起主要作用的是半纖維素酶還是纖維素酶。

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ABSTRACTThe study was carried out to investigate the changes of pectin and cell wall degradation enzyme of purple sweet potato and yellow sweet potato during their storage for 100 days.The purpose of the research was to find the variation of sweet potato.The sweet potato with Sportak dipping treatment(1000mg/L)were placed in storage solution under 7℃，using the sweet patato stored at ambient-temperature as control(ck)，to detect the physical indicators periodically.The results showed that Sportak dipping treatment combined with storage at 7℃effectively prevented the rapid decrease of content of protopectin and slowed down the increase of activity of polygalacturonase and cellulose.The Sportak dipping treatment combined with storage at 7℃could keep higher content of protopectin and improve the storage quality of sweet potatoin in the actual production.

Key wordssweet potato，storage，cell wall degradation enzyme

Study on the Activity of Cell Wall Degradation Enzyme of Sweet Potato in Its Storage

Wang Wei，Li Peng-xia，Hu Hua-li，Wang Yu-ning
(Institute of Agricultural Products Processing，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014，China)

碩士，助理研究員(李鵬霞副研究員為通訊作者)。

*江蘇省農(nóng)業(yè)自主創(chuàng)新項(xiàng)目“特色根莖類蔬菜貯藏保鮮關(guān)鍵技術(shù)與裝備創(chuàng)新研究”(CX(11)2063)

2012-04-06，改回日期:2012-06-12