海藻糖對(duì)月季切花的抗衰保鮮作用研究

馬少敏，王榮輝，蘭 瑛，韋函忠

（1.南寧邦爾克生物技術(shù)有限責(zé)任公司，廣西南寧 530003；2.南寧沛鴻民族中學(xué)，廣西南寧 530021；3.南寧發(fā)酵與酶工程技術(shù)研究中心，廣西南寧 530003）

月季(Rosa hybrida)屬薔薇科薔薇屬。月季色彩艷麗、優(yōu)美多姿，深受人們的喜愛，是世界花卉貿(mào)易中最重要的四大切花之一，占整個(gè)切花消費(fèi)量的1/6，在我國(guó)切花市場(chǎng)上消費(fèi)量已居第1位[1]。但月季切花的自然壽命一般較短，大部分品種的瓶插壽命只有3.5～7.0 d[2]，瓶插期間易發(fā)生花頭下垂、花瓣藍(lán)變等現(xiàn)象，導(dǎo)致其觀賞品質(zhì)下降。目前國(guó)內(nèi)外雖然對(duì)月季切花的保鮮劑、保鮮技術(shù)及其相關(guān)生理變化進(jìn)行了許多研究，利用蔗糖、殺菌劑、乙烯抑制劑、無機(jī)鹽、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、有機(jī)酸及其鹽類等進(jìn)行保鮮都取得一定效果[3]，但由于月季花品種繁多，且各品種間切花代謝差異大，因此沒有通用有效的保鮮劑。

海藻糖（Trehalose）是由2個(gè)葡萄糖分子以α,α,1,1-糖苷鍵構(gòu)成的非還原性糖，廣泛存在于藻類、真菌、細(xì)菌和昆蟲、線蟲等低等生物中，目前我國(guó)已經(jīng)能夠采用酶轉(zhuǎn)化法大量生產(chǎn)，作為具有優(yōu)質(zhì)甜味、防止蛋白質(zhì)變性、抑制淀粉老化、抑制脂質(zhì)酸敗的功能性糖類即將走入我們的日常生活。海藻糖最令人稱奇的生物學(xué)功能是優(yōu)良的抗逆保護(hù)作用，許多在逆性環(huán)境如干燥脫水、高溫、冷凍、高滲等狀態(tài)下表現(xiàn)出非凡耐受力的生物物種，都與它們體內(nèi)合成、積累大量海藻糖有直接的關(guān)系。外源性的海藻糖在植物生長(zhǎng)中同樣能起到抗逆作用[4]，該文以海藻糖作為保鮮劑，研究其對(duì)月季切花的抗衰保鮮作用。

淀粉老化：經(jīng)完全糊化的淀粉，在較低溫度下自然冷卻緩慢脫水干燥，使已經(jīng)破壞的淀粉分子氫鍵再度結(jié)合，淀粉晶體重結(jié)晶沉淀為凝膠體的現(xiàn)象為淀粉的老化，通常又叫淀粉回生（Retrogradation）。淀粉的老化與淀粉的組成密切相關(guān)，直鏈淀粉比支鏈淀粉老化得快，支鏈淀粉在一定程度上還有抑制直鏈淀粉老化的作用。不同種類的淀粉，老化速度不同，有研究表明，小麥、玉米和大米等6種淀粉的老化速度按小麥、玉米＞大米、大薯、馬鈴薯＞＞蠟玉米的順序依次減小。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種：月季品種為艷粉色月季，購于南寧市園廣利鮮花店，選取健壯、含苞欲放或微開(花朵最外2～3枚花瓣開始向外翻卷)、大小基本一致的切花，分為7組，每組各10枝。

海藻糖（含量＞98%），南寧中諾生物工程有限責(zé)任公司；蔗糖為市售分析純?cè)噭籇DS-307電導(dǎo)率儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；JD2000-2G電子天平，沈陽龍騰電子有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 瓶插試驗(yàn)方法。月季花枝用消毒剪刀在水下斜剪，長(zhǎng)度30 cm，留3片復(fù)葉，分別插于盛有500 mL不同瓶插液的燒杯中，置于室內(nèi)散射光下，每天10:00觀察、記錄形態(tài)、稱重；每2 d取樣測(cè)定相對(duì)外滲率。瓶插液分為7組：①清水對(duì)照組：蒸餾水；②1%海藻糖組；③3%海藻糖組；④5%海藻糖組；⑤7%海藻糖組；⑥10%海藻糖組；⑦3%蔗糖組。瓶插液每2 d更換1次。

1.2.2 形態(tài)指標(biāo)。主要根據(jù)花瓣的顏色與膨脹度評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下[5]：100分——花色純正，無色變，鮮艷，膨脹度好（一般指剛采時(shí)的狀態(tài)）；90分——有輕微的色變，但鮮艷，花色輕微黯淡但純正；80分——有輕微色變且花色略黯淡，膨脹度稍差；70分——色變較明顯，花色黯淡或膨脹度較差，出現(xiàn)藍(lán)變，花朵已失去觀賞價(jià)值但葉色尚好，飽滿直立；60分——花瓣色變明顯，有壞死斑塊或斑點(diǎn)，花瓣失水明顯，葉片中度萎蔫。每組固定取3枝切花進(jìn)行評(píng)分，取平均值。

1.2.3 鮮重變化。將上述的每組3枝切花用吸水紙稍吸干表面水分，在電子天平上稱重，計(jì)算平均重量M。瓶插當(dāng)天為第0天，記錄為M0，第1天后記錄為M1，第2天后記錄為M2，依次記錄。第(n+1)天的鮮重變化量=Mn+1-Mn，計(jì)算第(n+1)天的相對(duì)鮮重變化量=(Mn+1-Mn)/[(Mn+Mn+1)/2][5]。

1.2.4 相對(duì)外滲率測(cè)定。用自來水沖洗供試花瓣除去表面沾污物，再用蒸餾水沖洗1～2次，用干凈紗布輕輕吸干花瓣表面水分，用直徑為1 cm的打孔器鉆取小圓片。將小片混合均勻，快速稱取鮮樣2份，每份1 g，分別放入編號(hào)為A、B的三角瓶中。作如下處理：

A瓶常溫處理，加入蒸餾水50 mL，放入真空干燥器，用真空泵抽氣25 min（以抽出細(xì)胞間隙中的空氣），然后緩緩放入空氣，從真空干燥器中取出A瓶。

B瓶加入蒸餾水50 mL，稱重，置電爐上煮沸10 min，冷卻后再稱重并加蒸餾水至原重量，繼續(xù)浸泡。

將A、B瓶放置室溫下浸提1 h左右（經(jīng)常搖動(dòng)，以有利電解質(zhì)外滲）。將花片從瓶中夾出，用電導(dǎo)儀分別測(cè)定A、B瓶溶液的電導(dǎo)率，同時(shí)測(cè)定蒸餾水（空白）的電導(dǎo)率，按下式計(jì)算常溫處理電解質(zhì)的相對(duì)外滲率[6]：

2 結(jié)果與分析

2.1 海藻糖對(duì)月季切花形態(tài)指標(biāo)的影響

各試驗(yàn)組月季切花第0～8天的形態(tài)評(píng)分結(jié)果如表1所示。各試驗(yàn)組月季切花第0、4、7天的外觀形態(tài)如圖1所示。

由表1和圖1可知，以蒸餾水為瓶插液時(shí)，該月季的觀賞日期很短，只在第0～3天具有較好的觀賞價(jià)值，并且在第3天已經(jīng)出現(xiàn)了垂頭現(xiàn)象；3%蔗糖作為瓶插液時(shí)，月季的觀賞日期比蒸餾水對(duì)照組延長(zhǎng)了1 d，在第5天開始垂頭蔫萎；3%和5%的海藻糖作為瓶插液時(shí)，可以更多地延長(zhǎng)月季的觀賞日期，尤其是5%海藻糖的作用最好，第7天時(shí)仍有較好的觀賞價(jià)值，觀賞日期比蒸餾水延長(zhǎng)1倍。

2.2 海藻糖對(duì)月季切花鮮重變化的影響

瓶插期間各組月季切花相對(duì)鮮重的變化如圖2所示。各試驗(yàn)組月季切花在瓶插過程中的鮮重變化趨勢(shì)相似，瓶插第1天鮮重稍有增加，第2～7天鮮重均呈下降趨勢(shì)。蒸餾水組和蔗糖組的鮮重下降總體上大于海藻糖組，尤以第5～7天的鮮重下降最顯著。第7天，蒸餾水組的鮮重比第0天下降了50.0%，3%蔗糖組的鮮重下降了47.7%，5%海藻糖組的鮮重僅下降了28.3%，表明海藻糖對(duì)月季切花在瓶插期間具有一定的延緩失水作用。

表1 瓶插月季外觀形態(tài)評(píng)分分

圖1 瓶插月季切花形態(tài)變化

圖2 海藻糖對(duì)月季切花相對(duì)鮮重變化的影響

圖3 海藻糖對(duì)月季切花相對(duì)外滲率的影響

2.3 海藻糖對(duì)月季切花電導(dǎo)率的影響

植物的細(xì)胞質(zhì)膜受到損傷時(shí)，往往表現(xiàn)為膜透性增大，細(xì)胞內(nèi)部分電解質(zhì)外滲，外液電導(dǎo)率增大。瓶插期間蒸餾水對(duì)照組、5%海藻糖組和3%蔗糖組月季切花相對(duì)外滲率的變化如圖3所示。

由圖3可知，隨著瓶插時(shí)間的延長(zhǎng)，各組月季切花的相對(duì)外滲率都呈上升的趨勢(shì)，但蒸餾水對(duì)照組和3%蔗糖組的上升速率明顯高于5%海藻糖組。蒸餾水對(duì)照組第7天的相對(duì)外滲率比第1天上升了79.8%，3%蔗糖組上升了176.0%，而5%海藻糖組僅上升了10.9%，遠(yuǎn)低于蒸餾水和蔗糖組，表明海藻糖有明顯的保護(hù)月季切花細(xì)胞質(zhì)膜的作用。

3 討論

切花衰老的影響因素有外部環(huán)境因素和內(nèi)部因素2個(gè)方面。外部環(huán)境因素主要是光、溫度、濕度、營(yíng)養(yǎng)、細(xì)菌和氣體成分等，它們通過影響花的內(nèi)在生理生化的變化來影響其衰老過程的；內(nèi)部因素是衰老過程中起決定作用的因素，包括水分代謝，切花的鮮度取決于吸水速率和蒸騰速率的平衡，減輕花莖導(dǎo)管堵塞改善吸水，可改善花朵的衰老，如在切花瓶插液中加入抑菌劑防止細(xì)菌增殖引起導(dǎo)管堵塞，可延長(zhǎng)花期；糖分的減少主要與呼吸作用有關(guān)，在瓶插液中加入糖類物質(zhì)，不僅為花卉提供呼吸代謝的基質(zhì)，也可作為有效的滲透壓調(diào)節(jié)劑延緩衰老；內(nèi)源性激素如乙烯等，對(duì)乙烯敏感型花卉品種的衰老作用明顯；生物膜將細(xì)胞與外界隔開，并將細(xì)胞分室化，以保證在特定的區(qū)域進(jìn)行特定的生理生化反應(yīng)，膜受損、膜的通透性增加，是切花衰老的明顯標(biāo)志[7]。

海藻糖是天然的糖類，作為一種生物體內(nèi)典型的應(yīng)激代謝物，主要扮演著貯存能量供逆性環(huán)境下使用的角色，干酵母后期生長(zhǎng)的能量和碳源主要就是海藻糖，昆蟲在長(zhǎng)時(shí)間飛行中的主要能量也來源于海藻糖。在瓶插液中加入海藻糖成分，可為切花提供呼吸作用的碳源，延緩切花的衰老。海藻糖在自然界中的另一個(gè)重要功能是抗逆保護(hù)作用，尤其是對(duì)干燥脫水脅迫的保護(hù)作用十分顯著。海藻糖和其它糖類相比有非常高的水合力，海藻糖分子能很強(qiáng)地將水分子吸引到周圍，形成分子集合體，這可能是該研究中觀察到海藻糖組的月季切花相對(duì)鮮重下降較少，有延緩失水現(xiàn)象的原因。要準(zhǔn)確地探明海藻糖的水合作用，還需要采用核磁共振技術(shù)進(jìn)一步分析。

此外，海藻糖對(duì)生物體的抗逆保護(hù)作用，是主要通過對(duì)生物膜和蛋白質(zhì)的保護(hù)作用實(shí)現(xiàn)的。海藻糖的非還原性使得它能夠與氨基酸、蛋白質(zhì)穩(wěn)定地共存而不發(fā)生美拉德（Maillard）反應(yīng)；而還原性糖的醛基與生物膜蛋白的伯氨基發(fā)生美拉德反應(yīng)，影響膜的功能；在膜失水后海藻糖的-OH與膜磷脂的之間存在氫鍵相互作用，即所謂的“水替代”作用，海藻糖的“水替代”作用使得失水后膜磷脂雙層周圍仍存在一層假定的水化層，可以避免膜脂雙層融合、相變和內(nèi)容物泄漏[8]。海藻糖在逆性條件下能夠保護(hù)超氧化物歧化酶等蛋白質(zhì)的活性，減少了體內(nèi)氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生，進(jìn)而也穩(wěn)定了生物膜的正常功能。該研究觀察到海藻糖組的月季切花相對(duì)外滲率的變化大大低于對(duì)照組，表明海藻糖延緩月季切花衰老的機(jī)理也是通過穩(wěn)定生物膜來實(shí)現(xiàn)的。

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