歐李果實(shí)采后不同形態(tài)鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及組成變化

馬建軍，張立彬，杜 彬，于鳳鳴，任艷軍

(1.河北科技師范學(xué)院 分析測(cè)試中心,河北 秦皇島 066004；2.河北科技師范學(xué)院 園藝科技學(xué)院,河北秦皇島066004；3.河北科技師范學(xué)院 生命科技學(xué)院，河北 秦皇島066004)

歐李Prunus humilis是中國(guó)特有的一種野生果樹(shù)資源，其果實(shí)富含糖、蛋白質(zhì)和維生素C，同時(shí)含有大量?jī)和匦璧陌被幔纫怨麑?shí)中鈣、鐵含量高而受到消費(fèi)者的歡迎[1]。因此，研究揭示野生歐李果實(shí)中鈣素營(yíng)養(yǎng)及果實(shí)采后鈣素營(yíng)養(yǎng)生理變化，對(duì)其開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。研究表明[2－4]:果實(shí)缺鈣或鈣與其他元素之間失衡是果實(shí)生理病害發(fā)生的主要原因，而歐李果實(shí)生理病害少可能與果實(shí)鈣含量高有關(guān)，因?yàn)楣麑?shí)組織中如果維持較高的鈣水平，可以保持果實(shí)硬度，降低呼吸速率，抑制乙烯的產(chǎn)生，延長(zhǎng)果實(shí)儲(chǔ)藏壽命，提高果實(shí)的商品價(jià)值[5－7]。筆者研究發(fā)現(xiàn)[8－9]:歐李果實(shí)鈣累積主要發(fā)生在幼果細(xì)胞分裂期和果實(shí)細(xì)胞膨大期2個(gè)階段，細(xì)胞分裂期以果膠鈣形態(tài)積累為主，而細(xì)胞膨大期以水溶性鈣形態(tài)積累為主，尤其是與樹(shù)體內(nèi)水溶性鈣和果膠鈣含量變化密切相關(guān)。龔云池等[10]研究比較了鴨梨Pyrus bertschneideri和雪花梨Pyrus bretschneideri，陳麗漩等[11]研究了荔枝Litchi chinensis果實(shí)儲(chǔ)藏過(guò)程中的不同形態(tài)鈣含量變化規(guī)律，歐李成熟果實(shí)中不同形態(tài)鈣的含量組成及其采后鈣素生理變化規(guī)律尚未見(jiàn)報(bào)道。為此，以實(shí)生和嫁接類型歐李為試材，通過(guò)研究歐李采收期和儲(chǔ)藏期果實(shí)中不同形態(tài)鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成及變化，探明歐李果實(shí)鈣素形成及轉(zhuǎn)化規(guī)律，以期揭示歐李鈣素營(yíng)養(yǎng)吸收特性，為開(kāi)發(fā)利用野生歐李資源，提高人類鈣素營(yíng)養(yǎng)及健康水平提供基礎(chǔ)理論資料。

1 材料和方法

1.1 材料

歐李實(shí)驗(yàn)材料分為2種類型。一是實(shí)生類型:包括小葉小果型，葉片淡綠，果實(shí)質(zhì)量5 g左右；大葉大果型，葉片濃綠，果實(shí)質(zhì)量10 g左右，樹(shù)齡為10年生。實(shí)生材料均來(lái)源于燕山山脈野生歐李群體，并定植于河北科技師范學(xué)院園藝科技學(xué)院試驗(yàn)站野生歐李資源圃內(nèi)。圃地土壤肥力中等，樹(shù)體自然生長(zhǎng)，叢生，株高為70～80 cm。二是嫁接類型:包括高位嫁接型(接口距地面80 cm)和低位嫁接型(接口距地面30 cm)。采用實(shí)生類型中的大葉大果型接穗嫁接在毛桃Prunus persica砧木上，樹(shù)齡為8年生。2種類型歐李均在3月上旬芽體萌動(dòng)，4月中旬開(kāi)花，8月上中旬果實(shí)成熟。

1.2 方法

在果實(shí)生理成熟期，分別選取2種類型中包括小葉小果型、大葉大果型、高位嫁接型和低位嫁接型的植株各3株，作為各時(shí)期鈣組分提取的樣本株，單株3次重復(fù)；在每株不同方位的結(jié)果基生枝中上部位采集不同類型成熟度一致，大小均勻，無(wú)機(jī)械損傷和無(wú)病蟲(chóng)害的果實(shí)樣品各45個(gè)；果實(shí)采后放置在室溫(25±1)℃條件下自然儲(chǔ)藏，采后當(dāng)日(8月13日)從每株采集的果實(shí)樣品中隨機(jī)選取15個(gè)果實(shí)清洗干凈，勻漿處理后提取不同形態(tài)鈣組分，并于1周(8月21日)和2周(8月29日)后分別提取測(cè)定1次，共提取測(cè)定鈣3次。

不同形態(tài)鈣的提取參照小西茂毅等[12]的方法，并加以改進(jìn)。精確稱取經(jīng)組織搗碎機(jī)勻漿后的歐李果實(shí)樣品 10.00 g，分別采用無(wú)離子水、 1 mol°L－1氯化鈉、 20 g°kg－1乙酸、 50 g°kg－1鹽酸浸提劑逐級(jí)提取的方法，分別提取水溶性鈣(活性鈣)、氯化鈉溶性鈣(果膠鈣)、醋酸溶性鈣(磷酸鈣)和鹽酸溶性鈣(草酸鈣)。將浸提液樣品轉(zhuǎn)移至離心管中，25℃恒溫水浴提取1 h，后用高速冷凍離心機(jī)離心10 min；吸取上清液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，加入相應(yīng)提取液洗滌沉淀物，如此反復(fù)提取3～4次；之后用相應(yīng)的浸提液定容，同時(shí)加入釋放劑氯化鍶溶液(質(zhì)量濃度為1 g°L－1)排除干擾影響；剩余殘?jiān)兄饕煞质枪杷徕}(簡(jiǎn)稱為剩余鈣)[12]，采用 HNO3-HClO4(5 ∶1)混合酸消化樣品待測(cè)。

樣品中不同形態(tài)鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用3200型原子吸收分光光度計(jì)(上海分析儀器廠)測(cè)定，測(cè)定波長(zhǎng)為422.7 nm，鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg°kg－1)=待測(cè)液測(cè)得質(zhì)量濃度(mg°L－1)×定容體積(V)/樣品質(zhì)量(W)。數(shù)據(jù)處理采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 采收期實(shí)生類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

由表1可見(jiàn):歐李實(shí)生類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)因果型大小存在差異，小果型果實(shí)中水溶鈣、磷酸鈣和草酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著高于大果型果實(shí)中相應(yīng)的鈣形態(tài)組成(P＜0.01)，而大果型果實(shí)中的果膠鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著高于小果型果實(shí)中果膠鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P＜0.01)；大小果型果實(shí)中的活性鈣組分(水溶鈣和果膠鈣)分別占大小果型鈣組分總量的69.11%和63.79%；大小果型果實(shí)中不同形態(tài)鈣提取率分別占總鈣量的98.43%和98.76%。研究表明:歐李小果型果實(shí)中鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于大果型果實(shí)中的鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P＜0.05)，大小果型不同形態(tài)鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小為水溶鈣＞果膠鈣＞磷酸鈣＞草酸鈣＞剩余鈣。

2.2 采收期嫁接類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

由表1可見(jiàn):歐李嫁接類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)因接穗嫁接高低存在差異。低位嫁接類型果實(shí)中水溶鈣、磷酸鈣和草酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著或極顯著高于高位嫁接類型果實(shí)中相應(yīng)鈣形態(tài)組成(P＜0.01或P＜0.05)。高位和低位嫁接類型果實(shí)中的活性鈣組分(水溶鈣和果膠鈣)分別占相應(yīng)嫁接類型鈣組分總量的74.86%和64.99%；高位和低位嫁接類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣提取率分別占總鈣量的98.24%和99.32%。研究表明:歐李低位嫁接類型果實(shí)中鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于高位嫁接類型果實(shí)中的鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P＜0.05)。由表1還可以看出:與大果型果實(shí)比較，低位嫁接果實(shí)中水溶鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于實(shí)生類型(P＜0.05)，而高位嫁接基本與實(shí)生類型持平，水溶鈣可提取率增加；嫁接類型果實(shí)中果膠鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著低于實(shí)生類型中果膠鈣組分(P＜0.01)，果膠鈣可提取率下降；嫁接類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)占果實(shí)總鈣量的比率其大小變化與實(shí)生類型一致。由此可見(jiàn)，歐李嫁接并未改變果實(shí)中不同形態(tài)鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成大小，但歐李嫁接和嫁接接口高低在一定程度上影響了果實(shí)中鈣及不同形態(tài)鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化。

表1 歐李實(shí)生和嫁接類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)及組成Table 1 Content and composition of diverse forms calcium in Prunus humilis grafting fruits and seedling stand fruits during harvest period

2.3 儲(chǔ)藏期實(shí)生類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣的組成百分率變化

研究結(jié)果顯示(圖1和圖2):歐李實(shí)生類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣隨果實(shí)儲(chǔ)藏期的延長(zhǎng)其鈣組成百分率變化呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，2種果型果實(shí)中水溶鈣呈增加趨勢(shì)，果膠鈣呈下降趨勢(shì)，磷酸鈣和剩余鈣變化不明顯，草酸鈣在大果型果實(shí)中呈先增后降趨勢(shì)，在小果型果實(shí)中呈逐漸下降趨勢(shì)；但不同形態(tài)鈣組成百分率變化幅度因果型大小而存在差異，大果型和小果型果實(shí)儲(chǔ)藏后期(8月29日)較采收期(8月13日)，水溶鈣形態(tài)分別增加了20.52%(P＜0.01)和5.07%(P＞0.05)。果膠鈣形態(tài)分別下降了13.18% (P＜0.05)和0.72%(P＞0.05)，草酸鈣形態(tài)分別下降了7.37%(P＞0.05)和5.53%(P＞0.05)。由此可見(jiàn):野生歐李果實(shí)采后儲(chǔ)藏存在鈣形態(tài)轉(zhuǎn)化，且其轉(zhuǎn)化程度與果型大小有關(guān)。

2.4 儲(chǔ)藏期嫁接類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣的組成百分率變化

圖1 歐李大果型果實(shí)儲(chǔ)藏期各形態(tài)鈣的組成百分率的變化Figure 1 Composition percentage change of diverse froms calcium of Prunus humilis large fruits during storage period

圖2 歐李小果型果實(shí)儲(chǔ)藏期各形態(tài)鈣的組成百分率的變化Figure 2 Composition percentage change of diverse froms calcium of Prunus humilis small fruits during storage period

圖3 歐李高位嫁接果實(shí)儲(chǔ)藏期各形態(tài)鈣的組成百分率的變化Figure 3 Composition percentage change of diverse froms calcium of Prunus humilis topgraftingfruits during storage period

圖4 歐李低位嫁接果實(shí)儲(chǔ)藏期各形態(tài)鈣的組成百分率的變化Figure 4 Composition percentage change of diverse froms calcium of Prunus humilis lowgraftingfruits during storage period

研究結(jié)果顯示(圖3和圖4):歐李嫁接類型果實(shí)中不同形態(tài)鈣隨果實(shí)儲(chǔ)藏期的延長(zhǎng)其鈣組成百分率變化與實(shí)生類型變化規(guī)律基本一致，但不同形態(tài)鈣組成百分率變化幅度因嫁接類型不同而存在差異，高位嫁接和低位嫁接果實(shí)儲(chǔ)藏后期(8月29日)較采收期(8月13日)，水溶鈣形態(tài)分別增加了16.36%(P＜0.01)和10.55%(P＜0.05)，果膠鈣形態(tài)分別下降了10.65%(P＜0.05)和1.52%(P＞0.05)，草酸鈣形態(tài)分別下降了6.31%(P＞0.05)和7.40%(P＞0.05)。由此可見(jiàn):野生歐李嫁接類型果實(shí)采后儲(chǔ)藏同樣存在鈣形態(tài)轉(zhuǎn)化，且與實(shí)生類型轉(zhuǎn)化規(guī)律一致。

3 討論

3.1 采收期歐李果實(shí)中不同形態(tài)鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

鈣一般以水溶鈣、果膠鈣、磷酸鈣、草酸鈣及殘余的硅酸鈣(剩余鈣)等形態(tài)存在于樹(shù)體和果實(shí)中，其中果膠鈣是細(xì)胞壁的主要鈣形態(tài)，草酸鈣和大部分磷酸鈣則沉淀在液泡內(nèi)[12－13]，果膠鈣和水溶鈣為活性鈣[14]，尤其是水溶鈣有利于鈣離子的轉(zhuǎn)移和吸收利用。野生歐李與鴨梨、雪花梨以及荔枝果實(shí)中不同形態(tài)鈣的含量組成相比較[10－11]，均以水溶鈣形態(tài)含量組成比例最高，并且小果型果實(shí)中總鈣和水溶鈣含量明顯高于大果型果實(shí)(P＜0.05或P＜0.01)，故小果型歐李更適合人體補(bǔ)充鈣質(zhì)。同時(shí)結(jié)果顯示:果實(shí)中不同形態(tài)鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化與果實(shí)果型大小有關(guān)，其中大果型果實(shí)中果膠鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于小果型果實(shí)中相應(yīng)鈣形態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P＜0.01)，表明大果型果實(shí)中在細(xì)胞壁中膠層結(jié)合了更多的鈣，這對(duì)增強(qiáng)細(xì)胞壁的剛性是有益的；而小果型果實(shí)中磷酸鈣和草酸鈣形態(tài)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于大果型果實(shí)中相應(yīng)鈣形態(tài)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P＜0.01)，一方面可以推斷，小果型果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中代謝過(guò)程比較旺盛，與代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸如草酸結(jié)合形成草酸鈣結(jié)晶，避免因有機(jī)酸過(guò)量積累而產(chǎn)生毒害[15]，而磷酸鈣的形成具有一種解毒作用[16]；另一方面說(shuō)明，小果型果實(shí)發(fā)育過(guò)程中旺盛的代謝活動(dòng)，果實(shí)發(fā)育庫(kù)源需求更多鈣的供應(yīng)，可能是導(dǎo)致小果型果實(shí)水溶鈣形態(tài)組分顯著高于大果型果實(shí)相應(yīng)鈣形態(tài)的主要原因。當(dāng)然，果實(shí)因果型大小不同造成其不同形態(tài)鈣組成差異的原因尚有待進(jìn)一步研究。嫁接歐李果實(shí)中不同形態(tài)鈣的含量組成比例無(wú)明顯改變，表明嫁接歐李果實(shí)中保持了鈣素營(yíng)養(yǎng)的生理遺傳特性，但嫁接歐李類型因嫁接和嫁接接口的高低對(duì)果實(shí)中總鈣及不同形態(tài)鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)產(chǎn)生一定的影響，這可能與嫁接砧木根系分布及形態(tài)特征差異以及高位或低位嫁接影響鈣運(yùn)輸距離等因素有關(guān)，其機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3.2 儲(chǔ)藏期歐李果實(shí)中不同形態(tài)鈣的組成百分率變化

雪花梨果肉中水溶鈣形態(tài)組成百分率明顯下降，草酸鈣形態(tài)組成百分率明顯增加[10]；鴨梨果肉中水溶鈣形態(tài)組成百分率增加，果膠鈣形態(tài)組成百分率下降[10]；荔枝果實(shí)中水溶鈣形態(tài)組成百分率逐漸下降，果膠鈣形態(tài)和草酸鈣形態(tài)有所增加[11]，表明不同品種果實(shí)儲(chǔ)藏期間鈣形態(tài)的轉(zhuǎn)化差異與果實(shí)采后成熟生理變化差異有關(guān)。歐李果實(shí)采后儲(chǔ)藏水溶鈣形態(tài)組成百分率明顯增加，表明歐李果實(shí)采后儲(chǔ)藏一段時(shí)期補(bǔ)鈣效果更好，更有利于人體對(duì)鈣質(zhì)的吸收和利用；果膠鈣形態(tài)組成百分率降低，表明果肉細(xì)胞壁中膠層結(jié)合的鈣量減少，可能會(huì)影響原生質(zhì)的黏滯性、細(xì)胞壁的剛性以及細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，而原生質(zhì)黏滯性的降低、細(xì)胞壁剛性的減弱等生理變化是果實(shí)儲(chǔ)藏過(guò)程中衰老的表現(xiàn)[10]。另一方面，歐李果實(shí)中草酸鈣形態(tài)組分百分率的下降，可能是由于隨果實(shí)儲(chǔ)藏期的延長(zhǎng)，細(xì)胞呼吸代謝衰減產(chǎn)生的有機(jī)酸(如草酸等)量減少所致。由此看出:細(xì)胞溶質(zhì)中調(diào)節(jié)鈣離子含量機(jī)能的任何破壞，將引起細(xì)胞代謝活動(dòng)的嚴(yán)重紊亂[17]，其機(jī)制有待進(jìn)一步深入研究。

[1]曹琴，杜俊杰，劉和，等.野生歐李營(yíng)養(yǎng)特性分析[J].中國(guó)野生植物資源，1999，18(1):34－36.CAO Qin，DU Junjie，LIU He，et al.Nutrient characteristic analysis of Prunus humilis [J].Chin Wild Plant Resour，1999，8 (1): 34－36.

[2]FERGUSON I B，WATKINS C B.Biteer pit in apple fruit[J].Hort Rev，1989，11: 289－355.

[3]WITNEY G W，KUSHAD M M.Correlation of pyruvate kinase activity with bitter pit development in apple fruit [J].Sci Hort，1990，43: 247－253.

[4]YAMAMOTO T，SATOH H，WATANABE S.The effects of calcium and naphthalene acetic acid sprays on cracking index and natural rain cracking in sweet cherry fruits [J].J Jpn Soc Hort Sci，1992，61 (3): 507－511.

[5]FERGUSON I B，DROBAK B K.Calcium and the regulation of plant growth and Senescence [J].Hort Sci，1988，23:262－266.

[6]CHEVERRY J L，PONLIQUEN J，GUYADER H L E，et al.Calcium regulation of exogenous and endogenous aminocy clopropane carboxylic acid bioconversion to ethylene [J].Physiol Plant，1988，74: 53－57.

[7]SINGH S B.Effect of different pre and post harrest treatments on storage life of malta CV blood red fruits [J].Prog Hortic，1987，19 (1/2): 10－16.

[8]馬建軍，張立彬，于鳳鳴，等.野生歐李果實(shí)中不同形態(tài)鈣的含量及分布[J].園藝學(xué)報(bào)，2007，34(3):755－759.MA Jianjun，ZHANG Libin，YU Fengming，et al.Contents and distribution of different calcium in Prunus humilis[J].Acta Horiic Sin，2007，34 (3): 755－759.

[9]馬建軍，張立彬，劉玉艷，等.野生歐李生長(zhǎng)期組織器官中不同形態(tài)鈣含量的變化及其相關(guān)性[J].園藝學(xué)報(bào)，2008，35 (5): 631－636.MA Jianjun，ZHANG Libin，LIU Yuyan，et al.Variation of different forms of calcium contents and their correlation during the growth stage of Prunus humilis tissues [J].Acta Hortic Sin，2008，35 (5): 631－636.

[10]龔云池，徐季娥，呂瑞江.梨果實(shí)中不同形態(tài)鈣的含量及其變化的研究[J].園藝學(xué)報(bào)，1992，19(2):129－134.GONG Yunchi，XU Ji’e，Lü Ruijiang.Studies on the content of different forms of calcium compound and their change in the fruits of pear [J].Acta Hortic Sin，1992，19 (2): 129－134.

[11]陳麗漩，黃玉環(huán)，尤瑞璨，等.荔枝儲(chǔ)藏過(guò)程的鈣處理及其影響[J].福建果樹(shù)，1998(2):4－6.CHEN Lixuan，HUANG Yuhuan，YOU Ruichen，et al.Calcium studies of litchee fruits during storage [J].Fujian Fruits，1998 (2): 4－6.

[12]小西 茂毅，葛西 善三郎.タ（Ⅲ）コ草枼の AgeingにともtíうヵFIシウxviの代謝(Thの 1):生育各期に吸收f(shuō)h xv ft45Caの形態(tài)変化[J].日本土壤肥料學(xué)雑，1963，34(3): 67－70.KONISHI Shigeki，KASAI Zenzaburo.Calcium metabolism in the Ageing process of tobacco leaves (part 1) :metabolism of45Ca absorbed at the early and the flowering stage of growth [J].J Sci Soil Manure Jpn，1963，34(3): 67-70

[13]MARSCHNER H.高等植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)[M].曹一平，譯.北京:北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,1991:58－60.

[14]HIMELRICK D G.Determination of total and ionic calcium in apple leaf fruit tissues[J].J Am Soc Horticl Sci，1981，106(5): 619－621.

[15]何念祖，孟賜福.植物營(yíng)養(yǎng)原理[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1987:195－201.

[16]POOVAIAH B W.Molecular and cellular aspects of calcium action in plants [J].HortScience，1988，23 (2): 267－271.

[17]FERGUSON I B，DROBAK B K.Calcium and the regulation of plant growth and senescence [J].HortScience，1988，23 (2): 262－266.