貯藏期‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根纖維素、木質(zhì)素含量與蔗糖代謝的相關(guān)性研究

韓 敏，張文娟，劉 麗，張麗娟，李媛媛

(濰坊學(xué)院 生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東省高等學(xué)校生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濰坊 261061)

蘿卜(RaphanussativusL.)肉質(zhì)根中富含維生素C、蛋白質(zhì)、糖等多種營(yíng)養(yǎng)成分，素有“小人參”的美稱[1]。但蘿卜在采后貯藏期間仍然進(jìn)行著活躍的新陳代謝，致使其肉質(zhì)根中的維生素C、蛋白質(zhì)、糖等營(yíng)養(yǎng)成分不斷減少，纖維化、木質(zhì)化程度不斷增加，最終導(dǎo)致蘿卜肉質(zhì)根不斷失水、糠心，失去其食用和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[2-3]。相關(guān)分析表明，蘿卜肉質(zhì)根中纖維素和木質(zhì)素含量與糠心指數(shù)間存在顯著正相關(guān)關(guān)系[4-5]。因此，盡可能減緩貯藏期間蘿卜肉質(zhì)根中纖維素和木質(zhì)素含量的積累，是延長(zhǎng)蘿卜貯藏期的有效手段。

可溶性糖含量是決定蘿卜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和食用價(jià)值的重要因子。研究發(fā)現(xiàn)，可溶性糖等營(yíng)養(yǎng)成分的大量消耗是導(dǎo)致蘿卜糠心的重要因素[5-6]。其中蔗糖是蘿卜肉質(zhì)根中重要的可溶性糖，其含量是影響蘿卜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要因子[7]。且近幾年研究還發(fā)現(xiàn)，蔗糖作為光合作用的主要產(chǎn)物，不僅在果蔬生長(zhǎng)發(fā)育過程中發(fā)揮著重要作用，而且還可以作為信號(hào)分子在調(diào)控果蔬成熟衰老中起著重要作用[8-10]。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于蘿卜肉質(zhì)根中木質(zhì)素、纖維素、糖等營(yíng)養(yǎng)成分的研究多集中在不同蘿卜品種營(yíng)養(yǎng)成分的比較分析及不同貯藏方式下蘿卜肉質(zhì)根營(yíng)養(yǎng)成分的變化方面[11-12]，而關(guān)于貯藏期間蘿卜肉質(zhì)根纖維素、木質(zhì)素含量與蔗糖代謝相關(guān)性的研究還相對(duì)較少。為此本研究以‘濰縣蘿卜’為試材，分別對(duì)常溫(15 ℃)和低溫(4 ℃)貯藏下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中纖維素、木質(zhì)素、果糖、葡萄糖、蔗糖、淀粉的含量及蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性進(jìn)行測(cè)定。明確不同貯藏溫度下蘿卜肉質(zhì)根中纖維素、木質(zhì)素含量及蔗糖代謝相關(guān)指標(biāo)的變化規(guī)律，探討纖維素、木質(zhì)素含量與蔗糖代謝相關(guān)指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系，以期在生產(chǎn)實(shí)踐中為蘿卜的貯藏保鮮及新品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018—2019年在濰坊學(xué)院生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，供試材料為‘濰縣蘿卜’。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

‘濰縣蘿卜’采收后，選取大小均勻，形狀整齊，無病蟲害及機(jī)械損傷的蘿卜，去纓后裝入聚乙烯保鮮袋中，每袋25個(gè)，共4袋。然后隨機(jī)選取2袋放在普通房間(白天溫度15 ℃±2 ℃；夜間溫度10 ℃±2 ℃)內(nèi)進(jìn)行模擬家庭常溫貯藏，剩余2袋放入冰箱冷藏室(4 ℃±1 ℃)中進(jìn)行模擬家庭低溫貯藏。

試驗(yàn)過程中，每隔10 d在9:00左右進(jìn)行取樣，每次共取20個(gè)蘿卜(常溫貯藏10個(gè)；低溫貯藏10個(gè))，每袋各隨機(jī)取5個(gè)。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理：低溫貯藏蘿卜皮(DP)，低溫貯藏蘿卜肉(DR)，常溫貯藏蘿卜皮(CP)，常溫貯藏蘿卜肉(CR)；每次取樣分別按4個(gè)處理進(jìn)行混合取樣。取樣后一部分用液氮進(jìn)行速凍并置于-20 ℃冰箱進(jìn)行貯存，用于后續(xù)果糖、蔗糖、淀粉含量及SS、SPS酶活性的測(cè)定；另一部分殺青(105 ℃，15 min)、烘干(65 ℃)、研磨、過篩(40目)后置于密封袋中貯存，用于后續(xù)纖維素、木質(zhì)素含量的測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

纖維素含量采用比色法進(jìn)行測(cè)定：準(zhǔn)確稱取干樣100 mg于100 mL容量瓶中，加入60～70 mL 60% H2SO4消化過夜，然后用60% H2SO4定容至刻度線，搖勻。取上述液體5 mL于50 mL容量瓶中，然后加蒸餾水稀釋至刻度線，搖勻后過濾。取上述濾液2 mL，加0.5 mL 2%蒽酮試劑，再沿管壁加入5 mL濃H2SO4塞上塞子，搖勻，靜置12 min，然后在620 nm波長(zhǎng)下比色，測(cè)吸光值。根據(jù)測(cè)得的吸光值，在纖維素標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的纖維素含量，然后按下式計(jì)算纖維素含量：

Y=X×10-6×A×100/W

式中：X按回歸方程計(jì)算出纖維素含量(μg)；W樣品質(zhì)量(g)；10-6將μg換成g的系數(shù)；A樣品稀釋倍數(shù)；Y樣品纖維素含量(%)。

參照李媛媛等[7]的方法，采用戴安UltiMate 3000型高效液相色譜儀測(cè)定果糖、葡萄糖、蔗糖含量。色譜條件：糖分析柱為安捷倫5 μm，4.6 mm×150 mm，流動(dòng)相為乙腈∶水(80∶20)，流速1 mL·min-1，進(jìn)樣量10 μL，柱溫33 ℃，檢測(cè)器溫度33 ℃。

淀粉含量的測(cè)定采用蒽酮比色法[13]；蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性測(cè)定參照趙智中等[14]的方法；采用試劑盒法測(cè)定木質(zhì)素含量，試劑盒均由蘇州科銘生物技術(shù)有限公司提供。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010和DPS 7.05軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理作圖及差異性顯著分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根的表型 變化

通過觀察‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根的表型發(fā)現(xiàn)，常溫15 ℃貯藏下，‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根在貯藏10 d時(shí)即發(fā)現(xiàn)明顯的糠心現(xiàn)象，且隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)糠心程度不斷增加，至貯藏40 d時(shí)，近2/3的肉質(zhì)根發(fā)生嚴(yán)重糠心現(xiàn)象(圖1)。低溫4 ℃貯藏下，‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根在貯藏0～20 d時(shí)未發(fā)現(xiàn)明顯的糠心現(xiàn)象，貯藏30 d時(shí)才出現(xiàn)明顯的糠心現(xiàn)象，至貯藏40 d時(shí)，近1/2的肉質(zhì)根發(fā)生嚴(yán)重糠心現(xiàn)象。

2.2 不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根中纖維素和木質(zhì)素含量的變化

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，CP、CR及DP、DR中纖維素的含量均呈不斷增加的變化趨勢(shì)；且在整個(gè)貯藏期間不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根肉中纖維素的含量均顯著高于蘿卜皮(圖2)。此外，從圖2中還可以看出，低溫貯藏下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮或肉中纖維素的含量均低于常溫貯藏；如，貯藏40 d時(shí)，DP中纖維素的含量比CP中低 11.10%；DR中纖維素的含量比CR中低8.66%。

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中木質(zhì)素的含量亦均呈不斷增加的變化趨勢(shì)，且在整個(gè)貯藏期間不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根肉中木質(zhì)素的含量亦均顯著高于蘿卜皮(圖2)；如，貯藏40 d時(shí)，CR中木質(zhì)素的含量比CP中高34.10%；DR中木質(zhì)素的含量比DP中高24.03%。此外，整個(gè)貯藏期間，低溫貯藏下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮或肉中木質(zhì)素的含量亦均低于常溫貯藏。

2.3 不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根中果糖和葡萄糖含量的變化

圖3顯示，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，CP和CR中果糖的含量均呈先下降后升高又下降的變化趨勢(shì)，DR中果糖的含量呈先下降后升高又下降又升高的變化趨勢(shì)，DP中果糖的含量則呈先下降后升高的變化趨勢(shì)；且DP、DR、CP和CR中果糖的含量均在貯藏10 d時(shí)達(dá)到最低值。此外，除貯藏10 d以外，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮中果糖的含量均顯著低于蘿卜肉；而蘿卜皮或肉中果糖的含量又以低溫貯藏高于常溫貯藏。

從圖3中還可以得出，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮中葡萄糖的含量亦均顯著低于蘿卜肉(10 d和30 d除外)；且蘿卜皮和肉中葡萄糖的含量同樣以低溫貯藏高于常溫貯藏。此外，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，CP中葡萄糖的含量在0～ 30 d時(shí)緩慢升高，之后又緩慢下降；CR中葡萄糖的含量則在0～10 d時(shí)顯著下降，10～20 d時(shí)顯著升高，之后又顯著下降；DR中葡萄糖的含量亦在0～10 d時(shí)顯著下降，10～20 d時(shí)顯著升高，20～ 30 d時(shí)又顯著下降，之后又顯著升高；DP中葡萄糖的含量則在0～40 d時(shí)呈緩慢增加的變化趨勢(shì)。

2.4 不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根中蔗糖和淀粉含量的變化

圖4表明，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中蔗糖的含量均在貯藏0～20 d時(shí)顯著下降，20～30 d時(shí)顯著升高，之后又顯著下降。且在貯藏0 d、10 d、30 d、40 d時(shí)，CR中蔗糖的含量分別比CP中高14.16%、4.99%、 41.94%、 55.59%；DR中蔗糖的含量分別比DP中高 14.16%、22.22%、62.71%、1.16%。此外，低溫貯藏下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮或肉中蔗糖的含量均高于常溫貯藏。

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中淀粉的含量整體上呈顯著下降的趨勢(shì)(圖4)；如，貯藏40 d時(shí)，CP、CR、DP、DR中淀粉的含量分別比貯藏0 d時(shí)低90.34%、86.68%、89.23%、90.08%。此外，除貯藏40 d以外，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中淀粉的含量從高到低依次為CR>DR>CP>DP。

2.5 不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根中SS和SPS活性的變化

從圖5可以看出，CP中SS的活性在貯藏 0～20 d內(nèi)顯著下降，20～40 d內(nèi)又顯著升高；CR中SS的活性則在0～10 d時(shí)顯著升高，10～20 d時(shí)顯著下降，20～30 d時(shí)又顯著升高，之后又顯著下降；DP、DR中SS的活性亦在0～10 d時(shí)顯著升高，10～20 d時(shí)顯著下降，之后又顯著升高。且除貯藏10 d以外，DP中SS的活性均顯著高于DR，高于CP，高于CR；如，貯藏20 d時(shí)，DP中SS的活性分別比DR、CP和CR中高10.56%、 15.36%、30.49%。

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中SPS的活性均在貯藏10 d達(dá)到最低值后又顯著增加(圖5)；如，貯藏10 d時(shí)，CP、CR、DP、DR中SPS的活性分別比貯藏 0 d時(shí)低52.25%、50.26%、49.55%、45.64%；比貯藏40 d時(shí)低43.01%、48.68%、54.10%、 57.77%。此外，整個(gè)貯藏期間，除貯藏40 d以外，均以DP中SPS的活性最高，其次為DR，以CR中SPS的活性最低。

2.6 ‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根纖維素、木質(zhì)素含量與蔗糖代謝的相關(guān)性分析

濰縣蘿卜’肉質(zhì)根纖維素、木質(zhì)素含量與蔗糖代謝的相關(guān)分析結(jié)果見表1，‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根纖維素含量分別與蔗糖及淀粉含量間呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.467；r=-0.463)；‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根木質(zhì)素含量則分別與蔗糖、淀粉含量及SS酶活性間呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。

表1 ‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根纖維素、木質(zhì)素含量與蔗糖代謝相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性Table 1 Correlation coefficient between cellulose, lignin content and sucrose metabolism of ‘Weixian radish’ taproot

3 討 論

諸多研究發(fā)現(xiàn)，果蔬中纖維素和木質(zhì)素的含量在采后貯藏期間顯著增加[15-16]。本研究中，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中纖維素和木質(zhì)素的含量均呈不斷增加的變化趨勢(shì)，說明，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蘿卜肉質(zhì)根糠心或纖維化、木質(zhì)化的程度顯著增加，致使其食用價(jià)值不斷下降。此外，本研究中，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮中纖維素和木質(zhì)素的含量均顯著低于蘿卜肉，說明，與蘿卜皮相比，蘿卜肉在貯藏期間更易糠心或纖維化、木質(zhì)化，因此更不耐貯藏。本研究還發(fā)現(xiàn)，低溫貯藏下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中纖維素和木質(zhì)素的含量均低于常溫貯藏，說明，低溫可顯著降低蘿卜肉質(zhì)根糠心或纖維化、木質(zhì)化的程度，從而延長(zhǎng)其貯藏期。

Han等[17]和Duan等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，維持高的蔗糖含量是延緩果蔬衰老的有效手段。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中蔗糖的含量整體上均呈顯著下降的趨勢(shì)；特別是貯藏前期(0～20 d)下降的幅度較大，這可能是由于蘿卜后熟作用導(dǎo)致蔗糖大量消耗所致；貯藏后期(20～40 d)又有所升高，這可能與蘿卜應(yīng)答逆境脅迫有關(guān)。Wang等[19]和Anur等[20]的研究則發(fā)現(xiàn)，蔗糖含量與其相關(guān)代謝酶活性密切相關(guān)。本研究中，伴隨著蔗糖含量的下降和升高，不同貯藏方式下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中SS和SPS的活性亦在貯藏前期(10 d或20 d)顯著下降，這可能是導(dǎo)致貯藏前期蔗糖含量顯著下降的主要原因；貯藏后期又顯著升高，從而導(dǎo)致蔗糖含量的顯著增加。說明，SS和SPS作為蔗糖合成方向的主要酶類，其活性顯著影響蘿卜肉質(zhì)根中蔗糖的含量。本研究還發(fā)現(xiàn)，不同貯藏方式下，以低溫貯藏‘濰縣蘿卜’皮和肉中蔗糖含量及SS和SPS活性的下降幅度明顯低于常溫貯藏，說明，低溫可有效減緩蘿卜肉質(zhì)根中蔗糖的降解，維持蘿卜肉質(zhì)根中高的蔗糖含量及SS和SPS活性，從而延長(zhǎng)其貯藏期。而相同貯藏方式下，又以‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮中蔗糖的含量顯著低于蘿卜肉，說明蘿卜肉是蘿卜肉質(zhì)根蔗糖積累的主要部位，因此更易受蔗糖含量變化的影響，換言之蔗糖含量的變化對(duì)蘿卜肉的影響更大。而SS和SPS的活性則以蘿卜皮顯著高于蘿卜肉，說明蘿卜皮調(diào)控蔗糖含量的能力更強(qiáng)，因此抗逆性更強(qiáng)。

蔗糖是由果糖和葡萄糖組成的雙分子糖，同時(shí)又是淀粉、蛋白質(zhì)等大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成的主要來源，因此，果糖、葡萄糖、淀粉的含量亦是影響果蔬營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要因子[21-22]。本研究中，貯藏前期(0～10 d)，伴隨著蔗糖含量的顯著下降，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮和肉中果糖、葡萄糖和淀粉的含量亦顯著下降，說明貯藏前期蘿卜肉質(zhì)根的新陳代謝仍然十分活躍，致使糖類物質(zhì)大量消耗；貯藏后期，果糖和葡萄糖含量的變化趨勢(shì)與蔗糖一致，呈緩慢增加的趨勢(shì)，淀粉含量則正好相反，呈顯著下降的變化趨勢(shì)，這可能是由于果糖和葡萄糖作為蘿卜肉質(zhì)根中重要的可溶性糖，參與應(yīng)激反應(yīng)，致使其含量增加，而淀粉含量的下降可能是由于其不斷分解成可溶性糖來提高蘿卜抗逆性所致。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，不同貯藏方式下，以低溫貯藏‘濰縣蘿卜’皮和肉中果糖、葡萄糖及淀粉的含量明顯高于常溫貯藏，說明，低溫可有效抑制蘿卜肉質(zhì)根采后果糖、葡萄糖及淀粉的代謝速率，從而延長(zhǎng)其貯藏期。相同貯藏方式下，‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根皮中果糖、葡萄糖及淀粉的含量均顯著低于蘿卜肉。說明蘿卜肉是采后蘿卜肉質(zhì)根糖代謝的主要部位，因此更不耐貯藏。

本研究相關(guān)分析表明，‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根纖維素含量分別與蔗糖及淀粉含量間呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.467；r=-0.548)；木質(zhì)素含量分別與蔗糖、淀粉含量及SS酶活性間呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.622；r=-0.717；r=-0.474)。說明蔗糖代謝在調(diào)控蘿卜肉質(zhì)根纖維素和木質(zhì)素含量中起著重要作用。

4 結(jié) 論

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同貯藏溫度下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根的糠心程度及纖維素和木質(zhì)素含量均顯著增加；淀粉含量顯著下降；果糖、葡萄糖、蔗糖含量及SS和SPS活性則呈在貯藏前期(20 d內(nèi))顯著下降之后又顯著升高。說明，蘿卜采后仍進(jìn)行活躍的新陳代謝，采后應(yīng)盡快食用(20 d內(nèi))。與常溫貯藏相比，低溫貯藏下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根的糠心程度及皮和肉中纖維素和木質(zhì)素的含量更低；果糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉的含量及SS和SPS活性更高。說明，蘿卜采后最好進(jìn)行低溫貯藏。此外，不同貯藏方式下‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根肉中的纖維素、木質(zhì)素、果糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉的含量均顯著高于蘿卜皮；SS和SPS活性均顯著低于蘿卜皮。說明，蘿卜肉更不耐貯藏。相關(guān)分析還表明，‘濰縣蘿卜’肉質(zhì)根纖維素含量分別與蔗糖及淀粉含量間呈顯著負(fù)相關(guān)；木質(zhì)素含量分別與蔗糖、淀粉含量及SS酶活性間呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。說明，蔗糖代謝在調(diào)控蘿卜肉質(zhì)根纖維素和木質(zhì)素含量中起著重要作用，蘿卜肉質(zhì)根中高的蔗糖和淀粉含量可能是有效降低其纖維化、木質(zhì)化程度及延長(zhǎng)其貯藏期的有效手段，因此與低糖分蘿卜品種相比，高糖分蘿卜品種的貯藏期可能更長(zhǎng)，這為今后蘿卜貯藏新品種的選育提供了參考。