发布日期： 2024-06-08 14:33:28 来源：开云手机app平台
猕猴桃（Actinidia spp.）又名奇异果，属于猕猴桃科（Actinidiaceae）猕猴桃属（Actinidia）。猕猴桃原产于中国，享有“水果之王”的美誉，是富含多种活性化合物的高营养水果，VC含量尤为显著。但猕猴桃是典型的呼吸跃变型水果，通常情况下其贮藏期和货架期短，不耐贮运。研究表明猕猴桃硬度的软化、营养的东西的改变与细胞壁修饰酶、细胞壁多糖的结构变化紧密相关。果胶是一种 结构较为复杂的聚合物，自然存在于初生细胞壁和中片层，有助于增强细胞间的黏附力和细胞的机械强度，其复杂性、长度等与果实硬度紧密相关。后熟水果在软化过程中会经历细胞壁的修饰，其中涉及果胶和部分半纤维素的广泛解聚、果胶的溶解和果胶侧链中性糖的损失。
广东药科大学公共卫生学院的古佩娴和食品科学学院的胡坤*、伍芳芳*等人以‘亚特’猕猴桃果实为研究对象，探究其软化过程的果胶结构变化与细胞壁修饰关键酶包括PG、PME、PL和β-Gal等的活力变化，分析猕猴桃后熟软化过程中的细胞壁变化机制。同时，对细胞壁果胶多糖组分进行分离，得到水溶性多糖、反式-1,2-环己烷二胺四乙酸溶性多糖和Na 2 CO 3 溶性多糖，并对其理化特性进行进一步研究，为果实软化的机制研究提供参考。
如图1所示，在实验条件下，猕猴桃果实的硬度表现为先迅速下降后缓慢下降的经典两段式软化历程，与大多数猕猴桃果实软化模型相同。在贮藏的前5 d内硬度下降幅度最大（85.19%），从24.98 N迅速降至3.70 N。此后果实由快速软化阶段进入缓慢软化阶段。15 d时果实的硬度小于1 N，猕猴桃达到完全软化。
如图2A～C所示，PG、PME、PL活力均表现出先上升后降低的变化趋势，15 d时PG和PME活力均明显低于0 d时的酶活力。PG活力在贮藏10 d内持续上升，第10天达到最大值（670.76 U/mg），贮藏15 d时急剧下降，仅为127.09 U/mg。贮藏5 d时PME活力达到最大值（9.17 U/mg），此后下降至低于1 U/mg。贮藏的前5 d内，PG和PME活力增长幅度最大，与此时猕猴桃果实硬度的迅速下降相对应。PL活力高峰出现在贮藏的第5天，达3.41 U/mg。如图2D所示，在整个后熟过程中，猕猴桃果实β-Gal的活力持续上升，至第15天时达到峰值（12.58 U/mg）。
由表1可知，在整个贮藏期间猕猴桃无籽果肉中WSP的果胶含量呈现出持续上升的趋势。贮藏至15 d时WSP果胶含量达到9.42 mg/g，相比于贮藏0 d增长了334.10%（P＜0.05）。在贮藏的10～15 d，WSP果胶含量的增长幅度最大。结合图2结果，10 d时是PG活力最高的时间，提示PG活力对细胞壁成分间的转化起关键作用。与以往研究中CSP果胶含量持续降低表现不同的是，本研究中贮藏10 d时的CSP果胶含量骤然增加，这可能与此时PME活力被抑制，CSP与Ca 2+ 交联形成“蛋盒”结构有一定的关系。在果实成熟后期，CSP和NSP果胶含量的下降削弱了细胞壁的强度，从而加剧了细胞壁的变薄和致密结构的松动。
由表1可知，NSP的蛋白质含量在4 个贮藏时间点均高于WSP和CSP，NSP中蛋白质含量在贮藏10 d时最高，达到2.01 mg/g。酯化度和甲氧基质量分数测定根据结果得出猕猴桃中提取 得到的WSP、CSP和NSP均为高酯果胶（HMP），酯化度均大于50%，且甲氧基质量分数均大于7%。CSP和NSP的酯化程度于贮藏10 d时降低，这可能与PME能够催化果胶半乳糖醛酸残基，使果胶部分脱去甲氧基，催化果胶酯酸转化为果胶酸，生成适合PG作用的底物有关。
图3中，在3 420～3 439 cm－1处呈现的下降宽频带吸收峰提示存在广泛的分子内O—H键伸缩振动；在2 923～2 833 cm－1处观察到的较小吸收峰可能是糖链中甲基和甲酯中甲基的C—H键伸缩与弯曲振动引起的；1 728～1 752 cm－1处的伸缩振动由乙酰基或醛基的C＝O共振所引起；1 595～1 630 cm－1处和1 408～1 425 cm－1处的吸收峰分别归属于羧基（—COOH）的非对称共振和对称共振峰，其中1 728～1 752、1 595～1 630 cm－1与1 408～1 425 cm －1处的特征吸收峰共同构成了果胶中糖醛酸的特征结构。在1 250～1 267 cm－1和1 105～1 109 cm－1区域的吸收峰分别是由C—O、C—H或C—C伸缩共振引起，WSP和CSP在1 100 cm－1附近的吸收峰通常与葡萄糖残基中C—O—C和C＝O的伸缩振动有关；在910 cm－1附近的特征吸收峰归属为β-D-吡喃葡萄糖峰。NSP于848～907 cm－1区间存在α-D-吡喃葡萄糖环的特征吸收峰。综合看来，0～15 d的贮藏过程中，CSP和NSP的O—H键伸缩振动峰发生蓝移，分别从3 397.5 cm－1和3 395.6 cm－1移位至3 432.7 cm－1和3 465.0 cm－1，这可能与样品中Ca2＋与果胶基质之间的氢键变化有关。与贮藏前期（0 d）相比，贮藏后期（15 d）WSP中离子羧基（—COO—）的非对称伸缩振动峰发生了蓝移（从1 596.3 cm－1移位至1 630.5 cm－1 ）。CSP的C＝O键振动峰与烷基中C—H变形振动吸收峰在贮藏过程中（0～15 d）发生红移，分别从1 647.9 cm－1和1 456.5 cm－1移位至1 598.7 cm－1和1 412.1 cm－1。贮藏0 d时，CSP中存在865.9 cm－1处的伸缩共振吸收峰，提示此时的CSP含有α-糖苷键，贮藏5 d后CSP中α-糖苷键的振动峰消失，这种变化可能与葡萄糖异构化有关。
如图4A 1 ～C 1 所示，WSP的Zeta电位绝对值小于15 mV，贮藏期间Zeta电位变化不显著。与其他两种多糖相比，CSP具有最大的负电荷量，贮藏至5 d时Zeta电位绝对值升高至大于30 mV，比贮藏0 d时的Zeta电位绝对值升高了63.31%，此后Zeta电位不再发生显著变化，表明贮藏5 d后CSP具有更高的分子间斥力，相对来说比较稳定。NSP的Zeta电位绝对值先增大后减小，贮藏15 d时NSP的Zeta电位绝对值为14.32 mV，与贮藏中期相比稳定性下降。图4 A2～C2所示，贮藏0 d时WSP的平均粒径为923 nm，贮藏5 d后平均粒径增大，在贮藏10 d 后平均粒径稳定在1 300 nm左右。CSP粒径分布图存在两个信号峰，贮藏0 d两个峰存在部分重叠，主峰位于1 473 nm处，次峰位于255 nm处。贮藏5 d后两个信号峰逐渐分离，至贮藏15 d时出现粒径约为59 nm的成分。NSP的粒径分布变化与CSP相似，贮藏0d时NSP的两个主峰位于59～825 nm内，存在部分重叠；另外，在5 560 nm附近出现了一组弱信号峰，可能是样品中存在的较大原纤维或团块所引起。贮藏5 d后NSP信号峰逐渐分裂，15 d时出现38 nm左右的小粒径成分。
如表2所示，WSP的重均分子质量（m w ）均在贮藏过程中呈逐渐增大趋势，0 d时主要分布于0.93 kDa，其次位于7.81×10 2 kDa；贮藏5 d时mw分布在1.09～73.2 kDa范围内，多分散性系数（PDI）接近1，提示此时WSP分子质量分布均匀，样品均一性较好。贮藏10 d后WSP的m w 分布范围逐渐增加，至15 d时主要出现5.26×10 2 kDa的成分，PDI比贮藏0 d时增大。CSP在贮藏0 d时分子质量分布不均匀，其m w 在0.73～1.09×10 3 kDa范围内均有分布；贮藏5 d后分布范围稍有变窄，15 d时主要分布在5.47×10 2 kDa处。综合看来，CSP在贮藏0 d时m w 较大，贮藏5 d开始CSP的m w 先减小后增加。NSP的m w 在贮藏开始时主要分布于0.89 kDa处，贮藏15 d时NSP的分子质量分布于0.17～84.60 kDa范围内，此时样品的PDI接近1，分子质量分布均匀。从NSP的分子质量分布来看，贮藏5 d后NSP主要成分的m w 有逐渐减小的趋势，贮藏至15 d时长链成分消失，分子质量分布较均匀。结合β-Gal活力分析结果，NSP分子长度的缩短可能与侧链中糖苷键的断裂有关。
如表3所示，在室温至500 ℃的升温过程中，WSP和NSP主要经历了2个分解阶段，而CSP经历了3个分解阶段。WSP降解的阶段I发生在25.00～162.34 ℃范围内，质量损失成分包括填充在果胶链之间的结合水和挥发性化合物等。阶段I引起的质量损失随着贮藏时间的延长逐渐增加，提示贮藏时间越长，键合在WSP糖链上的水越多。阶段II发生在151.58～499.24 ℃范围内，此时果胶的半乳糖醛酸链发生热降解释放出二氧化碳、一氧化碳、水和脂肪族化合物。贮藏10 d时WSP阶段II的结束温度最高，为499.24 ℃，可能与此时WSP的分子质量最大有关。在阶段II，WSP的质量损失率随着贮藏时间的延长慢慢地减少，降解结束后的残余量呈增加趋势，提示贮藏时间越久，猕猴桃WSP糖链的耐热性越好。CSP的热降解阶段I发生在29.31～179.99 ℃，此阶段质量损失率随贮藏时间延长逐渐增加，贮藏15 d时质量损失率最大，是贮藏0 d时的近2倍；阶段II发生在168.43～363.19 ℃，质量损失率随贮藏时间延长先升高后降低再升高，贮藏15 d时的质量损失率最大，为30.29%。CSP独有的阶段III降解发生在344.63～498.30 ℃，此阶段CSP的损失主要为糖链上的芳香碳残留物，质量损失率随贮藏时间延长呈减少趋势。NSP的热降解阶段I发生在30.11～178.70 ℃；阶段II发生在157.02～498.37 ℃，贮藏5 d时的NSP在整个贮藏过程中质量损失率最少，降解结束温度最高，残余量最多，提示此时的NSP耐热性最好。本研究中‘亚特’猕猴桃中WSP、CSP和NSP的热分解过程与其他品种猕猴桃相一致，其中，WSP在贮藏15 d时耐热性最好，CSP和NSP在贮藏5 d时热稳定性相对于其他时期较好。
如图5所示，在放大500倍的视野下，WSP表现为不规则的片状结构，表面相对光滑平整、层次清晰，表明多糖链发生聚集。贮藏0 d时WSP的微观结构较纤薄，贮藏5 d时片层增厚，面积较大，贮藏15 d时样品呈较小薄片状层叠排列，面积变小。贮藏0 d的CSP有大的空腔、扁平的膜状结构，为团簇状结构的混合，有较多交联缠绕形成，贮藏5 d时CSP变得松散，呈褶皱薄纱状，孔洞变小，边缘出现分支；此后CSP表现为更加光滑柔软，孔洞消失。贮藏期间NSP的微观形态呈表面毛糙的团簇状结构，贮藏5 d时NSP的不规则粗糙团块结构排列更加紧凑，贮藏10 d时有边缘粗糙的片状结构出现，排列较松散，15 d时块状结构崩塌，呈现出分散的颗粒团簇形态，碎屑增多，证实了部分NSP糖链在贮藏15 d时发生断裂和解离。
如表4所示，猕猴桃果实硬度与贮藏时间之间呈极显著负相关（r＝－0.829）。PL活力与PG活力（r＝0.811）、PME活力（r＝0.903）均呈极显著正相关，提示这3种果胶降解酶之间关系紧密，共同导致了果实质地的软化。β-Gal活力与果实硬度之间呈极显著负相关（r＝－0.888），这与李圆圆等的研究结果一致；同时，β-Gal活力与WSP果胶含量 之间呈极显著正相关（r＝0.967），提示果胶侧链中的半乳糖损失导致了WSP的积累。贮藏时间与WSP的重均分子质量呈极显著正相关（r＝0.921）。CSP的重均分子质量与贮藏时间呈显著负相关（r＝－0.626），与PG、PL和PME活力均呈显著或极显著相关（r分别为0.735、－0.818、－0.581），提示贮藏期间果胶酶对CSP的链长影响较大。
在（5±1）℃、80%相对湿度的条件下猕猴桃果实硬度表现为两段式下降模式，果实发生软化。结合细胞壁修饰关键酶活力测定与多糖理化性质测定结果发现，β-Gal活力与WSP果胶含量之间呈极显著正相关关系；PG、PL和PME活力与CSP分子质量均呈显著或极显著负相关；另外，在贮藏5 d时，PME和PL活力均达到最大值，此时NSP的果胶含量最小，CSP的α-糖苷键振动峰消失且重均分子质量减小，扫描电子显微镜下观察其结构变得松散并出现边缘分支，宏观上表现为果肉硬度的下降幅度达到最大，猕猴桃经历快速软化。上述相关变化均提示，猕猴桃果肉中细胞壁修饰关键酶对于果肉中的细胞壁多糖组分及结构改变具备极其重大作用，最终导致了猕猴桃果实在贮藏过程中的质地软化。
伍芳芳，讲师，博士。广东药科大学食品科学学院，研究方向为天然产物功能性评价及农作物保鲜技术开发。
古佩娴，硕士研究生。2023年7月毕业于广东药科大学公共卫生学院公共卫生与预防医学（A1004）专业营养与食品卫生学方向。2020年-2023年分别获学业奖学金一、二及三等奖。在校期间参与科研项目：广州市科技计划项目（2）、广东药科大学大学生创新创业训练计划项目（1）、中山市科技计划项目（2020B2068）、“可控型pH响应淀粉-叶酸纳米颗粒的形成机理及运载体系的构建”（2021SYF08）和“智能型淀粉-叶酸纳米颗的构建及运载甲氨蝶呤的研究”（A2022197）等，发表中文核心论文2 篇。
本文《猕猴桃软化过程中细胞壁修饰酶活性与果胶理化特性 》来源于《食品科学》2023年44卷第21期230-248页，作者： 古佩娴, 刘声鹏, 黄超, 陈云, 胡勇, 吴小勇, 胡坤, 伍芳芳 。 DOI: 10.7506/spkx100 2--073 。 点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。
实习编辑；宁波大学食品科学与工程学院 俞逸岚；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。
为进一步促进未来食品科学的发展，全面践行“大食物观”的指导思想，持续提升食品科学技术创新和战略安全。由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，北京工商大学食品与健康学院、北京联合大学生物化学工程学院、河北农业大学食品科技学院、西华大学食品与生物工程学院、大连民族大学生命科学学院、齐齐哈尔大学食品与生物工程学院、河北科技大学食品与生物学院共同主办，北京盈盛恒泰科技有限责任公司、古井集团等企业赞助的“第一届大食物观·未来食品科学技术创新国际研讨会”即将于 2024年5月16-17日 在 中国 北京 召开。
为提高我国食品营养与安全科技自主创新和食品科技产业支撑能力，推动食品产业升级，助力‘健康中国’战略，北京食品科学研究院、中国食品杂志社、国际谷物科技学会（ICC）将与湖北省食品科学技术学会、华中农业大学、武汉轻工大学、湖北工业大学、中国农业科学院油料作物研究所、中南民族大学、湖北省农业科学院、湖北民族大学、江汉大学、湖北工程学院、果蔬加工与品质调控湖北省重点实验室、武汉食品化妆品检验所、国家市场监管实验室（食用油质量与安全）、环境食品学教育部重点实验室共同举办“第五届食品科学与人类健康国际研讨会”。会议时间：2024年 8月 3—4 日，会议地点：中国 湖北 武汉。
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