甜樱桃果实发育过程中糖酸动态变化

甜樱桃果实发育过程中糖酸动态变化

水果中的糖酸种类、含量和动态变化是水果品质形成的重要基础，也是我国优质生产的研究热点之一。近年来在柑橘、苹果、杏、李等主要果树上的相关研究已有报道。许晖等对‘那翁’、‘黄玉’、‘早紫’3个甜樱桃品种果实发育及其营养成分变化进行了分析,王婷等对‘红灯’甜樱桃果实发育过程中糖代谢规律及相关酶活性变化进行了研究,但目前关于甜樱桃果实发育过程中糖酸组分及其含量的动态变化的研究未见报道。本研究以甜樱桃7个栽培品种为试材,对其果实生长发育过程中主要糖酸种类及其含量进行了测定,旨在探讨甜樱桃果实糖酸含量变化的规律及品种间的差异,为甜樱桃品质评价、调控及糖酸代谢研究提供参考。1材料和方法1.1选择优良品种,适时采集样品试验材料为泰安地区的甜樱桃栽培品种‘乌梅极早’、‘早大果’、‘红灯’、‘布鲁克斯’、‘美早’、‘萨米脱’、‘拉宾斯’。其中‘乌梅极早’为特早熟品种,‘早大果’、‘红灯’为早熟品种,‘布鲁克斯’、‘美早’为早中熟品种,‘萨米脱’为中晚熟品种,‘拉宾斯’为晚熟品种。选择管理一致、树势相当、丰产稳产性良好的代表植株,5—6月份分别在花后16、24、32、40、48、56、64d选样。取样部位为树冠外围1~2m处,采用随机取样法,每品种每次采100个果,取样后立刻置于冰壶带并回实验室,用塑料袋密封样品后,储于-20℃的冰箱中备用。样品糖酸组分及含量的测定于2010年在山东农业大学化学学院实验室进行。1.2微生物滤膜过滤参照陈美霞等的方法。具体步骤:用刀片去除果皮,将果肉切碎、混匀后,准确称取果肉5g,加入15mL80%的酒精研磨,于75℃下浸提30min,离心(12000r·min-1)15min,收集上清液。再用5mL80%酒精洗果渣,合并上清液于90℃水浴锅蒸干,用水定容至5mL,0.45μm微孔滤膜过滤后待测。糖组分的测定。使用美国Waters510型高效液相色谱仪,配有RID-10示差检测器,色谱柱为KromasilNH2(250mm×4.6mm),流动相为乙腈∶水=4∶1,流速0.9mL·min-1,柱温30℃,进样量10μL。酸组分的测定。使用美国Waters510型高效液相色谱仪,美国Waters2487双波长紫外检测器,检测波长为214nm,色谱柱为美国thermoHypersilGold(250mm×4.6mm),流动相10mmolNH4H2PO(加酸调pH2.6):甲醇=97∶3,流速0.8mL·min-1,柱温28℃,进样量10μL。所用的标准样均为分析纯药品。2结果与分析2.1不同甜樱桃品种酒石酸、柠檬酸、白砂糖的含量每个品种最后1次采样时间均为成熟期,各品种成熟期的糖、酸组分及含量见表1。由表1可以看出:不同品种间的总糖含量存在一定差异,‘美早’含量最高,‘拉宾斯’含量最低。在2种糖组分中,所有参试品种表现一致,葡萄糖的含量均高于果糖。其中,‘美早’葡萄糖和果糖的含量均高于其他品种,分别为221.36、121.78mg·g-1;‘拉宾斯’葡萄糖的含量最低,为133.38mg·g-1;‘乌梅极早’果糖含量最低,为100.68mg·g-1。参试的甜樱桃品种总酸含量存在差异,‘萨米脱’总酸含量最高,为6.08mg·g-1,‘拉宾斯’总酸含量最低,为3.50mg·g-1。苹果酸和柠檬酸为甜樱桃果实中主要有机酸,各品种中均以苹果酸含量为最高,柠檬酸次之。‘乌梅极早’、‘红灯’、‘早大果’、‘布鲁克斯’、‘美早’、‘萨米脱’、‘拉宾斯’的苹果酸含量分别占各自总酸含量的83.3%、80.2%、80.9%、87.4%、88.1%、84.5%、81.4%。酒石酸、乙酸和琥珀酸的含量在7个甜樱桃品种中的含量均较少。不同品种间各酸组分的含量存在差异,‘萨米脱’苹果酸和乙酸的含量最高,分别为5.14mg·g-1、0.079mg·g-1,琥珀酸的含量最低,仅为0.012mg·g-1;‘早大果’柠檬酸的含量为0.64mg·g-1,高于其他品种;‘拉宾斯’苹果酸的含量最低,仅为2.85mg·g-1。2.2不同发育阶段果实总糖和糖组分的含量不同2.2.1不同发育阶段果实的含果量发生了变化2.2.2‘萨米脱’与拉宾斯‘萨米脱’对比不同品种果实成熟期果糖和葡萄糖含量变化,可以看出,成熟时‘布鲁克斯’果糖含量下降,葡萄糖含量增加;‘拉宾斯’则相反;‘萨米脱’果糖和葡萄糖含量均降低;其余4个品种果实成熟期果糖和葡萄糖含量均呈增长趋势。‘美早’果实发育期果糖和葡萄糖含量变化与其余6个品种存在明显差异,其果实发育过程中糖组分变化出现“低—高—低—高”的变化趋势,其果糖和葡萄糖含量分别在花后32~48d和40~48d出现显著降低,之后迅速增长。2.3不同发育阶段果实中主要酸含量的变化3甜樱桃果实糖与有机酸代谢已有的研究表明,果实中糖主要是果糖、葡萄糖和蔗糖,有机酸主要是苹果酸、柠檬酸和酒石酸。不同树种间果实的糖酸组成不同。研究表明,苹果中果糖的含量最高,蔗糖次之,葡萄糖含量最低;苹果酸是主要有机酸。‘新世纪’杏果实中蔗糖含量最高,葡萄糖次之,果糖最低;有机酸主要是苹果酸。核桃果实中糖主要包括蔗糖、葡萄糖和果糖,蔗糖最高,葡萄糖最低。Valentina等研究认为甜樱桃果实中可溶性糖为葡萄糖、果糖、山梨醇和蔗糖,有机酸为苹果酸、柠檬酸和福马酸。Girard等研究表明欧洲甜樱桃果实苹果酸占有机酸的94.2%,其他有机酸包括琥珀酸、柠檬酸、抗坏血酸。本试验研究结果表明甜樱桃果实中可溶性糖主要为葡萄糖和果糖,葡萄糖含量最高;有机酸包括苹果酸、柠檬酸、酒石酸、乙酸和琥珀酸,苹果酸含量最高,柠檬酸次之,其余3种有机酸含量均很低。综上研究表明甜樱桃果实中糖主要包括葡萄糖和果糖,有机酸主要包括苹果酸,但果实糖和有机酸组分与前人研究结果存在差异,需进一步开展研究。根据不同树种果实内有机酸的组成,果实可分为苹果酸型、柠檬酸型和酒石酸型,根据本试验结果可将甜樱桃划分为苹果酸型。试验结果表明在果实发育过程中,甜樱桃品种间总糖含量及各组分的变化趋势基本一致。果实发育初期,果糖和葡萄糖的含量较低,花后16d后开始迅速增加,在甜樱桃果实中糖的积累以还原糖为主,本试验未检测到蔗糖。在果实发育初期,还原糖含量低可能与此阶段从叶片转运到果实的碳同化物(山梨醇和蔗糖)在山梨醇脱氢酶等相关酶的作用下转化成果糖和葡萄糖,主要用于细胞分裂和形态建成有关。另外,果实还原糖含量的急剧增加还可能与可溶性酸性转化酶密切相关,而由于高活性的可溶性酸性转化酶的存在,导致在果实整个果实发育过程中蔗糖含量维持在较低水平。有机酸是影响果实风味的重要因素之一。一般在果实发育期间,不同类型果实酸度变化不同。通常果实成熟时,酸度会降低。许晖等研究表明甜樱桃‘早紫’和‘那翁’品种果实中有机酸含量在果实生长发育的整个过程中均逐渐升高的,成熟时酸的含量达到最高值,而‘黄玉’品种果实中有机酸的含量在转色期以后开始下降。本试验结果表明:各品种果实发育过程中总酸和苹果酸含量变化趋势基本一致,随果实发育迅速增加,成熟时开始下降。这与杏、枇杷等果实相似。大多品种中酒石酸、乙酸和琥珀酸的含量随果实发育逐渐下降。而柠檬酸含量的变化在不同的品种间差异较大,大部分品种果实成熟前迅速下降,但‘红灯’柠檬酸却迅速上升,可能是由于磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性上升有关。本文测定的‘萨米脱’乙酸含量在果实成熟期也出现迅速上升现象,可能与乙酸代谢相关酶的活性有关,有待研究。果实中糖和有机酸代谢是一个复杂的过程,是各种酶综合调控的结果,同时受外界环境影响较大。因此,甜樱桃果实糖和有机酸代谢、调控机制有待于在分子水平上进一步研究。由图1可以看出,随着果实的发育,各品种果糖含量呈总体上升趋势,成熟时除‘布鲁克斯’和‘萨米脱’出现回降外,其余品种果糖含量均达到最高值。从果实发育过程可以看出,各品种果实发育期果糖含量变化存在差异:‘拉宾斯’果糖含量积累较晚,于花后32d开始迅速增加,其余6个品种果糖含量均在花后24d迅速增加;‘拉宾斯’、‘美早’和‘萨米脱’果实发育过程中均出现2个果糖迅速积累期,但3个品种出现的时期各不相同,‘拉宾斯’在花后32~48d和花后56~64d,‘美早’在花后24~32d和花后48~56d,‘萨米脱’为花后24~32d和花后40~48d;‘乌梅极早’、‘早大果’、‘红灯’和‘布鲁克斯’在果实发育过程中均出现一次果糖迅速增长期,前3个品种的果糖迅速增长期相同,均为花后24~48d,‘布鲁克斯’为花后24~40d。另外,各品种成熟期的果糖含量变化亦存在差异,‘布鲁克斯’和‘萨米脱’在果实成熟期果糖含量明显降低,其余品种果糖含量继续增加。图2所示,对比图1甜樱桃果实发育中葡萄糖的含量明显高于果糖,为果糖的1~3倍。除‘萨米脱’和‘拉宾斯’在果实成熟时葡萄糖含量下降外,其余5个品种果实发育过程中葡萄糖含量均呈总体增长趋势,成熟期达到最高值。‘拉宾斯’和‘美早’葡萄糖积累较晚于花后32d迅速增加,其余5个品种葡萄糖含量于花后24d迅速增加。2.2.3熟、熟、脱、空液压、导致果实发育总糖含量下降图3所示,各品种果实发育过程中总糖含量变化与果糖含量变化基本一致,初期含量增长缓慢,之后逐渐增加,呈整体上升趋势,除‘布鲁克斯’和‘萨米脱’在成熟时稍有回降,其余5个品种总糖含量均在成熟时达到最高值,建议‘布鲁克斯’和‘萨米脱’可适当早采摘,以免因成熟期果实总糖下降引起品质降低。‘拉宾斯’总糖积累时间较其余品种晚8d,应与其果实发育期长、成熟晚有关,另外,其成熟期总糖含量增加主要是由果糖含量剧增引起的。‘美早’果实发育期总糖含量呈现“低—高—低—高”的变化趋势;‘布鲁克斯’和‘萨米脱’果实发育期总糖含量呈现“低—高—低”的变化趋势;其余4个品种果实发育期均呈不断增长趋势。2.3.1不同品种对苹果酸含量的影响参试品种各酸组分及含量的测定结果表明(如图4、5、6):参试品种果实中有机酸包括苹果酸、柠檬酸、酒石酸、乙酸和琥珀酸,其中苹果酸含量最高,占总有机酸80%以上,其次为柠檬酸。由图4可以看出不同品种果实发育阶段的苹果酸含量变化趋势基本一致,均呈现“降—升—降”的变化趋势。不同品种的苹果酸的含量差异显著,果实发育初期‘早大果’苹果酸含量最高,‘布鲁克斯’次之,‘拉宾斯’和‘红灯’含量最低;成熟时‘萨米脱’的苹果酸含量最高,‘拉宾斯’最低,‘布鲁克斯’次之。各品种苹果酸含量处于最低水平时的发育时期相同,均为花后24d;各品种苹果酸含量达到最高值时的发育时期不同,‘乌梅极早’为花后32d,‘早大果’、‘布鲁克斯’、‘红灯’为花后40d苹果酸含量达到最高;‘萨米脱’、‘美早’、‘拉宾斯’为花后48d达到最高。2.3.2柠檬酸含量不同甜樱桃品种不同发育时期果实柠檬酸含量的变化趋势存在较大差异(图5)。‘红灯’和‘早大果’的柠檬酸含量呈跳跃式变化,呈现“降—升—降—升”的变化趋势,成熟时2者的柠檬酸含量均处于较高水平,2者含量接近并均高于其他5个品种成熟期时的柠檬酸含量。‘布鲁克斯’、‘萨米脱’、‘美早’和‘拉宾斯’不同果实发育阶段柠檬酸含量变化一致,均呈现“降—升—降”的变化趋势,而‘乌梅极早’柠檬酸含量则呈现“先升后降”的变化趋势。不同品种的果实发育期柠檬酸含量变化与苹果酸不同,果实发育初期柠檬酸含量最高的品种是‘红灯’,其次为‘早大果’,含量最低的品种为‘乌梅极早’;果实成熟时‘早大果’柠檬酸含量最低、‘拉宾斯’次之,‘布鲁克斯’含量最低。2.3.3酒石酸含量随果实发育期的变化参试品种的有机酸中酒石酸、乙酸和琥珀酸含量均比较低,3者的大体变化趋势基本一致(图6~8),除‘萨米脱’乙酸含量在果实成熟期迅速增加,其余甜樱桃品种这3种酸的含量均在果实发育初期较高,随着果实的发育逐渐下降,成熟时降至最低。各品种酒石酸的含量变化差异较大,‘布鲁克斯’酒石酸的含量在果实整个发育过程中始终在较低水平上且比较稳定,‘拉宾斯’的酒石酸含量则始终高于其他品种(图6);乙酸在各品种含量的变化动态差异显著,其中‘乌梅极早’乙酸的变化呈“低—高—低”的规律变化,而‘萨米脱’则相反,呈“高—低—高”变化规律(图7);琥珀酸在各品种果实整个发育过程中变化趋势基本一致,果实发育初期含量高,随后逐渐下降,成熟时含量最低。2.3.4花后24h总酸含量如图9所示,在果实不同发育时期,不同甜樱桃品种总酸含量变化趋势也基本一致,均经历“先降低后增加再降低”的过程,与总糖的变化趋势正