苹果采后果皮油腻化发生机制及1-MCP抑制作用的研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:robinlaikankan
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苹果(Malus domestica Borkh.)是世界上最重要的水果之一,具有很高的经济价值。苹果果皮油腻化多发生在贮藏期间尤其是货架期,一旦发生,果实外观品质受损,从而降低了果实商品价值。虽然前人研究认为蜡质组分的改变是引发油腻化的关键原因,但是对油腻化过程中蜡质变化规律缺乏系统深入的研究。此外,前人研究虽然报道了乙烯作用抑制剂1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)可以有效抑制油腻化,但是对其作用机制缺乏研究。本研究首先对比分析了室温(20±1℃)贮藏期间‘乔纳金’(采后短期易发生油腻化)和‘红星’(采后短期不易发生油腻化)果皮蜡质形态和组分变化的差异性及‘乔纳金’和‘粉红女士’(油腻化速率小于‘乔纳金’)蜡质形态和组分变化的相似性,从而揭示了油腻化过程中蜡质变化的主要规律,并明确了引发油腻化的关键蜡质组分;其次以‘乔纳金’为材料,利用差式扫描量热法研究了油腻化过程中果皮蜡质热力学特性的变化,探讨了油腻化发生过程中果皮蜡质由固态转为液态的相变机制。最后在前期研究基础之上,从蜡质形态、组分及基因转录水平3个角度综合分析了1μL L-11-MCP处理对‘乔纳金’和‘粉红女士’苹果油腻化的抑制作用,为解决苹果果皮油腻化问题及明确油腻化发生机理提供理论依据。主要研究结果如下:  1.依据果实软化速度,‘乔纳金’和‘红星’室温下均放置20 d,而‘粉红女士’为70 d。对三个品种贮藏期间油腻化发生情况进行评估,结果表明‘乔纳金’贮后5d迅速发生油腻化并不断加剧,而‘红星’贮藏期间没有发生油腻化,‘粉红女士’贮后25 d出现油腻现象但油腻速率低于‘乔纳金’。  2.扫描电镜结果表明‘乔纳金’、‘红星’和‘粉红女士’采收初期果实表面布满了片状或颗粒状蜡质晶体。‘乔纳金’严重油腻化时,果皮蜡质晶体消失,并覆有大量相互黏连的滴状物,而‘红星’晶体结构保持完整。‘粉红女士’油腻化时果皮蜡质形态特征与‘乔纳金’相似。组分分析表明‘乔纳金’、‘红星’和‘粉红女士’角质膜蜡质中脂肪族化合物均由固态组分(烷烃和脂肪醇)和液态组分(酯类、游离脂肪酸和倍半萜类物质)组成,其中固态组分占脂肪族化合物总量的90%左右。‘乔纳金’油腻化过程中固态组分含量变化不显著,而以酯类为主的液态组分含量显著增加,其中仅酯类就占据蜡质总增长量的57%。‘红星’贮藏期间液态组分增长量仅为‘乔纳金’的24%。‘粉红女士’果皮油腻化发生过程中,角质膜蜡质组分变化与‘乔纳金’相似,以酯类为主的液态组分增长是蜡质组分主要变化特点。观察发现严重油腻化的‘乔纳金’和‘粉红女士’果皮表面蜡质由固态转变为液态,为进一步明确蜡质组分与油腻化的关系,擦取‘乔纳金’和‘粉红女士’液化的果皮外层蜡质组分进行分析,发现液态酯类含量高达20%,而贮藏初期外蜡组分中仅检测到烷烃和脂肪醇。结果表明,蜡质晶体消失和液态组分的显著积累是苹果果皮油腻化过程中蜡质形态和组分变化的主要特点,液态蜡质组分的大量积累导致蜡质流动性增强晶体结构消失,最终引发果皮油腻化。此外,不同组织脂肪酸分析表明苹果贮藏期间不饱和脂肪酸积累主要发生在果皮部位,而果肉中没有明显变化趋势。  3.本研究共鉴定出8种新型液态酯,分别为亚油酸丙酯、油酸丙酯、亚油酸丁酯、油酸丁酯、亚油酸戊酯、油酸戊酯、亚油酸法尼醇酯和油酸法尼醇酯。根据脂肪酸组成,酯类可以划分为亚油酸酯和油酸酯,根据醇类组成,酯类可以划分为法尼醇酯和短链醇酯(C3-C5)。严重油腻化的‘乔纳金’果皮蜡质中含量最高的酯类为法尼醇酯(52%),其增长量为酯类总增长量的51%。而严重油腻化的‘粉红女士’果皮蜡质中含量最高的酯类为亚油酸丁酯(30%),其增长量为酯类总增长量的20%。  4.研究中发现弱极性毛细色谱柱(DB-5MS)不能有效分离亚油酸法尼醇酯和油酸法尼醇酯,而中等极性毛细色谱柱(DB-5MS)可以有效分离。据此建立了一种直接进样分析法尼醇酯的GC-MS检测方法,并首次获得其质谱结构图。该方法样品制备过程简单,适用于苹果采后贮藏过程中果皮蜡质内法尼醇酯含量的批量检测。  5以‘乔纳金’为材料,利用差式扫描量热法(DSC)分析了无油腻化、轻度油腻化和严重油腻化的表皮蜡质的热力学特性,发现热力学参数初始熔融温度、熔融峰温和熔融焓随着油腻化程度加剧呈下降趋势,至严重油腻化时,分别下降了16%、10%和16%。但是,只有熔融焓在油腻化过程中持续下降。同时,蜡质结晶度也不断降低,轻度油腻化和严重油腻化的蜡质结晶度分别比初期下降了10%和16%。混有不同含量亚油酸法尼醇酯的烷烃组分DSC检测表明,蜡质组分热力学参数和结晶度的降低是由液态组分增加导致,其中熔融焓对液态组分的增加最为敏感。结果表明蜡质由固态转变为液态的相变过程可由熔融焓的变化进行表征。液态组分在蜡质固-液相变过程中起着类似于‘塑化剂’的作用。  6.‘粉红女士’1-MCP处理果的油腻化发生时间比对照果推迟25 d且贮藏期间油腻化程度显著低于对照,‘乔纳金’1-MCP处理果没有油腻化现象发生。1-MCP处理延缓了蜡质晶体的消失,同时降低了液态组分在果皮蜡质中的积累,‘粉红女士’和‘乔纳金’1-MCP处理果中液态蜡质组分的积累量分别为对照果中的58%和8%。此外,脂肪酸从头合成途径相关候选基因MdKASs和MdCACs,不饱和脂肪酸及其酯类合成相关候选基因MdSAD6、MdFAD2和MdWSD1,脂类转运候选基因MdLTPG1和MdWBC11的转录水平在对照果中出现上调而在1-MCP处理果中受到抑制,表明苹果采后果皮油腻化的发生有较多生理途径参与,其中不饱和脂肪酸可能是由从头合成途径生成的饱和脂肪酸去饱和形成。
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