乙烯对苹果细胞壁组分降解效应及其机理的研究

论文摘要

我国是苹果（M. pumila Mill.）生产与加工大国,并且加工数量呈逐年上升趋势[1]。苹果加工工艺的完善与改进及其残渣的综合利用是关系到苹果加工业生存与可持续发展的关键举措和有力保证。为了寻求新的高效、经济、简便的果汁加工工艺,本试验用乙烯利和加热处理苹果果实以期加速苹果果实细胞壁降解,利于出汁,并对其作用效应和机理进行了研究。首先以晚熟的‘秦冠’苹果果实为试材,研究了不同处理方式:乙烯利溶液(10 mg·L-1,100 mg·L-1,500 mg·L-1,1000 mg·L-1)浸泡处理10min,低浓度乙烯利处理配合加热(100 mg·L-1乙烯利溶液浸泡后自然风干,分别在30℃,45℃,60℃水浴中加热30min)双重处理下果实细胞壁组分降解的规律,从而选出两类处理方式下对苹果果实细胞壁组分降解的优化工艺条件;再用优化工艺处理“秦冠”和“富士”苹果,分析不同种类苹果经处理后细胞壁组分降解效应的差异,阐明乙烯对苹果果实细胞壁组分降解的效应和机理;最后通过两种优化工艺条件下苹果果实品质及出汁率的变化,揭示外源乙烯利处理以及低浓度乙烯利配合加热双重处理作为苹果加工预处理手段的可行性,结果得出:1.‘秦冠’苹果果实经乙烯利溶液处理后,随乙烯利浓度由10 mg·L-1增至1000 mg·L-1,果胶甲酯酶（PME）和多聚半乳糖醛酸酶（PG）的活性先逐渐增强而后下降;纤维素酶（CS）活性先得到促进,而后被抑制;木聚糖（Xyl）却没有受到明显影响。加热增进了乙烯的作用,60℃下,PME、PG、CS、Xyl活性分别增加到对照的1.5、2.7、1.1、1.5倍。PG活性的显著增加也同时引起了果实可溶性糖的显著升高,其它酶活性变化与可溶性糖含量之间未显示直接相关。综合各处理结果,选取500mg·L-1的乙烯利处理（Eth-tr）和100mg·L-1的乙烯利配合60℃加热处理（Eth-he-tr）为优选处理。2.两种优选处理对不同品种苹果果实细胞壁酶的影响有所不同,其中500mg·L-1的乙烯利对‘富士’苹果影响较大,使‘富士’苹果的PME、CS活性高峰分别提前6天和3天出现,并使PG活性在前十五天均明显高于对照（CK）;100 mg·L-1乙烯利配合60℃辅助加热对‘秦冠’苹果影响较大,使‘秦冠’苹果的Xyl活性在前15天持续高于CK,而使PME、PG、CS活性在前12天明显高于CK;同时两种优选处理对原生质膜酶LOX产生一定影响,在两个品种一致表现为乙烯利处理后LOX活性升高。加热辅助处理反而对LOX活性产生抑制作用。3.两种优选处理对不同品种苹果果实细胞壁多糖的降解影响不同。处理12天后,500mg·L-1乙烯利处理对‘富士’苹果细胞壁多糖影响较大,使果胶类多糖、半纤维素类果糖和细胞壁残渣多糖含量分别下降到CK的80.1%、70.4%和75.7%,而100 mg·L-1乙烯利配合60℃辅助加热对‘秦冠’苹果细胞壁多糖影响较大,使果胶类多糖、半纤维素类果糖和细胞壁残渣多糖（CWM-residue polysaccharide）含量非别下降到CK的83.8%、92.0%和82.5%。同时经两种优选处理后苹果果实可溶性糖含量在贮存前期（0～9d）明显增加。4.乙烯利处理及加热辅助处理对苹果果实的电学指标产生了不同影响。乙烯利处理后果实电学指标Z、ε,σ和LP在不同时间段随频率变化的线形基本与对照（CK）相同,与果实外观品质未发生明显改变的结果一致;乙烯利和加热双重处理后Z的线形在果实贮存后期脱离了CK的变化规律,而且随贮存时间延长脱离越明显,与加热辅助处理使果实发生品质劣变有关一致,显示了Z作为果实品质无损检测指标的可行性。5. 500mg·L-1乙烯利处理后9天到12天,‘富士’和‘秦冠’苹果的出汁率分别较对照（富士75.5%～78.0%、秦冠75.5%～78.0%）高2.3～4.0、1.3～4.7个百分点,是一种简便适用的提高出汁出的果实加工预处理方法;用100mg·L-1乙烯利浸泡后后再经30min加热处理后,可以在第9天使‘富士’和‘秦冠’苹果出汁率分别较对照高3.2～7.5、7.5个百分点,但是对苹果果肉品质有一定影响,果实处理后发生表层轻微褐变,所以需经过后续检验其是否会产生对果汁品质的不良影响后才能确定其可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述与立题依据
• 1.1 立题依据
• 1.2 研究目的、意义及内容
• 1.2.1 研究目的与目标
• 1.2.2 研究意义
• 1.2.3 研究内容
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 果实成熟软化过程中细胞壁组分的变化
• 1.3.2 与细胞壁组分降解有关的几种主要水解酶及其活性变化
• 1.3.3 乙烯与果实软化的关系
• 1.3.4 外源处理对采后果实品质变化的影响
• 1.4 苹果果实细胞壁组成及其降解研究现状
• 1.5 果实品质的电学法无损伤检测意义与现状
• 1.6 本研究的切入点
• 第二章 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试剂及仪器设备
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 试验设计与处理方法
• 2.3.2 理化指标测定方法
• 2.4 数据分析
• 第三章 结果与分析
• 3.1 不同浓度乙烯利处理对“秦冠”苹果果实细胞壁降解的影响
• 3.1.1 乙烯利处理后取样时间的确定
• 3.1.3 不同浓度乙烯利处理对秦冠苹果果实可溶性糖含量（CSS）的影响
• 3.1.4 不同浓度乙烯利处理对秦冠苹果果实细胞壁物质含量的影响
• 3.1.5 温度对乙烯利处理后秦冠苹果细胞壁酶和可溶性糖的影响
• 3.1.6 小结
• 3.2 乙烯利处理对苹果果实细胞壁降解相关指标变化动态的影响
• 3.2.1 果实硬度的变化
• 3.2.2 果实可溶性固形物含量（SSC）的变化
• 3.2.3 果实出汁率的变化
• 3.2.4 乙烯利处理对苹果果实细胞壁酶活性变化动态的影响
• 3.2.5 乙烯利处理对苹果果实脂氧合酶（LOX）活性变化动态的影响
• 3.2.6 小结
• 3.3 乙烯利处理对苹果果实电学指标变化动态的影响
• 3.3.1 果实复阻抗（Z）的变化
• 3.3.2 果实介电特性的变化
• 3.3.3 果实电导率（σ）与并联等效电感（Lp）的变化
• 3.3.4 小结
• 3.4 乙烯利处理对苹果果实细胞壁组分含量变化动态的影响
• 3.4.1 果实可溶性糖含量（CSS）的变化
• 3.4.2 果实细胞壁组分的变化
• 第四章 讨论
• 4.1 乙烯利及加热辅助处理对苹果果实品质的影响
• 4.2 乙烯利及加热辅助处理对苹果果实细胞壁酶的影响
• 4.3 乙烯利及加热辅助处理降解苹果果实细胞壁组分的效应和机理
• 4.4 电学指标变化与果实品质与生理生化变化的关系
• 4.5 乙烯利处理或乙烯利和加热双重处理的果品加工业前景
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介