甜橙果实膳食纤维代谢机理研究

摘要

柑橘果实中的膳食纤维（DF）、特别是对人体更加有益的可溶性膳食纤维（SDF）的含量十分丰富，因此开发和利用柑橘中的DF已成为当前研究的热点问题之一。本试验以红肉脐橙（Citrus sinenis Osbeck cv．Cara cara）、纽荷尔脐橙（Citrus sinensis Osbeck cv．Newhall）和塔罗科血橙（Citrus sinensis Osbeck cv．Tarocco Sangnine）为试材，研究了果实发育过程中DF各成分的变化规律及其主要调控因子的作用模式，探讨了不同贮藏条件和Ca、B等矿质元素处理对甜橙果实DF的影响，以期了解甜橙果实DF的代谢规律，为调控柑橘果实DF成分和功能产品的开发提供理论依据。主要研究结果如下：
　　 （1）甜橙果实发育过程中DF及相关水解酶活性的变化规律。红肉脐橙、纽荷尔脐橙和塔罗科血橙果实发育过程中总膳食纤维（TDF）、SDF、不溶性膳食纤维（IDF）、总果胶（TP）、原果胶（Protopectin）、水溶性果胶（WSP）、纤维素（CEL）、半纤维素（HC）和木质素（lignin）等的含量以及多聚半乳糖醛酸酶（PG）、纤维素酶（Cx）、果胶酯酶（PE）和β半乳糖苷酶（β-Gal）等的活性的测定。结果表明：3品种果实发育过程中TDF含量变化趋势基本一致，随着果实的成熟其含量逐渐减少；果肉中，塔罗科血橙TDF含量最少，纽荷尔次之，红肉脐橙最多；IDF含量变化趋势与TDF基本一致，而SDF与TDF相反；果实发育过程中果胶含量呈下降趋势，果肉中表现较果皮明显；WSP含量随着果实成熟不断增加；随着果实的发育，木质素和HC含量急剧下降，且果肉中木质素和HC含量与Cx活性呈显著负相关：PG活性在果实发育前期较低，随着果实的成熟迅速增加，在果实转色期其酶活性达到最大值后急剧下降；PE酶活性在果实发育前期的果肉中呈下降趋势，果实成熟前酶活性显著升高，果皮中呈下降趋势；β-Gal在果肉中随着果实发育酶活性逐渐降低，果皮中成熟前后差异不显著。
　　 （2）不同贮藏条件下红肉脐橙果实DF及相关水解酶活性的变化规律。室内贮藏、留树贮藏条件下不同贮藏期的红肉脐橙果肉硬度、DF各成分的含量以及相关水解酶PG、Cx、PE和β-Gal等的活性的分析。结果表明：留树贮藏能够显著降低红肉脐橙果实TDF、IDF以及HC和木质素等的含量，提高SDF含量，留树贮藏后作为细胞壁主要成分的HC、木质素等不断降解，原果胶继续转化为WSP；果实贮藏期间Cx酶活性与HC含量呈显著负相关，留树贮藏Cx酶活性与木质素含量呈显著负相关；果肉中PE、β-Gal酶活性在贮藏期间基本维持恒定，留树贮藏与室内贮藏没有显著差异，而PG酶活性在留树贮藏果实中有个明显的升高过程。
　　 （3）Ca、B处理对甜橙果实DF及相关水解酶活性的影响。不同Ca、B处理对红肉脐橙果实成熟后果肉DF各成分含量以及PG、Cx、PE和β-Gal等酶活性的影响测定。结果表明：叶面喷施Ca、B可以不同程度的改变果肉中Ca、B含量；降低PG、PE和β-Gal酶的活性，减少果胶和CEL等的降解，显著提高果肉中的TDF、IDF、CEL和原果胶等成分的含量，降低SDF和WSP的含量。叶面喷施Ca、B可作为调控柑橘果实DF含量以及相关水解酶活性的有效方法。
　　 （4）水解酶基因的克隆、表达与亚细胞定位。以红肉脐橙、纽荷尔脐橙和塔罗科血橙为试材，克隆果实扩展蛋白（Exp）、PG、Cx、PE和β-Gal基因全长，进行基因的亚细胞定位与实时定量表达。结果表明：转化了pC1302-Exp-GFP、pC1302-PG-GFP和pC1302-Cx-GFP的质粒定位于细胞核中，而转化了pC1302-PE-GFP和pC1302-Gal-GFP的质粒绿色荧光则主要集中在细胞壁上；Exp随着果实的发育基因表达上调，PG基因的表达与果胶物质的降解显著相关，PE、β-Gal基因在果实发育前期存在转录水平较高的阶段，果实成熟前都有下降的过程，成熟后又显著升高；Cx基因在果实发育初期，果皮中的转录水平较高，果肉中则在果实成熟前有一个基因上调表达过程；留树贮藏期间，PG基因的上调表达最为明显；果实叶面喷施Ca、B可显著抑制PG、PE和β-Gal基因的表达。
　　 （5）甜橙果实细胞超微结构变化。随着红肉脐橙果实的发育成熟，囊衣细胞超微结构发生了显著变化。果实膨大初期，细胞呈椭圆形，胞内细胞器结构完整，有明显的细胞核，细胞原生质膜与细胞壁结合紧密，初生细胞壁明显且非常厚，中胶层薄且未出现明显熔融状态。果实发育到膨大后期，细胞开始出现质壁分离，细胞内容物出现降解痕迹，初生壁和中胶层与果实膨大初期相比没有明显变化。转色期，囊衣细胞超微结构发生了显著的变化，细胞质壁分离明显，内容物消失，初生细胞壁开始降解、变薄，中胶层出现熔融状态。果实成熟前，细胞超微结构变化更为显著，初生细胞壁不断降解变得更薄，中胶层熔融状态明显，细胞壁在外界挤压作用下不能维持细胞原来的形状而变形，细胞内容挤压在一起。果实完全成熟后，中胶层完全呈熔融状态，初生壁更薄，细胞器空泡化，细胞完全变形，相互挤压在一起。果实叶面喷施Ca、B对红肉脐橙囊衣细胞结构的影响基本一致，与对照果实相比，初生细胞壁变厚，中胶层熔融不明显，细胞基本维持原来的形状。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:缩略词表

声明

第1章 前言

1课题的提出

2 DF的研究进展

2.1 DF的定义

2.2 DF的分类和主要组成成分

2.3 DF的物化特性

2.4 DF的生理功能

2.5 DF在食品中的应用

2.6 DF的来源及特性

2.7国内外的研究进展

3本研究的内容、目的和意义

第2章甜橙果实发育过程中膳食纤维及相关水解酶活性的动态变化规律

1材料与方法

1.1试验材料

1.2测定方法

1.3统计分析

2结果与分析

2.1 甜橙果实发育过程中果实DF含量的年动态变化

2.2甜橙果实发育过程中果实水解酶活性的年动态变化

2.3甜橙果实发育过程中果实DF含量与水解酶活性的相互关系

3讨论

3.1甜橙果实发育过程中DF的变化

3.2甜橙果实发育过程中DF与PG的关系

3.3甜橙果实发育过程中DF与PE的关系

3.4甜橙果实发育过程中DF与Cx的关系

3.5甜橙果实发育过程中DF与β-Gal的关系

第3章贮藏条件下红肉脐橙果实膳食纤维及相关水解酶活性的变化

1材料与方法

1.1 试验材料

1.2测定方法

1.3数据分析

2结果与分析

2.1两种贮藏方式下红肉脐橙果肉硬度的变化

2.2贮藏条件下果实DF含量的变化

2.3贮藏条件下果实水解酶活性的变化

2.4贮藏条件下果实果肉硬度和DF含量与水解酶活性的相互关系

3讨论

3.1不同贮藏方式对果实中DF汉量的影响

3.2贮藏条件下果实中水解酶对DF降解的影响

第4章硼、钙处理对甜橙果实膳食纤维及相关水解酶活性的影响

1材料与方法

1.1 试验材料

1.2测定方法

1.3数据分析

2结果与分析

2.1 Ca、B处理对红肉脐橙果实Ca、B含量的影响

2.2 Ca、B处理对红肉脐橙果实DF含量的影响

2.3 Ca.、B处理对红肉脐橙果实水解酶活性的影响

3讨论

3.1 Ca、B处理对红肉脐橙果实Ca、B含量的影响

3.2 Ca、B处理对红肉脐橙果实DF含量的影响

3.3 Ca、B处理对红肉脐橙果实水解酶活性的影响

第5章甜橙果实水解酶基因的克隆、表达与亚细胞定位

1材料

2方法

2.1 目的基因的克隆与鉴定

2.2 目的基因的亚细胞定位

2.3基因的实时定量荧光PCR

3结果与分析

3.1 Exp基因的克隆、分析与表达

3.2 Exp与其它水解酶基因的亚细胞定位

3.3水解酶基因在甜橙果实中的实时定量表达

4讨论

4.1 Exp基因在甜橙果实DF代谢中的作用

4.2 PG基因在甜橙果实DF代谢中的作用

4.3 PE基因在甜橙果实DF代谢中的作用

4.4 Cx基因在甜橙果实DF代谢中的作用

4.5β-Gal基因在甜橙果实DF代谢中的作用

第6章甜橙果实的细胞超微结构

1材料与方法

1.1 试验材料

1.2切片制作方法

2结果与分析

2.1 红肉脐橙果实发育过程中细胞的超微结构

2.2 Ca、B处理红肉脐橙果实细胞的超微结构

3讨论

3.1 红肉脐橙果实细胞超微结构的变化

3.2 Ca、B处理对红肉脐橙果实细胞超微结构的影响

小 结

参考文献

致谢

图版及说明

附录