库尔勒香梨锈斑形成过程中果皮木质素和纤维素含量的变化研究

陈国刚，刘 琦，任雷厉，唐文娟，江 英，陈正行

(1.江南大学食品学院，江苏无锡214122; 2.石河子大学食品学院，新疆石河子832003)

库尔勒香梨锈斑形成过程中果皮木质素和纤维素含量的变化研究

陈国刚1，2，刘 琦2，任雷厉2，唐文娟2，江 英2，陈正行1，*

(1.江南大学食品学院，江苏无锡214122; 2.石河子大学食品学院，新疆石河子832003)

主要研究了库尔勒香梨在不同条件下贮藏时，其形成锈斑过程中果实木质素和纤维素含量的变化。采用质量法测定香梨果实木质素和纤维素的含量。结果表明，在冷藏条件下，较高的温度和湿度有助于锈斑的形成，且木质素和纤维素含量较高;相同湿度下，高浓度CO2可能对果实造成伤害，使果实品质下降较快，造成木质素和纤维素含量增加;锈斑区域木质素和纤维素含量比完好组织高，且随着锈斑继续增大，锈斑区域木质素和纤维素积累越多，其与完好组织之间木质素和纤维素含量差异越明显。

香梨，锈斑，木质素，纤维素

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

库尔勒香梨 产地库尔勒;硫酸、氢氧化钾、乙醚 天津市富宇精细化工有限公司;甲基红 天津市光复精细化工研究所;乙醇 天津市福晨化学试剂厂;所有试剂 均为分析纯。

冷库 江苏武进市晶宫冷藏设备厂;气调库深圳市中科制冷设备有限公司;冰箱 青岛海尔冰箱制造厂;电子分析天平 上海天平仪器厂;砂芯坩埚、电子万用炉 北京市永光明医疗仪器厂;回流冷凝管 四川蜀玻有限责任公司;真空抽滤泵 北京莱伯泰科仪器有限公司等。

1.2 测定方法

1.2.1 贮藏环境条件 见表1。

表1 贮藏环境条件

1.2.2 香梨果皮木质素含量的测定 采用质量法测定［5］:称取10g果皮组织，在100℃下烘去绝大部分水分后放入烧杯，加入15mL已冷却至15±5℃的H2SO4溶液［w(H2SO4)=72%］，用玻璃棒搅拌至无块状，静置3h。然后加水至400mL，在电炉上回流沸煮4h后用质量恒定的砂芯坩埚抽滤，将烧杯内的木质素完全转移到砂芯坩埚中，充分洗涤坩埚至无酸性，再将盛有木质素的坩埚放在105℃烘箱中烘至质量恒定，取出称质量，按照以下公式计算木质素的质量分数(%)，计算公式:

Wm(%)=Mm/M0×100%

式中:Wm-木质素质量分数，%;Mm-木质素质量，g;M0-果肉质量，g。

1.2.3 香梨果皮纤维素含量的测定［6］样品酸处理:取10g果皮组织，加入1.25%煮沸的硫酸200mL，立即接回流冷凝管，连续微沸30min，每隔5min将三角瓶徐徐振荡，注意保持硫酸浓度不变，样品不可损失。加热完毕后，取下三角瓶，立即用亚麻布过滤，用沸水洗残渣至不显酸性(甲基红为指示剂)。

样品碱处理:将酸洗不溶物放入原容器中，加入200mL煮沸的12.5g/L氢氧化钾溶液，接回流冷凝管，同样微沸30min后，立即用亚麻布过滤，以沸水洗涤2～3次至洗液不呈碱性。

干燥:用水把残渣洗入已称重干燥的坩埚中，抽滤后，依次用乙醇和乙醚各洗涤一次。将坩埚和内容物在105℃烘干至恒重，冷却称重，计算公式:

粗纤维含量(%)=(m1-m0)/m×100%

式中:m-样品质量，g;m0-105℃烘至恒重坩埚质量，g;m1-105℃烘至恒重坩埚质量+样残渣重，g。

2 结果与分析

2.1 香梨锈斑形成过程中果皮木质素含量的变化

报道指出该地区越穷，增长越慢。大多数增长低于平均水平的省份都很贫穷（例11）。在贫困地区，经济速度放缓的现象更加严重（例12）。在旅程架构中，若速度快的旅行者提升了平均速度，则会使速度慢的旅行者难以追赶平均速度，而平均速度放缓时，速度慢的旅行者离平均速度越远，这体现了旅行者队伍的整体速度水平都在下降。同理，经济发展放缓时，若贫穷的省份经济放缓的速度更加严重，则会导致趋同化停滞，这与之前一些乐观的经济学家期望（使富裕省份经济发展慢下来，内陆地区的高速增长潜力将弥补这一点）相差甚远。

木质素是构成植物骨架的主要成分，沉积于植物的木质化组织细胞壁中的芳香类物质。它在幼嫩植物中含量很少并且与植物的抗病性有关，在果蔬衰老或受到病虫害侵染时，木质素、角质、栓质等结合，起到保护细胞的作用。因而在研究香梨锈斑形成过程中，测定果皮木质素含量的变化是十分重要的。不同贮藏条件下，香梨在表皮锈斑形成过程中果皮木质素含量的变化，结果见图1～图5。

2.1.1 冷库贮藏条件下香梨锈斑形成中果皮木质素含量的变化 香梨锈斑形成中果皮木质素含量在冷藏条件下变化如图1、图2所示，香梨果皮木质素含量有上升趋势，冰箱贮藏与冷库Ⅰ贮藏完好果皮组织木质素含量相差不大，冰箱贮藏完好果皮组织木质素含量高于冷库Ⅴ贮藏完好果皮组织木质素含量，这可能是由于贮藏温度高，香梨各生理代谢活动旺盛，促进梨果衰老，因而果皮木质素含量增加。由图1、图2可知，当锈斑面积高于0.25cm2，锈斑区域果皮木质素含量比完好果皮组织高，随着锈斑继续增大，锈斑区域果皮木质素积累越多，其与完好果皮组织之间木质素含量差异越明显。

图1 不同湿度下香梨锈斑形成中果皮木质素含量的变化

图2 不同温度下香梨锈斑形成果皮中木质素含量的变化

2.1.2 气调贮藏条件下香梨锈斑形成中果皮木质素含量的变化 图3～图5显示了气调贮藏下香梨锈斑形成中果皮木质素含量的变化，完好果皮组织中，CAⅢ贮藏完好果皮木质素含量低于CAⅠ、CAⅡ贮藏完好果皮木质素含量，相同气体成分下湿度较高有利于保持香梨品质，因此，CAⅢ完好果皮组织中木质素含量较低;CAⅠ贮藏完好果皮木质素含量低于CAⅣ、CAⅤ贮藏完好果皮木质素含量，CAⅢ贮藏完好果皮木质素含量低于CAⅥ、CAⅦ贮藏完好果皮木质素含量，这可能是由于高湿环境下高浓度CO2可能对果实造成伤害而不利于果实的贮藏，使果实品质下降较快，造成果皮木质素含量增加。由图3～图5可知，锈斑形成初期，香梨锈斑区域果皮木质素含量与完好组织差异不大;当锈斑面积大于0.25cm2，锈斑组织中果皮木质素含量高于完好果皮组织;香梨锈斑面积越大，锈斑区域果皮木质素含量增加的趋势越明显。

图3 不同湿度下香梨锈斑形成中果皮木质素含量的变化

图4 不同气体成分下香梨锈斑形成中果皮木质素含量的变化(RH=80%)

图5 不同气体成分下香梨锈斑形成中果皮木质素含量的变化(RH=90%)

上述结果表明，香梨果皮形成锈斑时，为了抵御病害的入侵受伤部位形成了木栓化的细胞层，木栓质主要是植物细胞壁的非碳水化合物，通常不透水，不易被酶水解，它可以起到防止病害入侵的作用。香梨锈斑形成初期对周围组织伤害较小，木质素变化不明显，当香梨锈斑面积大于0.25cm2，锈斑区域组织的果皮细胞自我保卫系统开始启动，形成木栓质来防止病害进一步危害，所以锈斑区域果皮组织中木质素含量高于完好组织。

2.2 香梨锈斑形成过程中果皮纤维素含量的变化

纤维素、半纤维素是植物细胞壁的主要成分，对细胞起着支架和保护作用。一些果蔬在成熟衰老或受到损伤时纤维素的含量往往增加，使果蔬组织变得坚硬粗糙。因此，在香梨锈斑形成过程中研究纤维素含量的变化，对香梨抗机械损伤和抗病害方面有着重要意义。不同贮藏条件下，香梨在果皮锈斑形成过程中果皮纤维素含量的变化，结果见图6～图10。

2.2.1 冷库贮藏条件下香梨锈斑形成中果皮纤维素含量的变化 如图6、图7显示，冷库贮藏与冷库Ⅰ香梨完好果皮组织纤维素含量差异不大，冷库Ⅴ完好果皮组织纤维素含量低于冰箱完好组织的，这可能是由于冰箱贮藏温度高，加速了香梨衰老，果实品质下降，使纤维素含量升高;锈斑面积大于0.25cm2，香梨锈斑区域纤维素含量高于完好组织，随着香梨锈斑面积增大，锈斑区域果皮纤维素含量升高幅度增大。

图6 不同温度下香梨锈斑形成中果皮纤维素含量的变化

图7 不同湿度下香梨锈斑形成中果皮纤维素含量的变化

2.2.2 气调贮藏条件下香梨锈斑形成中果皮纤维素含量的变化 气调贮藏条件下香梨锈斑形成期间的果皮纤维素含量变化如图8～图10所示，各处理完好果皮组织中纤维素含量呈变化趋势不明显;当香梨锈斑大于0.25cm2，锈斑区域果皮纤维素含量上升速度增加;锈斑面积越大，锈斑区域果皮纤维素积累量增多，其与完好果皮组织之间纤维素含量差异越明显。

图8 不同湿度下香梨锈斑形成中果皮纤维素含量的变化

图9 不同气体成分下香梨锈斑形成中果皮纤维素含量的变化(RH=80%)

由上述分析可知，香梨表皮锈斑的形成会影响其周围区域果皮组织纤维素的含量。纤维素作为植物细胞壁的骨架及保护结构，当有病害入侵时，受伤部位纤维化程度往往增加，它将与木质素、角质、栓质等结合，形成保护层来防止病害的入侵。因此，香梨果皮形成锈斑后，锈斑周围区域果皮组织纤维素含量将会增加。由此可知，香梨果皮锈斑的形成，造成香梨品质下降，影响其商品价值。

图10 不同气体成分下香梨锈斑形成中果皮纤维素含量的变化(RH=90%)

3 结论

以不同条件下贮藏的香梨为研究对象，对贮藏过程中香梨锈斑的形成与果皮木质素和纤维素含量变化的研究发现:在冷藏条件下，较高的温度和湿度有助于锈斑的形成，且果皮木质素和纤维素含量较高。在气调贮藏条件下，相同气体成分下湿度较高有利于保持香梨品质;相同湿度下，高浓度CO2可能对果实造成伤害而不利于果实的贮藏，使果实品质下降较快造成果皮木质素和纤维素含量增加。

在贮藏过程中当香梨锈斑面积大于0.25cm2时，香梨锈斑区域果皮木质素和纤维素含量高于完好果皮组织，随着香梨锈斑面积增大，锈斑区域果皮木质素和纤维素含量升高幅度增大。

［1］辛树帜.中国果树史研究［M］.北京:农业出版社，1983:57.

［2］辛培刚.梨树过氧化物酶同工酶分析及亲缘关系探讨［J］.果树科学，1989，6(3):153-158.

［3］高启明，李疆，李阳.香梨研究进展［J］.经济林研究，2005，23(1):79-82.

［4］马建江，宋文.巴州香梨生产中存在的主要问题及解决办法［J］.山西果树，1996(4):7-9.

［5］蒋少军.甘肃大麻纤维组分的测定分析［J］.印染助剂，2008，25(2):44-46.

［6］大连轻工业学院，华南理工大学等合编.食品分析［M］.北京:中国轻工业出版社，2003:200-202.

Study on the changes of the lignin and cellulose content of fruit peel during the formation of Kuerle pear rust

CHEN Guo-gang1，2，LIU Qi2，REN Lei-li2，TANG Wen-juan2，JIANG Ying2，CHEN Zheng-xing1，*
(1.College of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China; 2.Food College，Shihezi University，Shihezi 832003，China)

The Korla pears which stored under different conditions，the changes of the lignin and cellulose content of fruit peel during the formation of rust were studied.The lignin and cellulose content of pear fruit peel was determined by quality methods.The results showed that under the cold condition，high temperature and humidity contributed to the formation of rust，and the high content of lignin and cellulose，the same humidity，the high concentration of CO2could hurt the fruit，cause rapid decline of fruit quality，lignin and cellulose content increase. The lignin and cellulose contents were higher in the rust area than the well-organized，and continued to increase as the rust.The lignin and cellulose accumulation in the rust area were more，and the rust area and the well organizations had more obvious differences in the content of lignin and cellulose.

Kuerle pear;the rust spot;lignin;cellulose

TS255.3

A

1002-0306(2011)03-0356-04

香梨是新疆的特色果树品种之一，目前学术界对其种源问题说法不一。新疆梨的栽培历史至少有1400到2000年左右。又有《大唐西域记》(公元646年)中记载:阿耆尼国(今焉耆)…土宜糜、黍、宿麦、香枣、葡萄、梨、李诸果，屈支国(今库车)有梗稻、出葡萄、石榴，多梨、李、桃、杏［1］。说明“瀚海梨”早在5至7世纪时在塔里木盆地北缘已进行了大面积的栽培。因此，有人认为“瀚海梨”是香梨的亲本之一。但关于香梨的另一个亲本是谁却众说纷纭。对此众多学者进行了大量研究，通过同工酶酶谱分析有人认为香梨果实的果形与洋梨近似，而叶片锯齿与白梨相似［2］。香梨主产区位于新疆东南部巴州境内的孔雀河畔，主要分布在巴州地区的库尔勒市、轮台县、尉犁县等，截止2002年种植面积已达3万公顷，产量达2万t［3］。从1995年至今香梨种植面积每年以0.32～0.66万公顷的规模迅速扩展［4］。目前库尔勒香梨的采后贮藏保鲜技术已日趋完善，其内在品质潜能已被充分挖掘。但是据调查人工气调贮藏中后期其果面易产生果锈，而大大降低了它的商品价值，已成为阻碍库尔勒香梨发展的重要因素。因此，本实验通过研究香梨锈斑形成过程中果实木质素和纤维素含量的变化，进而说明香梨贮藏过程中锈斑形成与果实木质素和纤维素的含量变化关系，为更好地贮藏香梨提供理论依据。

2010-08-30 *通讯联系人

陈国刚(1978-)，男，在读博士，主要从事果蔬加工及贮藏研究。

国家自然科学基金(C110604)。