海藻糖对月季切花的抗衰保鲜作用研究

马少敏，王荣辉，兰 瑛，韦函忠

（1.南宁邦尔克生物技术有限责任公司，广西南宁 530003；2.南宁沛鸿民族中学，广西南宁 530021；3.南宁发酵与酶工程技术研究中心，广西南宁 530003）

月季(Rosa hybrida)属蔷薇科蔷薇属。月季色彩艳丽、优美多姿，深受人们的喜爱，是世界花卉贸易中最重要的四大切花之一，占整个切花消费量的1/6，在我国切花市场上消费量已居第1位[1]。但月季切花的自然寿命一般较短，大部分品种的瓶插寿命只有3.5～7.0 d[2]，瓶插期间易发生花头下垂、花瓣蓝变等现象，导致其观赏品质下降。目前国内外虽然对月季切花的保鲜剂、保鲜技术及其相关生理变化进行了许多研究，利用蔗糖、杀菌剂、乙烯抑制剂、无机盐、植物生长调节剂、有机酸及其盐类等进行保鲜都取得一定效果[3]，但由于月季花品种繁多，且各品种间切花代谢差异大，因此没有通用有效的保鲜剂。

海藻糖（Trehalose）是由2个葡萄糖分子以α,α,1,1-糖苷键构成的非还原性糖，广泛存在于藻类、真菌、细菌和昆虫、线虫等低等生物中，目前我国已经能够采用酶转化法大量生产，作为具有优质甜味、防止蛋白质变性、抑制淀粉老化、抑制脂质酸败的功能性糖类即将走入我们的日常生活。海藻糖最令人称奇的生物学功能是优良的抗逆保护作用，许多在逆性环境如干燥脱水、高温、冷冻、高渗等状态下表现出非凡耐受力的生物物种，都与它们体内合成、积累大量海藻糖有直接的关系。外源性的海藻糖在植物生长中同样能起到抗逆作用[4]，该文以海藻糖作为保鲜剂，研究其对月季切花的抗衰保鲜作用。

淀粉老化：经完全糊化的淀粉，在较低温度下自然冷却缓慢脱水干燥，使已经破坏的淀粉分子氢键再度结合，淀粉晶体重结晶沉淀为凝胶体的现象为淀粉的老化，通常又叫淀粉回生（Retrogradation）。淀粉的老化与淀粉的组成密切相关，直链淀粉比支链淀粉老化得快，支链淀粉在一定程度上还有抑制直链淀粉老化的作用。不同种类的淀粉，老化速度不同，有研究表明，小麦、玉米和大米等6种淀粉的老化速度按小麦、玉米＞大米、大薯、马铃薯＞＞蜡玉米的顺序依次减小。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种：月季品种为艳粉色月季，购于南宁市园广利鲜花店，选取健壮、含苞欲放或微开(花朵最外2～3枚花瓣开始向外翻卷)、大小基本一致的切花，分为7组，每组各10枝。

海藻糖（含量＞98%），南宁中诺生物工程有限责任公司；蔗糖为市售分析纯试剂；DDS-307电导率仪，上海精密科学仪器有限公司；JD2000-2G电子天平，沈阳龙腾电子有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 瓶插试验方法。月季花枝用消毒剪刀在水下斜剪，长度30 cm，留3片复叶，分别插于盛有500 mL不同瓶插液的烧杯中，置于室内散射光下，每天10:00观察、记录形态、称重；每2 d取样测定相对外渗率。瓶插液分为7组：①清水对照组：蒸馏水；②1%海藻糖组；③3%海藻糖组；④5%海藻糖组；⑤7%海藻糖组；⑥10%海藻糖组；⑦3%蔗糖组。瓶插液每2 d更换1次。

1.2.2 形态指标。主要根据花瓣的颜色与膨胀度评分，评分标准如下[5]：100分——花色纯正，无色变，鲜艳，膨胀度好（一般指刚采时的状态）；90分——有轻微的色变，但鲜艳，花色轻微黯淡但纯正；80分——有轻微色变且花色略黯淡，膨胀度稍差；70分——色变较明显，花色黯淡或膨胀度较差，出现蓝变，花朵已失去观赏价值但叶色尚好，饱满直立；60分——花瓣色变明显，有坏死斑块或斑点，花瓣失水明显，叶片中度萎蔫。每组固定取3枝切花进行评分，取平均值。

1.2.3 鲜重变化。将上述的每组3枝切花用吸水纸稍吸干表面水分，在电子天平上称重，计算平均重量M。瓶插当天为第0天，记录为M0，第1天后记录为M1，第2天后记录为M2，依次记录。第(n+1)天的鲜重变化量=Mn+1-Mn，计算第(n+1)天的相对鲜重变化量=(Mn+1-Mn)/[(Mn+Mn+1)/2][5]。

1.2.4 相对外渗率测定。用自来水冲洗供试花瓣除去表面沾污物，再用蒸馏水冲洗1～2次，用干净纱布轻轻吸干花瓣表面水分，用直径为1 cm的打孔器钻取小圆片。将小片混合均匀，快速称取鲜样2份，每份1 g，分别放入编号为A、B的三角瓶中。作如下处理：

A瓶常温处理，加入蒸馏水50 mL，放入真空干燥器，用真空泵抽气25 min（以抽出细胞间隙中的空气），然后缓缓放入空气，从真空干燥器中取出A瓶。

B瓶加入蒸馏水50 mL，称重，置电炉上煮沸10 min，冷却后再称重并加蒸馏水至原重量，继续浸泡。

将A、B瓶放置室温下浸提1 h左右（经常摇动，以有利电解质外渗）。将花片从瓶中夹出，用电导仪分别测定A、B瓶溶液的电导率，同时测定蒸馏水（空白）的电导率，按下式计算常温处理电解质的相对外渗率[6]：

2 结果与分析

2.1 海藻糖对月季切花形态指标的影响

各试验组月季切花第0～8天的形态评分结果如表1所示。各试验组月季切花第0、4、7天的外观形态如图1所示。

由表1和图1可知，以蒸馏水为瓶插液时，该月季的观赏日期很短，只在第0～3天具有较好的观赏价值，并且在第3天已经出现了垂头现象；3%蔗糖作为瓶插液时，月季的观赏日期比蒸馏水对照组延长了1 d，在第5天开始垂头蔫萎；3%和5%的海藻糖作为瓶插液时，可以更多地延长月季的观赏日期，尤其是5%海藻糖的作用最好，第7天时仍有较好的观赏价值，观赏日期比蒸馏水延长1倍。

2.2 海藻糖对月季切花鲜重变化的影响

瓶插期间各组月季切花相对鲜重的变化如图2所示。各试验组月季切花在瓶插过程中的鲜重变化趋势相似，瓶插第1天鲜重稍有增加，第2～7天鲜重均呈下降趋势。蒸馏水组和蔗糖组的鲜重下降总体上大于海藻糖组，尤以第5～7天的鲜重下降最显著。第7天，蒸馏水组的鲜重比第0天下降了50.0%，3%蔗糖组的鲜重下降了47.7%，5%海藻糖组的鲜重仅下降了28.3%，表明海藻糖对月季切花在瓶插期间具有一定的延缓失水作用。

表1 瓶插月季外观形态评分分

图1 瓶插月季切花形态变化

图2 海藻糖对月季切花相对鲜重变化的影响

图3 海藻糖对月季切花相对外渗率的影响

2.3 海藻糖对月季切花电导率的影响

植物的细胞质膜受到损伤时，往往表现为膜透性增大，细胞内部分电解质外渗，外液电导率增大。瓶插期间蒸馏水对照组、5%海藻糖组和3%蔗糖组月季切花相对外渗率的变化如图3所示。

由图3可知，随着瓶插时间的延长，各组月季切花的相对外渗率都呈上升的趋势，但蒸馏水对照组和3%蔗糖组的上升速率明显高于5%海藻糖组。蒸馏水对照组第7天的相对外渗率比第1天上升了79.8%，3%蔗糖组上升了176.0%，而5%海藻糖组仅上升了10.9%，远低于蒸馏水和蔗糖组，表明海藻糖有明显的保护月季切花细胞质膜的作用。

3 讨论

切花衰老的影响因素有外部环境因素和内部因素2个方面。外部环境因素主要是光、温度、湿度、营养、细菌和气体成分等，它们通过影响花的内在生理生化的变化来影响其衰老过程的；内部因素是衰老过程中起决定作用的因素，包括水分代谢，切花的鲜度取决于吸水速率和蒸腾速率的平衡，减轻花茎导管堵塞改善吸水，可改善花朵的衰老，如在切花瓶插液中加入抑菌剂防止细菌增殖引起导管堵塞，可延长花期；糖分的减少主要与呼吸作用有关，在瓶插液中加入糖类物质，不仅为花卉提供呼吸代谢的基质，也可作为有效的渗透压调节剂延缓衰老；内源性激素如乙烯等，对乙烯敏感型花卉品种的衰老作用明显；生物膜将细胞与外界隔开，并将细胞分室化，以保证在特定的区域进行特定的生理生化反应，膜受损、膜的通透性增加，是切花衰老的明显标志[7]。

海藻糖是天然的糖类，作为一种生物体内典型的应激代谢物，主要扮演着贮存能量供逆性环境下使用的角色，干酵母后期生长的能量和碳源主要就是海藻糖，昆虫在长时间飞行中的主要能量也来源于海藻糖。在瓶插液中加入海藻糖成分，可为切花提供呼吸作用的碳源，延缓切花的衰老。海藻糖在自然界中的另一个重要功能是抗逆保护作用，尤其是对干燥脱水胁迫的保护作用十分显著。海藻糖和其它糖类相比有非常高的水合力，海藻糖分子能很强地将水分子吸引到周围，形成分子集合体，这可能是该研究中观察到海藻糖组的月季切花相对鲜重下降较少，有延缓失水现象的原因。要准确地探明海藻糖的水合作用，还需要采用核磁共振技术进一步分析。

此外，海藻糖对生物体的抗逆保护作用，是主要通过对生物膜和蛋白质的保护作用实现的。海藻糖的非还原性使得它能够与氨基酸、蛋白质稳定地共存而不发生美拉德（Maillard）反应；而还原性糖的醛基与生物膜蛋白的伯氨基发生美拉德反应，影响膜的功能；在膜失水后海藻糖的-OH与膜磷脂的之间存在氢键相互作用，即所谓的“水替代”作用，海藻糖的“水替代”作用使得失水后膜磷脂双层周围仍存在一层假定的水化层，可以避免膜脂双层融合、相变和内容物泄漏[8]。海藻糖在逆性条件下能够保护超氧化物歧化酶等蛋白质的活性，减少了体内氧化产物的产生，进而也稳定了生物膜的正常功能。该研究观察到海藻糖组的月季切花相对外渗率的变化大大低于对照组，表明海藻糖延缓月季切花衰老的机理也是通过稳定生物膜来实现的。

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