r ア ル コ ー 遠 ア ル 心 ミ 不 ラ 溶 ー 性 ゼ 画 処 分 理 ｣

弘前大学教育学部紀要 第85号 :115‑120 (2001年3月) Bull.Fac.Educ.HirosakiUniv.85:115‑120 (Man2001)

115

リンゴ7品種の果実の生育中における細胞壁多糖の構造変化 ChangesintheStmctureofCellWallPolysaccharidesduringFmit

GrowthofSevenAppleCultivars

加藤 陽治 *･斎藤 幸子 **･佐藤 あつ子 ***

YqiiKATO*,SachikoSAITO**,Atsuko′SATO***

荒川 修 ****･元村 任意 ****

OsamuARAKAⅥJA****andYoshieMOTOMURA****

論文要 旨

弘前大学農学生命科学部 附属藤崎農場 において栽培 した リンゴ7品種,"ふ じ","王林","国光","陸奥",

"スターキ ング ･デ リシャス (SKD)","紅玉"お よび "金星"を用 い,生育過程 (1994年8月1日,10月 7日,11月10日) にお ける果実可食部細胞壁多糖 の組成変化を比較 した｡

いずれ の品種 において も,壁 を構成す る多糖 に違いはみ られないが,ペ クチ ン含量 に品種間差がみ られた｡

また,生育過程 で,特 に "ふ じ","陸奥",お よび "SKD"において,細胞壁 のペ クチ ンの可溶化の可能性 が示唆 された｡

キー ワー ド :リンゴ,炭水化物,細胞壁多糖 1.緒 言

リンゴ果実の品質,テ クスチ ャー,保存性 な ど はすべて リンゴ果実 の成熟 と関わ りを もっている｡

その成熟 にお ける組織軟化は細胞壁多糖 とそれ を 分解す る酵素が関与 してい る といわれ ている｡ こ れ まで, リンゴの軟化時 にお ける細胞壁 の変 化 と して,ペ クチ ン分子の分子量低下 を伴わない可溶 化,ガ ラク トース含量の低下, あるいはペ クチ ン 側鎖多糖か らのガ ラク トースやア ラビノース含量 の顕著な低下な どが知 られ ているト8)｡ また,これ らに関与す る酵素 の研究 も進 め られ ている915)0 しか し,組織軟化に関 してみ て も品種 間で大 きな 違いがみ られ, ある品種では ｢ボケ｣ と呼ばれ る 粉質化が著 しく進む｡軟化機構解 明に関 しては未 だ不明な点が多い｡

そ こで,今 回はまず, 同一場所 で, 同時期 に栽 培 された リンゴ7品種 の生育期間 中にお ける果実 細胞壁多糖 の変 化について把握す ることを 目的 と

した｡

2.実験 方 法

1)材料

弘前市 の弘前大学農学生命科学部附属藤崎農場 で栽培 している リンゴ品種 "ふ じ", "王林","国 光","陸奥","スターキ ング ･デ リシャス (SK D)","紅玉"お よび "金星"の7品種 を用 いた｡

各品種果実 を1994年8月1日,10月7日,11月10 日にそれぞれ収穫 した｡

各 品種 の収穫果可食部 を果実の4倍量 の メタノ ール とともに ミキサ ーによ り磨砕 し,磨砕物 を東 洋漉紙N0.2で漉過 した｡不溶物残連 は80% メタノ ール とともに ミキサーで磨砕,漉過操作 を3回繰 り返 した｡最終残連はアセ トン洗浄後,風乾 し,

｢アル コ‑ル不溶性画分｣ とした｡アル コール抽 出画分 (漉液)はアセ トン洗液 も含め濃縮乾 固 し て ｢アル コール可溶性画分｣ とした｡

*弘前大学教育学部家政学科教室

DepartmentofHomeEconomics,FacultyofEducation,HirosakiUniverslty

****弘前大学農学生命科学部

FacultyofAgricultureandLifeScience,HirosakiUniverslty

**現在 木造地域農業改良普及セ ンター

***現在 弘前大学教育学部 附属小学校

116 加藤陽治 ･斎藤幸子 ･佐藤あつ子 ･荒川修 ･元村任意 2)アル コール可溶性画分

アル コール可溶性画分は減圧下濃縮乾固 した｡

これ を水に溶解 し,遠心操作 (3,000rpm,30分) で不溶物を除き,上清 中の糖量 をフェノール ･硫 酸法16)にて測定 し, ｢単糖 ･オ リゴ糖画分｣ とした｡

この画分 の糖 分析 はイオ ンク ロマ トグ ラフDX‑

300(日本ダイオネ クス社)を用いて前報17)にな ら って行 った｡

3)アル コール不溶性画分の分画

アル コール不溶性画分 (50mg)を10ml容栓付 き遠心管 に入れ,20mMの酢酸 :酢酸ナ トリウム 緩衝液 (pH5.5) 10mlに懸濁 し,沸騰 湯浴 中で 10分間加熱処理 した｡室温 まで冷却後,イ ソア ミ ラーゼ (118単位)(pseudomoL7aS,59,000単位/ml, 生 化 学 工 業) と グ ル コ ア ミ ラ ー ゼ (7単 位)

(Rhizopusnl'veus,35単位/mg,生化学工業)を加 え,表面を数滴の トルエ ンで覆い40℃^{で24時間反}

応 させた｡反応後,遠心操作 (3,000rpm,30分) によ り上清画分 と沈殿画分に分けた｡沈殿画分は 水で洗浄後,凍結乾燥 し｢水不溶性画分｣とした｡遠 心上清 は沈殿洗液 と一緒 に し濃縮乾 固後水 (1.0 ml)に溶解,あ らか じめ蒸留水で平衡化 しておい たBio‑°elp‑2のガ ラスカラム (4.5×22cm)にの せ,蒸留水で溶 出 した｡溶 出液 は2.Omlずつ フラ クシ ョンコレクターで集め,そのなかか ら適 当量 とりフェノール ･硫酸法16)にて糖量 を測定 した.

カラムのボイ ドボ リューム (試験管番号15‑20) に溶出 した糖 を ｢水可溶性多糖画分｣ とした｡単 糖溶出位置 (試験管番号40‑50)に溶出 した糖量 を もって ｢デ ンプン｣量 とした18)0

4)水不溶性画分の構成糖量

水不溶性画 分5.0mgを10ml容栓 付 き試験管 に とり72%硫酸 (0.2ml)に懸濁, ソニ ックバス中 で1時間処理 し溶解 した｡その後,硫酸濃度が1.5 Mになるよ うに蒸留水1.6mlで希釈 し,100℃^で2

時間加水分解 した｡遠心操作 (3,000叩m,30分) によ り不溶物 を除去 した｡遠心上清の一部 を とり, フェノール ･硫酸法16)にて仝糖量 (グル コース相 当量 として),カルバゾール ･硫酸法19)にて酸性糖 量を求めた｡

中性糖量 :遠心上清の一部 を とり炭酸バ リウム で中和後,2‑デオキシグル コースを加 え,よく擾 拝 し漉過 した｡櫨液 をAmberliteIR‑120(H+壁) で処理 し減圧乾固 した｡得 られた加水分解物 中の

構成 中性単糖はアル ジ トール トリフルオ ロアセテ ー トとした後,ガスクロマ トグラフィーにて定量 した｡ガスク ロマ トグラフは 日立製のG‑500を用 い,カ ラ ム は1.5% QF‑1/ChromosorbW (AW‑

DMCS)(0.4× 200cm,ガ ラス カ ラム)を用 い 140cc の定温で分析 した20).

酸性糖量 :遠心上清の一部 を とりカルバゾール ･ 硫酸法 にてガ ラクツ ロン酸相 当量 として求めた｡

但 し,本法では中性糖 も発色す るのであ らか じめ その影響を調べておき,上記 中性糖量か らその影 響 を算出,カルバゾ‑ル ･硫酸法で求めた値か ら 差 し引き [真の酸性糖量 ‑ カルバ ゾール ･硫酸 法にて求めた酸性糖量 ‑ (ガスクロマ トグラフィ ー法で求めた中性糖量 × 0.23)],それ を酸性糖量

とした｡

3.結果および考察

リンゴ果実の可食部 をアル コール可溶性画分 と アル コール不溶性画分 に分 けた｡ (図1)｡表1に, 実験 に用いた各品種 の各生育時期における果実重 量,可食部重量,80%アル コール不溶性画分の重 量,お よびアル コール不溶性画分の可食部重量 に 対す る割合 を示 したOアル コール不溶性画分の可 食部重量に対す る割合は2‑ 4%程度であった｡

アル コール不溶性画分は, さらにデ ンプン画分, 水可溶性多糖画分お よび水不溶性多糖画分に分 け た (図1)｡各品種 の各時期 にお けるそれぞれの全 糖量をフェノール ･硫酸法にてグル コース相当量 として求め, ま とめたのが表2である｡いずれの 品種で も, また,生育期間で も主要炭水化物は単 糖 ･オ リゴ糖で約77‑91%を占めていた｡単糖 ･ オ リゴ糖 の組成 を陰イオ ンクロマ トグラフィーで 調べ る と,主 に, ソル ビ トール, グル コースお よ び フラク トースか らなっていた｡

アル コール不溶性でかつ水不溶性画分の酸性糖 と中性糖 をそれぞれ カルバゾール ･硫酸法 とフェ ノール ･硫酸法で調べてその比率を求めたのが表 3である｡"ふ じ","国光","陸奥"お よび "スタ ーキング･デ リシャス (SKD)"の品種 において, 生育 中に細胞壁 の酸性糖すなわちガ ラクツロン酸 の減少が示唆 された｡そ こで,水不溶性画分 に含 まれ る多糖 の構成糖 を調べ,その結果をま とめた のが表4である｡"ふ じ","陸奥"お よび "スター キング ･デ リシャス (SKD)"の品種 において, ガ ラクツロン酸の減少が確認 された｡

これ まで,KneeとBartleyl 4)は,成熟 中の リン

リンゴ 7品種の果実の生育 中における細胞壁多糖の構造変化

図1 リンゴ果実可食部炭水化物の分画 リンゴ果実可食

4倍Jtメタノールとともにミキサーで磨砕 減退

80%メタノールとともにミキサーで磨砕 遭遇

ア セ

残 ｢ 芸 能

r ア ル コ ー 遠 ア ル 心 ミ 不 ラ 溶 ー 性 ゼ 画 処 分 理 ｣

日日糖 ･オリゴ糖商

表1 リンゴ果実の総重量に対する可食部の割合および可食部に対するアルコール不溶性 画分の割合

**育期

生時

種

品 総 量 可食部 80%メタノール (B)/(A) (C)/(B) (A)(g) (B)(g) 不溶性画分(C)(g) (%) (g/100g)

ⅠⅡⅢ

王 林

国 光 Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

陸 奥 Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ sKD* Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

紅 玉 Ⅰ

Ⅱ

金 星 Ⅰ

Ⅱ

516.5 372.3 460.6 350.0 721.3 589.7 513.9 390.3 505.1 387.0 512.3 340.0 437.5 300.0 345.3 271.8 461,6 371.8 621,9 495.2 431.2 351.6 516.8 427.7 461.6 331.8 421.8 333.4 466.9 356.0 549.7 408.5 410.9 314.2 438.4 302.3 401.0 315.8

ll.765 9.724 13.136 ll.101 13.397 13.267 10.900 10.785 ll.136 14.420 ll.559 ll.483 8.920 8.755 7.767 10.950 7.960 8.457 9.558

72.1 3.160 76.0 2.779 81.8 2.228 75.9 2.844 76.6 3.462 66.4 3.320 68.6 3.633 78.7 3.969 80.5 2.995 79.6 2.912 81.5 3.287 82.8 2.685 71.9 2.689 79.0 2.626 76.2 2.182 74.3 2.681 76.5 2.533 69.0 2.798 78.8 3.027

*スターキングデ リシャス

**Ⅰ, Ⅱお よびⅢは,それぞれ8月1日,10月7日お よび11月10日に採集 した試料｡

117

118 加藤 陽治 ･斎藤幸子 ･佐藤 あつ子 ･荒川修 ･元村任意

表2 リンゴ果実の生育に伴 う可食部 の炭水化物組成 の変化

(mgグル コース相 当量/100g可食部生重量)

品 種 生育 時期**

単 糖 非デンプン性多糖類

及び デンプン

オ リゴ糖 水可溶性 水不溶性

合 計

ふ じ

王 林

国 光

陸 奥

sKD*

紅 玉

金 星

Ⅰ 7,268 36

Ⅱ 7,395 224

Ⅲ 8,218 53

Ⅰ 10,958 57

Ⅲ 6,918 471

Ⅲ 9,196 175

1 14,957 28

Ⅱ 7,801 458

Ⅲ 6,266 71

1 11,095 32

Ⅱ 6,855 430

Ⅲ 7,507 69

Ⅰ 7,493 51

Ⅱ 8,412 325

Ⅲ 8,422 123

Ⅰ 9,018 32

Ⅱ 7,411 28

Ⅰ 8,463 45

Ⅱ 7,137 233

145 1,809 9,258 139 1,173 8,931 119 831 9,221

251 1,908 13,147 221 1,224 8,834 83 1,123 10,577

161 2,477 17,623 281 1,582 10,122 114 1,215 7,666

137 1,883 13,147 240 1,324 8,849 87 884 8,547

133 1,505 9,182 155 934 9,826 103 647 9,295

123 1,470 10,643 76 1,124

139 2,144 10,791 260 972 8,602

*スターキ ングデ リシャス

**I, Ⅱお よび Ⅲは, それ ぞれ8月1日, 10月7日お よび11月10日に採集 した試料｡

表3 リンゴ果実水不溶性画分 の酸性糖量 と中性糖量 の割合

**育期

生時

種

品 酸性糖量

/中性糖量

酸性糖量 /中性糖量

王 林

陸 奥

Ⅰ 25.2:74.8

Ⅱ 21.8:78.2

Ⅲ 19.6:80.4

I 18.2:81.8

Ⅱ 24.5:75.5

Ⅲ 21.4:78.6

Ⅰ 24.5:75.5

Ⅱ 21.3:78.7

Ⅲ 20.9:79.1

Ⅰ 26.2:73.8

Ⅱ 22.0:78.0

Ⅲ 21.8:78.2

辛DKS

Ⅰ 27.5:72.5

Ⅱ 23.7:76.3

Ⅲ 20.2:79.8

紅 玉 Ⅰ 24.9:75.1

Ⅱ 23.6:76.4

金 星 Ⅰ 26.2:73.8

Ⅱ 25.9:74.1

*スターキ ングデ リシャス

**I, Ⅱお よび Ⅲは, それ ぞれ8月1日, 10月7日お よび11月10日に採集 した試料o

リンゴ7品種 の果実の生育 中にお ける細胞壁 多糖の構造変化

表4 リンゴ果実の生育に伴 う可食部の水不溶性多糖構成糖組成の変化 生育

品 種

糖 組 成 (重量%)

時期** UA Rha Fuc Afa Xyl Man ふ じ

王 林

国 光

陸 奥

sKD*

紅 玉

金 星

ⅠⅡⅢ 437530111

056927344

929432

643678

172747111

012111

083212

90713169. 447111

359111

645499

16.7 12.5 15.5 9.0 15.4 8.0

Ⅰ 8.4 1.5 1.2 18.8 7.7

Ⅱ 4.1 1.1

Ⅲ 6.4 2.0

Ⅰ 22.8 1.0

Ⅱ 16.9 1.6

Ⅲ 15.4 1.7

Ⅰ 21.5 1.4

Ⅱ 19.6 1.5

Ⅲ 5.5 2.6 1 16.4 1.7

Ⅱ 17.6 1.8 1 16.8 1.5

Ⅱ 19.3 1.4

1.1 19.7 4,0 1.3 20.9 2.8 1,2 20.0 7.6 1.6 20.6 7.6 1.4 20.6 6.6 0.9 16.0 7.1 1.6 16.9 8.9 2.2 15.4 7.0 1.5 21.1 7.1 1.8 16.4 8.4

384202222

19C入U8C入U7333

132333

4.4 39.3 18.7 2.9 39.8 27.4 3.9 41.9 20.9 2.9 27.2 17.5 3.1 29.8 18.8 3.3 33.5 17.5 4.1 31.3 17,7 3.0 35.7 12.8 3.1 48.1 16.0 5.2 30.5 16.6 4.7 33.3 16.1 1.8 15.1 10.6 4.1 34.2 15.8 1.6 14.4 10.9 3.8 33.0 15.5

*スターキングデ リシャス

**Ⅰ,ⅡおよびⅢは,それぞれ8月1日,10月7日および11月10日に採集 した試料｡

ゴ,特 に収穫後の貯蔵 中における細胞壁 の変化に ついて検討 し,顕著な量 のガ ラク トース残基の消 失,お よび ラムノガ ラクツロナ ン (ペ クチ ン)の 可溶性画分‑の出現 を兄いだ している｡ さらに, FisherとAmado7 8)は "ゴールデ ンデ リシャス"を 用いた実験で,アル コール不溶性画分のペ クチン のガ ラク トース残基 に減少がみ られ,アル コール 不溶性画分のガ ラクツロン酸の変化は僅かである

と報告 している｡

今回のわれわれの実験結果 において,生育期間 中の リンゴ7品種 において,ア ラビノースやガ ラ ク トースの顕著な量の消失はみ られなか った. し か し,"ふ じ","陸奥"お よび "SKD"において, ペ クチンに由来す る と思われ るガ ラクツロン酸の 消失がみ られた｡ この ことは,生育 中でのペ クチ ン分子の修飾,あるいは生合成 メカニズムに品種 間で時期的な違いがあることが考え られ る｡

119

一般 に果実の軟化の際に,ペ クチン分子の分解 は endo‑ポ リガ ラクツロナ‑ゼお よびペ クチ ンメチ ルエステ ラーゼの増加 と深 く関係 していることが 知 られている21)a Lか し, ス トロベ 1)‑ 22)やマス クメロン23),あるいはバナナ24)においてはendo‑ポ リガ ラクツロナーゼ活性 は兄いだ されていないが, これ らの果実は軟化す るO リンゴでは,exo‑ポ リ ガ ラクツロナ‑ゼの存在が知 られている11)｡ また, 最近endo‑ポ リガ ラクツロナ‑ゼ も兄いだ されて いる14)0

われわれは,アル コール不溶性多糖 を水可溶性 お よび水不溶性 に分 け,不溶性画分のみの構成糖 分析 を行 ったが,今後,水可溶性画分の構成糖分 析 を行 うとともに,細胞壁ペ クチ ン分子全体の変 化の詳細な検討が必要である と思われ る｡

120 加藤 陽治 ･斎藤幸子 ･佐藤 あつ子 ･荒川修 ･元村佳恵 引用 文献

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