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甜柿類型及脫澀機制

發布日期
115-07-16
資料來源
桃園區農業改良場
更新日期
115-07-16

柿(Diospyros kaki)原產於東亞地區,為重要的經濟果樹之一,果實的澀味是影響消費者接受度的一大挑戰,因此種植及選育無澀味的柿品種為全球柿產業目前的趨勢。柿依照果實有無澀味分為甜柿及澀柿,又根據果實內有種子可使果實脫澀分為不完全甜柿及不完全澀柿,故柿共分為完全甜柿 (Pollination-Constant Non-Astringent, PCNA)、不完全甜柿 (Pollination-Variant Non-Astringent, PVNA)、不完全澀柿 (Pollination-Variant Astringent, PVA),及完全澀柿 (Pollination-Constant Astringent, PCA) 4類。本篇主要介紹完全甜柿的種類及未來育種方向。

澀味來源與自然脫澀機制

通常柿子吃進嘴巴會有一種澀澀的感覺,是因為果肉中含有大量可溶性單寧(soluble tannin),可溶性單寧會讓口腔的蛋白質凝結,所以嘴巴產生乾燥或收斂的感覺,也就是我們常說的「澀味」。可溶性單寧由原花青素 (Proanthocyanidins, PAs)合成而來,PAs 是次級代謝物中的一類多酚化合物,主要合成途徑來自莽草酸途徑 (Shikimate pathway)、苯丙烷途徑( (Phenylpropanoid pathway)、類黃酮代謝途徑,產生無色花青素(leucoanthocyanidins)後經一系列酵素作用成可溶性單寧,累積在果肉單寧細胞(tannin cells)的液泡中。另PAs可藉由前驅物質黃烷-3-醇 (flavan-3-ol)通過細胞膜上轉運蛋白 (transmembrane transporter),至液泡中進行PAs合成。

澀柿與C-PCNA皆是透過厭氧呼吸產生乙醛 (Acetaldehyde), 將可溶性單寧轉化為大分子的不可溶單寧來達到脫澀的效果。澀柿利用人為誘導,而C-PCNA自然脫澀則由內源基因調控,DkWRKY3 和 DkWRKY15 兩種轉錄因子被證明可以與丙酮酸激酶基因 (DkPK1) 的啟動子相互作用,顯著降低可溶性單寧含量,同時上調乙醛代謝相關的基因 (DkPK、DkPDC、DkADH) 的表達。

 什麼是「完全甜柿」?

吃一般的柿子通常有澀味,但吃甜柿時卻沒有澀味,因為這類柿子能在樹上穩定地完成自然脫澀,在果實成熟時幾乎沒有澀味,這類柿子稱為完全甜柿(Pollination-Constant Non-Astringent, PCNA),是商業生產和新鮮消費中最理想的特徵。另因脫澀機制及原產地的不同,又分為日本系統甜柿 ( Japanese PCNA, J-PCNA)與中國系統甜柿(Chinese PCNA, C-PCNA)。

日本系統甜柿 ( Japanese PCNA, J-PCNA)

      原產於日本,果實幼果期即停止合成可溶性單寧,因此果實發育膨大後,果實內可溶性單寧濃度稀釋0.5%以下,食用時沒有澀味。此性狀是由AST 基因座所控制隱性遺傳,柿子通常為六倍體,因此基因型必須是aaaaaa。因此育種常限於 PCNA 品種間的雜交,導致遺傳多樣性低和近交弱勢(Inbreeding depression)的問題,造成產量減少、單果重下降、萼裂率增加和樹勢衰弱等。此外澀味的形成是多基因調控,因此果實內可溶性單寧濃度也受到其他基因和環境因素而有所差異。代表品種有「富有」(Fuyu)、「次郎」(Jiro)。

中國系統甜柿(Chinese PCNA, C-PCNA)

      原產於大陸湖北省羅田縣地區,果實發育期持續合成單寧,果實在掛樹成熟後期,才會開始自然脫澀,將可溶性單寧轉化為不溶性單寧,因此果實尚未完全成熟前依然有澀味。味蕾無法與大分子的不可溶性單寧(insoluble tannin)結合,所以感覺不到澀味。此性狀由自然脫澀基因(RO2)顯性基因控制(B-----),與非完全甜柿雜交,後裔有50%機率為C-PCNA,因此有利於多樣化柿種原導入,增加遺傳多樣性,克服因 J-PCNA內多年雜交導致近交弱勢的問題。且自然脫澀基因(RO2)可利用分子標記(molecular markers, MAS)輔助育種SCAR(Sequence characterized amplified region) 標記,早期篩選雜交後代澀味的雜交後代,加速育種進程。代表品種有「羅田甜柿」(Luotian Tianshi)、「寶蓋甜柿」(Baogai Tianshi)。

未來展望

      C-PCNA為一對基因之顯性遺傳,不論與PCNA及非PCNA雜交,皆有50%的機率獲得PCNA後裔,大幅增加柿種源的多樣性,且可利用分子輔助育種SCAR標記進行早期篩選,降低育苗成本,導入C-PCNA的自然脫澀基因為全球目前主要的育種方向。本場目前已將C-PCNA自然脫澀基因導入臺灣本土澀柿(牛心柿等),數個優良雜交後裔單株已在平地(海拔100公尺)開花結果,且果實轉色及自然脫澀良好,期望未來育成適合臺灣平地氣候的甜柿品種。

參考文獻

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表1. 柿種類及特性

類型

特色

代表品種

完全甜柿

 (Pollination-Constant Non-Astringent, PCNA)

果實成熟時無澀味。脫澀與種子數量無關。

•      日本系統甜柿(Japanese PCNA, J-PCNA):富有、次郎、花御所、早秋

•     中國系統甜柿(Chinese PCNA, C-PCNA ):羅田、寶蓋

不完全甜柿 (Pollination-Variant Non-Astringent, PVNA)

可能有澀味,但受授粉(種子形成)影響,種子數量足夠(約6粒),果實周圍的果肉會產生褐斑並脫澀(無澀味)。

西村早生、甘百目、日本筆柿

不完全澀柿 (Pollination-Variant Astringent, PVA)

澀味持續存在,但受授粉(種子形成)影響,有種子處的果肉會變成褐斑並脫澀,但仍有澀味,需人工脫澀後才可食用。

平核無、刀根早生、蜂屋

完全澀柿 (Pollination-Constant Astringent, PCA)

有澀味,脫澀與種子數量無關,果實採收後必須經過饒工脫澀處理(如泡水或二氧化碳處理)才能食用。

牛心柿、石柿、鑽石蜜柿、四周柿、長果柿(台灣筆柿)、市田柿

 

相關照片
  • 圖1. 完全甜柿J-PCNA及C-PCNA果實澀味變化示意圖
    圖1. 完全甜柿J-PCNA及C-PCNA果實澀味變化示意圖
  • 圖2A不同類型柿果實的澀味程度。利用氯化鐵單寧試紙拓印果肉,顏色越深表示單寧濃度越高,顏色越淺表示單寧濃度越低。 (A)完全甜柿J-PCNA次郎,果實無論有無種子均可在樹上自然脫澀(試紙顏色淺),果肉色不會有褐班。
    圖2A不同類型柿果實的澀味程度。利用氯化鐵單寧試紙拓印果肉,顏色越深表示單寧濃度越高,顏色越淺表示單寧濃度越低。 (A)完全甜柿J-PCNA次郎,果實無論有無種子均可在樹上自然脫澀(試紙顏色淺),果肉色不會有褐班。
  • 圖2B不完全甜柿西村早生,需有種子,才可在樹上完全自然脫澀,果肉有褐斑。
    圖2B不完全甜柿西村早生,需有種子,才可在樹上完全自然脫澀,果肉有褐斑。
  • 圖2C完全澀柿南瓜柿:果實成熟後依然富含單寧。
    圖2C完全澀柿南瓜柿:果實成熟後依然富含單寧。
  • 圖3 不完全甜柿甘百目種子附近的果肉脫澀並有褐斑,沒種子附近的果肉無褐斑且沒脫澀(上);果實內有7粒種子的果實(下),果肉有褐斑且完全脫澀。
    圖3 不完全甜柿甘百目種子附近的果肉脫澀並有褐斑,沒種子附近的果肉無褐斑且沒脫澀(上);果實內有7粒種子的果實(下),果肉有褐斑且完全脫澀。
  • 圖4A完全甜柿C-PCNA羅田甜柿果皮轉色時,依然有澀味,須完全成熟後果時才會脫澀。
    圖4A完全甜柿C-PCNA羅田甜柿果皮轉色時,依然有澀味,須完全成熟後果時才會脫澀。
  • 圖4B 完全甜柿C-PCNA寶蓋甜柿(右)果皮轉色時,依然有澀味,須完全成熟後果時才會脫澀。
    圖4B 完全甜柿C-PCNA寶蓋甜柿(右)果皮轉色時,依然有澀味,須完全成熟後果時才會脫澀。
  • 圖5無論是完全澀柿(長果柿、牛心柿)、完全甜柿J-PCNA(富有、次郎)、完全甜柿C-PCNA(寶蓋、羅田)幼果期皆富含單寧。
    圖5無論是完全澀柿(長果柿、牛心柿)、完全甜柿J-PCNA(富有、次郎)、完全甜柿C-PCNA(寶蓋、羅田)幼果期皆富含單寧。
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