皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期品質(zhì)變化及其成熟階段的劃分初探

邵文豪，董汝湘，刁松鋒，2，孫洪剛，姜景民＊，李軍民，黃世清

（1中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江富陽311400；2中國林業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)林研究開發(fā)中心，鄭州450003；3長陽縣林業(yè)局，湖北長陽443500；4 安吉縣龍山林場，浙江安吉313300）

皺皮木瓜［Chaenomelesspeciosa（Sweet）Nakai］是薔薇科（Rosaceae）木瓜屬（Chaenomeles）多年生落葉灌木或小喬木，為中國南北各地廣泛栽培的重要經(jīng)濟(jì)樹種［1］。皺皮木瓜果實(shí)營養(yǎng)豐富、氣味芳香，富含糖類、氨基酸類、黃酮類、皂苷類、有機(jī)酸類等多種有效成分，是一種藥食兼用的水果類型［2－4］。長期以來，皺皮木瓜種植者和收購者為搶占市場，對皺皮木瓜果實(shí)過早采收，嚴(yán)重影響了果實(shí)產(chǎn)量和果品質(zhì)量。果實(shí)品質(zhì)是由外觀、風(fēng)味、鮮食、營養(yǎng)、貯運(yùn)、加工及遺傳等許多性狀構(gòu)成，而外觀、質(zhì)地等是反映果實(shí)成熟度的重要指標(biāo)［5－7］。因此，探討皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育過程中品質(zhì)的變化，對于確定其品質(zhì)形成關(guān)鍵時(shí)期與適宜的采收時(shí)期，實(shí)現(xiàn)其優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)具有重要意義。

果實(shí)成熟涉及芳香氣味和外觀色澤等質(zhì)地感官變化，是一個(gè)基因調(diào)節(jié)的過程，分子和生化變化導(dǎo)致了果實(shí)色澤、硬度、香氣和風(fēng)味的變化［8－10］。皺皮木瓜有機(jī)酸含量高，口感酸澀，劉世堯［3］對其果實(shí)全發(fā)育期有機(jī)酸組成及代謝規(guī)律進(jìn)行研究，探索了其果實(shí)高酸積累機(jī)制。選擇適宜的成熟期進(jìn)行果實(shí)采收對于獲取優(yōu)良的果品至關(guān)重要［11－12］。張偉偉［4］研究了皺皮木瓜果實(shí)生長發(fā)育及主要營養(yǎng)物質(zhì)的變化，但并未對發(fā)育后期的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定，無法對果實(shí)成熟度予以判斷。張秀秀等［13］對皺皮木瓜3 個(gè)品種果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)，提出皺皮木瓜果實(shí)品質(zhì)最好的時(shí)期在盛花后60d左右，然而該時(shí)期果實(shí)大小、質(zhì)量正快速增長，并不適為最佳采收期。秦盛華［14］通過對同屬植物光皮木瓜（Ch.sinensis）果實(shí)發(fā)育后期齊墩果酸、多糖、黃酮等成分含量的分析，分別提出了果實(shí)不同利用方式的適宜采收期。目前關(guān)于皺皮木瓜果實(shí)品質(zhì)形成關(guān)鍵時(shí)期以及成熟進(jìn)程的判斷尚未見系統(tǒng)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)針對皺皮木瓜普遍早采影響果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的問題，研究其果實(shí)發(fā)育后期品質(zhì)指標(biāo)的變化，探討其品質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期及成熟階段的劃分，旨在為其適宜采收期的確定及高效利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)位于湖北省長陽土家族自治縣榔坪皺皮木瓜基地，樹齡10年生，常規(guī)管理。于果園內(nèi)選擇長勢一致、結(jié)果正常的10株樹，在當(dāng)?shù)赝ǔＩa(chǎn)采收期（花后105d）至果色變黃的果實(shí)發(fā)育后期，選擇樹冠陽面中上部的外圍果實(shí)，每15d采摘1次，共取樣6次（S1～S6），每次取樣約8kg，用保溫盒帶回實(shí)驗(yàn)室，立即進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 品質(zhì)指標(biāo)測定

每次取有代表性的果實(shí)30個(gè)，分別稱取果實(shí)鮮質(zhì)量，測量果長和果徑，觀測果色（分為綠色、黃綠色、淡黃色、黃色、黃紅色，分別賦值1、2、3、4、5）。于每果實(shí)最大直徑處分散選擇3 個(gè)不同部位，用GY－3型果實(shí)硬度計(jì)（探頭Φ＝0.35 mm）測量果實(shí)硬度［15］。果肉干物質(zhì)量測定根據(jù)GB／T8858－1988方法［16］，果肉總酸含量測定根據(jù)GB／T12456－2008方法［17］，果肉可溶性糖含量測定根據(jù)NY／T1278－2007方法［18］，果肉總黃酮含量測定參照馮濤等［19］方法。其中，果實(shí)鮮質(zhì)量、果長、果徑、果色、硬度為30個(gè)果實(shí)測定結(jié)果的平均值，果肉總酸、可溶性糖及總黃酮含量測定均設(shè)置3次重復(fù)，并計(jì)算平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理并繪圖，用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行相關(guān)分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期品質(zhì)變化特征

2.1.1 產(chǎn)量 從圖1可知，皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期果實(shí)鮮質(zhì)量和果肉干物質(zhì)量2個(gè)產(chǎn)量指標(biāo)變化較為一致，即呈逐漸上升趨勢。其中，果實(shí)鮮質(zhì)量在花后150d 之 前 增 加 較 快，由 平 均145.23g 增 長 至189.00g；果肉干物質(zhì)量在花后165d之前增加較快，由平均17.60g增長至20.99g。

2.1.2 外觀品質(zhì) 從圖2可知，表征皺皮木瓜果實(shí)大小的果長、果徑在發(fā)育后期生長幾乎同步，變化曲線相似。果實(shí)顏色在花后135d之前基本為綠色，之后由黃綠色漸變?yōu)榈S色、黃色；果實(shí)硬度在花后135d之前尚處緩慢變大時(shí)期，花后135d到165d則為快速下降時(shí)期，硬度由平均3.29kg／cm2降至2.96kg／cm2。

2.1.3 營養(yǎng)品質(zhì) 從圖3可知，皺皮木瓜果肉可溶性糖含量在果實(shí)發(fā)育后期呈持續(xù)升高趨勢，由花后105d時(shí)的3.43%增至180d時(shí)的5.57%，增幅明顯。果肉總酸含量從花后105d到120d快速升高至峰值27.21g／kg，之后逐漸下降，花后180d含量僅為20.13g／kg。果肉總黃酮含量在花后120d到135d累積至較高水平，平均為8.11mg／g，之后逐漸降低，至花后165d其含量平均為5.63mg／g。

從以上分析可見，皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期各品質(zhì)指標(biāo)變化特征有所不同，果實(shí)鮮質(zhì)量、果肉干物質(zhì)量、果長、果徑以及可溶性糖含量呈逐漸上升趨勢，果實(shí)硬度、果肉總酸和總黃酮含量呈先升后降趨勢。因此，較晚時(shí)期進(jìn)行果實(shí)采收，果實(shí)變黃、硬度變小、果肉可溶性糖含量較高，利于提高其食用加工品質(zhì)，而果肉總酸和總黃酮含量在花后120d左右累積至峰值，在該時(shí)期采收更利于獲得較高藥用品質(zhì)。

圖1 皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期產(chǎn)量指標(biāo)的變化Fig.1 Changes of yield of Ch.speciosaduring the late stage of fruit development

圖2 皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期外觀品質(zhì)的變化Fig.2 Changes of appearance qualities of Ch.speciosa during the late stage of fruit development

圖3 皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期營養(yǎng)品質(zhì)的變化Fig.3 Changes of nutrition qualities of Ch.speciosa during the late stage of fruit development

表1 皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系Table1 Correlation of quality traits during the late stage of fruit development of Ch.speciosa

2.2 皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期各品質(zhì)指標(biāo)間關(guān)系

從表1可知，果實(shí)鮮質(zhì)量、果長、果徑等指標(biāo)與果肉可溶性糖含量顯著性正相關(guān)（P＜0.05），表明在皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期，果實(shí)越大，果肉可溶性糖含量越高；果色與果肉干物質(zhì)量、可溶性糖含量顯著正相關(guān)（P＜0.05），與果實(shí)硬度極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），表明在發(fā)育后期隨著果實(shí)逐漸變黃，果肉干物質(zhì)量、可溶性糖含量增高，果實(shí)硬度變??；可見，在果實(shí)發(fā)育后期，果長、果徑、果色以及果實(shí)硬度等外觀性狀可作為衡量皺皮木瓜食用加工品質(zhì)高低的指標(biāo)。果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)中果肉總黃酮和總酸含量性狀，除前者與果實(shí)硬度顯著正相關(guān)（P＜0.05）外，與其它品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性均不顯著（P＞0.05），表明僅從產(chǎn)量和外觀性狀并不能完全判斷果實(shí)藥用品質(zhì)。

2.3 皺皮木瓜果實(shí)成熟階段劃分及各期品質(zhì)特征

主成分分析可以對多個(gè)因子降維，利用原變量線性關(guān)系建立新主分量來表示事物的主要方面。將花后105～180d中6個(gè)果實(shí)取樣時(shí)期分別記為S1～S6，對果實(shí)品質(zhì)變量和取樣時(shí)期變量進(jìn)行主成分分析（PCA）［20］，以表現(xiàn)皺皮木瓜果實(shí)品質(zhì)特征（圖4）和果實(shí)不同取樣期的特征（圖5）。

由圖4可知，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）分別占總變異的62.90%和31.38%。皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)基本分布在3個(gè)區(qū)域，第1區(qū)域包括果實(shí)硬度和果肉總黃酮含量，基本反映了皺皮木瓜早期取樣的主要品質(zhì)指標(biāo)；第2區(qū)域僅有果肉總酸含量性狀，相關(guān)分析已表明，它與其它性狀不具顯著相關(guān)性，但其也在一定程度上反映了早期取樣的品質(zhì)指標(biāo)；第3區(qū)域包括果實(shí)鮮質(zhì)量、果長、果徑、果色、果肉干物質(zhì)量和可溶性糖含量，多數(shù)性狀間具有顯著相關(guān)性，反映了晚期取樣果實(shí)的主要品質(zhì)指標(biāo)。

圖4 皺皮木瓜果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)（PC1、PC2）載荷圖Fig.4 Loading plot of quality traits based on PC1and PC2fromCh.speciosa

圖5 基于皺皮木瓜果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)（PC1、PC2）的不同取樣期關(guān)系Fig.5 Relationship among different sampling period based on PC1and PC2of Ch.speciosa

由圖5可以看出，皺皮木瓜取樣期（S1～S6）在PC1上由左至右總體呈順序分布，并且基本可以分為3個(gè)階段：S1（花后105d之前）、S2～S4（花后120～150d）和S5～S6（花后165～180d）。根據(jù)果實(shí)品質(zhì)各指標(biāo)測定結(jié)果，在S1階段，除果實(shí)硬度外，各項(xiàng)指標(biāo)均相對較低；在S2～S4階段，果實(shí)鮮質(zhì)量、果長、果徑指標(biāo)逐漸變大，果實(shí)顏色逐步變黃，果肉干物質(zhì)量和可溶性糖含量升高，而果實(shí)硬度和果肉總黃酮含量快速降低，果肉總酸含量也呈下降趨勢；在S5～S6階段，果實(shí)鮮質(zhì)量、果長、果徑、果色、果肉干物質(zhì)量及可溶性糖含量等指標(biāo)多維持在較高水平，而果實(shí)硬度、果肉總黃酮及總酸含量則維持在相對較低的水平。根據(jù)PCA 結(jié)果和各指標(biāo)的變化特點(diǎn)，可初步將這3個(gè)階段劃分為未成熟階段、早期成熟階段和成熟階段。

3 討 論

3.1 關(guān)于皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期品質(zhì)變化

3.1.1 產(chǎn)量指標(biāo) 根據(jù)果實(shí)生長速率不同，一般可將果實(shí)的生長發(fā)育分為迅速生長期、緩慢生長期和熟前生長期3個(gè)時(shí)期。張偉偉［4］研究表明，宣木瓜（Ch.speciosa）果實(shí)鮮質(zhì)量的動(dòng)態(tài)增長曲線呈“單S”型，秦盛華［14］對光皮木瓜的研究表明果實(shí)發(fā)育階段果實(shí)鮮質(zhì)量呈總體上升趨勢。本研究中皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期果實(shí)鮮質(zhì)量變化趨勢與上述結(jié)果基本一致，在花后105～150d增加較快，之后趨于平穩(wěn)。

干物質(zhì)量是衡量植物有機(jī)物積累、營養(yǎng)成分多寡的一個(gè)重要指標(biāo)。馬建軍［21］研究表明，歐李（Cerasushumilis）果實(shí)幼果膨大期干物質(zhì)分配主要以營養(yǎng)器官中積累為主，隨著果實(shí)發(fā)育則主要向生殖器官中轉(zhuǎn)移和運(yùn)輸。對荔枝（Litchichinensis）、紅心李（Prunussalicina）、枇 杷（Eriobotrya‘Zaozhong No.6’）的研究均表明，果實(shí)干物質(zhì)量隨果實(shí)發(fā)育而增加［22－24］。本研究表明，皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期果肉干物質(zhì)量呈上升趨勢，花后165d達(dá)到峰值，之后略有下降但趨于穩(wěn)定。而秦盛華［14］研究表明，光皮木瓜自花后95d起，果實(shí)干物質(zhì)量逐漸下降，至花后165d 降到最低，其結(jié)果與多數(shù)學(xué)者類似研究相異。

3.1.2 外觀品質(zhì) 對宣木瓜4個(gè)品種的研究表明，果實(shí)縱徑與橫徑生長幾乎同步，縱徑增長曲線及其增幅在不同品種間存在差異，但均為正向增加，品種間橫徑生長發(fā)育趨勢基本一致，增長動(dòng)態(tài)曲線均呈現(xiàn)“S”型［4］。本研究中皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期果長、果徑亦逐漸增長，且生長變化曲線相似。

影響果實(shí)著色的物質(zhì)有葉綠素、類胡蘿卜素、花青苷、類黃酮、酚類等，而不同物質(zhì)成分及含量決定不同顏色［25］。綠色是葉綠素的顏色，黃色是由類胡蘿卜素產(chǎn)生，紅色則由花青苷紅色素產(chǎn)生；當(dāng)果實(shí)接近成熟時(shí)，葉綠素降解，綠色消失，黃色表現(xiàn)出來［26－27］。本研究表明，皺皮木瓜花后135d之前，果實(shí)為綠色，發(fā)育后期漸變?yōu)辄S色、黃紅色。關(guān)于皺皮木瓜果實(shí)色素含量變化規(guī)律及其對果實(shí)顏色的影響需要進(jìn)一步研究，為改善皺皮木瓜果實(shí)的外觀品質(zhì)提供依據(jù)。

果實(shí)硬度是評價(jià)果實(shí)成熟和品質(zhì)的重要指標(biāo)，對果實(shí)采收、貯藏等均有較大影響。果實(shí)成熟前后的硬度變化與細(xì)胞壁成分及其降解酶活性的變化關(guān)系較大，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)改變以及胞壁中果膠質(zhì)、纖維素發(fā)生降解是導(dǎo)致果實(shí)軟化的原因［28］。劉超超［15］對蘋果（Malusspp.）3 個(gè)早熟品種研究發(fā)現(xiàn)，果實(shí)發(fā)育過程中果實(shí)硬度基本呈下降趨勢，硬度的下降與細(xì)胞壁各組分降解酶的活性變化關(guān)系密切，但控制果實(shí)軟化的關(guān)鍵酶在品種間存在差異。目前，關(guān)于皺皮木瓜果實(shí)成熟過程中硬度的動(dòng)態(tài)變化尚未見報(bào)道。本研究表明，皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育前期硬度較大，花后135～165d快速下降，之后趨于穩(wěn)定。

3.1.3 營養(yǎng)品質(zhì) 可溶性糖是果實(shí)形成口感的重要物質(zhì)，甜味程度不僅取決于總糖含量，與糖組分的種類和構(gòu)成密切相關(guān)；而果實(shí)的酸味來源于有機(jī)酸，有機(jī)酸在果實(shí)發(fā)育期間逐漸積累，在成熟期漸趨降解［29］。楊陽［30］對5個(gè)晚熟柑橘（Citrusspp.）品種研究表明，在果實(shí)發(fā)育的中后期，可溶性糖含量呈上升趨勢，而有機(jī)酸含量則因品種不同呈先上升后下降或逐漸下降趨勢，劉有春等［29］對越橘（Vacciniumspp.）、王鵬飛等［31］對歐李進(jìn)行研究也得出相似結(jié)論。秦盛華［14］對光皮木瓜研究表明，果實(shí)發(fā)育期間可溶性固形物含量呈總體上升趨勢，齊墩果酸于花后137d達(dá)最大值，之后兩者均有所下降。本研究表明，皺皮木瓜果肉可溶性糖含量在果實(shí)發(fā)育后期呈明顯增加趨勢，總酸含量在花后105～120d快速增加，之后呈快速下降趨勢，而張偉偉［4］對宣木瓜研究得出果實(shí)總糖含量隨果實(shí)發(fā)育而降低的結(jié)論，在其它植物果實(shí)發(fā)育類似研究中亦少見，可能與其取樣日期止于6月底有關(guān)。皺皮木瓜果實(shí)營養(yǎng)豐富，開發(fā)利用前景廣闊，但目前生產(chǎn)應(yīng)用的品種果實(shí)口感普遍酸澀，選育高糖低酸的品種應(yīng)成為今后育種的重要目標(biāo)。

黃酮類化合物是近年來植物化學(xué)和醫(yī)藥保健領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，是許多中草藥的有效成分。本研究表明，皺皮木瓜果肉總黃酮含量在花后105～120d快速增加，花后135～150d迅速回落，之后趨于穩(wěn)定，與嚴(yán)睿文等［32］、李娜等［33］對宣木瓜，秦盛華［14］對光皮木瓜的研究結(jié)果相似。黃酮類化合物在植物體內(nèi)的合成代謝起源于光合產(chǎn)物，隨著光環(huán)境以及植株生長發(fā)育的變化，細(xì)胞內(nèi)不斷發(fā)生黃酮的合成、轉(zhuǎn)化或降解［33］。本研究中，果肉總黃酮含量快速增加時(shí)期正處7月中旬，水熱條件適宜，葉片生長、果實(shí)發(fā)育旺盛，黃酮類也在該時(shí)期合成迅速，隨葉片萎黃凋謝，黃酮合成受到制約，黃酮含量逐漸下降。

3.2 關(guān)于皺皮木瓜果實(shí)成熟階段劃分和適宜采收期

嚴(yán)睿文等［32］、李娜等［33］分別以黃酮含量單一性狀為選擇指標(biāo)對宣木瓜適宜采收期進(jìn)行了研究，提出果實(shí)黃酮含量最高的7月為宣木瓜適宜采收期。張秀秀［13］對皺皮木瓜3個(gè)品種果實(shí)品質(zhì)評價(jià)表明，不同品種適宜采收時(shí)間不同，但果實(shí)品質(zhì)在發(fā)育中后期均逐漸下降。秦盛華［14］對光皮木瓜果實(shí)齊墩果酸、多糖、黃酮含量變化進(jìn)行研究，分別提出了加工飲片、食品、藥用等不同利用目的的適宜采收期?？梢?，不同學(xué)者針對木瓜不同利用目標(biāo)適宜采收期進(jìn)行了很多有益的研究、探討，但對木瓜果實(shí)成熟判斷指標(biāo)、成熟階段劃分鮮有涉及。本文對皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期品質(zhì)變化進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)果實(shí)鮮質(zhì)量、果色、果實(shí)硬度和果肉干物質(zhì)量、可溶性糖含量、總酸含量、總黃酮含量均表現(xiàn)出較大幅度的變化。為明確各品質(zhì)指標(biāo)在果實(shí)成熟判斷中的作用，對皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期6個(gè)階段的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明反映果實(shí)成熟程度的指標(biāo)分布特征與不同測定時(shí)期的分布特征基本一致，測定指標(biāo)與成熟進(jìn)程均表現(xiàn)出階段性變化的特點(diǎn)，說明這些指標(biāo)在區(qū)分不同成熟階段時(shí)均有重要作用。

已有研究表明，根據(jù)果實(shí)品質(zhì)特征，通過主成分分析可以實(shí)現(xiàn)果實(shí)成熟階段的區(qū)分［20，34］。皺皮木瓜作為重要的藥食同源經(jīng)濟(jì)植物，不少學(xué)者對其果實(shí)發(fā)育過程中主要成分變化進(jìn)行了研究，但有的將研究重點(diǎn)放在果實(shí)發(fā)育前期，有的則集中關(guān)注了后期果實(shí)品質(zhì)的變化，缺少對后期成熟階段區(qū)分的認(rèn)知。本研究根據(jù)測定指標(biāo)和測定時(shí)期的主成分分析結(jié)果和不同指標(biāo)在果實(shí)發(fā)育后期的變化特點(diǎn)，初步將皺皮木瓜果實(shí)發(fā)育后期劃分為未成熟階段、早期成熟階段和成熟階段。在本試驗(yàn)條件下，隨著果實(shí)成熟度的提高，皺皮木瓜果實(shí)鮮質(zhì)量、果色、果肉干物質(zhì)量以及可溶性糖含量等指標(biāo)不斷升高，果實(shí)硬度則不斷下降，表明其果實(shí)食用加工品質(zhì)不斷提升；果肉總酸和總黃酮含量雖然在花后120d達(dá)到峰值（單果總酸含量平均4.55g，單果黃酮含量平均1.36 g），但該時(shí)期果實(shí)鮮質(zhì)量仍快速增長，單果總酸和總黃酮含量分別在花后150d（4.57g）、135d（1.40g）達(dá)最高，表明早期成熟階段（花后120～150d）采收有利于獲得較高藥用品質(zhì)的果品。

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