豆餅與尿素配施對薄皮甜瓜果實酯類香味物質及關鍵酶的影響

陳業(yè)雯 靳亞忠 張興梅 劉春梅 王鵬 陳飛 陳映彤 楊蓮 何淑平

摘要：以薄皮甜瓜（Cucumis melo var. makuwa Makino）果實為試材，研究了豆餅、尿素及豆餅與尿素配施對薄皮甜瓜果實酯類香氣物質及關鍵酶的影響。結果表明，尿素處理促進了C6醇和C9醇、C6醛和C9醛物質合成，抑制了乙酸脂類和非乙酸酯類物質的合成;豆餅與尿素配施明顯促進了果實中酯類物質的種類和含量的增加，尤其是提高了成熟果實中乙酸乙酯、乙酸己酯、2-甲基丁酸乙酯、異丁酸乙酯4種特征性酯類物質的含量，而豆餅處理主要是促進了非特征性酯類物質的種類和含量的增加。此外，不同處理甜瓜果實酯類物質的合成與關鍵酶活性變化相關，尤其是ADH和AAT活性。

關鍵詞：豆餅;尿素;薄皮甜瓜（Cucumis melo var. makuwa Makino）;酯類;酶活性

中圖分類號：S652.2 ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）24-0096-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.023 ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effect of soybean cake co-application with urea on esters aroma components

and key enzymes in Cucumis melo var. makuwa Makino

CHEN Ye-wena，JIN Ya-zhonga，ZHANG Xing-meib，LIU Chun-meib，WANG Pengb，

CHEN Feia，CHEN Ying-tonga，YANG Liana，HE Shu-pingb

（a.College of Horticulture and Landscape Architectrue;

b.College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319，Heilongjiang，China）

Abstract： Cucumis melo var. makuwa Makino used as materials， the effects of soybean cake， urea and soybean cake co-application with urea on esters aroma components and key enzymes activity were investigated. The results showed that urea treatment obviously promoted the synthesis of C6 and C9 alcohols and aldehydes in fruits and suppressed the synthesis of acetic esters and non-acetic esters. Soybean cake co-application with urea treatment significantly promoted the content and kinds of esters， especially increasing the content of ethyl acetate， hexyl acetate， Ethyl-2-Methylbutyrate and ethyl isobutyrate， which are 4 kinds of characteristic esters; Nevertheless， soybean cake treatment mainly promoted the increasing of kind and content on non-specific esters. In addition， the synthesis of esters in melon fruits under different treatments was related to the changes of key enzyme activities， especially the activities of ADH and AAT enzymes.

Key words： soybean cake; urea; Cucumis melo var. makuwa Makino; ester; enzymes activity

薄皮甜瓜（Cucumis melo var. makuwa Makino）果實以其香味濃郁和脆甜的口感，深受消費者的喜愛。薄皮甜瓜芳香味是其重要品質指標之一，且受酯類物質種類和含量的影響，尤其是特征性酯類物質[1-3]，且這些特征性酯類物質的種類和相對含量受嫁接以及外源物質等的影響，進而導致了果實香味的差異[4-6]。在番茄[7，8]、桃[9，10]、藍莓[11]中的研究也表明外源物質處理、貯藏、光質、施肥等措施促進或抑制了果實中特征性香氣物質的合成。甜瓜植株喜氮、鉀肥，但是氮肥過量則降低了果實中乙酸丁酯、乙酸-2-甲基丙基酯和2-甲基丁酸乙酯等特征性芳香物質含量[12]。在蘋果[13]、鴨梨[14]以及桃[9]研究中，有機肥的施用提高了果實中乙酸己酯、丁酸己酯、丁酸-2-甲基己酯、丙酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯等特征香氣物質的含量。豆餅肥的施用以及與尿素配施是否能改變薄皮甜瓜特征性酯類物質鮮有報道。在甜瓜果實中，有研究已經(jīng)表明醇脫氫酶（ADH）和醇?；D移酶（AAT）是果實酯類物質合成的關鍵限速酶[4，7，15-17]。因此，本試驗采用基質栽培的方式，以薄皮甜瓜品種DX108為試材，研究豆餅肥與尿素配施對薄皮甜瓜酯類物質合成的影響，為在甜瓜優(yōu)質綠色栽培中減少氮肥使用量的應用提供理論依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

盆栽試驗采用基質栽培的方式進行，基質為草炭∶河沙=3∶1比例配制的混合基質，每桶裝填10 kg基質。供試薄皮甜瓜為黑龍江八一農(nóng)墾大學園藝系甜瓜課題組繁育的DX108自交系品種（花后30～33 d成熟），采用穴盤育苗，當幼苗長出第4片真葉時，選取生長大小基本一致、無病蟲害的幼苗定植于桶中。

供試肥料為常規(guī)肥料，尿素（含N為46%）、含磷（P2O5）46.0%和含N 21.2%的磷酸二銨和含鉀（K2O）34.3%的硫酸鉀;試驗用豆餅肥為實驗室自主研制，含全氮6.46%，磷（P2O5）1.34%，鉀（K2O）1.45%。

1.2 ?試驗設計

對照（CK）為化學肥料處理，采用肥料為尿素（含N為46%，用量10 g/桶）、含磷（P2O5）46.0%的磷酸二銨（用量6.52 g/桶）和含鉀（K2O）34.3%的硫酸鉀（用量8.74 g/桶），肥料的用量為純N 600 mg/kg、P2O5 300 mg/kg和K2O 300 mg/kg;A處理為純N 300 mg/kg+豆餅（純N 300 mg/kg計算用量），豆餅用量為46.5 g/桶，尿素用量為4.15 g/桶，磷酸二銨用量5.17 g/桶，硫酸鉀6.78 g/桶;B處理為豆餅處理，所用量根據(jù)純N 600 mg/kg來計算，用量為93 g/桶，磷酸二銨用量3.81 g/桶，硫酸鉀用量4.81 g/桶。在桶中填混合基質時，CK處理1/2氮磷鉀肥料以基肥的形式混合到基質中，其余的肥料再平均分成兩份，分別在甜瓜植株伸蔓期和果實坐果后進行追施;A處理和B處理所用磷鉀肥在裝填桶時與基質混合均勻，豆餅肥與桶中20 cm基質混合均勻。每個處理3次重復。在甜瓜生長的20、25、30、35 d進行采集甜瓜果肉樣品，置于-40 ℃冰柜中進行貯藏，用于各項指標的測定。

1.3 ?測定項目與方法

香氣物質測定：采用頂空固相微萃?。⊿PME）技術提取不同處理薄皮甜瓜果實香氣成分，經(jīng)氣相色譜-質譜聯(lián)用儀（GC-MS）進行測定分析，參照齊紅巖等[6]采用的檢測方法進行測定。

香氣物質合成關鍵酶活性測定：ADH酶和AAT酶活性測定參照李巖[4]的方法進行測定。

1.4 ?數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析，采用Duncans新復極差法進行顯著性分析，利用Origin 8.0軟件進行繪圖。

2 ?結果與分析

2.1 ?不同處理對薄皮甜瓜果實香氣物質種類及含量的影響

由表1可以看出，薄皮甜瓜果實中香氣物質主要由酯類、醛類、醇類物質組成，且隨著果實的發(fā)育以及施肥處理的不同，這些香氣物質種類以及含量存在差異。尿素單獨處理（CK）果實中，隨著果實發(fā)育，乙酸酯類種類呈現(xiàn)增加趨勢，而含量呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢;非乙酸酯類種類呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢，而含量呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢;C6醇+C9醇、C6醛+C9醛物質含量呈現(xiàn)先升高而后又降低的趨勢，而醛類物質種類呈增加趨勢。豆餅+尿素（A）和豆餅（B）處理的果實中乙酸酯類和非乙酸酯類物質種類逐漸增多，而C6醇+C9醇、C6醛+C9醛物質種類減少。對于這些香氣物質總含量而言，在各個時期，尿素處理的薄皮甜瓜果實中C6醇+C9醇和C6醛+C9醛物質含量明顯高于豆餅+尿素和豆餅處理（表1），而在豆餅+尿素和豆餅處理的果實中乙酸酯類和非乙酸酯類香氣物質含量顯著高于尿素處理（P<0.05），花后20 d除外。而豆餅+尿素與豆餅處理相比，僅有非乙酸酯類物質含量之間存在顯著差異（P<0.05）。

2.2 ?不同處理對薄皮甜瓜果實4種特征酯類香氣物質的影響

由圖1可以看出，尿素單獨處理（CK）與豆餅（B）、豆餅+尿素（A）處理對薄皮甜瓜果實中乙酸乙酯的合成影響存在明顯差異。尿素單獨處理的薄皮甜瓜果實在花后20～35 d乙酸乙酯的含量呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，在花后30 d時出現(xiàn)峰值，且高于同時期豆餅、豆餅+尿素處理果實中的含量;而豆餅+尿素以及單獨豆餅處理果實中乙酸乙酯變化規(guī)律相似，在花后25～35 d其含量逐漸升高，但是豆餅+尿素處理的薄皮甜瓜在35 d時果實中（成熟期）乙酸乙酯含量最高，顯著高于豆餅和尿素單獨處理（P<0.05）。

由圖2可知，豆餅的使用影響了薄皮甜瓜果實發(fā)育中乙酸己酯的合成。等氮量條件下，單施尿素（CK）和豆餅+尿素（A）處理薄皮甜瓜果實中乙酸己酯含量隨著果實發(fā)育逐漸升高，但在花后20～25 d果實中乙酸己酯含量呈現(xiàn)痕量級，25 d后合成增速，在花后35 d乙酸己酯的含量最高。對于單施豆餅（B）處理，在花后20～35 d，隨著果實的生長發(fā)育，乙酸己酯含量先升高后降低，在花后30 d時出現(xiàn)峰值，且顯著高于單施尿素和豆餅+尿素處理（P<0.05）;而在花后35 d，豆餅+尿素處理薄皮甜瓜果實中乙酸己酯的含量最高，顯著高于單施尿素和單施豆餅處理（P<0.05），且單施豆餅處理的果實中乙酸己酯的含量最低。

由圖3可知，在花后20～35 d，薄皮甜瓜果實中2-甲基丁酸乙酯含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，在果實發(fā)育35 d時含量最高，且在果實發(fā)育的各個時期各處理之間2-甲基丁酸乙酯含量差異顯著（P<0.05）。就各處理對2-甲基丁酸乙酯合成的影響而言，單施尿素促進了花后20 d薄皮甜瓜果實中2-甲基丁酸乙酯合成積累，豆餅+尿素處理則是25 d后促進了果實中2-甲基丁酸乙酯的積累;但單獨豆餅處理則是25 d后薄皮甜瓜果實中2-甲基丁酸乙酯含量變化緩慢，且每個時期（25～35 d）果實中該物質的含量都顯著低于尿素和豆餅+尿素處理（P<0.05），說明單施豆餅一定程度上抑制了2-甲基丁酸乙酯的合成，而單施尿素則促進了其合成。

從圖4可以看出，等氮量條件下，薄皮甜瓜發(fā)育的不同時期，各處理果實中異丁酸乙酯含量變化存在差異。在花后20～35 d，單施尿素（CK）和單施豆餅（B）處理薄皮甜瓜果實中異丁酸乙酯含量極低或痕量級，而豆餅+尿素（A）處理的薄皮甜瓜果實在花后20～25 d，異丁酸乙酯也極低或痕量級，但豆餅+尿素處理薄皮甜瓜果實中異丁酸乙酯含量在花后30 d和35 d出現(xiàn)積累，35 d時果實中的含量最高，且顯著高于單施尿素處理（P<0.05）。說明尿素和豆餅單施都抑制了該物質的合成，而二者配施則促進了30 d后果實中異丁酸乙酯的合成。

2.3 ?不同處理對薄皮甜瓜果實中ADH和AAT活性的影響

醇脫氫酶（ADH）是果實中酯類香氣物質合成途徑中催化醛類物質形成醇類物質的關鍵酶，為最終合成酯類物質提供前體。由圖5可知，等氮量條件下，各處理薄皮甜瓜果實中ADH活性隨著果實發(fā)育其變化存在差異。單施尿素（CK）和單施豆餅（B）處理薄皮甜瓜果實中ADH活性先降低而后迅速升高，而豆餅+尿素（A）處理果實中ADH活性逐漸升高，在30 d時達到峰值，之后降低。單施尿素與單施豆餅、豆餅+尿素處理之間相比較，在花后20～30 d，豆餅+尿素處理果實中ADH活性顯著高于其他處理，而在花后20 d和25 d，單施尿素與單施豆餅處理果實中ADH活性無顯著差異，但30 d后，3種處理之間相比較，其果實中ADH活性差異顯著（P<0.05）。

果實香氣物質合成的途徑中，醇?；D移酶（AAT）催化酯類物質的合成，是酯類物質合成最后一步的關鍵調節(jié)酶。由圖6可知，3種處理薄皮甜瓜果實中AAT活性隨著果實發(fā)育都呈現(xiàn)先升高，在30 d時達到峰值，之后降低的趨勢。等氮量條件下，單施豆餅、豆餅+尿素處理果實中AAT活性在花后30 d時顯著高于單施尿素處理（P<0.05），而在花后35 d時，豆餅+尿素處理果實AAT活性顯著大于單施尿素和單施豆餅處理，而單施尿素與單施豆餅處理果實薄皮AAT活性無顯著差異（P>0.05）。

3 ?小結與討論

有機肥的施用或有機肥與化學氮肥的配施提高了蘋果[13]、桃[9]、鴨梨[14]、香蕉[18]果實中特征性香氣物質含量和種類，這與本研究結果相似。本試驗分析豆餅、豆餅+尿素以及尿素處理對薄皮甜瓜果實酯類物質合成的影響，發(fā)現(xiàn)豆餅、豆餅+尿素處理降低了果實中C6醇和C9醇、醛的種類和含量，促進了酯類物質的合成。豆餅+尿素處理成熟果實中（花后35 d）酯香型物質（乙酸乙酯）以及果香型物質（2-甲基丁酸乙酯、乙酸己酯）含量的增加明顯，顯著高于豆餅和尿素單獨處理，賦予了薄皮甜瓜果實濃郁的酯香味和果香味;而單獨尿素處理的果實C6醇和C9醇、C6醛和C9醛的種類和含量顯著高于豆餅和豆餅+尿素處理。此外，還發(fā)現(xiàn)尿素處理的果實中也含有較高的乙酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯，但果實中總香氣物質含量的比例較低，因此酯香味較低，因為薄皮甜瓜中香味主要由酯類物質決定其濃香味[7，17]。由此可知，豆餅肥+尿素的處理主要是通過調節(jié)果實中酯類物質，尤其是特征性酯香型和果香型物質（乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸己酯）含量，進而提高薄皮甜瓜果實香味品質。

已有研究表明，薄皮甜瓜果實中酯類物質的合成與合成途徑中ADH、AAT活性大小相關[4，6，15-17]。在薄皮甜瓜中，嫁接通過降低成熟果實中ADH和AAT的活性，進而影響了果實中乙酸己酯、2-甲基丁酸乙酯的含量[6]。在香蕉研究中，也具有類似的結果[18]。在本研究中發(fā)現(xiàn)，豆餅+尿素處理明顯提高了薄皮甜瓜果實花后30 d和35 d果實中AAT活性以及花后20～30 d ADH活性，而尿素處理的果實中在25 d后，ADH活性增高明顯;同時發(fā)現(xiàn)薄皮甜瓜果實中香氣物質的種類和含量也發(fā)生變化，與果實中ADH和AAT活性變化存在著一定的相關性，因此推測豆餅與尿素配施可能是通過調節(jié)果實發(fā)育后期ADH和AAT協(xié)調作用，進而影響了酯類物質的合成，而尿素主要是調節(jié)了ADH活性導致了醇醛類物質含量較高，所以果實酯香味品質存在差異。而豆餅肥單獨施用則可能是通過調節(jié)非特征性酯類物質合成影響了果實的香味。但豆餅肥的施用是如何通過一個調控網(wǎng)絡進而調節(jié)酯類物質合成的分子機制還不清楚，需進行進一步探討。

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