外源Ca(OH)2對(duì)壺瓶棗果實(shí)風(fēng)味及礦質(zhì)元素的影響研究

王 丁，付瑞敏，劉春雷，楊 雪，邢文會(huì)，夏鐵騎，郝艷平

(1 河南財(cái)政金融學(xué)院健康管理學(xué)院，鄭州，450046，2 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西太谷，030801)

大棗(ZizyphusJujubaMill.)屬于鼠李科棗屬植物，為我國(guó)栽培面積最大的干果樹(shù)種。棗果營(yíng)養(yǎng)豐富，美味可口，且具有較高的保健和藥用價(jià)值。棗樹(shù)適應(yīng)性極強(qiáng)、耐瘠薄，且產(chǎn)量高，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及生態(tài)效益，已成為我國(guó)北方地區(qū)廣泛發(fā)展和推廣的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種[1]。山西太谷壺瓶棗是中國(guó)十大名棗之一，因其個(gè)大肉厚、汁液豐富，具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。棗黑頂病于2004年在山西南部最先發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)病果率高達(dá)90%，表現(xiàn)為棗果頂部黑皺、味道苦澀，無(wú)法食用，棗果失去商品價(jià)值，對(duì)果農(nóng)造成較大損失。劉賢謙教授首先將其命名為棗黑頂病，并證明棗黑頂病是由空氣中的氟污染引起的，為生理性病害[2]。前人研究發(fā)現(xiàn)，外源鈣劑能有效抑制棗黑頂病的發(fā)病率，與CaCl2相比，Ca(OH)2防治效果最好[3]。

鈣離子作為連偶細(xì)胞內(nèi)外生理生化反應(yīng)的第二信使，是植物必須的微量元素之一。另外，鈣離子還是植物細(xì)胞壁、細(xì)胞膜的組成物質(zhì)之一，其對(duì)于植物細(xì)胞的穩(wěn)定性以及細(xì)胞內(nèi)酶活性均具有重要的調(diào)控作用[4-7]。有學(xué)者研究表明，對(duì)果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育來(lái)說(shuō)，鈣素營(yíng)養(yǎng)的影響比氮、磷、鉀等大量元素大，且與果實(shí)的品質(zhì)口感以及微量元素關(guān)系密切[8-11]。噴施外源鈣對(duì)果樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成、果實(shí)的外觀品質(zhì)、風(fēng)味口感、耐貯藏性、礦物質(zhì)元素以及抗病性均有重要影響[12-16]。例如，谷會(huì)等的研究結(jié)果表明，外源鈣處理對(duì)菠蘿黑腐病有比較好的防治效果，其原因一方面是降低了病原菌的致病性，另一方面是外源鈣明顯提高了與抗病性相關(guān)的酶的活性[17]。聶佩顯研究了不同鈣制劑對(duì)蘋(píng)果苦痘病發(fā)病率的影響，結(jié)果表明，葉片施鈣能顯著降低蘋(píng)果苦痘病的發(fā)病率[18]。郭紅彥研究發(fā)現(xiàn)，鈣處理能顯著降低壺瓶棗果皮和果肉果膠酶與纖維素酶活性從而降低壺瓶棗裂果率[19]。鄧彩萍等[3]研究了不同外源鈣劑對(duì)棗黑頂病發(fā)病率的影響，結(jié)果表明，Ca(OH)2防治效果優(yōu)于CaCl2。然而，噴施Ca(OH)2對(duì)壺瓶棗采后果實(shí)中可溶性糖、有機(jī)酸等風(fēng)味物質(zhì)以及礦質(zhì)元素含量的影響尚未見(jiàn)系統(tǒng)研究。本次試驗(yàn)以壺瓶棗為研究對(duì)象，探討了不同濃度梯度外源Ca(OH)2溶液處理?xiàng)l件下，棗果肉中可溶性糖、有機(jī)酸、糖酸比和果肉礦質(zhì)元素含量的變化，目的在于，在能夠基本防治山西棗產(chǎn)區(qū)的棗黑頂病的基礎(chǔ)之上，尋找Ca(OH)2溶液最佳噴施濃度。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地位于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹(shù)研究所棗種質(zhì)資源圃?xún)?nèi)，土壤為碳酸鹽褐土，弱堿性，腐殖質(zhì)較少，中等肥力。試驗(yàn)品種為壺瓶棗，樹(shù)高及冠幅大致相同且生長(zhǎng)良好，樹(shù)齡約10年。試驗(yàn)共設(shè)9組處理，每個(gè)處理3株，共27株。于9月下旬壺瓶棗果實(shí)成熟后開(kāi)始采摘棗果，每株樹(shù)隨機(jī)采摘10顆大小相近的棗果，立刻用事先準(zhǔn)備好的冰盒冷藏，隨后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

1.2 試驗(yàn)方法

先配制Ca(OH)2(0.165%)飽和溶液，然后按照50倍(A8)、100倍(A7)、150倍(A6)、200倍(A5)、225倍(A4)、250倍(A3)、275倍(A2)、300倍(A1)稀釋濃度配制8種不同濃度梯度的Ca(OH)2溶液，對(duì)照為清水(CK)。分別于2017年7月22日、8月2日、8月12日、8月22日、9月2日和9月12日進(jìn)行Ca(OH)2溶液噴施，每10 d噴一次，共噴6次。

1.3 測(cè)定方法

可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[20]；有機(jī)酸含量采用酸堿中和滴定法測(cè)定[20]；礦質(zhì)元素含量使用原子吸收分光光度法測(cè)定[21]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel軟件制圖，方差分析及多重比較采用DPS軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度Ca(OH)2處理對(duì)壺瓶棗果肉可溶性糖含量的影響

與對(duì)照相比，不同濃度Ca(OH)2處理均顯著提高壺瓶棗果肉可溶性糖含量(見(jiàn)圖1)。隨著處理濃度的升高，壺瓶棗果肉中可溶性糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中，A6處理的可溶性糖含量最高，為27.92 g/100 g，最低為A2處理(26.12 g/100 g)。

注：CK為清水；A1—A8分別為Ca(OH)2 300、275、250、225、200、150、100、50倍液。不同字母表示差異達(dá)到顯著水平(p<0.05)。圖2、圖3同。

2.2 不同濃度Ca(OH)2處理對(duì)壺瓶棗果肉有機(jī)酸含量的影響

由圖2可知，隨著處理濃度增大，壺瓶棗果肉中有機(jī)酸含量呈上升趨勢(shì)。除A1、A2處理與對(duì)照差異不顯著外，其余處理均與對(duì)照達(dá)到極顯著差異，最大為A8處理的2.51 g/100 g，與對(duì)照相比增加了0.5 g/100 g。

圖2 外源Ca(OH)2對(duì)壺瓶棗果肉有機(jī)酸含量的影響

2.3 不同濃度Ca(OH)2處理對(duì)壺瓶棗果肉糖酸比的影響

由圖3可知，不同濃度鈣素營(yíng)養(yǎng)處理對(duì)壺瓶棗果肉中糖酸比的影響與對(duì)照均無(wú)顯著差異。隨著處理濃度的增大壺瓶棗果肉糖酸比有下降趨勢(shì)。

圖3 外源Ca(OH)2對(duì)壺瓶棗果肉糖酸比的影響

2.4 不同濃度Ca(OH)2處理對(duì)壺瓶棗果肉活性鈣及微量元素含量的影響

由表1可知，壺瓶棗果肉中Ca元素含量隨Ca(OH)2濃度增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，各濃度處理均顯著高于對(duì)照(p<0.05)。150倍稀釋的A6處理壺瓶棗果肉中Ca元素含量最高，為(7 614.58±325)μg/kg。不同濃度Ca(OH)2處理后，壺瓶棗果肉中K元素含量均顯著低于對(duì)照，最低的為A6處理。A6處理果肉總Mg元素含量顯著高于對(duì)照，其余處理均與對(duì)照差異不顯著。

表1 不同濃度鈣素營(yíng)養(yǎng)對(duì)壺瓶棗果肉礦質(zhì)元素含量的影響 μg·kg-1

壺瓶棗果肉中Fe元素含量變化規(guī)律與Ca元素類(lèi)似，呈先上升后下降的趨勢(shì)，其中A6處理Fe元素含量最高為(236.77±27)μg/kg，且與對(duì)照差異顯著。壺瓶棗果肉中Mn元素含量最高的為A6處理的(34.86±3.2)μg/kg，且顯著高于對(duì)照，其他處理均與對(duì)照差異不顯著。不同Ca(OH)2處理后，壺瓶棗果肉中Cu元素含量最高的為A6處理的(27.68±2.4)μg/kg，且顯著高于對(duì)照，最低的為A8處理的(17.92±2.7)μg/kg，且顯著低于對(duì)照，其余處理與對(duì)照間均差異不顯著。不同Ca(OH)2處理后，壺瓶棗果肉中Zn含量的變化規(guī)律與Ca元素類(lèi)似，隨溶液濃度的增大呈先上升后下降趨勢(shì)。其中，最大為A6處理的(67.61±7)μg/kg，最小為A8處理的(48.44±4)μg/kg。A8處理與對(duì)照差異不顯著，其余處理均顯著高于對(duì)照。

3 討論

在逐漸成熟過(guò)程中，果實(shí)中的果膠類(lèi)物質(zhì)、纖維素、半纖維素、淀粉等多糖在酶的作用下逐漸分解成單糖、寡糖等可溶性糖，而可溶性糖是植物果實(shí)甜味的基礎(chǔ)，是影響果實(shí)風(fēng)味的重要指標(biāo)之一，同時(shí)糖也是果實(shí)呼吸的底物，對(duì)果實(shí)的風(fēng)味、品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和貯藏性能均有重要作用。適合濃度鈣劑能夠明顯促進(jìn)果實(shí)糖分的積累從而改善果實(shí)風(fēng)味[22]。這是由于外源鈣處理能顯著抑制果實(shí)的呼吸強(qiáng)度和乙烯的生成[23]，從而減少葡萄糖等呼吸底物的消耗。本次研究結(jié)果表明，不同濃度Ca(OH)2處理均顯著提高壺瓶棗果肉可溶性糖含量且Ca(OH)2飽和溶液稀釋150倍處理效果最明顯，當(dāng)Ca(OH)2濃度進(jìn)一步提高時(shí)，壺瓶棗果實(shí)中可溶性糖的含量又會(huì)下降。這是因?yàn)楦邼舛鹊耐庠粹}能顯著抑制多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果膠甲基酯酶(PME)、纖維素酶(CX)和淀粉酶(AM)的活性[22-25]，從而阻止這些多糖向可溶性糖的轉(zhuǎn)化。本研究結(jié)果與韓絮舟在紅樹(shù)莓上的研究結(jié)果一致[26]。有機(jī)酸主要包括蘋(píng)果酸、琥珀酸、草酸等，是影響果實(shí)風(fēng)味的重要指標(biāo)，其分解代謝是水果的主要代謝過(guò)程，也參與氨基酸和芳香揮發(fā)物的生物合成，進(jìn)而影響水果的風(fēng)味[27]。另外，一定量的有機(jī)酸還會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生一定影響而影響到果實(shí)的貯藏性能[28]。本次研究結(jié)果表明，噴施Ca(OH)2能有效提高壺瓶棗果肉中可滴定有機(jī)酸含量，果肉中有機(jī)酸含量隨Ca(OH)2濃度增大而增大。糖酸比是衡量果實(shí)口感品質(zhì)的重要指標(biāo)。糖酸比越高，說(shuō)明果實(shí)越甜，口感也就越好，糖酸比越小則反之。本次研究結(jié)果表明，不同濃度Ca(OH)2處理對(duì)壺瓶棗果肉中糖酸比與對(duì)照間均無(wú)顯著差異。隨著處理濃度的增大，壺瓶棗果肉糖酸比有下降趨勢(shì)，這是由于高濃度外源鈣抑制了可溶性糖的進(jìn)一步積累的同時(shí)增加了棗果中有機(jī)酸含量所致。

研究結(jié)果表明，噴Ca(OH)2能顯著提高壺瓶棗果肉中Ca元素含量，Ca(OH)2飽和溶液稀釋150倍提升果肉中Ca元素含量效果最明顯。Mg元素是果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育必須的營(yíng)養(yǎng)元素，是葉綠素的組成成分之一，能促進(jìn)植物體內(nèi)葉綠素的合成。另外，Mg元素也是植物細(xì)胞內(nèi)很多種酶的激活劑[29]，如果植物體內(nèi)缺Mg元素，將造成葉綠素合成受阻，光合作用減弱，從而使得果樹(shù)的產(chǎn)量和品質(zhì)下降。同樣，Mg元素也是人體生長(zhǎng)和發(fā)育必須的營(yíng)養(yǎng)元素。因此，紅棗果肉中Mg元素的含量對(duì)于其品質(zhì)和價(jià)格有重要影響。本次研究表明，中低濃度Ca(OH)2處理能顯著提高壺瓶棗果肉中Mg元素含量，Ca(OH)2飽和溶液稀釋150倍提升效果最明顯，而高濃度Ca(OH)2溶液對(duì)壺瓶棗果肉中Mg元素含量有抑制作用。

K元素是生物體內(nèi)多種酶促反應(yīng)的觸發(fā)劑，能調(diào)節(jié)植物氣孔開(kāi)閉，對(duì)于植物同化產(chǎn)物的增加，蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、纖維素的形成和果皮韌度的增加也具有重要作用。本次研究發(fā)現(xiàn)，壺瓶棗內(nèi)Ca元素濃度和K元素濃度呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.84)，說(shuō)明噴施Ca(OH)2溶液對(duì)壺瓶棗K元素含量有明顯抑制作用，Ca(OH)2飽和溶液稀釋150倍抑制作用最明顯。這是由于Ca+的存在會(huì)對(duì)K+產(chǎn)生強(qiáng)烈的拮抗作用，這與王寧、秦煊南等在錦橙上的研究結(jié)果一致[29]。

植物體內(nèi)微量元素主要是其光合、呼吸等生化過(guò)程所必須的酶或輔酶的重要組成部分。當(dāng)體內(nèi)微量元素缺乏時(shí)，會(huì)造成作物產(chǎn)量下降，果實(shí)品質(zhì)降低[30]。盧桂賓[5]、于婷[31]等的研究表明，噴施不同的鈣劑均能顯著增加紅棗果實(shí)中的Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素含量。本次研究結(jié)果表明，噴施Ca(OH)2溶液能有效提高壺瓶棗果肉中Fe、Mn、Cu、Zn元素含量，低濃度Ca(OH)2溶液效果不明顯，Ca(OH)2飽和溶液稀釋150倍效果最好，高濃度Ca(OH)2溶液可能會(huì)抑制壺瓶棗果實(shí)對(duì)微量元素的吸收。

4 結(jié)論

150～300倍液中低濃度Ca(OH)2溶液可顯著提高棗果果肉可溶性糖和有機(jī)酸含量，且果實(shí)糖酸比不受影響；噴施Ca(OH)2溶液能有效提高壺瓶棗果肉中Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn元素含量，150倍液效果最好。綜合以上結(jié)果以及前期研究成果，Ca(OH)2飽和溶液稀釋150～200倍為最佳噴施濃度。