外源蔗糖處理對采后桃果皮色澤形成的影響

田夢瑤，周宏勝*，唐婷婷，張映曈，凌 軍，羅淑芬，李鵬霞,*

（1.沈陽農業(yè)大學食品學院，遼寧 沈陽 110866；2.江蘇省農業(yè)科學院農業(yè)設施與裝備研究所，江蘇 南京 210014；3.江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點實驗室，江蘇 南京 210014）

桃（Prunus persica(L.) Batsch）果實因其獨特的風味和優(yōu)良的外觀品質深受消費者的喜愛，其中果皮色澤是評價桃外觀品質的最重要指標之一。套袋栽培可有效提升桃果外觀品質，既可保持果面光潔又會促進摘袋后果皮的著色[1]。套袋桃果實需在成熟前摘袋接受光照，進而促進色澤的形成，但生產(chǎn)中由于人工成本較高等因素常不摘袋采收，這影響了桃采后果皮色澤的形成和商品價值。因此，在采后環(huán)節(jié)，尋求一種安全有效的提升套袋采收桃果實外觀色澤的方法具有重要意義。

花色苷是苯丙烷類合成通路的重要次生代謝產(chǎn)物，是桃、蘋果和草莓等水果的主要呈色物質，在果實色澤和外觀品質提升方面起著重要的作用[2]?；ㄉ疹愇镔|具有較強的抗氧化能力和抗炎功能，且花色苷的積累有助于果實耐寒性和真菌抗病性的增強[2]。研究發(fā)現(xiàn)，桃果實顏色的變化主要是花色苷類物質積累的結果，導致桃果皮呈紅色的主要花色苷為矢車菊素-3-葡萄糖苷[3-5]。

研究發(fā)現(xiàn)，除光和溫度等環(huán)境因子會影響花色苷的合成外，糖對花色苷的合成也有促進作用[6]。劉玉蓮[7]研究發(fā)現(xiàn)4 個不同品種的蘋果果皮中花青苷的積累都與蔗糖和果糖含量變化呈顯著正相關。李紫薇等[8]研究發(fā)現(xiàn)蔗糖能夠明顯抑制亞硝酸鈉對采后野生櫻桃李中花色苷的氧化降解作用，有助于花色苷的積累?；ㄉ盏暮铣膳c果實內部的糖緊密相關[9-11]，糖可能是作為信號分子通過調控花色苷合成相關酶和表達相關基因而影響果實的著色[12]。目前，糖信號影響桃采后花色苷積累的相關報道較少，本實驗以套袋采收的‘春美’桃為試材，探究采后外源蔗糖處理對桃果皮著色的影響，旨在為套袋桃果實采后著色機理提供參考，且為桃色澤提升技術研發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本實驗的桃品種為‘春美’桃，果實在花后45 d套“內黑外黃”雙層紙袋，果實七成熟后連同果袋采收于江蘇省新沂市商業(yè)化果園。桃果實采后4 h內運至江蘇省農業(yè)科學院農業(yè)設施與裝備研究所，挑選外觀、大小一致且無機械損傷的桃果實作為實驗材料。

β-巰基乙醇 北京盛科博源生物科技有限公司；牛血清白蛋白 北京索萊寶科技有限公司；聚乙二醇20000、甘露醇和花旗松素 上海源葉生物科技有限公司；柚皮苷、酮戊二酸和聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone，PVP） 上海麥克林生化科技有限公司；蔗糖 西隴科學股份有限公司；肉桂酸-4-羥化酶（cinnamate-4-hydroxylase，C4H）、4-香豆酰輔酶A連接酶（4-coumarate-CoA ligase，4CL）、查耳酮合成酶（chalcone synthase，CHS）、查耳酮異構酶（chalcone isomerase，CHI）、二氫黃酮醇4-還原酶（dihytroflavonol 4-reductase，DFR）和類黃酮-3-O-葡萄糖基轉移酶（UDP-glucose: flavonoid 3-O-glucosyltransferase，UFGT）ELISA試劑盒 南京晶美生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

PL202-L電子天平、Seven multi pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；HH-S系列數(shù)顯恒溫水浴鍋常州萬達升實驗儀器有限公司；7820A氣相色譜儀美國Agilent公司；3K-15離心機 美國Sigma-Aldrich公司；2695高效液相色譜儀 美國Waters公司；CR-400全自動測色色差儀 日本Konica Minolta公司；A11 Basic液氮研磨器 艾卡（廣州）儀器設備有限公司；UV-1102型紫外-可見分光光度計 上海天美科學儀器有限公司；雪花制冰機FM40 北京長流科學技術公司；FT-02型硬度計 意大利Breuzzi公司；手持式折射儀 日本Atago公司。

1.3 方法

1.3.1 外源蔗糖浸泡處理最適濃度的篩選

將桃果實分別用0、50、100、200 mmol/L和500 mmol/L的蔗糖水溶液浸泡處理3 h后清水沖洗晾干，將5 組果實置于常溫（（20±1）℃）條件下貯藏，在貯藏4 d后測定其色差并拍攝照片，通過外觀確定外源蔗糖處理的最適濃度。

1.3.2 外源蔗糖的處理

將桃果實用1.3.1節(jié)中確定的外源蔗糖最適處理濃度（200 mmol/L）浸泡處理3 h后清水沖洗、晾干，作為蔗糖處理組，清水浸泡3 h后沖洗晾干的桃果實作為對照組，將2組果實置于室內（（20±1）℃、自然光照）條件下貯藏5 d，每個處理設3 次重復實驗。取樣：貯藏期間每隔1 d取樣，每組隨機取桃果實24 個，其中每次重復8 個桃果實，測定呼吸強度、乙烯釋放速率和色差并拍攝照片。用不銹鋼刀片分離桃果皮和果肉后分別置于液氮中速凍，存放在-80 ℃冰箱中，用于測定相關指標。

1.3.3 色差的測定

色差的測定參照王瑤等[13]的方法：用CR-400全自動色差儀測定桃皮的L*、a*和b*值，并分別按式（1）～（3）計算出對應的色飽和度C*、色調值H和色澤指數(shù)（color index of red grape，CIRG）。每次處理測定20 個桃，結果取平均值。

1.3.4 呼吸強度、乙烯釋放速率、可溶性固形物質量分數(shù)和硬度的測定

呼吸強度的測定參照周宏勝等[14]的方法；乙烯釋放速率的測定參照王瑤等[13]的方法；可溶性固形物（total soluble solid，TSS）質量分數(shù)和硬度的測定參照梁敏華等[15]的方法。

1.3.5 果皮內源糖含量的測定

參照劉玉蓮等[16]的方法測定桃皮中蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇4 種內源糖的含量，并稍作修改：稱取1 g桃皮樣品，加4 mL純凈水，室溫浸提20 min后離心（10 000×g、20 min、4 ℃），上清液過0.45 μm纖維素酯濾膜。

高效液相色譜條件：流動相為超純水；采集數(shù)據(jù)時間25 min；色譜柱：Hi-Plex Ca（300 mm×7.7 mm，8 μm）；柱溫：80 ℃；流速：0.6 mL/min；檢測器：示差檢測器；進樣量：10 μL。

1.3.6 總花色苷含量的測定

桃皮中總花色苷含量的測定采用pH值示差法[17]：取1 g桃皮樣品，加入6 mL體積分數(shù)95%的酸化甲醇（0.1 mol/L HCl），于黑暗條件下振蕩提取4 h，離心（10 000 ×g、20 min、4 ℃）提取上清液。提取液分別用0.025 mol/L KCl緩沖液（pH 1.0）和0.4 mol/L醋酸鈉緩沖液（pH 4.5）稀釋3 倍，室溫下放置15 min后測定溶液在520 nm和700 nm波長處的吸光度。按式（4）計算總花色苷含量。

式中：ΔA＝（A520nm-A700nm）pH1.0-（A520nm-A700nm）pH4.5；M為氰化-3-葡萄糖苷的摩爾質量（C21H21O11，449.4 g/mol）；V為提取液定容體積/mL；DF為總稀釋倍數(shù)；ε為對照品摩爾吸光系數(shù)（26 900 L/（mol·cm））；m為樣品質量/g；L為比色皿的寬度（1 cm）。

1.3.7 花色苷代謝相關酶活力的測定

花色苷代謝相關酶粗酶液的提取參照Zhou Dandan等[18]的方法。

苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia-lyase，PAL）活力的測定：取0.5 mL PAL粗酶液和3 mL苯丙氨酸（10 mmol/L）的反應混合物在37 ℃下孵育1 h，之后立即加入0.2 mL 6 mol/L HCl溶液終止反應。在相同的反應體系和條件下，以煮沸的PAL粗酶液為對照，測定反應液在290 nm波長處的吸光度，酶活力單位為U/g。

F3H活力的測定：取0.5 mL F3H粗酶液加入2.5 mL F3H酶反應液（50 mmol/L，pH 7.4 Tris-HCl內含5 mmol/L NADPH-Na2、1.5 mmol/L柚皮苷），充分混勻后在35 ℃孵育1.5 h后用5 mol/L HCl溶液停止反應。以等體積的酶反應液加入煮沸的F3H粗酶液和HCl為對照，測定反應液在320 nm波長處的吸光度，酶活力單位為U/g。

花青素合成酶（anthocyanidin synthase，ANS）活力的測定：取0.5 mL ANS粗酶提取液加入2.5 mL ANS反應液（40 mmol/L，pH 7.0磷酸鹽緩沖液內含1 mol/L NaCl、100 mmol/L麥芽糖、100 mmol/L二硫蘇糖醇、80 mmol/L抗壞血酸、40 mmol/L酮戊二酸、16 mmol/L FeSO4和1 mmol/L花旗松素），充分混勻后于340 nm波長處測定吸光度，酶活力單位為U/g。

C4H、4CL、CHS、CHI、DFR和UFGT活力采用ELISA試劑盒測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有實驗平行測定3 次，數(shù)據(jù)采用平均值±標準誤差表示，用SPSS 24.0軟件進行統(tǒng)計學分析，以單因素方差分析和Tukey’s多因素t檢驗進行比較（P＜0.05為差異顯著），并用Origin 8.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 外源蔗糖處理最適濃度的篩選

色澤是評價桃外觀品質的重要指標之一，色差是反映果實外觀色澤的重要指標。a*值表示紅色和綠色之間的轉換程度，正值為紅色，a*值越大，表明果實紅色越深；CIRG可評價果實的色澤和成熟度，果實顏色越深，CIRG越大。L*值表示果實的明亮度，L*值越大，表明果皮顏色越白亮[19-20]。由圖1可知，200 mmol/L蔗糖溶液浸泡處理的桃果皮a*值和CIRG都顯著高于其他處理組，且L*值顯著低于其他處理組，說明200 mmol/L為外源蔗糖浸泡處理的最適濃度，著色效果最好。

圖1 不同濃度蔗糖處理對采后桃果皮a*（A）、CIRG（B）和L*（C）值的影響Fig.1 Effect of sucrose treatment at different concentrations on a* (A),CIRG (B) and L* (C) values of peach peel during postharvest storage

2.2 外源蔗糖處理對采后桃果皮著色的影響

套袋會影響桃果面花色苷的形成和積累[21-22]，由圖2可知，套袋采收的桃果實果面偏白，缺乏該品種應有的色澤。貯藏過程中，桃果皮色澤逐漸形成，與對照組相比，外源蔗糖處理桃果實的著色時間較早且顏色更為鮮紅；外源蔗糖處理能夠明顯促進采后桃果實果皮色澤的形成，提升桃果實的外觀品質。

圖2 外源蔗糖處理對采后桃果皮著色的影響Fig.2 Effect of exogenous sucrose treatment on the peel coloration in postharvest peach

2.3 外源蔗糖處理對采后桃果皮色差的影響

由圖3A可知，采收時桃果面a*值僅為-5.35，貯藏3 d后蔗糖處理組和對照組果皮a*值分別為5.66和-0.09，說明蔗糖處理組第3天時果面明顯變紅。由圖3B可知，兩個處理組的CIRG均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且從貯藏第3天開始，蔗糖處理組的CIRG顯著高于對照組（P＜0.05），說明外源蔗糖處理可以促進桃果皮色澤的形成。由圖3C可知，采收時果皮L*值為90.08，貯藏4 d后蔗糖處理組和對照組果皮L*值分別為79.34和83.30，且處理組與對照組差異顯著（P＜0.05），說明果面明亮度已明顯發(fā)生變化。

圖3 外源蔗糖處理對采后桃果皮a*（A）、CIRG（B）和L*（C）值的影響Fig.3 Effect of exogenous sucrose treatment on a* (A), CIRG (B) and L* (C) values of peach peel during postharvest storage

2.4 外源蔗糖處理對采后桃呼吸強度、乙烯釋放速率、TSS質量分數(shù)和硬度的影響

桃屬于呼吸躍變型果實，在采后的貯藏過程中出現(xiàn)明顯的呼吸高峰和乙烯釋放高峰是果實成熟和衰老的重要標志[23]。由圖4A、B可以看出，兩組桃果實的呼吸強度和乙烯釋放速率在采后均有明顯的上升趨勢但兩組處理間無明顯差異，外源蔗糖處理對采后桃果實的乙烯釋放速率和呼吸強度沒有明顯的影響。

由圖4C可知，兩組桃果肉的TSS質量分數(shù)變化趨勢類似。硬度是桃果實重要的感官指標[24]，兩個處理組的桃果實硬度都隨貯藏時間的延長呈下降的趨勢（圖4D），但兩組桃果實硬度間無顯著差異，說明外源蔗糖處理對采后桃果實的軟化沒有明顯影響。

圖4 外源蔗糖處理對采后桃呼吸強度（A）、乙烯釋放速率（B）、TSS質量分數(shù)（C）和硬度（D）的影響Fig.4 Effect of exogenous sucrose treatment on respiratory intensity(A), ethylene release rate (B), TSS content (C) and hardness (D) of postharvest peaches

2.5 外源蔗糖處理對采后桃果皮糖含量的影響

外源糖處理會促進果實內源糖的積累[25]，桃果實中主要有蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇4 種糖，其中蔗糖含量最高，是葡萄糖和果糖含量的數(shù)倍，也是影響桃總糖含量的關鍵因素[26]。由圖5A可知，兩組桃果皮中蔗糖的含量隨貯藏時間的延長呈波動上升的趨勢，且在整個貯藏期間處理組蔗糖含量要顯著高于對照組（P＜0.05），說明外源蔗糖處理促進了桃皮蔗糖的積累；兩組桃果皮的葡萄糖含量差異不顯著（圖5B）；貯藏第1天時，蔗糖處理組桃果皮的果糖含量顯著高于對照組（圖5C），說明蔗糖處理可以抑制貯藏前期果皮果糖含量的下降；兩組桃果皮的山梨醇含量均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢（圖5D），但蔗糖處理組桃果皮中山梨醇含量在貯藏前期顯著高于對照組（P＜0.05）。

圖5 外源蔗糖處理對采后桃果皮蔗糖（A）、葡萄糖（B）、果糖（C）和山梨醇（D）含量的影響Fig.5 Effect of exogenous sucrose treatment on sucrose (A), glucose (B),fructose (C) and sorbitol (D) contents of postharvest peach peel

2.6 外源蔗糖處理對采后桃果皮總花色苷含量的影響

桃果實色澤的提升主要是花色苷類物質積累的結果[3]。由圖6可以看出，在整個貯藏期間，桃果皮的總花色苷含量呈先上升后下降的趨勢，并均在采后第4天達到最大值，此時處理組和對照組的總花色苷含量分別為29.64 mg/kg和15.98 mg/kg，處理組含量是對照組的1.85 倍，說明蔗糖處理可明顯誘導桃果皮花色苷的合成和積累?；ㄉ蘸康淖兓厔菖c色澤指數(shù)CIRG的變化趨勢一致，表明蔗糖誘導的花色苷含量的升高可能是導致果面色澤提升的重要原因。

圖6 外源蔗糖處理對采后桃果皮總花色苷含量的影響Fig.6 Effect of exogenous sucrose treatment on total anthocyanin content of postharvest peach peel

2.7 外源蔗糖處理對采后桃果皮花色苷合成代謝相關酶活性的影響

PAL、C4H和4CL是苯丙氨酸代謝途徑的3 個關鍵酶，能將苯丙氨酸轉化為查耳酮類物質，影響苯丙氨酸代謝途徑[27]。由圖7A可知，兩組處理桃果皮PAL活力的變化趨勢相似，蔗糖處理組在第2天達到峰值，而對照組在第3天達到峰值，說明外源蔗糖處理可以加快PAL活性峰值的出現(xiàn)；兩處理組的C4H活力均先下降后緩慢上升（圖7B），但蔗糖處理組C4H的活力都要顯著高于對照組（P＜0.05）；由圖7C可知，對照組的4CL活力在貯藏期間略有上升，蔗糖處理組呈波動上升的趨勢，且酶活力顯著高于對照組（P＜0.05），說明外源蔗糖處理可以明顯提高桃果皮在整個貯藏期間的4CL活性。

CHS、CHI和F3H是類黃酮途徑中的3 個關鍵酶，能將香豆素CoA轉化為二氫黃酮類物質[27]。由圖7D可知，蔗糖處理組和對照組在貯藏期間CHS的變化趨勢一致，但蔗糖處理組的CHS活力高于對照組，說明蔗糖處理可以提高貯藏期間CHS的活性；在整個貯藏期間蔗糖處理組的CHI活力要高于對照組，且在第1天和第3天差異顯著（P＜0.05）（圖7E）；由圖7F可知，蔗糖處理組的F3H活力在貯藏期間均高于對照組，且在貯藏第2天處理組的F3H活力是對照組的1.37 倍。

二氫黃酮類物質主要經(jīng)過DFR和ANS的作用生成花青素，并在UFGT的作用下與糖苷結合生成具有穩(wěn)定結構的花色苷類物質[27]。貯藏前期，蔗糖處理組果皮DFR活力顯著高于對照組（P＜0.05），貯藏第2天時蔗糖處理組的DFR活力是對照組的2.71 倍（圖7G）；兩組處理間ANS活力均呈現(xiàn)波動上升的趨勢，但貯藏期間蔗糖處理組的ANS活力均高于對照組（圖7H）；由圖7I可知，蔗糖處理組的UFGT活力呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，且在整個貯藏期間的活力都顯著高于對照組（P＜0.05），表明蔗糖處理可以在整個貯藏期間提高UFGT的活性。

圖7 外源蔗糖處理對采后桃果皮花色苷代謝合成相關酶活力的影響Fig.7 Effect of exogenous sucrose treatment on enzyme activities related to anthocyanin synthesis and metabolism in postharvest peach peel

3 討 論

本研究以套袋‘春美’桃為實驗材料，通過采后蔗糖溶液浸泡處理來研究外源蔗糖處理對采后桃果實品質和桃皮花色苷合成的影響。研究發(fā)現(xiàn)，外源蔗糖處理可以明顯地促進套袋桃果皮的著色，導致果皮紅色相關的a*值和CIRG的上升，這與噴施外源蔗糖和果糖可促進采后紅皮梨著色的結果[27]一致；乙烯可以啟動呼吸躍變型果實的成熟衰老[28]，本研究發(fā)現(xiàn)蔗糖處理對果實乙烯代謝的影響并不顯著，推測糖不僅作為花色苷合成的前體物質，可能也是調控其合成的信號物質[29]。本研究中發(fā)現(xiàn)外源蔗糖處理顯著促進了桃果皮中蔗糖含量的提升，這與前人研究中發(fā)現(xiàn)的外源蔗糖處理促進采后草莓果實糖積累的結果[25,30]類似，說明外源糖處理可能影響果實內源糖代謝。外源蔗糖處理促進了套袋‘春美’桃果皮采后花色苷含量的提高，這與外源蔗糖處理能夠增加采后葡萄[31-32]、杜鵑花瓣[33]和花椰菜芽[34]花色苷含量的結果類似。PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、DFR、ANS和UFGT是花色苷合成代謝過程中的關鍵酶，這些酶活性的提高可以促進花色苷的積累[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，蔗糖處理組桃果皮中多數(shù)花色苷代謝相關酶的活性均要高于對照組，這說明蔗糖處理可能是通過提高套袋桃果皮中花色苷合成相關酶的活性，進而誘導花色苷的積累和外觀色澤的改善，這與對草莓[25]和紅皮梨[27]研究中發(fā)現(xiàn)的結果類似。

綜上所述，外源蔗糖處理可以有效促進套袋桃采后著色，原因可能是蔗糖處理影響了桃果皮內源糖的代謝和轉化，最終通過提升花色苷代謝相關酶的活性誘導了花色苷的積累和果皮色澤的提升。本研究可為采后桃果皮色澤形成的技術和機理研究提供重要的參考。