紫色西番蓮轉(zhuǎn)色期果實(shí)色澤與品質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化及其相關(guān)性

李 巍，郝璽文，吳建鴻，郭 嘉，林香信*

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所/福建省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 福建 福州 350003； 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 北京 100193)

紫色西番蓮PassifloraedulisSims也被稱為雞蛋果，屬于西番蓮科西番蓮屬的一種藤本植物，原產(chǎn)于巴西和澳大利亞等地區(qū)，現(xiàn)廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)[1-3]。因其具有多種芳香的風(fēng)味，可散發(fā)菠蘿、草莓、荔枝和檸檬等10多種水果的香味，而且它的果皮和果肉均富含色素、糖、有機(jī)酸、維生素、氨基酸等多種可促進(jìn)人們健康的營(yíng)養(yǎng)成分，近年來(lái)備受人們的喜愛(ài)[4-8]。紫色西番蓮汁香味濃郁、酸甜可口，且因其具有良好的耐寒性、抗病性，可為遺傳育種和資源開(kāi)發(fā)提供了良好的材料，所以受到廣大科研工作者的青睞。紫色西番蓮在未成熟時(shí)果皮呈綠色，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)色期的果實(shí)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽霞t色或深紫色，西番蓮果實(shí)的顏色和品質(zhì)是評(píng)估其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、成熟度以及供栽培者和消費(fèi)者分級(jí)的主要標(biāo)準(zhǔn)[4,9]。

目前，我國(guó)西番蓮主要以鮮食為主，但是果實(shí)采收后果皮易失水皺縮，使商品價(jià)值降低，嚴(yán)重影響其銷(xiāo)售價(jià)值，在福建[10]、貴州[11]、海南[12]、云南[13]、廣州[14]等地對(duì)不同品種西番蓮的研究中均證實(shí)了采摘成熟度對(duì)西番蓮的貯藏及品質(zhì)都有非常顯著的影響。但是所研究的結(jié)果不同，藍(lán)英杰等[12]建議七成熟采摘較好；郭靖等[14]建議把不同成熟度果實(shí)放一起采收最優(yōu)；寸待澤等[13]建議八成熟適合較長(zhǎng)距離運(yùn)輸，九成熟適合較近距離運(yùn)輸。那么學(xué)者們對(duì)成熟度的判斷依據(jù)是否一致呢？因此，研究西番蓮轉(zhuǎn)色期的果皮色澤的變化，以及果皮色澤和果實(shí)品質(zhì)之間關(guān)系顯得尤為重要。本研究以紫色西番蓮臺(tái)農(nóng)1號(hào)為試驗(yàn)材料，對(duì)西番蓮在轉(zhuǎn)色期內(nèi)果皮的葉綠素和花色苷含量，以及果實(shí)的主要品質(zhì)(糖和酸)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行研究，并探討果皮色澤與果實(shí)品質(zhì)之間的相關(guān)性，旨在為科學(xué)判斷西番蓮的采收成熟度和合理采收西番蓮以提高其貯藏品質(zhì)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和地點(diǎn)

供試品種為臺(tái)農(nóng)1號(hào)西番蓮幼苗，來(lái)源于福建省南平市邵武的紫色西番蓮育苗基地。于2019年4月在北京市中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院溫室，使用直徑60 cm、高80 cm的花盆進(jìn)行土壤栽培試驗(yàn)，土壤來(lái)自北京市中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊實(shí)驗(yàn)站。每盆1株西番蓮，幼苗地上部約15 cm高，所有西番蓮幼苗長(zhǎng)勢(shì)良好且均一，未見(jiàn)明顯損傷。施用復(fù)混肥(N-P2O5-K2O為15-15-15)200 g·株-1作為基肥。每隔1 d每盆澆灌1 L去離子水。

1.2 試驗(yàn)方法

待西番蓮進(jìn)入轉(zhuǎn)色期，即50%的西番蓮開(kāi)始轉(zhuǎn)色后，根據(jù)果皮轉(zhuǎn)色情況以及授粉時(shí)間，分5個(gè)轉(zhuǎn)色階段(分別為轉(zhuǎn)色期1、2、3、4、5)進(jìn)行取果，每個(gè)階段取6個(gè)果實(shí)，將果皮和果肉分開(kāi)，果肉在液氮浴下進(jìn)行輕度研磨以去除籽粒，之后放入-80℃冰箱保存。果皮經(jīng)液氮冷凍后同樣放入-80℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1果實(shí)體積 使用游標(biāo)卡尺測(cè)定西番蓮橫徑(a)和縱徑(b)后，根據(jù)橢圓計(jì)算公式V=4/3πa2b求得果實(shí)體積。

1.3.2葉綠素含量 參照國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)NYT3082-2017《水果、蔬菜及其制品中葉綠素含量的測(cè)定分光光度法》[15]，將果皮鮮樣加液氮搗碎后，取0.1 g于三角瓶中，加入5.00 mL浸提劑(無(wú)水乙醇和丙酮體積比為1∶1的混合液)，使用封口膜密封，室溫下避光靜置提取5 h，過(guò)濾后使用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)在645 nm和663 nm處測(cè)定試液的吸光度值。并根據(jù)國(guó)標(biāo)所給公式計(jì)算葉綠素a(Chl a)、葉綠素b(Chl b)和總?cè)~綠素(Chl)含量。

1.3.3總花色苷含量 參照文獻(xiàn)[16]，將果皮鮮樣搗碎后，取0.2 g，加入7.2 mL浸提劑(86%的乙醇溶液，含0.054%鹽酸、0.1%檸檬酸)，于31℃水浴加熱2 h后，在6 000 r·min-1離心機(jī)中充分離心，使用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定樣品A510 nm、A620 nm、A650 nm，并根據(jù)差減法[4]校準(zhǔn)樣品花色苷吸光度，最后計(jì)算花色苷含量。

1.3.4可溶性糖組分的含量 可溶性糖的提?。悍Q取粉碎過(guò)的西番蓮果肉樣品 0.2 g 于 15 mL 離心管中，添加 4 mL 蒸餾水，用渦旋儀混合均勻后于 50℃震蕩水浴 30 min，于 6 000 r·min-1離心 15 min，取上清液用 0.45 μm 水系濾膜過(guò)濾于液相小瓶中。每個(gè)處理的樣品 3 個(gè)重復(fù)。HPLC檢測(cè)：采用高效液相色譜-示差折光檢測(cè)器(Waters E2695)測(cè)定西番蓮中可溶性糖的組成和含量，采用ZORBAX NH2色譜柱(5 μm，4.6 mm×250 mm)進(jìn)行HPLC分離，色譜柱溫度設(shè)為40℃。流動(dòng)相為70%乙腈水溶液，以100%流動(dòng)相 A等度洗脫，流速為1 mL·min-1。運(yùn)行時(shí)間為 15 min，進(jìn)樣量為10 μL。使用果糖、葡萄糖、蔗糖標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)西番蓮中的可溶性糖進(jìn)行定性和定量分析，結(jié)果以mg·hg-1FW表示。

1.3.5有機(jī)酸組分的含量 有機(jī)酸的提取：同1.2.4糖組分的提取。HPLC檢測(cè)：采用高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)器測(cè)定蘋(píng)果中有機(jī)酸組成和含量，檢測(cè)波長(zhǎng)設(shè)為 214 nm。采用Titank C18 色譜柱(5 μm，4.6 mm×250 mm)進(jìn)行HPLC分離，色譜柱溫度設(shè)為30℃。流動(dòng)相A為40 mmol·L-1磷酸二氫鉀(使用磷酸調(diào)節(jié)pH至2.4)，流動(dòng)相B為甲醇，流動(dòng)相A比例為97%，流動(dòng)相B比例為3%，以流速0.8 mL·min-1進(jìn)行等度洗脫。運(yùn)行時(shí)間為15 min，進(jìn)樣量為10 μL。使用蘋(píng)果酸、檸檬酸和馬來(lái)酸標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)蘋(píng)果中的有機(jī)酸進(jìn)行定性和定量分析，結(jié)果以mg·hg-1FW 表示。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用EXCELL整理數(shù)據(jù)，采用IBM SPSS Statistics 23分析軟件進(jìn)行方差分析和顯著進(jìn)行分析，并結(jié)合Origin 2021進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 西番蓮在轉(zhuǎn)色期果皮色澤和體積的變化規(guī)律

果實(shí)外觀色澤是評(píng)價(jià)果實(shí)商品質(zhì)量和價(jià)值的一個(gè)重要指標(biāo)。紫色西番蓮進(jìn)入轉(zhuǎn)色期后，果實(shí)的大小(圖1B)基本上不發(fā)生明顯的變化，而果皮顏色逐漸從綠色向紅色轉(zhuǎn)變(圖1A)。果皮的葉綠素(Chl)含量整體呈逐漸降低的趨勢(shì)(圖2A)。葉綠素a(Chl a)、葉綠素b(Chl b)和葉綠素(Chl)含量在轉(zhuǎn)色期1和轉(zhuǎn)色期2沒(méi)有顯著差異，但在轉(zhuǎn)色期2后顯著降低，均在轉(zhuǎn)色期5達(dá)到最低值。Chl a含量的下降幅度與Chl含量的下降幅度基本一致，Chl b含量雖然也呈下降趨勢(shì)，但下降的幅度沒(méi)有Chla含量的降幅大，說(shuō)明西番蓮果皮葉綠素含量下降的主要是由于葉綠素a含量的下降，而且葉綠素的降解過(guò)程主要發(fā)生在西番蓮轉(zhuǎn)色的中后期階段。

注：不同字母表示差異顯著(P<0.05)，相同字母表示差異不顯著(P>0.05)；下圖同。

圖2 西番蓮轉(zhuǎn)色期果皮葉綠素和花色苷含量的變化

西番蓮轉(zhuǎn)色期間果皮中的葉綠素a/葉綠素b(Chl a/Chl b)的比值(圖3)，在轉(zhuǎn)色期4取得最大值，顯著高于轉(zhuǎn)色期2和轉(zhuǎn)色期5，整體上呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)。但在轉(zhuǎn)色期4到轉(zhuǎn)色期5的過(guò)程中該比值迅速下降，這可能是該過(guò)程中葉綠素a的含量迅速下降而葉綠素b的含量變化較小的結(jié)果。這也是西番蓮從轉(zhuǎn)色期1到轉(zhuǎn)色期4，果皮顏色由藍(lán)綠轉(zhuǎn)變?yōu)辄S綠色的主要原因。西番蓮在轉(zhuǎn)色期間果皮花色苷含量是逐漸增加，且5個(gè)時(shí)期均具有顯著性差異，同時(shí)從花色苷/葉綠素的比值上亦可以看出，5個(gè)轉(zhuǎn)色時(shí)期均有顯著性差異，隨著西番蓮的逐漸成熟，其比值逐漸增大，這表明西番蓮的轉(zhuǎn)色過(guò)程伴隨有花色苷的生成。

圖3 西番蓮轉(zhuǎn)色期果皮色素相對(duì)含量的變化

2.2 西番蓮轉(zhuǎn)色期果實(shí)品質(zhì)的變化規(guī)律

由圖4可知，西番蓮在轉(zhuǎn)色期間果肉總糖含量整體呈先增后趨于平穩(wěn)，且在轉(zhuǎn)色期3和4達(dá)到最大值，顯著大于轉(zhuǎn)色期1，這說(shuō)明糖分的累積集中于轉(zhuǎn)色前期。西番蓮果肉總酸含量則呈逐漸降低的趨勢(shì)，且在轉(zhuǎn)色期2和4達(dá)到最大值，顯著大于轉(zhuǎn)色期5，這說(shuō)明有機(jī)酸的降解主要集中于轉(zhuǎn)色后期。糖酸比整體呈上升趨勢(shì)，在轉(zhuǎn)色期5達(dá)到最大值，在轉(zhuǎn)色期1～3和轉(zhuǎn)色期4～5，西番蓮果肉糖酸比均呈現(xiàn)顯著的上升。綜上所述，西番蓮轉(zhuǎn)色期間的碳水化合物是發(fā)生了糖組分逐漸累積和酸組分逐漸降解的過(guò)程。

圖4 西番蓮轉(zhuǎn)色期總糖、總酸和糖酸比的變化

那么糖和酸的各組分又發(fā)生了怎樣的變化呢？西番蓮果肉中的果糖和葡萄糖在轉(zhuǎn)色中后期(轉(zhuǎn)色期3、4、5)的含量顯著大于轉(zhuǎn)色前期(轉(zhuǎn)色期1)(圖5A)，這說(shuō)明在西番蓮的轉(zhuǎn)色過(guò)程中伴隨著果糖和葡萄糖的累積，且這種累積過(guò)程主要集中在轉(zhuǎn)色前期。而蔗糖含量在西番蓮不同轉(zhuǎn)色階段差異不顯著，這說(shuō)明在西番蓮的轉(zhuǎn)色過(guò)程中并沒(méi)有發(fā)生蔗糖的顯著降解和轉(zhuǎn)化。而果肉中果糖和葡萄糖的相對(duì)含量在轉(zhuǎn)色期間大體呈逐漸增加的趨勢(shì)(圖5B)，在轉(zhuǎn)色期5達(dá)到最大值，顯著高于轉(zhuǎn)色期1和2；蔗糖相對(duì)含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。綜上所述，西番蓮果肉中蔗糖相對(duì)含量的降低并非因?yàn)楣庵姓崽呛康臏p少，而是因?yàn)楣呛推咸烟呛康脑黾樱f(shuō)明西番蓮轉(zhuǎn)色期間糖含量的變化主要取決于果糖和葡萄糖含量的變化。

圖5 西番蓮轉(zhuǎn)色期果肉糖組分的變化

西番蓮果肉中蘋(píng)果酸含量在轉(zhuǎn)色期4出現(xiàn)激增，隨后在轉(zhuǎn)色期5又驟降至原有水平，而檸檬酸含量在不同轉(zhuǎn)色時(shí)期沒(méi)有顯著性差異(圖6A)，這說(shuō)明在西番蓮轉(zhuǎn)色過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生檸檬酸的顯著降解和轉(zhuǎn)化。而從各組分的相對(duì)含量上看，西番蓮果肉中蘋(píng)果酸在轉(zhuǎn)色期4達(dá)到最大值，且顯著高于轉(zhuǎn)色期1、2、3；檸檬酸相對(duì)含量則與蘋(píng)果酸變化相反(圖6B)，但是變化顯著的時(shí)期主要是存在西番蓮轉(zhuǎn)色期3～5。綜上所述，說(shuō)明影響西番蓮轉(zhuǎn)色期間果肉酸組分含量變化的主要是蘋(píng)果酸含量的變化。

圖6 西番蓮轉(zhuǎn)色期果肉酸組分的變化

2.3 西番蓮果皮色澤和果肉品質(zhì)之間的相關(guān)性

西番蓮轉(zhuǎn)色期間的葉綠素和葉綠素a的相關(guān)系數(shù)為1，亦說(shuō)明果皮中葉綠素a含量下降是葉綠素含量下降的主要原因。葉綠素、葉綠素b、葉綠素a和花色苷含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明西番蓮果實(shí)在轉(zhuǎn)色期間隨著果皮葉綠素的降解伴隨著花青素的合成，也是果實(shí)顏色由綠色轉(zhuǎn)紅色的主要原因。果糖、葡萄糖含量與葉綠素a、葉綠素b、葉綠素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；果糖、葡萄糖含量與花色苷含量呈極顯著正相關(guān)，這表明西番蓮轉(zhuǎn)色期間果皮顏色的改變和果肉糖酸組分的變化有關(guān)，原因可能是花色苷的合成需要光合產(chǎn)物的糖類(lèi)作為底物，所以花色苷的含量與糖的合成與累積有非常密切的關(guān)系。

圖7 西番蓮轉(zhuǎn)色期果皮色澤和果肉品質(zhì)之間各指標(biāo)的相關(guān)分析

3 討論

3.1 西番蓮轉(zhuǎn)色期果皮色素的變化

果實(shí)的色澤發(fā)育是其成熟與否的重要判斷標(biāo)準(zhǔn)之一[9]。前人研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，櫻桃番茄在進(jìn)入轉(zhuǎn)色期后葉綠素含量呈逐漸降低的趨勢(shì)，完熟期含量最低[17]；隨著獼猴桃果實(shí)發(fā)育進(jìn)程，葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量在花后100 d呈現(xiàn)迅速下降趨勢(shì)[18]，并且葉綠素a含量的下降較快，而葉綠素b含量的下降幅度較小[19]，這與本研究西番蓮果實(shí)轉(zhuǎn)色期內(nèi)葉綠素含量也呈下降趨勢(shì)，且葉綠素a含量是其下降的主導(dǎo)因素的研究結(jié)果一致。這可能是由于在果實(shí)轉(zhuǎn)色過(guò)程中，脫鎂葉綠素a單加氧酶(PaO)的活性總體呈上升趨勢(shì)，促進(jìn)葉綠素a的降解[20-21]。前人在血橙[22]、荔枝[21]、葡萄[23]、辣椒[24]等園藝作物的研究中發(fā)現(xiàn)，花色苷含量在轉(zhuǎn)色階段呈上升趨勢(shì)，并在完熟期達(dá)到最大值，這與本試驗(yàn)中西番蓮果皮花色苷的變化趨勢(shì)一致。

有研究學(xué)者認(rèn)為果實(shí)的顏色是葉綠素和花色苷共同塑造的[21]，獼猴桃的顏色取決于色素類(lèi)物質(zhì)的絕對(duì)含量和相對(duì)比例[19]。本試驗(yàn)中，葉綠素a與葉綠素b的比值在轉(zhuǎn)色前期上升，是西番蓮果皮顏色從黃綠變?yōu)樗{(lán)綠的表現(xiàn)，而該比值在轉(zhuǎn)色期4迅速下降，也是西番蓮顏色從藍(lán)綠轉(zhuǎn)變?yōu)辄S綠的表現(xiàn)。這與顧凡等[24]在文紫椒上的研究結(jié)果一致。

3.2 西番蓮轉(zhuǎn)色期果肉糖酸組分的變化

果實(shí)中糖酸組分含量及占比在很大程度上決定了果實(shí)的品質(zhì)與風(fēng)味[25]，眾多的研究結(jié)果表明，紫色西番蓮屬于蔗糖積累型和檸檬酸優(yōu)勢(shì)型水果，果實(shí)中可溶性糖主要包括果糖、葡萄糖和蔗糖，有機(jī)酸以蘋(píng)果酸和檸檬酸為主[26]，與本試驗(yàn)結(jié)果一致?？扇苄蕴窃诠麑?shí)轉(zhuǎn)色期中積累，在許多果實(shí)的著色研究中都有報(bào)道。葡萄在轉(zhuǎn)色期至成熟期的發(fā)育過(guò)程中葡萄糖、果糖含量逐漸增加，且集中在轉(zhuǎn)色前期[25]。櫻桃中主要糖組分葡萄糖和果糖，在果實(shí)發(fā)育前期有一個(gè)平穩(wěn)積累期，轉(zhuǎn)色期后其含量均迅速增加，至果實(shí)成熟期其積累均減慢[27-28]。這與本試驗(yàn)結(jié)果，西番蓮的糖組分的變化規(guī)律一致，西番蓮果實(shí)糖分的累積主要集中在轉(zhuǎn)色前期，而酸分的降解主要集中在轉(zhuǎn)色后期，其糖酸比分別在轉(zhuǎn)色前期和后期迅速上升。寸待澤等[13]也證實(shí)了在轉(zhuǎn)色后期西番蓮的酸含量急劇降低，建議選擇在轉(zhuǎn)色期4～5進(jìn)行采摘比較適合，這與本研究的研究結(jié)果也有一致性。

3.3 西番蓮轉(zhuǎn)色期果皮色素和果肉糖酸組分的相關(guān)性

有研究證明，葡萄果實(shí)隨著葉綠素的降解和花青苷的合成，果實(shí)的顏色由綠轉(zhuǎn)紅，最終達(dá)到果實(shí)所特有的顏色特征[23]。在李子[29]、辣椒[24]、荔枝[30]等研究結(jié)果都表明，在果實(shí)轉(zhuǎn)色的過(guò)程中，果肉果糖、葡萄糖含量同果皮花色苷含量呈極顯著正相關(guān)，同葉綠素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，這與本研究葉綠素含量和花色苷含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，糖組分含量與葉綠素含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，糖組分含量與花色苷含量呈極顯著正相關(guān)的研究結(jié)果一致，說(shuō)明西番蓮的轉(zhuǎn)色過(guò)程中，同時(shí)發(fā)生著葉綠素的降解和花色苷的積累，而且果皮色澤的變化與果肉糖酸組分的變化有著密切的關(guān)系，其原因可能是花色苷的合成需要光合產(chǎn)物的糖類(lèi)作為底物，所以花色苷的含量與糖的合成與累積有非常密切的關(guān)系[24]。

4 結(jié)論

西番蓮在轉(zhuǎn)色階段葉綠素含量呈下降趨勢(shì)，花色苷呈上升趨勢(shì)，兩者呈顯著負(fù)相關(guān)，表明西番蓮轉(zhuǎn)色期間同時(shí)發(fā)生著葉綠素的降解和花色苷的積累，葉綠素含量的下降主要是由于葉綠素a含量的變化所引起的。西番蓮果實(shí)在轉(zhuǎn)色期間糖的累積主要發(fā)生在轉(zhuǎn)色前期，其中主要變化的組分是果糖和葡萄糖；酸的降解主要發(fā)生在轉(zhuǎn)色后期，其中主要變化的組分是蘋(píng)果酸；糖組分含量與花色苷含量呈顯著正相關(guān)，糖酸組分含量與葉綠素含量呈顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明果皮顏色的變化與果肉糖酸組分的變化有關(guān)。