新疆阿克蘇地區(qū)富士系不同品種蘋果果皮色素類物質(zhì)含量的差異

周 群，賈亞男，栗博文，潔仁高娃，王江波,3

(1.塔里木大學 植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，新疆 阿拉爾 843300；3.塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300)

1 引言

蘋果(MaluspumilaMill.)是我國主要水果之一，在植物分類學上屬于薔薇科、仁果亞科中的蘋果屬，是集中生長在溫帶及亞溫帶的落葉喬木果樹，全世界蘋果屬植物約有35個種、1萬多個品種[1]。蘋果最早栽植于我國新疆和河西走廊，中亞細亞及歐洲中東部地區(qū)也有早期栽培蘋果的發(fā)現(xiàn)，我國栽培蘋果的歷史可以追溯到2000多年前，目前我國的蘋果生產(chǎn)在世界水果生產(chǎn)貿(mào)易中具有重要作用,是第一大蘋果生產(chǎn)國和消費國[2]。 我國具有悠久的生產(chǎn)歷史和得天獨厚的地理、氣候、人力資源和市場條件，我國蘋果產(chǎn)區(qū)主要分布在西北黃土高原(陜西、甘肅)、渤海灣區(qū)(山東、遼寧)、黃河故道區(qū)(河南)、西南高地(云南、貴州)、新疆(阿克蘇)等地區(qū)[3]。新疆作為世界蘋果的起源地之一，蘋果栽種歷史悠久，種質(zhì)資源豐富[4]，是我國蘋果新興產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量居全國蘋果產(chǎn)量第8位，產(chǎn)量184萬t。紅富士蘋果是新疆地區(qū)主要栽培品種，主要種植區(qū)域在阿克蘇地區(qū)的紅旗坡農(nóng)場，阿克蘇地區(qū)蘋果種植面積2.53萬hm2，占全疆面積的30.19%，產(chǎn)量79.58萬t，占全疆產(chǎn)量的46.63%[5]，阿克蘇紅富士蘋果深受人們喜愛和追捧，被評選為“中國國家地理標志產(chǎn)品”，成為繼山東煙臺、甘肅靜寧之后的又一個家喻戶曉的蘋果區(qū)域性強勢品牌。

蘋果果實色澤在很大程度上決定了果實的商品價值，是蘋果重要的外觀品質(zhì)，改善蘋果果實色澤，提高蘋果著色程度，一直是蘋果種植者和育種者追求的目標，而類胡蘿卜素、葉綠素和花青素三大類植物色素決定了蘋果果皮的顏色[6,7]，本試驗以新疆阿克蘇產(chǎn)區(qū)主栽的5個富士系蘋果：煙富3、美樂、煙富8、煙富6和2001富士作為試驗材料，研究其在果實成熟期果皮色素類物質(zhì)的含量差異，為新疆富士蘋果產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展提供理論基礎。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗選擇阿克蘇地區(qū)紅旗坡農(nóng)場果園種植的富士系蘋果：煙富3、美樂、煙富8、煙富6、2001富士5個蘋果品種的果皮作為試驗材料，其中各品種均為盛果期果樹，管理水平中等。

2.2 試驗材料的外觀表型及品種特性

煙富3：果實圓形或長圓形，果形端正，單果重大，色澤濃紅，光澤美觀，果肉淡，肉質(zhì)爽脆，汁液多、風味香甜。

煙富6：果實大型，單果重與煙富3相似；果實圓至近長圓形，易著色，色濃紅，果面光潔，果皮較厚，果肉淡黃色，致密硬脆，汁多，味甜，豐產(chǎn)、耐貯。

煙富8：品種為長圓形，外觀面很光滑，著色均勻，顏色很濃艷，果肉呈現(xiàn)淡黃色，肉質(zhì)細膩，脆甜多汁，甜而不膩。

美樂：品種果實長圓形，平均單果重與煙富3相近，果面光潔，色澤紅潤且著色面積大，果肉黃白色，肉質(zhì)脆，汁液多，酸甜適口。

2001富士：底色黃綠，著密集鮮紅色條紋，果面光滑，蠟質(zhì)多，果皮較薄，果肉黃白色，肉質(zhì)較脆，汁液多(圖1)。

圖1 富士系不同品種蘋果的外觀表型

2.3 試驗方法

根據(jù)蘋果花期物候期觀測結(jié)合蘋果生長期栽培管理技術(shù)管理，在10月下旬商品成熟期采收。每個品種選取3株樹，于每株樹冠外圍不同方向隨機選取果形良好、大小基本一致、成熟度一致、無病蟲害和機械損傷的10個果實，共取30個果實作為樣品，帶回實驗室對果實進行清洗，在冰板上進行削皮，并及時對果皮進行液氮處理，后保存至-80 ℃冰箱備用。

2.4 樣品提取及含量測定

2.4.1 花青素的測定

將預存樣品從-80 ℃超低溫冰箱取出，于液氮中研磨至粉末狀。取0.5 g樣品粉末懸浮于10 mL1%鹽酸甲醇中充分混勻后于4 ℃黑暗浸提24 h。 取1 mL上述提取液，分別加入4 mLNaAc緩沖液(pH=4.5)和KCL緩沖液(pH=1.0)混勻，4 ℃靜置15 min。

緩沖液的配制：準確稱取液氮研磨后的樣品0.4 g分別用2 mLpH1緩沖液(含50 mmol/LKCL和150 mmol/LHCL)和pH值4.5(含400 mmol/LNaAc和240 mmol/LHCL)在低溫下抽提2 h；抽提完成后，在12000 r，4 ℃條件下離心15 min；取上清液測量510 nm的吸收光值(酶標儀TECAN infinite 200 PRO)。8000 r/min離心10 min，取上清待測。

花青素濃度(FWμg/g)=(ApH1-ApH4.5)×1000×484.8/24825×6。

其中ApH1代表pH1抽提液的吸光度，ApH4.5代表pH4.5抽提液的吸光度；484.8為矢車菊素-3-O-葡萄糖苷花青素的分子量；24825為矢車菊素-3-O-葡萄糖苷花青素在510 nm下的摩爾吸收系數(shù)；6代表稀釋系數(shù)

2.4.2 葉綠素的測定

稱取果皮0.2 g，加入預冷的95%的酒精研磨成漿，6000 r/min離心10 min，取上清液，沉淀再用95%的酒精洗1次，離心，合并上清液，并定容至20 mL，于470 nm、649 nm、665 nm處測定其光吸收值，根據(jù)公式計算葉片的葉綠素及類胡蘿卜素含量。

Ca=13.95×D665-6.88×D649

(1)

Cb=24.96×D649-7.32×D665

(2)

Cx﹒c=(1000D470-2.05Ca-114.8Cb)/245

(3)

葉綠素的含量(mg/g)=[葉綠素的濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù)]/樣品鮮重(或干重)

(4)

式(1)～式(3)中,Ca、Cb分別為葉綠素a和b的濃度：Cx﹒c為類胡蘿卜素的總濃度；D665、D649、D470分別為葉綠體色素提取液在波長665 nm、649 nm、470 nm下的光密度。

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel軟件制作圖表，用DPS7.5統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同品種蘋果果皮葉綠素含量的差異

由圖2可知，煙富3、2001富士、美樂、煙富6、煙富8 5個品種之間葉綠素a的含量無顯著性差異，說明這五個品種之間的葉綠素a的含量相近，而美樂的葉綠素a含量最高，含量為27.908 μg/gFW;煙富3的含量最低，含量為19.726 μg/gFW。由圖3可以看出，美樂的葉綠素b的含量最高，含量為55.734 μg/gFW，顯著高于煙富3和2001富士，而和煙富6、煙富8無顯著差異，而2001富士的葉綠素b的含量最低，含量為25.164 μg/gFW，煙富6和煙富8果皮葉綠素b含量無顯著差異。由圖4可知，對于果皮的總?cè)~綠素含量，美樂的含量顯著高于煙富3和2001富士，而與煙富6、煙富8無顯著差異，美樂總?cè)~綠素含量為83.642 μg/gFW，而2001富士的總?cè)~綠素含量最低，含量為50.445 μg/gFW，煙富6和煙富8果皮總?cè)~綠素含量無顯著差異。

圖中不同小寫字母代表差異顯著(P<0.05),下同圖2 富士系不同品種蘋果果皮葉綠素a含量

圖3 富士系不同品種蘋果果皮葉綠素b含量

圖4 富士系不同品種蘋果皮總?cè)~綠素含量

3.2 不同品種蘋果果皮類胡蘿卜素含量的差異

阿克蘇地區(qū)富士系不同品種蘋果果皮類胡蘿卜素含量的測定結(jié)果由圖5可以看出，煙富8和美樂果皮中類胡蘿卜素含量顯著低于其他3個品種，2001富士的類胡蘿卜素含量最高，含量為15.957 μg/gFW;美樂果皮中類胡蘿卜素含量最低,含量為4.619 μg/gFW。煙富3、2001富士和煙富6果皮中類胡蘿卜素含量無顯著差異。

圖5 富士系不同品種蘋果果皮類胡蘿卜素含量

3.3 不同品種蘋果果皮花青素含量的差異

阿克蘇地區(qū)富士系不同品種蘋果果皮花青素含量的測定結(jié)果見圖6，可以看出對于不同品種蘋果果皮花青素的含量2001富士的含量最高，顯著高于其他品種，含量為9.239 μg/gFW。煙富3、美樂、煙富6、煙富8 4個品種之間無顯著性差異，其中含量最低的是煙富3，含量為3.2847 μg/gFW。

圖6 富士系不同品種蘋果果皮花青素含量

3.4 蘋果果皮色素類物質(zhì)指標間的相關性分析

由表1可知，蘋果果皮中葉綠素b含量與總?cè)~綠素含量呈極顯著正相關，說明葉綠素b含量越高，總?cè)~綠素含量越大，同時也說明葉綠素b的含量對總?cè)~綠素含量的影響較葉綠素a大；類胡蘿卜素含量與葉綠素a含量呈負相關關系，說明蘋果在成熟過程果皮色素類物質(zhì)類胡蘿卜素積累越多，果皮中的葉綠素a含量就越少；類胡蘿卜素含量與葉綠素b含量和總?cè)~綠素含量呈顯著負相關，說明果皮中類胡蘿卜素積累越多，葉綠素b的降解越多，總?cè)~綠素含量也越少?；ㄇ嗨睾颗c葉綠素b和總?cè)~綠素含量呈負相關，而與果皮類胡蘿卜素有正相關關系，說明蘋果在成熟過程果皮色素類物質(zhì)表現(xiàn)為葉綠素降解同時伴隨花青素、類胡蘿卜素逐漸積累，果皮葉綠素降解越多、果皮褪綠越徹底，果皮花青苷和類胡蘿卜素積累越好，葉綠素降解特別是葉綠素b和果皮類胡蘿卜素積累關系尤為密切，兩者顯著負相關。

表1 蘋果果皮色素類物質(zhì)指標間相關系數(shù)

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

4.1.1 阿克蘇富士蘋果果皮花青素含量與果實色澤的比較分析

花青素的含量關系著蘋果果皮紅色著色的程度，而葉綠素與類胡蘿卜素的含量決定著蘋果果皮的底色的亮度，葉綠素使蘋果果皮表現(xiàn)出綠色，類胡蘿卜素使蘋果果皮表現(xiàn)出黃色，蘋果果實著色與花青素含量和成分密切相關[8]。本實驗結(jié)果表明5個品種花青素含量變化皆受葉綠素和類胡蘿卜素影響，花青素值與葉綠素b呈負相關，但與類胡蘿卜素呈正相關，趙文恩[9]提出果實的外觀顏色是多種色素共同作用的結(jié)果，不單單是花青素的問題，漂亮的紅色果除因果皮花色素濃度所反映的顏色外，其背景色即類胡蘿卜素與葉綠素的混合色也是一決定因素，其中類胡蘿卜素更為重要，含量也高。閆忠業(yè)[10]通過研究表明紅將軍在采收時果皮花青素含量最高, 同時其葉綠素含量最低，這是紅將軍果皮色澤優(yōu)于其他品種的重要原因。蘋果著色與花青素呈正相關，于洪華等[11]在著色調(diào)查的同時測定蘋果的花青素含量也發(fā)現(xiàn)，蘋果果皮花青素含量與著色面積的增長趨勢一致，本試驗中2001富士的花青素和類胡蘿卜素含量都是最高，總?cè)~綠素含量最低，所以綜合得出2001富士為色澤最優(yōu)品種。花青素含量多少對蘋果色澤起決定作用[12]，其含量從低到高時果實依次表現(xiàn)出少量著色、大部著色、鮮紅色及紫紅色等不同色澤[13]。根據(jù)花青素的含量，得出5個品種色澤優(yōu)劣排序：2001富士>煙富8>美樂>煙富6>煙富3。

4.1.2 阿克蘇富士蘋果果皮葉綠素和類胡蘿卜素含量的比較分析

葉綠素和類胡蘿卜素是果實重要的色素,在為果實帶來色彩之外，其還有其他的很重要的生理功能，葉綠素和類胡蘿卜素參與了光捕獲，對光系統(tǒng)起保護作用[14,15]。本實驗結(jié)果表明蘋果果皮中葉綠素b含量與總?cè)~綠素含量呈極顯著正相關，說明葉綠素b的含量對于總?cè)~綠素含量影響是最大的；而類胡蘿卜素含量與總?cè)~綠素含量呈顯著負相關，這與孟蕊[16]得出的結(jié)論一致，在蘋果果實發(fā)育過程中，果皮中的類胡蘿卜素含量變化因品種不同而有所差異，對于大多數(shù)的品種來說，隨著果實的成熟，果皮中的葉綠素逐漸開始降解，類胡蘿卜素的合成增加，但是在有些品種中，比如‘新紅星’，在果實成熟時的著色過程中，葉綠素、類胡蘿卜素的含量均有所上升[17～19]。

4.2 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明2001富士花青素含量最高，而煙富3花青素含量最低，5個品種果皮花青素含量高低排序：2001富士>煙富8>美樂>煙富6>煙富3；美樂葉綠素a含量最高，而煙富3葉綠素含量最低，5個品種葉綠素a含量高低排序：美樂>2001富士>煙富6>煙富8>煙富3；美樂葉綠素b含量最高，2001富士含量最低，5個品種葉綠素b含量高低排序：美樂>煙富8>煙富6>煙富3>2001富士；美樂的總?cè)~綠素含量最高，2001富士的含量最低，5個品種果皮總?cè)~綠素含量高低排序：美樂>煙富8>煙富6>煙富3>2001富士；2001富士類胡蘿卜素含量最高，而美樂類胡蘿卜素含量最低，5個品種蘋果果皮類胡蘿卜素含量差異排序2001富士>煙富3>煙富6>煙富8>美樂。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析得出類胡蘿卜素含量與花青素含量、葉綠素含量存在相關性，其中花青素與類胡蘿卜素呈正相關，而類胡蘿卜素含量與總?cè)~綠素含量呈顯著負相關。在市場上紅色蘋果較為消費者所喜愛，因此蘋果色素類物質(zhì)的形成一直受到各國果樹科研工作者的關注也做了大量的研究，花青素是蘋果果皮色素的主要成分，其含量和組分直接決定著果實的色澤品質(zhì)[20]，在本次試驗中2001富士花青素含量最高，是色澤最優(yōu)的品種，最后得出5個品種色澤優(yōu)劣排序：2001富士>煙富8>美樂>煙富6>煙富3。