不同顏色育果袋對‘瑞雪’蘋果果實品質(zhì)的影響

王子盾，王輝，馮郁晨，張學良，閆雷玉，劉小杰，趙政陽

西北農(nóng)林科技大學園藝學院/陜西省蘋果工程技術(shù)研究中心，陜西楊凌 712100

0 引言

【研究意義】蘋果（Malus×domesticaBorkh.）作為世界四大水果之一，在世界果品特別是在加工產(chǎn)品貿(mào)易中占有重要地位。截至2021年，我國蘋果栽培面積和產(chǎn)量分別占世界的41.36%、46.85%（FAO），已躍居世界第一位。但我國主栽品種以國外品種為主，沒有自主產(chǎn)權(quán)的品種將成為蘋果產(chǎn)業(yè)今后發(fā)展的重要障礙[1]?！鹧鳛辄S綠色晚熟蘋果新品種，其優(yōu)異的外觀品質(zhì)和獨特的內(nèi)在品質(zhì)，深得廣大消費者的喜愛[2]。為生產(chǎn)高質(zhì)量果品，在‘瑞雪’生產(chǎn)栽培過程中常采用套袋栽培模式，在推廣初期，常采用遮光雙層三色育果袋進行套袋栽培，這種果袋雖然提高了果實的外觀品質(zhì)，但極大地降低了果實的風味，味道寡淡[3]?，F(xiàn)階段‘瑞雪’主要以配套透光專用育果袋進行栽培，可提高其外觀和內(nèi)在品質(zhì)，但市面上存在不同顏色的透光專用育果袋，其對品質(zhì)的影響各有不同。因此，開展蘋果育果袋內(nèi)光質(zhì)對果實品質(zhì)的研究對指導蘋果生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】果實套袋后主要改變了袋內(nèi)的微域環(huán)境，如光質(zhì)、溫度、濕度、氣體等，從而影響了果實的各項品質(zhì)指標，包括單果重、色澤、硬度、果形指數(shù)、葉綠素、可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量、多酚含量、香氣物質(zhì)等[4-6]。眾所周知，蘋果套袋后改變最大的為光照環(huán)境，而光受體通過接受不同波長的光影響果實的生長發(fā)育[7-8]。不同光質(zhì)處理對果實品質(zhì)的提升具有增效作用，孔佳君等[9]研究表明，紫色濾光膜處理下的‘碭山酥’梨可溶性固形物含量較高，而藍色果袋處理后的‘富士’蘋果中可溶性固形物和可滴定酸含量顯著提高[10]。多酚、類黃酮是構(gòu)成果實內(nèi)在品質(zhì)的重要指標，對人體有抗氧化、清除自由基等功能。前人研究表明，光質(zhì)能夠影響多酚和黃酮類化合物的積累，如藍光處理下番茄果實的類黃酮含量顯著升高，而紫光能夠正向影響番茄果實內(nèi)總酚含量的提升[11-12]。香氣作為影響果實品質(zhì)重要的因素，其含量的多少與光質(zhì)條件密切相關(guān)。藍色果袋處理能夠顯著提高‘巨峰’葡萄中醛類和酮類含量的積累，而紅色果袋處理后明顯抑制了香氣的形成[13]?！颈狙芯壳腥朦c】‘瑞雪’蘋果在栽培過程中采用的專用單層育果袋主要以白色和綠色為主，其他顏色果袋的研究甚少；另外，前人針對不同光質(zhì)對果實品質(zhì)的形成主要集中在藍光和紅光對蔬菜的影響，而不同光質(zhì)條件對蘋果品質(zhì)形成的研究還相對較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過對比不同果袋內(nèi)光質(zhì)環(huán)境的差異，探討不同波長的光質(zhì)對‘瑞雪’蘋果果實品質(zhì)的影響，為生產(chǎn)更高品質(zhì)的蘋果提供理論依據(jù)及技術(shù)支持。

1 材料與方法

試驗于2021年6—11月在陜西省渭南市白水縣西北農(nóng)林科技大學白水蘋果試驗站進行。海拔高度為908 m，年平均降雨量為578 mm，年平均氣溫為11.4℃。

1.1 試驗設計

以5年生‘瑞雪’蘋果為試材，砧木為M26，株行距為1.5 m×4.0 m，樹勢中庸，長勢一致，常規(guī)肥水管理與病蟲害防治。選取通風和光照條件好的 30株果樹，于盛花期（4月12日）后70天，使用8種不同顏色果袋在樹體外圍將果實進行隨機套袋，每棵樹每種果袋套10個果實，總計每個處理套300個果實。果袋材質(zhì)為單層木漿紙，規(guī)格為164 mm×206 mm，單個果袋重3.6 g，以外層涂紅、橙、黃、綠、靛、藍、紫等7種顏色的育果袋為處理，以白色單層育果袋為對照。于盛花后190 d統(tǒng)一采收，采樣后每個處理隨機選取9個果實進行取樣，立刻存放于液氮中進行冷凍干燥，放于-80℃冰箱保存，用于后期相關(guān)指標的測定，每個指標選取3次生物學重復。

1.2 果袋光譜測定

用拉曼光譜儀（QE Pro Raman）測定不同顏色果袋內(nèi)透射光光譜，測定波長為380—740 nm，輸出的光譜數(shù)據(jù)為ADC值。

1.3 果實外觀品質(zhì)測定

果面色澤：用Minolta CR-400型色差計測量果面的 L*（代表明度值，L*值越大明度值越高）、a*（代表紅/綠值，a*值越大說明顏色越紅）、b*值（代表黃/藍值，b*值越大說明顏色越黃）。光潔分級：0級果皮細膩；1級果面稍粗糙；2級果面粗糙，稍暗；3級果面粗糙，如同未套袋果。光潔指數(shù)：光潔指數(shù)（%）=[Σ（光潔級別×該級別果個數(shù)）/（調(diào)查總果個數(shù)（100個）×最高級別）]×100。果點分級：0級果面皮孔木質(zhì)化程度很小；1級果面皮孔木質(zhì)化程度小；2級果面皮孔木質(zhì)化程度大；3級果面皮孔木質(zhì)化程度大且褐化。果點指數(shù)：果點指數(shù)（%）=[Σ（果點級別×該級別果個數(shù)）/（調(diào)查總果個數(shù)（100個）×最高級別）]×100。著色分級：0級果面綠色或者黃色均勻，無紅色；1級果面有1 cm2著紅色；2級果面有3 cm2著紅色；3級果面有1/4面積著紅色。著色指數(shù)：著色指數(shù)（%）=[Σ（著色級別×該級別果個數(shù)）/（調(diào)查總果個數(shù)（100個）×最高級別）]×100。葉綠素測定：乙醇提取比色法，利用紫外可見分光光度計，在波長470、665和649 nm下分別進行比色，按公式計算出葉綠素總含量。

1.4 果實內(nèi)在品質(zhì)測定

用FTA-GS-15型水果質(zhì)地分析儀（南京銘奧儀器公司）測定果實硬度；可溶性固形物含量用 ATAGO數(shù)顯糖度儀測定；采用 FRUIT ACIDZTY METER GMK-835F型蘋果酸度計（G-WON Korea）測定可滴定酸；Vc含量采用鉬藍比色法，采用紫外-可見光分光光度計測定760 nm波長的吸光值，根據(jù)公式計算出Vc含量；抗氧化物質(zhì)的測定：總酚含量的測定按照福林酚法，總黃酮含量測定采用DMACA法，總類黃酮含量參照聶繼云等[14]的方法進行測定；果實的揮發(fā)性香氣物質(zhì)的測定參照孟智鵬等[15]的方法，采用頂空固相微萃取法提取，利用Trace DSQ GC/MS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測定；參照王艷穎等[16]的方法，采用高效液相法，測定蘋果的糖組分?？偺呛?蔗糖+葡萄糖+果糖+山梨醇，甜度值=果糖×1.75+蔗糖×1+葡萄糖×0.7+山梨醇×0.4[17]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)測定取3次生物學重復，所有數(shù)據(jù)利用Microsoft Office Excel 2010軟件進行整理，數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示。運用SPSS 26.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析、相關(guān)性分析、聚類分析。其中方差分析中采用Duncan’s統(tǒng)計法計算各處理間顯著性（P＜0.05）；相關(guān)性分析采用雙變量皮爾遜相關(guān)性分析法；聚類分析采用平方歐式距離來計算不同處理間的距離d值，即相似度，處理間d值越小，相似度越近。

2 結(jié)果

2.1 果袋內(nèi)光質(zhì)組成

與白色果袋相比，紫色果袋內(nèi)的紫光、紅光透過率明顯提高，比對照分別高14.7%、10.0%，紅色果袋內(nèi)紅光透過率比對照高 13.4%。此外，通過分析果袋內(nèi)各段光波透過率發(fā)現(xiàn)，紫色果袋內(nèi)紫光透過率最高，為對照的1.15倍；紅色果袋內(nèi)透過率最高的為紅光，為對照的1.13倍；藍色果袋內(nèi)藍光透過率最高（圖1）。說明果袋內(nèi)的光質(zhì)組成主要與果袋顏色有關(guān)。

圖1 不同顏色果袋內(nèi)各光波相對透過率Fig.1 The relative transmittances of different color fruit bags under different wavelengths

2.2 果袋內(nèi)光質(zhì)分類及對果皮著色的影響

將不同顏色果袋內(nèi)光譜數(shù)據(jù)經(jīng)Z-Score標準化后，采用平方歐式距離法進行聚類分析，可將7種不同顏色果袋內(nèi)光質(zhì)組成分為4類（圖2-A）：第1類為靛色和藍色果袋，這類果袋特點為380—500 nm范圍內(nèi)的光較多，565—740 nm波長的光較少；第2類為綠色果袋，袋內(nèi)光質(zhì)組成為500—565 nm較多，其他波長的光較少；第3類為橙色和黃色果袋，其袋內(nèi)光質(zhì)特征與第一類相反；第4類為紅色和紫色果袋，袋內(nèi)380—440 nm和590—740 nm較多，485—590 nm較少。另外，通過表觀觀察發(fā)現(xiàn)，白色果袋處理后，果面會有不均勻的著色，并且果點木質(zhì)化程度較高；第1類果袋處理后果面顏色呈純綠色；第3類果袋處理的果面顏色偏黃，呈黃綠色（圖2-B）。

圖2 果袋光質(zhì)分類及對果皮著色的影響Fig.2 Classification of light quality in fruit bags and its effect on peel coloration

2.3 不同顏色果袋對‘瑞雪’外觀品質(zhì)的影響

結(jié)合表1和圖2-B可知，白色果袋處理后，果皮的a?值（紅/綠）最高，而其他顏色果袋處理后，顯著降低了果面的著色程度。此外，白色果袋處理后的果點指數(shù)及著色指數(shù)分別高達35.56%、63.33%。以上結(jié)果表明，單層白色果袋更容易使果皮著色且果點木質(zhì)化程度較高。不同顏色果袋處理后能顯著提高果面的亮度和b?值（黃/藍），如表1所示，不同顏色果袋處理后果皮的L?值和b?值均高于白色果袋。而對比彩色果袋之間的a?值發(fā)現(xiàn)，紅袋（-9.9）、橙袋（-10.48）、黃袋（-10.22）處理的 a?值要高于綠袋（-11.77）、靛袋（-11.37）、藍袋（-11.36）和紫袋（-10.95）的處理，表明紅、橙、黃色果袋處理后提高了果面的紅色程度。不同顏色果袋處理后，果皮葉綠素含量差異顯著，且均低于對照，而紫袋、藍袋、靛袋、紅袋處理的果皮葉綠素含量高于綠袋、橙袋、黃袋，說明高藍光透過量的果袋有利于葉綠素的合成。

表1 不同顏色果袋對‘瑞雪’外觀品質(zhì)的影響Table 1 Effects of different color fruit bags on the external quality of Ruixue fruits

2.4 不同顏色果袋對‘瑞雪’果實內(nèi)在品質(zhì)的影響

2.4.1 對果實抗氧化物質(zhì)的影響 由圖3可知，不同顏色果袋處理下果實總酚、總類黃酮、總黃酮含量均顯著低于白色果袋處理。其中紫色果袋處理的總酚含量顯著高于其他顏色果袋，為1.325 mg·g-1（圖3-A），其次為靛色和藍色果袋，分別為1.242和1.239 mg·g-1，而橙色及紅色果袋相對較低，分別為1.177和1.172 mg·g-1，最低的為黃色果袋（1.147 mg·g-1）。不同顏色果袋處理后果實總類黃酮含量（圖 3-B）存在顯著差異，其含量由高到低為：紫袋＞藍袋＞靛袋＞綠袋＞黃袋＞橙袋＞紅袋。而果實總黃酮含量（圖3-C）表現(xiàn)為，紫色果袋處理后顯著高于靛色果袋，二者分別為66.4和63.6 μg·g-1。綜上，紫色、藍色、靛色果袋處理的總類黃酮、總酚含量顯著高于黃袋、橙袋和紅袋，說明相較于高紅光透過量的果袋，高藍光透過量的果袋更能提高果實中總類黃酮和總酚含量，使果實內(nèi)在品質(zhì)更接近于白色果袋處理。

圖3 不同顏色果袋對‘瑞雪’果實內(nèi)在品質(zhì)的影響Fig.3 Effects of different color fruit bags on the internal quality of Ruixue fruits

2.4.2 對果實硬度、固酸比、Vc含量的影響 果實硬度測定表明，綠色和白色果袋處理后，果實硬度明顯提高，而紅色果袋硬度最低。與白色果袋處理相比，靛色果袋處理后的可溶性固形物含量顯著提高7.5%，其他果袋之間無顯著性差異。橙色和綠色果袋能顯著降低果實中可滴定酸含量，因此，橙色、綠色果袋處理后果實的固酸比顯著高于白色果袋處理，分別顯著提高29.5%、22.5%；而靛、藍、紫色果袋處理的固酸比較低，且與對照相比差異不顯著。Vc含量最高的為紅色果袋處理的果實，比對照高6.3%，綠色果袋處理后果實的Vc含量最低，較對照顯著低8.7%。說明靛色果袋處理能提高果實的可溶性固形物含量，而紅色果袋有利于提高果實Vc含量。

表2 不同顏色果袋對‘瑞雪’果實內(nèi)在品質(zhì)的影響Table 2 Effects of different color fruit bags on the internal quality of Ruixue fruits

2.4.3 對果實糖組分的影響 糖是影響果實風味形成的重要指標之一，而果糖與蔗糖又是影響果實糖積累最重要的兩種糖。通過對不同顏色果袋處理后糖組分測定分析，由表3可知，靛色和橙色果袋處理的果實果糖含量分別為58.39和57.63 mg·g-1，顯著高于其他顏色果袋，但與對照相比無顯著差異；不同顏色果袋處理后果實中的蔗糖含量差異顯著，其中，與白色果袋相比，黃色果袋處理后蔗糖的含量最高，比對照顯著提高12.8%，只有橙色果袋處理后蔗糖含量略降低?？偺呛考疤鸲戎当砻?，靛色果袋的總糖含量和甜度值高于白色果袋處理，說明靛色果袋對增加果實中糖分積累有促進作用。

表3 不同顏色果袋對‘瑞雪’果實糖組分的影響Table 3 Effects of different color fruit bags on the soluble sugar content of Ruixue fruits

2.5 不同顏色果袋對‘瑞雪’果實香氣物質(zhì)含量的影響

酯類、醛類、醇類、酮類等揮發(fā)性化合物是主要的香氣物質(zhì)。由圖4可知，藍色果袋處理后果實的酯類、醛類、醇類、酮類含量分別為 115.46、505.82、280.80和2.37 μg·kg-1，均顯著高于白色果袋和其他顏色果袋處理。對這4類物質(zhì)總含量的對比發(fā)現(xiàn)，藍、紫、靛色果袋處理后的果實香氣物質(zhì)總含量均顯著高于對照，其中藍色果袋最高，比對照高2.89倍；其他果袋從高到低排序分別為：黃袋＞綠袋＞紅袋＞橙袋。因此，相對于高紅光透過量的果袋，紫、藍、靛等高藍光透過量的果袋能夠顯著提升果實中香氣物質(zhì)的總含量。

圖4 不同顏色果袋主要香氣物質(zhì)含量Fig.4 Content of main aroma substances in different color fruit bags

2.6 光質(zhì)與果實品質(zhì)相關(guān)性分析

光質(zhì)與多個指標存在顯著相關(guān)性（圖5）。其中L*值與紫光/靛光值相關(guān)性最顯著，相關(guān)系數(shù)高達0.901，b*與紫光/藍光值的相關(guān)性系數(shù)為 0.854，說明一定范圍內(nèi)的紫光可提高果皮的明亮度和黃色值。a*值與橙光存在顯著相關(guān)關(guān)系，與靛光則為顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.810、-0.819，說明橙光提高了果皮的紅色值。果實可溶性固形物、可滴定酸與紫光/橙光值、紫光/紅光值顯著相關(guān)，即相對環(huán)境下紫光越多，果實可溶性固形物和可滴定酸含量越高。葉綠素、總類黃酮、總酚是果實重要的色素物質(zhì)和抗氧化物質(zhì)，這些物質(zhì)均與藍光呈顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.947、0.822、0.851，表明藍光促進了果實葉綠素、總類黃酮、總酚的積累。此外，藍光、紫光/橙光、紫光/紅光與香氣物質(zhì)總含量顯著相關(guān)，說明藍光和紫光促進了果實香氣物質(zhì)的積累。

圖5 光質(zhì)與果實品質(zhì)相關(guān)性分析Fig.5 Correlation analysis of light quality and fruits quality

3 討論

3.1 不同顏色育果袋影響‘瑞雪’蘋果的外觀品質(zhì)

果實套袋可有效阻隔外界不利的環(huán)境因素對果面造成的損害，提升果面光潔度的同時，解袋后加速了果實的著色，從而改善果實的外觀品質(zhì)[18]。前人研究表明，通過改變果袋顏色能夠影響果實著色，黃色果袋處理‘云紅梨2號’花青苷含量最高，綠色果袋最低[19]。本研究中，果袋顏色改變了袋內(nèi)光質(zhì)的構(gòu)成，從而影響了果實的著色，其中白色果袋的著色指數(shù)最高，這也與馬策等[19]的研究結(jié)果基本一致。宋哲等[20]研究結(jié)果表明，白光可促進‘紅富士’蘋果果實PAL酶活性以及花青苷含量的增加。綜上，‘瑞雪’雖然是黃綠色品種，但在一定光質(zhì)條件下也會誘導花青苷的合成。在不同顏色果袋對‘金冠’蘋果的研究中，藍色果袋處理下的果皮葉綠素含量最高，且促進HEMA1、CHLH、CAO等葉綠素合成途徑結(jié)構(gòu)基因的表達[21]。光質(zhì)在其他植物上的研究表明，藍光可促進樺樹葉片[22]、生姜葉片[23]和風信子愈傷組織[24]葉綠素的含量，并且藍光處理有利于葉綠體的發(fā)育[25]。這與本研究結(jié)果一致，高藍光透過量的果袋可顯著提高果皮葉綠素的含量。此外，果面亮度也是決定果實外觀品質(zhì)形成的重要因素，趙淼等[26]在不同光質(zhì)對草莓色素物質(zhì)的研究中認為，藍光有利于提高果實表面的亮度值，本研究中，白色果袋的果皮亮度要顯著低于其他顏色果袋，這與張修德等[21]的結(jié)論基本一致，低透光率的果袋處理可提高‘金冠’蘋果果面光澤亮度，但是，不同光質(zhì)如何促進果面亮度形成的具體機理還有待研究。

3.2 不同顏色育果袋影響‘瑞雪’蘋果的內(nèi)在品質(zhì)

果實中的糖酸含量及揮發(fā)性物質(zhì)總量是決定果實風味的重要因素。不同光質(zhì)環(huán)境能夠顯著影響果實風味物質(zhì)的合成。孔佳君等[9]指出，紫色濾光膜內(nèi)的藍光透過率高，可提梨果實的可溶性固形物。藍色濾光膜處理下促進了‘紅地球’葡萄[27]果實中可溶性固形物和總糖含量的積累，并且藍色果袋處理增加了‘富士’蘋果[10]的可溶性固形物和可滴定酸含量。也有研究表明，紅光處理可以有效促進‘陽光玫瑰’葡萄[28]、生菜[29]及番茄[30]等作物中可溶性糖的積累。本研究結(jié)果表明，紫光和橙光的比值有利于可溶性固形物的積累，相對環(huán)境下紫光可能是影響‘瑞雪’蘋果碳氮代謝的光質(zhì)因素，這與上述結(jié)果略有不同，原因可能與品種和果袋材料的差異有關(guān)。多酚和類黃酮是植物體內(nèi)重要的次生代謝物，多數(shù)由苯丙氨酸轉(zhuǎn)化而來[31]。不同光質(zhì)可通過影響隱花色素和向光素來調(diào)節(jié)黃酮的代謝[32]。藍光處理可提高幼苗體內(nèi)多酚化合物、黃酮類物質(zhì)的積累[33]；同時，藍色LED照明也會增加萵苣中類黃酮含量[34]。這與本研究結(jié)果基本一致，藍光促進總酚、黃酮類化合物的形成可能與藍光影響苯丙烷和黃酮代謝途徑相關(guān)酶的活性有關(guān)[35]?！鹧O果因具有獨特的香氣物質(zhì)而呈現(xiàn)出特有的風味，其主要揮發(fā)性化合物主要為酯類、醛類、醇類和酮類[36]。王海波等[13]在對‘巨峰’葡萄的研究中發(fā)現(xiàn)，藍色果袋處理的葡萄果實中香氣揮發(fā)性總含量顯著增加，其中主要表現(xiàn)為醛類和酮類含量顯著增加，而紅色果袋處理后香氣揮發(fā)性總含量下降。在LED對甜瓜的補光研究中認為，混合光紅/藍6∶1能夠提高甜瓜果實中酯類物質(zhì)的含量，其次為藍光[37]。高藍光透過量的果袋提高了果實香氣物質(zhì)的總含量，其原因可能是果袋內(nèi)相對較高的藍光條件影響了MdADH、MdAAT、MdLOX等香氣合成相關(guān)基因的表達，進而影響其酶活性，從而增加了果實香氣物質(zhì)的合成[36]。

4 結(jié)論

不同顏色育果袋處理對‘瑞雪’蘋果外觀及內(nèi)在品質(zhì)均有一定影響，通過比較7種不同顏色果袋以及袋內(nèi)不同光質(zhì)對果實品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)紫色果袋處理后的總酚、總類黃酮、總黃酮等抗性物質(zhì)均最高。同時，紫光與果實 L*值、b*值、可溶性固形物、可滴定酸等多項果實品質(zhì)指標存在顯著正相關(guān)關(guān)系，Vc含量最高的為紅色果袋。此外，藍光增加了‘瑞雪’果皮葉綠素和果實總酚含量，并且促進了果實香氣物質(zhì)的積累。因此，在‘瑞雪’套袋栽培過程中，適當增加果袋中紫光、藍光量能夠顯著提高果實品質(zhì)。