根區(qū)施用硅肥對‘玫瑰香’葡萄果實品質(zhì)的影響

賈毅男， 張光弟，2*， 張浩宇， 許昌， 張昆明，王江龍， 侯曉健

（1.寧夏大學食品與葡萄酒學院，銀川 750021； 2.寧夏大學農(nóng)學院，寧夏設(shè)施園藝技術(shù)創(chuàng)新中心，銀川 750021）

‘玫瑰香’（Vitis viniferaL.Muscat Hamburg）又稱‘麝香葡萄’，原產(chǎn)于英國，由‘白玫瑰香’與‘黑漢’雜交育成[1]。該品種具有獨特的玫瑰香氣，果肉富含維生素及礦物質(zhì)，營養(yǎng)價值較高，既能鮮食又可用于生產(chǎn)葡萄酒，深受廣大消費者歡迎[2]。硅肥作為一種很好的植物保健性肥料，對多種作物的生長有好處，包括水稻、小麥、大麥和黃瓜[3]。硅肥施用于農(nóng)作物，可以有效提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。近年來，硅肥在果蔬各領(lǐng)域上的研究有了長足發(fā)展，王壯偉等[5]研究了鈣、硅肥在葡萄留樹保鮮中的應(yīng)用效果，其中硅肥可以很好地抵充留樹保鮮時樹體的營養(yǎng)消耗并且不會影響翌年生產(chǎn)。董娟華等[6]選用‘巨峰’葡萄為研究對象，探究了硅肥對其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)施用硅肥對葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量有促進作用。石彥召等[7]以石榴為研究對象，探究增施硅肥對其生長和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)了增施硅肥對改善石榴品質(zhì)有積極作用。針對‘玫瑰香’葡萄，在根區(qū)施用硅肥的應(yīng)用研究還未見報道，本文以傾斜獨龍干‘玫瑰香’葡萄為研究對象，在春季葡萄展穗期，采用根區(qū)施用不同劑量硅肥的方式，探究其對果實品質(zhì)的影響，旨在為‘玫瑰香’葡萄品質(zhì)調(diào)控及采后保鮮提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

樹體處理：試驗設(shè)在寧夏賀蘭山東麓的玉泉營葡萄基地（土壤類型為砂壤土，在定植前按深80 cm、寬80 cm的標準挖定植溝并“客土”）?！倒逑恪瘶潺g9年，南北行種植，行距為3.0 m×0.5 m，生長季常規(guī)農(nóng)藝管理。采用淄博山佳硅鋁新材料股份有限公司的國標硅肥產(chǎn)品，依據(jù)試驗設(shè)計順行實施不同劑量硅肥，每劑量單行株樹25株，不同處理劑量之間間隔4～5株作為隔離。在距植株根莖30 cm處挖寬10 cm、深30 cm的淺溝，分別施入0、250、500、800 g·株-1硅肥，分別標記為SI-0、SI-250、SI-500、SI-800 （編號后有數(shù)字的標記為平行，例如SI-0-1表示該處理的第1個平行）。在每組處理中選擇主蔓粗度及結(jié)果母枝數(shù)量、負載量基本一致的樹體各10株，并做好定位標記。成熟期同日從每株樹體下部（第1道與第2道鉛絲間距地面50～100 cm）、中部（第2道與第3道鉛絲間距地面100～150 cm）、上部（第3道至第4道鉛絲間距地面150 cm以上）3個部位采收葡萄（各1穗）再混樣，當天運回寧夏大學農(nóng)學院果蔬采后生理實驗室，從每穗果實的上、中、下3個部位共剪下12粒混勻，分樣后裝入自封口PE袋（0.06 mm），放入-18 ℃冰柜以備測試用。

揮發(fā)組分測試樣品的處理：將樣品從-18 ℃冰柜取出，每組處理取50粒。在未解凍的狀態(tài)下，盡快取出葡萄籽，打漿破碎，稱取1.0 g置于20 mL頂空進樣瓶中旋緊瓶蓋置于自動進樣盤上，用GC-IMS分析，剩余樣品進行果實常規(guī)品質(zhì)指標檢測，每組處理3次重復(fù)。

儀器與設(shè)備：布谷BG-JS2榨汁機，中國美的公司；PAL-3型數(shù)顯糖度計，廣州市愛宕科學儀器有限公司；UPT實驗室超純水器，深圳市廣川環(huán)?？萍加邢薰?；FB224電子天平，北京佳源興業(yè)科技有限公司；BC-BD-220SF型臥式冷藏冷凍轉(zhuǎn)換柜，青島海爾特種電冰柜有限公司；Flavour Spec?氣相離子遷移譜聯(lián)用儀，德國GAS公司。

1.2 測定指標與方法

1.2.1 果實常規(guī)品質(zhì)指標 可溶性固形物測定，葡萄果實破碎后，取汁液使用手持折光儀檢測，每組處理重復(fù)測定3次，取平均值；總酸測定采用NaOH滴定法[8]；維生素C（Vc）測定采用2,6-二氯靛酚滴定法[9]；總糖測定采用蒽酮比色法[10]。

1.2.2 果實揮發(fā)性組分測定 GC-IMS 測定：頂空孵化溫度40 ℃，孵化時間20 min，孵化轉(zhuǎn)速500 r·min-1，頂空進樣針溫度85 ℃，進樣體積為500 μL，不分流模式，清洗時間5 min，載氣為高純氮氣（≥99.999%），色譜柱溫度60 ℃，色譜運行時間25 min，設(shè)置程序流速2.00 mL·min-1并保持2 min，在10 min內(nèi)線性增至10.00 mL·min-1，在20 min內(nèi)線性增至100.00 mL·min-1，保持5 min。將頂空進樣瓶中的樣品進行孵化，使用加熱的進樣針抽取瓶內(nèi)的頂空組分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用GC-IMS設(shè)備配置 LAV（laboratory analytical viewer）分析軟件及Library Search 軟件內(nèi)置的NIST數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫對特征風味物質(zhì)定性分析；用LAV中Reporter和Gallery插件程序構(gòu)建揮發(fā)性有機物的差異圖譜和指紋圖譜；進行PCA處理，采用LAV軟件中插件Matching matrix進行相似度分析。使用SPSS 26.0 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行單因素方差分析(Duncan法，P＜0.05)，并通過Excel 2019、TBtools和 Origin 2018制作相應(yīng)圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硅肥施用量對‘玫瑰香’果實品質(zhì)的影響

由圖1可知，隨著硅肥施用量的增加，各硅肥處理的總糖、總酸含量分別為16.47%、17.97%、16.87 %和0.325%、0.225%、0.300%，較CK（0 g·株-1）無顯著性差異（P＞0.05）。Vc與可溶性固形物的含量分別為12.703、18.870、19.487 mg·100g-1和23.82%、22.59%、30.18%，二者較CK（0 g·株-1）的變幅分別為-10.8%、32.5%、36.8%和13.8%、7.9%、44.1%，存在顯著性差異（P＜0.05）。當硅肥施用量為800 g·株-1時，總糖、總酸含量分別為16.87%、0.300%，較CK（0 g·株-1）無顯著性差異（P＞0.05）；Vc和可溶性固形物較CK顯著增加（P＜0.05）。綜上所述，隨著硅肥施用量的增加，‘玫瑰香’果實的品質(zhì)也在提高，800 g·株-1時最優(yōu)。

圖1 不同處理下‘玫瑰香’葡萄的果實品質(zhì)Fig. 1 Different treatments on the quality of ‘Muscat Hamburg’ grapes

2.2 不同硅肥劑量對‘玫瑰香’果實揮發(fā)性組分的影響

由LAV分析軟件中的Reporter插件程序制作的頂視圖（圖2），可直接比較不同硅肥使用量‘玫瑰香’果實的風味物質(zhì)差異。圖2中用五邊形、橢圓、矩形、三角形圈出了4個區(qū)，可以直觀地看出，在五邊形區(qū)域中揮發(fā)性物質(zhì)的含量隨著硅肥施用量的增加呈現(xiàn)出先減后增再減少的趨勢，而橢圓、矩形、三角形這3個區(qū)域揮發(fā)性物質(zhì)的含量則隨著硅肥施用量的增加而升高。使用正酮C4～C9作為外標參考計算每種化合物的保留指數(shù)，基于揮發(fā)性物質(zhì)的氣相色譜保留時間和離子遷移時間對揮發(fā)性組分進行定性分析，共檢測出47種揮發(fā)性物質(zhì)，以現(xiàn)有的軟件內(nèi)置NIST氣相保留指數(shù)數(shù)據(jù)庫與IMS遷移時間數(shù)據(jù)庫資料，4組處理共鑒定出32種揮發(fā)性物質(zhì)，包括醇類7種、醛類8種、脂類12種、酮類2種、萜類2種、雜環(huán)類1種（表1）;未知成分15種。

表1 樣品揮發(fā)性組分定性Table 1 Qualitative of volatile organic compounds in samples

圖2 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實的氣相離子遷移譜頂視圖Fig. 2 Gas chromatography-ion mobility spectroscopy of ‘Muscat Hamburg’ grapes with different silicon dosages

2.3 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實揮發(fā)性組分種類對比分析

為了更加清晰直觀地分析不同硅肥施用量處理的‘玫瑰香’果實揮發(fā)性物質(zhì)種數(shù)的差異，使用Excel 2019制作柱形堆積圖，如圖3所示。硅肥施用量800 g·株-1時檢出‘玫瑰香’果實揮發(fā)性物質(zhì)種數(shù)為醇類7種、醛類8種、酯類12種、酮類2種、萜類2種、雜環(huán)類1種。硅肥施用量0、250、500 g·株-1相較800 g·株-1均缺少了2種酯類物質(zhì)，分別是丙酸乙酯二聚體和乙酸丙酯二聚體，而0 g·株-1相較其他三者缺少了乙酸異戊酯。從‘玫瑰香’果實揮發(fā)性組分種數(shù)來看，隨著硅肥施用量的增加‘玫瑰香’果實的揮發(fā)性物質(zhì)的種數(shù)也在增加，特別是增加了一些酯類物質(zhì)，有利于定向提升果實的風味物質(zhì)。

圖3 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實揮發(fā)性組分種類Fig. 3 Volatile matter species in ‘Muscat Hamburg’ grapes with different silicon dosages

2.4 不同硅肥施用量下‘玫瑰香’果實揮發(fā)性組分指紋圖譜特點

為了更加方便地對比不同樣品間揮發(fā)性有機物的差異，利用G.A.S.公司開發(fā)的LAV軟件的Gallery Plot插件，選取圖中所有的待分析區(qū)域，生成指紋圖譜（圖4）。對A區(qū)和D區(qū)進行分析，包含3-甲基丁醛、3-甲基丁醛二聚體、丁醛、3-戊酮、甲基庚烯酮5種揮發(fā)性物質(zhì)，從峰體積看，250、500、800 g·株-13種處理‘玫瑰香’果實中3-甲基丁醛峰體積相較CK變幅分別為143.83%、78.95%、-9.41%；3-甲基丁醛二聚體峰體積相較CK的變幅分別為41.07%、1.16%、-29.53%；丁醛峰體積相較CK的變幅分別為14.56%、3.11%、-28.86%；3-戊酮峰體積相較CK的變幅分別為97.91%、44.72%、87.51%；甲基庚烯酮峰體積相較CK的變幅分別為94.27%、-5.10%、-16.33%。A、D兩區(qū)這5種揮發(fā)性物質(zhì)只有3-戊酮的峰體積隨著硅肥施用量的增加呈現(xiàn)先增后減再增加的波浪式趨勢，表明硅肥施用量的增加有利于3-戊酮在‘玫瑰香’果實中積累，而另外4種揮發(fā)性物質(zhì)的峰體積逐步遞減，在250 g·株-1時達到最高點而800 g·株-1時達到最低點，表明增加硅肥的施用量不利于這4種揮發(fā)性物質(zhì)的積累。

圖4 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜Fig. 4 Gallery of volatile organic compounds in ‘Muscat Hamburg’ grapes with different silicon dosages

對B區(qū)進行分析，包含乙酸乙酯、正己醇、正己醇二聚體、丙酸乙酯、丙酸乙酯二聚體共5種揮發(fā)性物質(zhì)，3種硅肥施用量處理的‘玫瑰香’果實中，乙酸乙酯峰體積相較于CK變幅分別為15.56%、30.37%、70.89%；正己醇峰體積相較于CK變幅分別為17.05%、17.28%、33.22%；正己醇二聚體峰體積相較于CK變幅分別為40.91%、57.53%、115.70%；丙酸乙酯峰體積相較于CK變幅分別為69.92%、106.27%、368.49%；從峰體積來看丙酸乙酯二聚體是SI-800樣品中獨有的揮發(fā)性物質(zhì)。表明隨著硅肥施用量的增加，有利于這5種揮發(fā)性物質(zhì)在‘玫瑰香’果實中大量積累。

C區(qū)包含乙醇、乙醇二聚體、芳樟醇、芳樟醇二聚體4種揮發(fā)性物質(zhì)，從峰體積看，乙醇相較于CK變幅分別為-3.36%、-11.49%、-13.39%；乙醇二聚體峰體積相較于CK變幅分別為-29.35%、6.32%、-19.36%；芳樟醇峰體積相較于CK變幅分別為-40.80%、9.31%、-24.66%；芳樟醇二聚體峰體積相較于CK變幅為-53.96%、14.84%、-37.38%；可以看出隨著硅肥施用量的增加，乙醇的峰體積在逐步減少，說明施加硅肥可以降低乙醇在‘玫瑰香’果實中的積累；芳樟醇的峰體積先減后增再減少，表明在硅肥施用量達到500 g·株-1時‘玫瑰香’果實中芳樟醇的積累量最高。

結(jié)合A、B、C、D區(qū)分析發(fā)現(xiàn)3-甲基丁醛、丁醛、甲基庚烯酮、乙醇這4種物質(zhì)在硅肥施用量達到250 g·株-1時在‘玫瑰香’果實中積累量最高，隨著硅肥施用量升高逐步遞減。特別是乙醇的峰體積隨著硅肥施用量逐步遞減，表明增加硅肥的施用量或有利于‘玫瑰香’果實采后保鮮。乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸乙酯二聚體等起重要呈味作用的脂類物質(zhì)的峰體積隨著硅肥施用量的增加而大幅度提升。

2.5 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實的揮發(fā)性組分相似度特點

如圖5所示，對4種不同硅肥施用量處理的樣品氣相離子遷移譜圖進行相似度檢驗得出，同一樣品之間的相似度達到了86%以上，表明平行樣品之間的相似度很高。圖中用矩形線框標出了X、Y1和Y2這3個區(qū)域。從X區(qū)可以看出SI-0、SI-250和SI-500這3組樣品之間的相似度極高，可以歸為一類；從Y1和Y2這2個區(qū)可以看出SI-800與其他3組樣品之間的差異很大。即當硅肥施用量達到800 g·株-1時，‘玫瑰香’果實揮發(fā)性組分發(fā)生了顯著變化。

圖5 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實的相似度矩陣分析圖Fig. 5 Similarity matrix analysis diagram of ‘Muscat Hamburg’ grapes with different silicon dosages

3 討論

本研究對4種不同硅肥施用量處理的‘玫瑰香’果實進行了常規(guī)的品質(zhì)指標及揮發(fā)性組分檢測分析，發(fā)現(xiàn)隨著硅肥施用量的增加‘玫瑰香’果實中Vc和可溶性固形物含量也在大幅度增加，變幅分別為-10.8%、32.5%、36.8%和13.8%、7.9%、44.1%，這種規(guī)律與前人在枸杞[11]、桃[12]和草莓[13]果實上的報道一致，果實中的總酸呈現(xiàn)增-減-增的趨勢，總糖呈現(xiàn)出減-增-減的趨勢，二者表現(xiàn)出來的趨勢與前人在紅富士蘋果[14]、庫爾勒香梨[15]、玉米[16]、森田尼無核葡萄[17]果實上的研究結(jié)果一致。CK相較于其他3組樣品均缺少乙酸異戊酯，SI-800相較于SI-250、SI-500均多出2種揮發(fā)性組分丙酸乙酯二聚體和乙酸丙酯二聚體；隨著硅肥施用量的增加乙醇的峰體積相較于CK的變幅分別為-3.36%、-11.49%、-13.39%，其峰體積在逐步降低，表明增施硅肥或有利于‘玫瑰香’果實的采后保鮮，一些起重要呈味作用的脂類物質(zhì)的峰體積隨著硅肥施用量的增加而大幅度提升，例如乙酸乙酯和丙酸乙酯的峰體積較CK的變幅分別為15.56%、30.37%、70.89%和69.92%、106.27%、368.49%。SI-800樣品指標表明，不論是從常規(guī)品質(zhì)指標還是揮發(fā)性物質(zhì)的峰體積、種數(shù)來看都要優(yōu)于其他3組樣品，可以有效地提升‘玫瑰香’果實的品質(zhì)，建議生產(chǎn)中以根區(qū)硅肥施用量800 g·株-1為宜。