殼聚糖對(duì)桃果實(shí)品質(zhì)的影響

范中菡，彭雪梅，李 睿，陳慶華，陳 松，林立金，胡容平

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，農(nóng)業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610066；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，四川 成都 611130；3.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所，四川 成都 610066）

桃（Prunus persicaL.）是薔薇科李屬落葉果樹，因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、風(fēng)味宜人而成為世界上最受歡迎的水果之一。中國(guó)的桃種植面積和產(chǎn)量均居世界第一，生產(chǎn)了世界上超過(guò)50%的桃，但出口量卻只占3%左右[1]。目前我國(guó)的桃標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)體系尚不完善，主要是由于種植品種雜亂使栽培技術(shù)難以精準(zhǔn)配套，從而導(dǎo)致桃果實(shí)品質(zhì)不佳[2]。存在的主要問(wèn)題是：生產(chǎn)的桃果實(shí)較小，口感不好，風(fēng)味不足導(dǎo)致“桃沒(méi)有桃味”；化肥農(nóng)藥與激素過(guò)量施用導(dǎo)致果品質(zhì)量安全問(wèn)題；由于桃果實(shí)不耐儲(chǔ)運(yùn)導(dǎo)致集中上市時(shí)大量桃腐爛等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了桃產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展[3-5]。因此，在保證桃果實(shí)產(chǎn)量的同時(shí)提高其品質(zhì)不僅能滿足消費(fèi)者的需求，提高種植者的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還能夠促進(jìn)桃產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

近年來(lái)，海藻提取物等植物生物刺激素因具備促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育、緩解非生物脅迫、提高作物品質(zhì)、安全無(wú)殘留的特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用[6]。殼聚糖是植物生物刺激素的一種，是幾丁質(zhì)衍生出的含豐富碳、氮元素的堿性多糖，其來(lái)源廣泛、價(jià)格實(shí)惠[7]。殼聚糖作為涂膜材料已被廣泛應(yīng)用于果蔬采后保鮮[8-10]，采前噴施殼聚糖能提高果實(shí)的抗氧化能力[11]，減少自由基等有害物質(zhì)的積累，從而延緩果實(shí)衰老。此外，殼聚糖作為生物刺激素具有促進(jìn)種子萌發(fā)[12]和植物生長(zhǎng)、提高果實(shí)品質(zhì)、增強(qiáng)植物的抗逆性[13]、改善土壤環(huán)境和促進(jìn)養(yǎng)分吸收等作用。香蕉在不同時(shí)期施用殼聚糖可以提高產(chǎn)量，增加香蕉的可溶性固形物和維生素C 含量，增加果皮厚度，并顯著提高香蕉的耐貯性[14]。草莓葉面噴施殼聚糖可顯著促進(jìn)草莓生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量（最多可提高42%），增加果實(shí)中類胡蘿卜素、花青素、酚類物質(zhì)的含量（最高達(dá)2.6 倍），增強(qiáng)總抗氧化酶活性（約2 倍）[15]。葡萄整株噴施殼聚糖能夠顯著提高葡萄果實(shí)的可溶性固形物含量、可溶性糖含量、糖酸比以及單果重等品質(zhì)性狀，以4 g/L 殼聚糖處理的葡萄果實(shí)糖酸比最高，口感風(fēng)味佳[16]。目前殼聚糖對(duì)桃果實(shí)影響的研究主要集中在采后涂膜貯藏上，有關(guān)果實(shí)膨大期施用殼聚糖對(duì)桃果實(shí)品質(zhì)影響的研究較少。鑒于此，筆者以早熟桃為試驗(yàn)材料，在桃果實(shí)進(jìn)入第二次快速膨大期時(shí)用不同濃度殼聚糖對(duì)葉片進(jìn)行噴施處理，研究了殼聚糖對(duì)桃果實(shí)品質(zhì)的影響，以期篩選出能提高桃果實(shí)品質(zhì)的最佳殼聚糖濃度，為殼聚糖在桃樹上的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020 年5 月在四川省成都市溫江區(qū)（30°36′N，103°41′E）進(jìn) 行，試 驗(yàn) 區(qū) 的 氣 候 溫 和（年均氣溫16.0℃），雨量充沛（年均降水量865.9 mm），日照偏少 （年均日照時(shí)數(shù)991.1 h），土壤為潮土。試驗(yàn)材料為5 a 齡水蜜桃早蜜（砧木為毛桃），桃樹采用高壟栽培，株行距為3.5 m×3.5 m，每行栽20 株，每隔5 株開1 條溝，桃樹株高約2 m，冠幅約3 m，樹形為開心形。選擇20 棵無(wú)病蟲害且樹勢(shì)健壯程度基本一致的植株進(jìn)行試驗(yàn)。供試殼聚糖從當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)購(gòu)買。

1.2 試驗(yàn)方法

殼聚糖濃度設(shè)0（CK）、1、2、4 和6 g/L 共5個(gè)處理，在桃樹果實(shí)進(jìn)入第二次快速膨大期時(shí)分別用不同濃度的殼聚糖對(duì)整棵桃樹進(jìn)行葉面噴施，每棵桃樹每次噴施2 L 藥液，每7 d 噴1 次，共噴施4 次。每個(gè)處理1 棵樹，設(shè)4 個(gè)重復(fù)。于2020 年6 月中旬當(dāng)桃果實(shí)成熟時(shí)，從桃樹不同分枝隨機(jī)采摘無(wú)病害桃果實(shí)，每棵樹采6 個(gè)果實(shí)測(cè)定有關(guān)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

桃果實(shí)單果重用電子秤稱量，縱橫徑用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)定，帶皮硬度用HP-230 型硬度儀測(cè)定，可溶性固形物含量用折光儀測(cè)定，維生素C 含量用2,6-二氯靛酚藍(lán)比色法[17]測(cè)定。參照熊慶娥[17]的方法測(cè)定桃果實(shí)過(guò)氧化物酶（POD）活性，參照李小方等[18]的方法測(cè)定桃果實(shí)苯丙氨酸解氨酶（PAL）、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）和多酚氧化酶（PPO）活性，參照陳昆松等[19]的方法測(cè)定桃果實(shí)脂氧合酶（LOX） 活性。取桃果實(shí)切碎，于烘箱中殺青（110℃）、烘干（70℃）至恒重，粉碎過(guò)0.149 mm 篩，然后參照黃麗萍等[20]的方法測(cè)定桃果實(shí)的可溶性糖含量和糖組分（蔗糖、果糖、葡萄糖和山梨醇），參照張韞[21]的方法測(cè)定桃果實(shí)的大量元素（氮、磷、鉀）和微量元素（鐵、硼、錳、鈣、鎂）含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

用Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用SPSS 20.0 進(jìn)行方差分析，用Origin 21 進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖對(duì)桃果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

由表1 可知，桃果實(shí)單果重和果實(shí)橫徑均隨著殼聚糖濃度增加呈先減小后增大的趨勢(shì)，在殼聚糖濃度為2 g/L 時(shí)達(dá)最低，分別較CK 顯著降低25.45%和17.75%；殼聚糖處理降低了果實(shí)縱徑，但所有處理與CK 相比均無(wú)顯著性差異；桃果實(shí)的果形指數(shù)隨著殼聚糖濃度的增加呈先增后減的趨勢(shì)，但只有殼聚糖濃度為2 g/L 處理的果形指數(shù)顯著高于CK 和其他處理；殼聚糖濃度為4 和6 g/L 時(shí)，帶皮桃果實(shí)的硬度顯著高于CK 和1 g/L 處理，分別較CK 增加17.40%和13.63%。

2.2 殼聚糖對(duì)桃果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響

由表2 可知，桃果實(shí)可溶性固形物含量是殼聚糖濃度1 和2 g/L 處理顯著高于CK，殼聚糖濃度6 g/L 處理顯著低于CK；維生素C 含量只有殼聚糖濃度為1 g/L 處理顯著高于CK，較CK 提高9.56%；可溶性糖含量是殼聚糖濃度1 和2 g/L 處理顯著高于CK，分別較CK 增加9.40%和10.11%；蔗糖含量在殼聚糖處理后顯著增加，以殼聚糖濃度2 g/L 處理的蔗糖含量最高，較CK 提高52.52%；果糖和山梨醇含量以殼聚糖濃度1 g/L 處理最高，分別較CK 顯著提高19.96%和16.67%，其次是殼聚糖濃度2 g/L處理，也顯著高于CK；殼聚糖處理可降低桃果實(shí)葡萄糖含量，其中殼聚糖濃度2、4 和6 g/L 處理的葡萄糖含量分別較CK 顯著降低63.67%、59.68%和15.72%。

表2 殼聚糖對(duì)桃果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響

2.3 殼聚糖對(duì)桃果實(shí)大量元素含量的影響

由表3 可知，殼聚糖處理會(huì)降低桃果實(shí)的氮和磷含量，但增加鉀含量；隨著殼聚糖濃度的增加，桃果實(shí)的氮和磷含量均呈先降低后增加的趨勢(shì)，所有處理的氮含量均顯著低于CK，殼聚糖濃度2 和4 g/L 處理的磷含量顯著低于CK；鉀含量隨著殼聚糖濃度增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，除殼聚糖濃度6 g/L 處理與CK 無(wú)顯著性差異，其他處理均顯著高于CK，且以殼聚糖濃度2 g/L 處理的鉀含量最高，較CK 增加23.13%。

表3 殼聚糖對(duì)桃果實(shí)大量元素含量的影響

2.4 殼聚糖對(duì)桃果實(shí)微量元素含量的影響

由表4 可知，殼聚糖處理顯著降低了桃果實(shí)的鐵含量，以殼聚糖濃度2 g/L 處理的鐵含量最低，較CK 降低24.51%；殼聚糖處理顯著增加桃果實(shí)的硼含量，各處理硼含量由高到低排序依次為：4 g/L ＞6 g/L ＞1 g/L ＞2 g/L ＞0 g/L，以殼聚糖濃度4 g/L 處理的硼含量最高，較CK 增加31.00%，但不同殼聚糖濃度處理間無(wú)顯著性差異；桃果實(shí)的錳含量除殼聚糖濃度1 g/L 處理較CK 顯著提高22.99%外，其他處理均顯著低于CK，以殼聚糖濃度2 g/L 處理的最低；殼聚糖處理后桃果實(shí)的鈣含量均顯著提高，以殼聚糖濃度4 g/L 處理的最高，較CK 顯著提高45.97%；殼聚糖處理會(huì)降低桃果實(shí)的鎂含量，殼聚糖濃度4 和6 g/L 處理的鎂含量分別較CK 顯著降低11.92%和22.56%，其他處理與CK 無(wú)顯著性差異。

表4 殼聚糖對(duì)桃果實(shí)微量元素含量的影響

2.5 殼聚糖對(duì)桃果實(shí)酶活性的影響

由表5 可知，桃果實(shí)PAL 活性隨殼聚糖濃度增加呈先增后減的趨勢(shì)，以殼聚糖濃度2 g/L 處理最高，較CK 顯著提高23.91%；桃果實(shí)APX 活性除殼聚糖濃度6 g/L 處理顯著低于CK 外，其他處理均顯著高于CK，以殼聚糖濃度4 g/L 處理最高，較CK 顯著提高35.07%；桃果實(shí)POD 活性隨著殼聚糖濃度增加而增加，殼聚糖濃度1、2、4 和6 g/L 處理分別較CK 顯著提高200.42%、222.59%、273.22%和302.93%；桃果實(shí)PPO 活性是殼聚糖濃度6 g/L處理較CK 顯著增加34.43%，其他處理均顯著低于CK，以殼聚糖濃度2 g/L 處理最低，較CK 顯著降低46.86%；經(jīng)殼聚糖處理后桃果實(shí)LOX 活性均顯著提高，以殼聚糖濃度2 g/L 處理的最高，較CK 顯著提高48.61%。

表5 殼聚糖對(duì)桃果實(shí)酶活性的影響

2.6 桃果實(shí)各指標(biāo)間的相關(guān)性分析

對(duì)觀測(cè)的25 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析的結(jié)果（表6）表明，單果重與氮含量、鐵含量、果實(shí)橫徑、葡萄糖含量和PPO 活性呈極顯著或顯著正相關(guān)，與鉀含量、鈣含量、果形指數(shù)、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、蔗糖含量、果糖含量、山梨醇含量、PAL 活性、APX 活性和LOX 活性呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)；可溶性糖含量與鉀含量、鎂含量、果形指數(shù)、可溶性固形物含量、維生素C 含量、蔗糖含量、果糖含量、山梨醇含量、PAL 活性和LOX 活性呈顯著或極顯著正相關(guān)，與果實(shí)橫徑、PPO 活性呈極顯著負(fù)相關(guān)；鉀含量與鈣含量、果形指數(shù)、可溶性固形物含量、蔗糖含量、果糖含量、山梨醇含量、PAL活性、APX 活性和LOX 活性呈顯著或極顯著正相關(guān)，與氮含量、磷含量、鐵含量、果實(shí)橫徑、葡萄糖含量和PPO 活性呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。

表6 各個(gè)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

3 討 論

桃果實(shí)品質(zhì)由果實(shí)色澤、大小等果實(shí)外觀品質(zhì)和維生素C、可溶性固形物、可溶性糖含量等果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)2 個(gè)部分組成，只有高品質(zhì)的果實(shí)才能吸引消費(fèi)者、滿足消費(fèi)者的需求，才能在市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力[22]。有研究表明，殼聚糖能改善果實(shí)品質(zhì)[23]；殼聚糖可通過(guò)影響植物的生理過(guò)程，如營(yíng)養(yǎng)吸收、光合作用，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量[24]。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)分析殼聚糖誘導(dǎo)茶葉品質(zhì)改善和促進(jìn)生長(zhǎng)機(jī)制的研究結(jié)果表明，殼聚糖處理后茶樹在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中與植物激素轉(zhuǎn)導(dǎo)、碳固定和氨基酸代謝相關(guān)的基因表達(dá)量顯著上調(diào)，從而提高關(guān)鍵途徑的底物效率，促進(jìn)植株生長(zhǎng)[25]。此外，殼聚糖能促進(jìn)木質(zhì)素形成、使細(xì)胞壁加厚[26]；還會(huì)影響果實(shí)中的氮、鈣含量從而影響果實(shí)硬度，果實(shí)硬度與氮含量呈負(fù)相關(guān)、與鈣含量呈正相關(guān)[27]。筆者的試驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度殼聚糖處理均有降低桃果實(shí)單果重、縱橫徑，增加果實(shí)硬度的趨勢(shì)；雖然不同濃度殼聚糖處理均降低了桃果實(shí)中葡萄糖含量，但殼聚糖濃度為1 和2 g/L 處理明顯增加了桃果實(shí)中維生素C、可溶性固形物、可溶性糖、蔗糖、果糖和山梨醇的含量，葡萄糖含量降低可能是由于葡萄糖轉(zhuǎn)化為了蔗糖等其他可溶性糖，因?yàn)橛醒芯勘砻?，殼聚糖能使黃瓜中蔗糖磷酸合成酶與蔗糖合成酶的活性提高，從而提高黃瓜的蔗糖含量和可溶性糖含量[28]。

殼聚糖能提高植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，從而促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育[29-30]。礦質(zhì)元素是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)，殼聚糖能促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)，有利于植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收[31]。殼聚糖可對(duì)植物氨同化關(guān)鍵酶進(jìn)行生理調(diào)節(jié)，能提高植物的NH4+同化能力，從而促進(jìn)植物對(duì)氮元素的吸收[32]。噴施殼聚糖可提高葡萄幼苗中氮、磷、鉀、鎂等的含量，以4 g/L 殼聚糖處理的含量最高[29]；葡萄葉面噴施4 g/L殼聚糖能顯著提高葡萄果實(shí)中氮、磷、鉀等礦質(zhì)元素的含量[16]。在筆者的試驗(yàn)中，殼聚糖處理能增加桃果實(shí)中的鉀、硼、鈣含量，錳含量?jī)H在殼聚糖濃度為1 g/L 時(shí)增加，這與前人的研究結(jié)果相似；但在筆者的試驗(yàn)中各濃度殼聚糖處理均降低桃果實(shí)氮、磷、鐵、鎂含量，這與前人的研究結(jié)果相反，可能是由于葉面噴施殼聚糖促進(jìn)了氮、磷、鎂、鐵向葉片轉(zhuǎn)移；桃果實(shí)積累的鉀、鈣等抑制了氮、磷等向桃果實(shí)的轉(zhuǎn)移。

殼聚糖能提高植物的抗逆性，誘導(dǎo)與抗性有關(guān)酶的活性[33-34]。不管是采前還是采后用殼聚糖處理（噴施或涂膜）都能提高植物抗氧化酶活性[35]。采前用0.25%的殼聚糖噴施黑莓植株葉片可提高果實(shí)中PAL 活性[36]；殼聚糖處理能增強(qiáng)葡萄幼苗葉片中LOX、PAL 和CHT 活性，從而抑制葡萄灰霉病的發(fā)生[37]；用殼聚糖處理草莓葉片，草莓果實(shí)的總抗氧化活性顯著高于對(duì)照（約2 倍）[14]。在筆者的試驗(yàn)中，殼聚糖處理能不同程度地提高PAL、APX、POD 等抗氧化及苯丙烷代謝相關(guān)酶活性，這與前人的研究結(jié)果相似。

另外，筆者對(duì)觀測(cè)的25 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析的結(jié)果表明，各指標(biāo)相互影響，其相關(guān)程度不同，一個(gè)指標(biāo)可能與多個(gè)指標(biāo)呈顯著或極顯著正相關(guān)或負(fù)相關(guān)?？梢?jiàn)，礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、果實(shí)外在和內(nèi)在品質(zhì)、抗氧化有關(guān)酶活性的變化是多方面多途徑共同作用的結(jié)果。