套袋对‘金世纪’苹果果实香气品质的影响

陶 茹,樊淼淼,张天皓,孙鲁龙,高 华

(西北农林科技大学园艺学院,陕西 杨凌 712100)

苹果是我国主要栽培果树之一[1],其富含丰富的糖酸类、维生素等人体所需的营养成分[2],苹果产业已成为陕西现代农业和增加农民经济的支柱产业之一[3]。

苹果套袋为生产中常见的栽培措施,套袋后,果袋内的温、光、水等构成的微域小环境,为果实提供良好的发育条件,避免了外界环境和机械操作对果实的影响[4]。套袋可提高果实果面光洁度,减少果面锈点,增加果实外观品质等[5]。王贵平[6]等研究发现,苹果全树套袋后,对树体造成一定程度上的遮挡,果园散射透过率(TD)、直射透过率(TR)有所降低,但增加了叶分布(LD),果园的光环境因套袋而产生一定的负面影响,改变果实物质的代谢途径,这可能是套袋果实风味改变的一个原因。冯建文[7]等研究表明,在贵州高海拔地区,套袋促进‘天红2号’和‘王林’苹果果实着红色、增加果面亮度,但降低苹果果形指数、可溶性固形物等的含量。梅闯[8]等研究发现,在阿克苏地区,套袋降低‘富士’果实可溶性总糖、维生素C含量,对果实的单果重、硬度、果形指数影响不大,各果实品质指标变化程度不一。

陕西渭北处于黄土高原中心地带,为全国最大苹果优生区,该区苹果果实艳丽,硬度大,糖分等含量高[9]。‘金世纪’是西北农林科技大学2009年选育的苹果新品种,已在陕西渭北地区大面积推广种植[10]。关于该品种套袋对果实糖、酸、香气物质等品质的研究较少。本研究深入探究套袋对‘金世纪’苹果果实品质的影响,分析套袋对‘金世纪’苹果果实套中糖、酸、香气等风味物质含量和种类的影响,为陕西渭北地区‘金世纪’苹果无袋化栽植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在陕西省白水县西北农林科技大学苹果试验站(109°16′E,35°4′N)进行,海拔1 100 m左右,属暖温带半湿润大陆性季风气候,年均气温9.2 ℃,年均降水量622 mm。试验树的立地条件、管理水平、生长势均一致。

1.2 试验材料

选取9年生M26自根砧栽培的‘金世纪’苹果树3株,单株小区,试验重复3次。于盛花期50 d左右(2019年6月1日)在树体不同部位选取果实进行套袋(纸袋规格一致)处理套袋多少果,不套袋果实作为对照不套多少果。于果实成熟期(2019年8月14日)在每棵树东西南北不同部位均匀采摘10个果实,每个处理共采摘30个果实。

1.3 测定方法

1.3.1 基本指标测定方法

单果重:用精度为0.1 g的电子天秤称量;

果形指数:用游标卡尺测量果实纵径和横径,求其比值;

果实硬度:用GS-15型水果质地分析仪测定;

果实色泽参数:用Minolta CR-400型色差计测定,测量果面的L*、a*、b*(L表示果皮亮度,a表示果皮红绿色度,b表示果皮黄蓝色度)值;

可溶性固形物:用手持日产ATAGO数显糖度仪测定;

可滴定酸:用GMK-835F型苹果酸度计测定;

还原性糖:蒽酮比色法测定;

花青苷含量:分光光度计测定;

维生素C含量:钼蓝比色法测定

1.3.2 香气物质测定方法

应用顶空固相微萃取法提取果实的香气成分,参照邓瑞[11]的方法,并稍做改动。用研磨机将冻好的果肉磨成粉末。将1 g Nacl、5 g果肉、10 μL内标物(3-壬酮)加入50 mL样品瓶中,锡箔纸封口加盖后放置在磁力搅拌加热板上平衡10 min。将萃取头插入已平衡好的样品瓶中进行吸附40 min后,插入250 ℃的GC进样口,解吸2.5 min后,取出萃取头。果实挥发性成分用GC-MSQP-2010气相色谱-质谱联用仪测定。

1.3.3 香气物质定性与定量

未知化合物质谱图经计算机检索同时与NIST05 质谱库相匹配,确认各种香气成分,以3-壬酮为内标进行定量。

香气组分含量(μg·kg-1)=[各组分的峰面积/内标的峰面积×内标浓度(μL·mL-1)×10 μL]/样品量(g);每个处理设置3次重复。

香气值(Uo)=某香气成分的含量/香气阈值。

1.4 数据处理

采用Excel 2019和SPSS21.0软件进行相关实验数据的处理和作图,Duncan’s统计法计算各处理间显著性分析P<0.05。

2 结果与分析

2.1 对果实外观品质的影响

由表1可知,与对照相比,套袋后 ‘金世纪’苹果果皮亮度显著提高了6.16%,果皮蓝色度显著降低了34.54%,未显著改变果实单果重、果形指数、硬度和果皮红绿色度。

表1 套袋对‘金世纪’果实外在品质的影响

2.2 对果实内在品质的影响

2.2.1 对果实糖、酸等物质含量的影响

由表2可知,与对照相比,‘金世纪’苹果套袋后,果实固酸比显著增加了11.74%,可溶性固形物含量显著降低了10.70%,可滴定酸含量降低了17.65%,果皮花青苷含量降低了69.06%,果实维生素C含量降低了18.58%,对果实还原糖含量影响不显著。

表2 套袋对‘金世纪’果实内在品质的影响

2.2.2 对果实香气物质及含量的影响

由表3可知,‘金世纪’苹果香气成分主要由酯类、醛类、醇类及个别其他类构成,其中酯类和醛类占比相对来说较高,主要有:乙酸己酯、乙酸丁酯、异戊酸己酯、2-甲基-1-丁基乙酸酯、丁酸己酯、2-己烯醛、正己醛等。

套袋‘金世纪’果实中共检测出香气物质28种,套袋减少了‘金世纪’苹果的个别香气成分,套袋果实香气成分中其他类的相对质量分数低于对照,而酯类、醛类、醇类的相对质量分数高于对照,套袋抑制了酸类和酮类化合物的合成。3-甲基-丁酸戊酯、5-烯己酯、叶醇、3-辛烯-2-醇、反式2-甲基环戊醇5种化合物在不套袋果实中未检测到,在套袋果实中占相对含量的1.88%。不套袋‘金世纪’果实中检测到35种香气成分,丁酸异戊酯、丁酸戊酯、2-甲基丁酸戊酯、己酸丁酯、2-甲基丁基己酸酯、2-甲基丁酸2-甲基丁酯、辛酸己酯、正辛醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(Z)-2-庚烯醛、顺式-3-己烯酸、1-辛烯-3-酮12种化合物在套袋果实中未检测到,在不套袋果实中占相对含量的7.69%。

套袋后,‘金世纪’果实中2-甲基-1-丁基乙酸酯、乙酸己酯、乙酸丁酯、2-己烯醛等化合物相对含量分别显著提高了75.45%、61.87%、30.06%、27.85%;果实中己酸己酯、丁酸己酯、异戊酸己酯、草蒿脑等化合物相对含量分别显著降低了81.21%、80.07%、58.73%、50.43%。套袋‘金世纪’果实香气总含量为1 433.28 μg·kg-1,不套袋为4 275.84 μg·kg-1,套袋后 ‘金世纪’果实香气物质总含量显著降低了66.48%。

表3 套袋对‘金世纪’果实香气物质分析

2.2.3 对苹果果实特征香气的影响

通过查阅已发表香气物质阈值,与对照相比,套袋‘金世纪’果实特征香气物质少了2-甲基丁酸丁酯、乙酸己酯、丙酸己酯、1-辛烯-3-酮4种化合物,套袋不仅减少了‘金世纪’苹果特征香气物质的种类,也降低了其含量,套袋后‘金世纪’苹果特征香气物质总含量显著降低了53.97%。

表4 ‘金世纪’苹果果实特征香气物质分析

3 讨论

果树套袋后,对树体有遮光作用,抑制果实的光合作用,果实调运养分的能力降低,果实中碳同化物的分配和积累受到影响,最终导致套袋果实单果重下降[16]。套袋抑制了果实叶绿素的合成,从而改善了果实的底色;套袋促进了花色素的合成,光照对花色苷的合成起促进作用,故解袋后果实能迅速着色,且着色度较高[17-18]。本研究中,‘金世纪’苹果套袋后,果实亮度显著提高,果实黄蓝色度显著降低,果实单果重、果形指数、果实硬度、果皮红绿色度虽减小但差异不显著。王军林[19]等研究表明,套袋果实的果面光洁度、着色指数均高于不套袋果实,套袋显著降低了红富士果实硬度、可溶性固形物、固酸比、花青苷含量,有降低单果重的趋势但不显著。苹果套袋后,果实蒸腾拉力、调运矿质营养能力降低,透光率低的果袋会减弱光合同化物的来源,减少果实碳同化物的积累,导致套袋果的可溶性总糖和可溶性固形物含量的降低[20]。本研究中,‘金世纪’苹果套袋后,可溶性固形物含量降低,套袋果的可滴定酸含量下降较多,故果实固酸比显著大于不套袋果实。套袋‘金世纪’果实中维生素C含量、果皮花青苷含量也显著低于不套袋果实,与王少敏[21]、王朔[22]等前人研究结果基本一致。

香气是影响苹果风味的关键因素,也是果实贮藏品质评价的重要指标[23-24]。果实香气物质的合成受多种因素影响,分析套袋对苹果果实香气组分的影响,对改善果实品质及调控果实香气等具有重大意义[25]。本研究发现,套袋会显著减少‘金世纪’苹果的香气物质,与卜万锁[26]的研究结果相一致。套袋会显著减少‘金世纪’果实中其它类化合物的含量及相对质量分数,且抑制了酸类和酮类化合物的合成。套袋显著降低‘金世纪’果实中酯类、醛类、醇类化合物的含量,但其相对质量分数均高于不套袋果实。

不套袋‘金世纪’果实中酯类、醛类、醇类化合物含量分别是套袋果实的2.98倍、2.36倍、1.89倍。酯类、醛类、醇类物质分别与果实果香、果实新鲜风味、果实淡甜果香有关[27]，套袋显著降低了‘金世纪’苹果果实中这3类物质的含量,这可能是套袋‘金世纪’味道变淡、果实香甜度低的主要原因。李慧峰[28]等的研究也表明,套袋降低了‘寒富’苹果果实香气物质总含量,降低了醇类、醛类香气物质的总含量,提高了酯类物质的总含量。冯帅帅[29]等的研究表明,套袋显著抑制了苹果乙烯的释放和相关基因的表达,套袋果实乙烯受体(ethylene receptors, ERS)基因表达明显下调,乙烯含量低于不套袋果实,在套袋果实中脂氧合酶(lipoxygenase, LOX)基因,醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase, ADH)基因显著下调,由此推测套袋果实乙烯合成减少导致MdLOX和MdADH基因下调,进而影响果实香气物质的合成。关于套袋对‘金世纪’苹果在香气物质含量上的影响机理还有待进一步研究。

4 结论

‘金世纪’苹果套袋后,果实亮度和固酸比明显提高,果实黄蓝色度明显降低,可溶性固形物、可滴定酸、维生素C含量、果皮花青苷含量明显下降,香气种类和香气物质总含量显著降低,果实内在品质明显下降。结果表明:‘金世纪’苹果在适栽区,不套袋果实内在品质显著高于套袋果实。