外源Ca(OH)2对壶瓶枣果实风味及矿质元素的影响研究

王 丁，付瑞敏，刘春雷，杨 雪，邢文会，夏铁骑，郝艳平

(1 河南财政金融学院健康管理学院，郑州，450046，2 山西农业大学林学院，山西太谷，030801)

大枣(ZizyphusJujubaMill.)属于鼠李科枣属植物，为我国栽培面积最大的干果树种。枣果营养丰富，美味可口，且具有较高的保健和药用价值。枣树适应性极强、耐瘠薄，且产量高，具有显著的经济价值及生态效益，已成为我国北方地区广泛发展和推广的经济树种[1]。山西太谷壶瓶枣是中国十大名枣之一，因其个大肉厚、汁液丰富，具有较高经济价值。枣黑顶病于2004年在山西南部最先发现，严重时病果率高达90%，表现为枣果顶部黑皱、味道苦涩，无法食用，枣果失去商品价值，对果农造成较大损失。刘贤谦教授首先将其命名为枣黑顶病，并证明枣黑顶病是由空气中的氟污染引起的，为生理性病害[2]。前人研究发现，外源钙剂能有效抑制枣黑顶病的发病率，与CaCl2相比，Ca(OH)2防治效果最好[3]。

钙离子作为连偶细胞内外生理生化反应的第二信使，是植物必须的微量元素之一。另外，钙离子还是植物细胞壁、细胞膜的组成物质之一，其对于植物细胞的稳定性以及细胞内酶活性均具有重要的调控作用[4-7]。有学者研究表明，对果实生长发育来说，钙素营养的影响比氮、磷、钾等大量元素大，且与果实的品质口感以及微量元素关系密切[8-11]。喷施外源钙对果树的生长发育、产量形成、果实的外观品质、风味口感、耐贮藏性、矿物质元素以及抗病性均有重要影响[12-16]。例如，谷会等的研究结果表明，外源钙处理对菠萝黑腐病有比较好的防治效果，其原因一方面是降低了病原菌的致病性，另一方面是外源钙明显提高了与抗病性相关的酶的活性[17]。聂佩显研究了不同钙制剂对苹果苦痘病发病率的影响，结果表明，叶片施钙能显著降低苹果苦痘病的发病率[18]。郭红彦研究发现，钙处理能显著降低壶瓶枣果皮和果肉果胶酶与纤维素酶活性从而降低壶瓶枣裂果率[19]。邓彩萍等[3]研究了不同外源钙剂对枣黑顶病发病率的影响，结果表明，Ca(OH)2防治效果优于CaCl2。然而，喷施Ca(OH)2对壶瓶枣采后果实中可溶性糖、有机酸等风味物质以及矿质元素含量的影响尚未见系统研究。本次试验以壶瓶枣为研究对象，探讨了不同浓度梯度外源Ca(OH)2溶液处理条件下，枣果肉中可溶性糖、有机酸、糖酸比和果肉矿质元素含量的变化，目的在于，在能够基本防治山西枣产区的枣黑顶病的基础之上，寻找Ca(OH)2溶液最佳喷施浓度。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验地位于山西农业大学果树研究所枣种质资源圃内，土壤为碳酸盐褐土，弱碱性，腐殖质较少，中等肥力。试验品种为壶瓶枣，树高及冠幅大致相同且生长良好，树龄约10年。试验共设9组处理，每个处理3株，共27株。于9月下旬壶瓶枣果实成熟后开始采摘枣果，每株树随机采摘10颗大小相近的枣果，立刻用事先准备好的冰盒冷藏，随后带回实验室进行相关指标测定。

1.2 试验方法

先配制Ca(OH)2(0.165%)饱和溶液，然后按照50倍(A8)、100倍(A7)、150倍(A6)、200倍(A5)、225倍(A4)、250倍(A3)、275倍(A2)、300倍(A1)稀释浓度配制8种不同浓度梯度的Ca(OH)2溶液，对照为清水(CK)。分别于2017年7月22日、8月2日、8月12日、8月22日、9月2日和9月12日进行Ca(OH)2溶液喷施，每10 d喷一次，共喷6次。

1.3 测定方法

可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[20]；有机酸含量采用酸碱中和滴定法测定[20]；矿质元素含量使用原子吸收分光光度法测定[21]。

1.4 数据分析

用Excel软件制图，方差分析及多重比较采用DPS软件。

2 结果与分析

2.1 不同浓度Ca(OH)2处理对壶瓶枣果肉可溶性糖含量的影响

与对照相比，不同浓度Ca(OH)2处理均显著提高壶瓶枣果肉可溶性糖含量(见图1)。随着处理浓度的升高，壶瓶枣果肉中可溶性糖含量呈现先上升后下降的趋势，其中，A6处理的可溶性糖含量最高，为27.92 g/100 g，最低为A2处理(26.12 g/100 g)。

注：CK为清水；A1—A8分别为Ca(OH)2 300、275、250、225、200、150、100、50倍液。不同字母表示差异达到显著水平(p<0.05)。图2、图3同。

2.2 不同浓度Ca(OH)2处理对壶瓶枣果肉有机酸含量的影响

由图2可知，随着处理浓度增大，壶瓶枣果肉中有机酸含量呈上升趋势。除A1、A2处理与对照差异不显著外，其余处理均与对照达到极显著差异，最大为A8处理的2.51 g/100 g，与对照相比增加了0.5 g/100 g。

图2 外源Ca(OH)2对壶瓶枣果肉有机酸含量的影响

2.3 不同浓度Ca(OH)2处理对壶瓶枣果肉糖酸比的影响

由图3可知，不同浓度钙素营养处理对壶瓶枣果肉中糖酸比的影响与对照均无显著差异。随着处理浓度的增大壶瓶枣果肉糖酸比有下降趋势。

图3 外源Ca(OH)2对壶瓶枣果肉糖酸比的影响

2.4 不同浓度Ca(OH)2处理对壶瓶枣果肉活性钙及微量元素含量的影响

由表1可知，壶瓶枣果肉中Ca元素含量随Ca(OH)2浓度增大呈现先上升后下降的趋势，各浓度处理均显著高于对照(p<0.05)。150倍稀释的A6处理壶瓶枣果肉中Ca元素含量最高，为(7 614.58±325)μg/kg。不同浓度Ca(OH)2处理后，壶瓶枣果肉中K元素含量均显著低于对照，最低的为A6处理。A6处理果肉总Mg元素含量显著高于对照，其余处理均与对照差异不显著。

表1 不同浓度钙素营养对壶瓶枣果肉矿质元素含量的影响 μg·kg-1

壶瓶枣果肉中Fe元素含量变化规律与Ca元素类似，呈先上升后下降的趋势，其中A6处理Fe元素含量最高为(236.77±27)μg/kg，且与对照差异显著。壶瓶枣果肉中Mn元素含量最高的为A6处理的(34.86±3.2)μg/kg，且显著高于对照，其他处理均与对照差异不显著。不同Ca(OH)2处理后，壶瓶枣果肉中Cu元素含量最高的为A6处理的(27.68±2.4)μg/kg，且显著高于对照，最低的为A8处理的(17.92±2.7)μg/kg，且显著低于对照，其余处理与对照间均差异不显著。不同Ca(OH)2处理后，壶瓶枣果肉中Zn含量的变化规律与Ca元素类似，随溶液浓度的增大呈先上升后下降趋势。其中，最大为A6处理的(67.61±7)μg/kg，最小为A8处理的(48.44±4)μg/kg。A8处理与对照差异不显著，其余处理均显著高于对照。

3 讨论

在逐渐成熟过程中，果实中的果胶类物质、纤维素、半纤维素、淀粉等多糖在酶的作用下逐渐分解成单糖、寡糖等可溶性糖，而可溶性糖是植物果实甜味的基础，是影响果实风味的重要指标之一，同时糖也是果实呼吸的底物，对果实的风味、品质、营养价值和贮藏性能均有重要作用。适合浓度钙剂能够明显促进果实糖分的积累从而改善果实风味[22]。这是由于外源钙处理能显著抑制果实的呼吸强度和乙烯的生成[23]，从而减少葡萄糖等呼吸底物的消耗。本次研究结果表明，不同浓度Ca(OH)2处理均显著提高壶瓶枣果肉可溶性糖含量且Ca(OH)2饱和溶液稀释150倍处理效果最明显，当Ca(OH)2浓度进一步提高时，壶瓶枣果实中可溶性糖的含量又会下降。这是因为高浓度的外源钙能显著抑制多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲基酯酶(PME)、纤维素酶(CX)和淀粉酶(AM)的活性[22-25]，从而阻止这些多糖向可溶性糖的转化。本研究结果与韩絮舟在红树莓上的研究结果一致[26]。有机酸主要包括苹果酸、琥珀酸、草酸等，是影响果实风味的重要指标，其分解代谢是水果的主要代谢过程，也参与氨基酸和芳香挥发物的生物合成，进而影响水果的风味[27]。另外，一定量的有机酸还会对微生物产生一定影响而影响到果实的贮藏性能[28]。本次研究结果表明，喷施Ca(OH)2能有效提高壶瓶枣果肉中可滴定有机酸含量，果肉中有机酸含量随Ca(OH)2浓度增大而增大。糖酸比是衡量果实口感品质的重要指标。糖酸比越高，说明果实越甜，口感也就越好，糖酸比越小则反之。本次研究结果表明，不同浓度Ca(OH)2处理对壶瓶枣果肉中糖酸比与对照间均无显著差异。随着处理浓度的增大，壶瓶枣果肉糖酸比有下降趋势，这是由于高浓度外源钙抑制了可溶性糖的进一步积累的同时增加了枣果中有机酸含量所致。

研究结果表明，喷Ca(OH)2能显著提高壶瓶枣果肉中Ca元素含量，Ca(OH)2饱和溶液稀释150倍提升果肉中Ca元素含量效果最明显。Mg元素是果树生长发育必须的营养元素，是叶绿素的组成成分之一，能促进植物体内叶绿素的合成。另外，Mg元素也是植物细胞内很多种酶的激活剂[29]，如果植物体内缺Mg元素，将造成叶绿素合成受阻，光合作用减弱，从而使得果树的产量和品质下降。同样，Mg元素也是人体生长和发育必须的营养元素。因此，红枣果肉中Mg元素的含量对于其品质和价格有重要影响。本次研究表明，中低浓度Ca(OH)2处理能显著提高壶瓶枣果肉中Mg元素含量，Ca(OH)2饱和溶液稀释150倍提升效果最明显，而高浓度Ca(OH)2溶液对壶瓶枣果肉中Mg元素含量有抑制作用。

K元素是生物体内多种酶促反应的触发剂，能调节植物气孔开闭，对于植物同化产物的增加，蛋白质、脂类、纤维素的形成和果皮韧度的增加也具有重要作用。本次研究发现，壶瓶枣内Ca元素浓度和K元素浓度呈明显负相关关系(r=-0.84)，说明喷施Ca(OH)2溶液对壶瓶枣K元素含量有明显抑制作用，Ca(OH)2饱和溶液稀释150倍抑制作用最明显。这是由于Ca+的存在会对K+产生强烈的拮抗作用，这与王宁、秦煊南等在锦橙上的研究结果一致[29]。

植物体内微量元素主要是其光合、呼吸等生化过程所必须的酶或辅酶的重要组成部分。当体内微量元素缺乏时，会造成作物产量下降，果实品质降低[30]。卢桂宾[5]、于婷[31]等的研究表明，喷施不同的钙剂均能显著增加红枣果实中的Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素含量。本次研究结果表明，喷施Ca(OH)2溶液能有效提高壶瓶枣果肉中Fe、Mn、Cu、Zn元素含量，低浓度Ca(OH)2溶液效果不明显，Ca(OH)2饱和溶液稀释150倍效果最好，高浓度Ca(OH)2溶液可能会抑制壶瓶枣果实对微量元素的吸收。

4 结论

150～300倍液中低浓度Ca(OH)2溶液可显著提高枣果果肉可溶性糖和有机酸含量，且果实糖酸比不受影响；喷施Ca(OH)2溶液能有效提高壶瓶枣果肉中Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn元素含量，150倍液效果最好。综合以上结果以及前期研究成果，Ca(OH)2饱和溶液稀释150～200倍为最佳喷施浓度。