CPPU和GA3在葡萄中的殘留動態及對果實品質的影響

摘 要: 以夏黑葡萄為試材，研究氯吡脲（CPPU）和赤霉素（GA3）在葡萄果實中的殘留動態及對品質的調控作用。結果表明，25 mg·L-1 GA3+5 mg·L-1 CPPU復合處理對葡萄果實的膨大效果最為明顯。在葡萄果實生長發育過程中，CPPU和GA3總體呈降低趨勢，外源GA3沒有影響內源GA3總體變化趨勢，CPPU消解率在處理后15 d時超過90%，CPPU殘留量在處理后10 d時低于美國最高殘留限量（MRL，0.03 mg·kg-1），GA3殘留量在處理后1 d時低于美國、日本MRL（0.2 mg·kg-1）。所有處理均使果實可溶性固形物含量上升，可滴定酸含量下降。GA3處理促進了果皮花青素的合成，CPPU處理抑制了果皮花青素的合成。為CPPU和GA3在葡萄種植中的合理應用提供了科學依據。

關鍵詞: 葡萄； 氯吡脲； 赤霉素； 殘留； 品質

中圖分類號：Ｓ６６3．1 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１００９－９９８０?穴２０12?雪０1－0036－０6

Residues of plant growth regulators in fruit and regulation on fruit quality in Summer Black grape

HOU Yu-ru1， WANG Bao-gang1， FENG Xiao-yuan1，2*， YANG Yuan1， SHI Lei1， LI Wen-sheng1， WANG Ji-hua2

（1Institute of Forestry and Pomology， Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Beijing 100093 China； 2Beijing Research Center for Agrifood Testing and Farmland Monitoring， Beijing 100097 China）

Abstract: The residues of forchlorfenuron （CPPU） and gibberellic acid （GA3） in grape fruit （cv. Summer Black） and their effects on fruit quality were studied. Results showed that 25 mg·L-1 GA3+5 mg·L-1 CPPU treatment could obviously improve diameter and length of grape fruit than others. CPPU or GA3 level in grape fruit gradually decreased during development， and exogenous GA3 treatment had no effects on the changes of endogenous GA3 in grape fruit. The dissipation rate of CPPU in grape treated with 25 mg·L-1 GA3+5 mg·L-1 CPPU reached 90% higher after 15 days of treatment. CPPU levels after 10 days of treatment was below maximum residue limit （0.03 mg·kg-1） of USA，and GA3 residue below MRL （0.2 mg·kg-1） of USA and Japan after one day of treatment. All treatments increased total soluble solids content and decreased titratable acid content. GA3 treatment could significantly enhance total anthocyanin content of grape peel， but CPPU treatment inhibited it. This study will provide reference for the security production of grape fruit.

Key words: Grape； Forchlorfenuron； Gibberellic acid； Residue； Quality

葡萄（Vitis spp. L.）是當今世界上人們喜食的第2大果品，其產量及栽培面積位居世界首位。對于一些無核品種，在自然條件下果粒較小。為了增大葡萄果粒體積及提高其品質，植物生長調節劑被廣泛應用于葡萄[1-2]。有研究表明，GA3可以促進葡萄果實的增長[3]。細胞分裂素類物質（如CPPU）能明顯促進葡萄果實增大，還可增加果粒的長度、直徑和質量[4]。這是因為該類物質能有效地促進細胞分裂和增大，也有人認為它可進一步活化內源生長素、赤霉素、細胞分裂素[5]。另外，品質是決定果實商品性的重要因素之一。由于果實中內源激素對果實的生長發育及品質形成起著重要的作用，而使用植物生長調節劑在一定程度上可以對其進行調節，這使植物生長調節劑對果實品質形成調控成為一種可能[6-7]。然而，盲目追求大果效應及不合理使用植物生長調節劑將嚴重影響果實品質。我們以夏黑葡萄為試材，研究了CPPU和GA3在葡萄中的殘留動態及其對果實品質的影響，旨在為膨大劑在葡萄種植中的合理應用提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 田間試驗方案

試驗在北京市大興區采育鎮京采興農葡萄研究所進行。采用無核葡萄夏黑（Vitis vinifera L. cv. Summer Black），分別在果粒直徑為4～6 mm時及間隔7 d時對葡萄幼果各進行1次膨大劑噴施處理。處理分別為: A． 25 mg·L-1 GA3； B． 100 mg·L-1 GA3；C． 5 mg·L-1 CPPU；D．10 mg·L-1 CPPU；E． 25 mg·L-1 GA3+5 mg·L-1 CPPU；對照為清水。在最后1次處理后0（2 h后）、1、3、5、7、10、15、20、30、40及50 d時采集樣品，打漿后于-20 ℃條件下貯存。

1.2 葡萄中CPPU殘留檢測方法

1.2.1 樣品前處理 稱取10 g樣品勻漿，置于50 mL離心管中，加入乙腈15 mL，渦旋2 min，超聲提取20 min，過濾后加入含有4 g無水硫酸鎂和1 g氯化鈉的離心管中，渦旋2 min，8 000 r·min-1離心10 min，靜置20 min。取上層提取液，40 ℃濃縮至干。濃縮樣品經二氯甲烷溶解，堿性Al-N柱凈化，5 mL二氯甲烷淋洗，甲醇洗脫，收集洗脫液15 mL，40 ℃濃縮至干，1 mL甲醇溶解，過0.45 μm濾膜，上機測定。

1.2.2 液相色譜分析條件 色譜柱: Diamonsil（鉆石）C18柱（4.6 mm×250 mm×5 μm）；保護柱: C18柱（4.6 mm×10 mm×5 μm）；柱溫: 40 ℃；紫外檢測波長: 260 nm；流動相∶甲醇∶純水=63∶37（v∶v）；流速: 1.0 mL·min-1；進樣體積: 10 μL。

1.3 葡萄中GA3殘留檢測方法

1.3.1 樣品前處理 稱取10 g樣品勻漿，置于50 mL離心管中，加入20 mL 80%甲醇溶液，渦旋1 min，超聲提取20 min。提取液用NaOH調節pH>8.0，加入0.4 g聚乙烯吡咯烷酮，渦旋2 min，過濾，蒸出水分，以0.5倍體積石油醚脫色2次，棄去有機相。用5 mol·L-1 HCl調pH=2.5~2.8，以等量乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯相，40 ℃濃縮至約15 mL，用pH 8.0磷酸鹽緩沖液等量反萃取3次，合并緩沖溶液，用5 mol·L-1 HCl調pH=2.5~2.8。以0.5倍體積乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯相。C18小柱凈化，甲醇上樣并洗脫，收集洗脫液15 mL，40 ℃濃縮至干。以1 mL甲醇溶解，過0.45 μm濾膜，上機測定。

1.3.2 液相色譜分析條件 色譜柱: 島津C18柱（4.6 mm×250 mm×5 μm）；保護柱: C18柱（4.6 mm×10 mm×5 μm）；柱溫: 45 ℃；GA3紫外檢測波長: 204 nm；流動相: 甲醇:7.5 mmol甲酸水=25:75（V:V）；流速: 1.2 mL·min-1；進樣體積: 10 μL。

1.4 品質指標測定方法

果實縱橫徑用數顯卡尺測定[8]；單粒質量用電子天平測定[9]；果穗質量用電子天平測定[9]；可溶性固形物含量用折光計法測定[10]；可滴定酸含量用電位滴定法測定[11]；果皮花青素含量用紫外-可見分光光度計法測定[12]。

所有實驗數據采用Excel 2003處理，顯著性分析采用SPSS 17.0軟件進行。

2 結果與分析

2.1 標準曲線及CPPU在葡萄中的回收率

在1.2.2色譜條件下，分別對一系列濃度的CPPU標準溶液進行測定，以CPPU的峰面積Y對濃度X作標準曲線。在0.01～1.00 mg·L-1內，CPPU具有良好的線性關系，線性回歸方程為Y=161 417.40X+240.21，相關系數為0.999 9。本方法在0.004、0.030 、0.100 mg·kg-1 3個水平下的平均回收率為97.0%～102.5%，RSD值為1.67%～3.62%。由此可見，該方法具有良好的準確度和較高的精密度。

2.2 葡萄中CPPU的殘留動態

圖1結果表明，CPPU在葡萄中的消解遵循一級動力學規律。采樣距最后施藥間隔2 h后，氯吡脲的原始沉積量分別為C處理0.210 0 mg·kg-1，D處理0.251 1 mg·kg-1，E處理0.136 7 mg·kg-1。在取樣間隔期為1～15 d CPPU在葡萄中的消解最快，之后消解速率變慢，消解曲線趨于平緩。C處理在10 d時的CPPU消解率達到90%以上，D和E處理均在15 d時消解率達到90%以上。在果實成熟期時，各處理的葡萄中CPPU均未檢出。美國EPA規定CPPU在大部分水果中的MRL為0.03 mg·kg-1[13]，夏黑葡萄經過C、D和E 3個處理后，CPPU分別在處理后7、15、10 d時低于此標準。

2.3 標準曲線及GA3在葡萄中的回收率

在1.3.2色譜條件下，分別對一系列濃度的GA3標準溶液進行測定，以GA3的峰面積Y對濃度X作標準曲線。在0.1～20.0 mg·L-1內，GA3具有良好的線性關系，線性回歸方程為Y=16 680.40X+2 510.21，相關系數為0.999 8。本方法在0.01、0.20、1.00 mg·kg-1 3個水平下的平均回收率為94.5%～110.0%，RSD值為1.64%～3.68%。由此可見，該方法具有良好的準確度和較高的精密度。

2.4 葡萄中GA3的殘留動態

圖2結果表明，果實生長發育早期GA3含量明顯超過對照，且含量高峰期有所變化。在施藥初期，葡萄中具有較高的GA3水平，內源GA3含量為0.063 mg·kg-1，不同處理后GA3的原始沉積量分別為A處理0.364 mg·kg-1，B處理1.133 mg·kg-1，E處理0.511 mg·kg-1。在施藥后1 d內，GA3含量呈急速下降趨勢。在施藥后1～7 d內，除E處理的GA3出現第1次含量高峰外，其余處理仍呈下降趨勢，并在第7天時出現含量最低值。在第10天時，B處理和對照果實中GA3出現了第1次含量高峰，此時，E處理果實中GA3出現第2次含量高峰，而A處理的果實中GA3的含量高峰推遲到第20天。對照果實中內源GA3在出現1次含量高峰后，呈下降趨勢，并于第20天后趨于平緩，而處理果中GA3在第40天時再次出現含量高峰，之后GA3含量呈下降趨勢。在夏黑葡萄果實成熟期時，內源GA3含量為0.016 mg·kg-1， 3個處理后果實中的GA3殘留量分別為0.104、0.096、0.039 mg·kg-1。美國、日本等國家規定水果、蔬菜中GA3的MRL為0.2 mg·kg-1[14]，夏黑葡萄經過A、B和E 3個處理后，GA3分別在處理后1、7、1 d時低于此標準。

2.5 果實縱橫徑生長動態及單粒質量

圖3顯示，在整個生長發育期內，葡萄果實經過CPPU和GA3處理后，果實橫、縱徑明顯比對照大且生長迅速。所有處理果實橫、縱徑在發育初期生長較迅速，之后變緩。果實成熟期時，處理A和B的果實橫徑分別比對照增加18.5%和27.2%，處理C和D的果實橫徑分別比對照增加42.7%和46.9%。由此可見，CPPU處理效果好于GA3處理，其中，處理D效果較好（圖3-Ⅰ），果實成熟期時，處理A和B的果實縱徑分別比對照增加了26.3%和39.7%，處理C和D的果實縱徑分別比對照增加了37.9%和45.3%。由此可見，處理D效果較好，其次為處理B。復合處理E比單一膨大劑處理效果更加明顯，處理后果實橫、縱徑分別比處理D多6.0%和8.4%（圖3-Ⅱ）。

葡萄果實經過CPPU和GA3處理后的單粒質量明顯比對照大，且增加迅速。其中，復合處理E效果最明顯。在果實成熟期時，未經過處理的對照果實單粒質量為2.105 g，處理A和B的果實單粒質量分別為對照果的1.6倍和2.1倍，處理C和D的果實單粒質量分別為對照果的2.7倍和2.9倍。由此可見，CPPU處理效果好于GA3處理，其中，處理D效果較好。復合處理E的果實單粒質量大于單一膨大劑處理，比處理D果實質量提高23.3%（圖4）。

2.6 CPPU和GA3對果穗大小的影響

在果實成熟期時，經過CPPU和GA3處理后，葡萄果穗質量有所提高，且較為明顯。未經過處理的對照果穗質量為133.4 g，處理A和B的果穗質量分別為對照果的1.7倍和1.8倍，處理C和D的果穗質量分別為對照果的2.3倍和2.5倍。因此，處理D的果穗質量明顯較高。復合處理E的果穗質量比處理D多2.1%，處理效果最明顯（圖5-Ⅰ）。總之，CPPU處理和復合處理效果好于GA3處理，可能是由于適當濃度的CPPU對葡萄果實的膨大效果更好，增加了單粒質量，而且使果穗緊密；而GA3處理對果實有催熟作用，提早成熟，導致掉粒，使果穗質量降低。

2.7 CPPU和GA3對果實可溶性固形物、可滴定酸和果皮花青素含量的影響

如圖5-Ⅱ所示，在果實成熟期時，所有處理均使果實可溶性固形物含量上升。其中，處理A和C與對照存在顯著性差異（P<0.05），分別比對照升高了33.1%和15.8%，而處理B和D與對照無顯著性差異。復合處理E的果實可溶性固形物含量比對照升高了23.0%，與處理A存在顯著性差異（P<0.05），但與處理D差異不顯著。

果實中可滴定酸是決定果實風味品質的重要因素之一。植物外源激素能在一定程度上降低葡萄果實可滴定酸含量。如圖5-Ⅲ所示，在果實成熟期時，未經處理的對照果實中可滴定酸含量為0.7541%，所有處理均使果實可滴定酸含量下降，且下降幅度在18.0%～26.9%。

如圖5-Ⅳ所示，不同膨大劑處理對葡萄果皮花青素含量的影響不相同，且都與對照存在顯著性差異。未經處理的對照果實果皮花青素含量為2 489.0 mg·kg-1。處理A和B的葡萄果皮花青素含量無顯著性差異，都比對照升高了27.4%。處理C和D分別使果皮花青素含量下降39.5%和9.9%，且2處理間差異性顯著（P<0.05）。復合處理E與其他處理存在顯著性差異（P<0.05），比對照升高了7.8%。

3 討 論

3.1 CPPU和GA3在葡萄果實中的殘留動態及安全性分析

在葡萄果實整個生長發育過程中，CPPU的消解過程符合一級動力學模式，施藥后前期消解速度快，之后變慢并趨于平緩，5 mg·L-1 CPPU、10 mg·L-1 CPPU和25 mg·L-1 GA3+5 mg·L-1 CPPU 3個處理的CPPU消解率在取樣間隔15 d時均達到90%以上，這與張衛煒[13]的研究結果一致。在果實發育早期，果實中具有較高的GA3水平。在果實整個發育過程中，GA3出現了1～3次含量高峰，外源GA3處理沒有改變內源GA3總體變化趨勢，但前期含量明顯超過對照，這與何娟等[15]和吳俊等[16]的研究結果一致。在葡萄果實成熟期時，CPPU殘留量低于美國MRL（0.03 mg·kg-1），GA3含量低于美國、日本等國家MRL（0.2 mg·kg-1）。但是植物生長調節劑的殘留分析涉及到如植物保護、有機化學、生物學等多學科交叉應用性研究領域，要對一種植物生長調節劑殘留進行徹底的研究，工作量非常大，而且需要相關的設備，因此，對于這2種植物生長調節劑的殘留分析及安全性評價還需要有更進一步的研究，如CPPU和GA3的代謝產物及其對果實內源激素代謝的影響，各種環境條件對CPPU和GA3消解速率的影響等方面。

3.2 CPPU和GA3對葡萄果實的膨大效果

果實大小是評價植物生長調節劑對果實膨大效果的重要因素。幼果期使用膨大劑可以促進葡萄果實的膨大[8]。本研究結果也證明，CPPU和GA3能促進葡萄果實的膨大。結果還表明，CPPU處理對果實縱橫徑的增大效果好于GA3處理，同一種膨大劑的高濃度處理效果好于低濃度處理，復合處理效果好于單一膨大劑處理，這與董秋洪等[7]的研究結果相似。但是，試驗中發現CPPU處理會導致部分果梗發硬，并出現裂果現象，可能是由于部分果實處理不均勻。

3.3 CPPU和GA3對葡萄果實品質的影響

本研究結果表明，幼果期施用CPPU和GA3能夠增加葡萄果實的可溶性固形物含量，這與施莉莉等[17]的研究結果相似。這可能是由于果實生長發育早期使用外源激素能在不同程度上促進果實的糖積累，而在果實發育后期由于對內源脫落酸激素的調節，也可以提高果實的含糖量。但過量使用膨大劑反而會導致含糖量下降，另外，較高濃度的膨大劑及處理時間較遲會延緩果實衰老，推遲成熟，使可溶性固形物含量下降[18]。使用CPPU和GA3有降低果實的含酸量水平的作用，這與董秋洪等[19]的研究結果相似。這可能是外源激素能促進葡萄漿果體積的增大，從而起到稀釋作用，另外，酸的降解參與了糖的代謝，外源激素對葡萄果實糖代謝和成熟有調控作用，促進有機酸向糖的轉化，降低了可滴定酸含量[20- 21]。但也有不同的結論，如施莉莉等[17]的研究中某些處理使果實中可滴定酸含量有所增加，這可能與使用濃度、使用時期以及品種等因素有關。也有研究表明，植物內源激素調節了果實的成熟與品質形成，而植物生長調節劑會影響植物體內激素系統[22]。果實色澤是一個尤其受到消費者重視的重要指標。有色葡萄品種漿果的主要色素是花色素類，有資料表明，果實著色狀況取決于花色素苷含量，花色素苷含量高，果實著色好[23]。GA3處理使果皮花青素含量上升，這與董秋洪等[19]的研究結果一致，這可能是由于GA3促進了果實的成熟，從而促進了色素的合成。CPPU處理降低了果皮花青素含量，這是因為CPPU屬于細胞分裂素，它可延遲葉綠素降解，延遲果皮衰老、褪綠及變色，從而延遲了色素的合成[24]。在果實著色的過程中，并不是單一的激素在起調節作用，多種激素間的某種平衡更為重要。另外，果實的色澤因種類、品種而異，是由遺傳性決定的，各種遺傳特性在不同水平上的表達都有其調節機制。隨著分子生物學技術的日漸成熟，很多研究表明果實著色受基因的控制，植物激素可能是色素基因表達的啟動因子，但影響機制尚不明確[25]。總之，植物生長調節劑與花色苷的合成密切相關。

4 結 論

CPPU和GA3在葡萄果實生長發育中均呈逐漸降低趨勢，CPPU消解率在處理后15 d時達到90%以上。外源GA3沒有改變果實中內源GA3總體變化趨勢。CPPU和GA3處理對夏黑果實具有膨大作用。其中，10 mg·L-1 CPPU對果實的膨大效果較好，25 mg·L-1 GA3+10 mg·L-1 CPPU復合處理比單一膨大劑處理效果更加明顯。CPPU和GA3處理對葡萄果實品質起到了一定的調控作用，但不同激素對果實品質的影響略有不同。

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