‘紅太陽’梨花青苷與可溶性糖的相關性分析及外源糖的增色作用研究

張茜 楊健等

摘 要： 【目的】為了探究紅皮梨花青苷與可溶性糖的相關性分析及外源糖的增色作用，【方法】以‘紅太陽梨為試材，分析了果皮花青苷與可溶性糖積累的關系，以及噴施外源糖對‘紅太陽果實著色的促進作用。【結果】結果表明，‘紅太陽果皮花青苷變化呈現2個合成高峰，第1個在果實著色初期，第2個在果實成熟期前20 d，第2個合成高峰期導致了果實的大面積著色；花青苷含量變化與果糖呈極顯著正相關，和蔗糖含量有一定聯系，但不顯著，而與葡萄糖含量不存在相關性。噴施2%的果糖溶液能有效提高果實可溶性糖含量，尤其是果糖的含量，并促進果皮花青苷的合成與積累，使果實更加紅艷。【結論】‘紅太陽梨花青苷與可溶性糖存在密切聯系，且噴施外源果糖可有效促進果實著色。

關鍵詞： ‘紅太陽梨； 花青苷； 可溶性糖； 外源糖； 果實著色

中圖分類號：S661.2 文獻標志碼：A 文章編號：1009-9980果實色澤是果實重要的商品性狀，梨果皮的紅色主要由花青苷的成分和含量決定的，因此，紅皮梨果皮色澤發育研究的重點就放在花青苷代謝調控方面。梨果實成熟時，果皮色澤一般呈現出黃色、綠色、紅色和褐色等。果皮呈紅色是花青苷（anthocyanidin）積累的結果[1]，花青苷是植物花色素分子中的C3（或C3，C5）位上的羥基與葡萄糖、鼠李糖、半乳糖以及某些戊糖縮合而成，其積累種類、多少以及分布狀況決定了果皮色澤深淺及著色早晚，正如Steyn等[2]提出的花青苷積累最終取決于基因的調節。而花青苷是在糖代謝基礎上形成的，細胞中花青苷的合成要有足夠的糖為條件。Karin等[3]研究表明，草莓果實由綠轉紅后，花青苷合成迅速增加，總糖含量增加，葡萄糖和果糖含量不變。‘攻瑰露葡萄的糖含量要達到14%時上色才好，‘康可葡萄的含糖量低于18%時不上色[4]。紅色砂梨‘美人酥和‘云紅梨1號花青苷的積累與糖含量的增加具有一致性，特別是花青苷的大量積累時期恰好與蔗糖開始有明顯增加的時期相吻合[5]。李興軍[6]研究發現：在蘋果花期和果實發育后期噴1%～2%白糖或葡萄糖水溶液可提高蘋果坐果率，并促進紅色蘋果品種果實著紅色。我們以‘紅太陽梨為試材，分析了果皮花青苷、果實可溶性糖含量變化，同時研究了噴施外源糖對‘紅太陽梨果實的增色效果，以探討果皮花青苷與可溶性糖的相互關系，揭示‘紅太陽梨果實色澤形成的機制，為紅皮梨果實增色提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗于2010年在中國農業科學院鄭州果樹研究所梨品種資源圃進行。品種為該所選育的10 a生‘紅太陽梨樹，株行距2 m×4 m，管理水平較好。采用完全隨機區組設計，選取樹勢一致的樹24株，單株小區，3次重復。每次采樣的前3 d將2%、4%的蔗糖、果糖和葡萄糖溶液均勻噴施在樹冠上，以噴施清水為對照。自6月21日起，每隔10 d采1次樣，并在樹冠各方位均勻采樣，每次各采10個果實。果實采下后立即放入冰盒帶回，用削皮器均勻剝下果皮，同時取下果肉，立即用液氮凍好分裝成袋，保存在 -23 ℃待用。對果皮花青苷、果實可溶性糖的測定，為消除誤差，測定時將果皮、果肉研碎充分混合。

1.2 方法

1.2.1 果皮花青苷的測定 參照王惠聰等[7]方法，取0.5 g 果皮鮮樣，放入10 mL 1% HCl甲醇溶液在4 ℃冰箱中浸提2 h。用分光光度計測定提取液在553 nm和600 nm處吸光值。以每g鮮果皮質量的提取液的光密度變化值D553nm-D600nm=0.01作為1個花青苷單位，以U表示。

1.2.2 果實可溶性糖含量的測定 參照韓振海等[8]方法，取1 g果肉樣品，加入6 mL 80%乙醇，35 ℃提取20 min，室溫下4 000 g離心15 min，取上清液；重復上述步驟2次，合并上清液定容至25 mL，取2.5 mL在35 ℃減壓旋轉蒸干后，用1.0 mL重蒸水溶解并轉移到離心管中；于室溫下5 000 g離心10 min，收集上清液即為HPLC分析樣品。流動相為色譜純乙腈∶重蒸水=82%∶28%，色譜柱為氨基柱（Agela 4.6 mm×250 mm，USA），示差檢測器（waters2414，USA），流速1 mL·min-1。

1.2.3 果皮顏色色差參數的測定 參照Mcguire[9]方法，用色差計（Konica Minolta CR-400，USA）測定果實赤道表面的色差值，其中L*表示果實表面顏色的亮度，C表示色澤飽和度，h°則表示色調角，當h°=0°表示紅色，h°=90°表示黃色，h°=180°表示綠色，h°=270°表示藍色。

試驗采用Excel和SAS軟件對實驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 ‘紅太陽梨果皮花青苷含量的變化

來看，在果實著色初期（即6月21日），‘紅太陽梨果皮中就含有少量花青苷， 隨著果實的發育至7月1日，其花青苷合成出現第1個高峰，含量高達68.21 U·g-1，之后有所下降，這可能是在果實著色中期果皮葉綠素含量增加或環境變化所導致；從7月11日開始，花青苷含量逐漸上升，至7月21日達到了第2次合成高峰，含量為71.08 U·g-1；在接近果實成熟期花青苷含量又逐漸下降。‘紅太陽梨在整個果實著色期，其花青苷含量呈“M”型變化趨勢。

2.2 ‘紅太陽梨可溶性糖含量的變化

‘紅太陽梨果實發育過程中可溶性糖含量變化如圖2所示。在果實著色初期，‘紅太陽梨可溶性糖組分按所占比例由高到低依次為葡萄糖、果糖和蔗糖。從7月初開始至8月11日，葡萄糖含量總體呈下降趨勢，與花青苷含量變化趨勢截然不同；而果糖含量總體呈上升趨勢，并且在7月1日和21日出現2次合成高峰，其含量高峰期恰好與果皮花青苷合成高峰期相吻合，即從7月1至8月1日，但在果實接近成熟時果糖含量有所下降；蔗糖含量在整個果實發育期變化不大，始終保持較低水平。

2.3 ‘紅太陽梨花青苷變化與可溶性糖的關系

‘紅太陽梨果皮花青苷含量與不同種類可溶性糖含量之間其相關性各不相同。其中花青苷含量與果糖含量呈極顯著正相關，其相關系數為0.917；而蔗糖含量與花青苷含量雖沒有明顯相關性，但相關系數為0.437。這表明‘紅太陽 梨果實中花青苷的合成與果糖含量關系密切、與蔗糖含量有一定的關系，而與葡萄糖含量關系不大，因其相關系數僅為0.236。

2.4 噴施外源糖對‘紅太陽梨果實著色的促進效應

2.4.1 各處理對‘紅太陽梨果面色澤參數的影響

噴施外源糖處理明顯促進了果實著色。其中噴施2%果糖和蔗糖的果實與對照果相比h°和L*值偏低，但C值較高于其他處理，這表明噴施外源糖的果實著色程度較深，色澤更加鮮艷。對同一種類型的外源糖而言，可溶性糖濃度影響了噴施處理的效果。2%果糖和蔗糖溶液處理的果實h°值明顯高于4%果糖和蔗糖的處理，但L*和C值卻顯著低于2%的處理，表明高濃度外源糖處理雖然能使果面著色更深，但色澤較暗淡2.4.2 各處理對‘紅太陽梨果皮花青苷含量的影響

由圖3可以看出：噴施2%、4%果糖和2%蔗糖溶液后，果皮花青苷含量的變化規律與對照基本一致，但其含量明顯高于對照。對結果進行顯著性分析發現，果糖和蔗糖溶液處理‘紅太陽 梨果皮花青苷含量顯著高于其他處理和對照，7月21日2%果糖溶液處理的果皮花青苷含量要比對照果高出26.69 U·g-1，達到合成高峰。4%果糖和2%、4%蔗糖溶液處理同樣顯著提高了‘紅太陽 梨花青苷的含量，而2%、4%的葡萄糖溶液處理，對其花青苷含量幾乎沒有促進作用。故2%的果糖溶液處理更有利于花青苷的合成。

2.5 噴施外源糖對‘紅太陽梨果實可溶性糖含量的影響

2.5.1 各處理對‘紅太陽梨果實葡萄糖含量的影響

如表2所示：樹冠噴施外源糖后，隨著葉片和果實的吸收和一系列代謝活動，造成果實可溶性糖含量增加。果實著色初期，‘紅太陽果實葡萄糖在果實可溶性糖含量中所占比例最大，但其含量變化一直呈下降的趨勢，噴施各種外源糖對‘紅太陽果實葡萄糖含量的影響沒有顯著效果。

2.5.2 各處理對‘紅太陽果實果糖含量的影響 從表3可以看出：‘紅太陽果實在果糖和蔗糖溶液處理作用下，其果實果糖含量的積累明顯增加，其中果糖溶液處理效果最佳，果實果糖含量始終高于對照；蔗糖溶液處理也可以增加果實果糖含量但效果不顯著；葡萄糖溶液處理的果實果糖最低。不同濃度外源糖溶液處理的效果相似。

2.5.3 各處理對‘紅太陽梨果實蔗糖含量的影響

從表4結果顯示：‘紅太陽 梨果實蔗糖含量在可溶性糖含量中所占比例最低。噴施外源糖后，各處理和對照果實蔗糖含量均呈上升趨勢。隨著果實的生長發育，2%、4%果糖溶液處理果實的蔗糖含量之間沒有明顯差異，但它們都顯著高于與其他處理及對照；蔗糖和葡萄糖溶液處理果實的蔗糖含量與對照相比，不存在顯著差異。

3 討 論

花青苷是許多紅色果實著色的物質基礎，其積累的時間和數量決定了果實紅色顯現的時期和程度[10]。在自然生長條件下，蘋果具有兩個花青苷的合成高峰期，第2個合成高峰期才真正導致了果實的著色[11]。紅色砂梨品種‘云紅梨1號和‘美人酥在云南的著色和花青苷的積累與蘋果相似，在成熟時達到最大值[12]。西洋梨[13]和紅色砂梨 ‘滿天紅 及其芽變 ‘奧冠 紅梨[14]的著色與花青苷的合成高峰期僅出現在果實生長發育中期，而臨近果實成熟時花青苷含量下降。本研究表明，‘紅太陽梨在果實著色初期就含有一定量的花青苷。7月上旬，‘紅太陽 梨花青苷開始快速積累，隨著果實迅速膨大，花青苷含量出現第1次的合成高峰。到7月21日，花青苷含量迅速增加直至達到第2個合成高峰期。但在接近果實成熟期，花青苷含量又有一定程度的下降，導致果皮紅色變淡。據果園中溫濕度記錄儀（ZDR-20h型）所記錄的數據，試驗梨園2010年7月25日—8月5日的平均氣溫27.3 ℃，8月初的白天最高氣溫38.9 ℃。這可能是果實成熟期的高溫導致花青苷的降解與果實膨大稀釋的雙重作用所引起的單位果面的花青苷含量下降的原因。本試驗結果與Steyn等[2]在西洋紅梨上的試驗結果相一致。

紅皮梨花青苷是在糖代謝基礎上形成的，細胞中花青苷的合成要有足夠的糖為條件。凡能導致果實細胞中糖份積累的因素都能在不同程度上促進花青苷的合成[15]。Neta-sharir等[16]發現：葡萄離體培養中糖可作為一種信號機制，激活花青苷合成途徑中一些酶的活性，從而促進花青苷的合成。但也有人認為，果實著紅色與糖含量關系不大，紅色品種和黃色品種成熟期間果實中蔗糖的變化不大[17]。這些事實說明了糖分只在一定范圍內影響著色，其含量超過一定閾值后則會成為限制因素。花青苷的積累最終取決于基因的調節，而糖分只是物質條件。本試驗結果表明，‘紅太陽梨果皮花青苷含量與果糖含量呈極顯著正相關，蔗糖含量與花青苷的相關性沒有達到顯著水平但仍存在一定的聯系，而葡萄糖含量與花青苷合成沒有直接相關性。‘紅太陽 梨的果糖與蔗糖含量在7月中旬達到最大值時，花青苷含量也同樣達到最高峰，2者變化趨于基本一致。這說明，紅太陽梨花青苷的合成與果實中果糖和蔗糖的代謝密不可分。

在果實著色期間，通過噴施外源糖可增加果實中的糖含量。而糖作為花青苷代謝過程中的前提物質，可促進花青苷的代謝；也可作為信號分子，通過特定的信號傳導途徑誘導花青苷的合成[18]。葡萄糖、果糖和山梨醇糖等都有利于芥菜花青苷的合成[19]。鄧科等[20]研究發現：相同濃度的外源葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸（G6PDH的底物）和6-磷酸葡萄糖酸（G6PDH的產物）都可以提高桃果肉花青苷合成相關酶（PAL）的活性，并且增加組織中酚類物質的含量，尤其是6-磷酸葡萄糖酸的處理效應最明顯。本試驗結果與其基本一致。果糖和蔗糖溶液處理的果實h°和L*值顯著低于其他處理及對照，C值較高于后者，其中2%濃度處理效果最佳，表明外施低濃度果糖和蔗糖有效促進了花青苷的積累，同時有效抑制了果實成熟后期花青苷含量的下降。噴施果糖和蔗糖溶液后，通過吸收和代謝過程，使果實可溶性糖含量增加（尤其是果糖和蔗糖），有利于果實紅色素花青苷的合成和積累，進而對果實著色起到了促進作用。

4 結 論

在果實著色過程中，‘紅太陽 梨果皮花青苷含量在果實著色初期由低快速升高，到達中期后短時下降，之后又快速升高，直至成熟才又出現下降，花青苷含量呈現2個合成高峰，分別在果實著色初期和果實成熟前的20 d，第2個合成高峰期導致了果實的大面積著色。‘紅太陽果實中果糖含量變化與花青苷含量關系緊密，并達到顯著水平。噴施果糖及蔗糖溶液均能明顯增加果實內可溶性糖含量，尤其是噴施2%的果糖溶液，可顯著提高果實內果糖和蔗糖的含量，進而促進果皮花青苷的積累，對于‘紅太陽梨果實增色有顯著的促進作用。

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