新疆阿克蘇地區(qū)富士系不同品種蘋(píng)果果皮色素類(lèi)物質(zhì)含量的差異

周 群，賈亞男，栗博文，潔仁高娃，王江波,3

(1.塔里木大學(xué) 植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2.南疆特色果樹(shù)高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300；3.塔里木盆地生物資源保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300)

1 引言

蘋(píng)果(MaluspumilaMill.)是我國(guó)主要水果之一，在植物分類(lèi)學(xué)上屬于薔薇科、仁果亞科中的蘋(píng)果屬，是集中生長(zhǎng)在溫帶及亞溫帶的落葉喬木果樹(shù)，全世界蘋(píng)果屬植物約有35個(gè)種、1萬(wàn)多個(gè)品種[1]。蘋(píng)果最早栽植于我國(guó)新疆和河西走廊，中亞細(xì)亞及歐洲中東部地區(qū)也有早期栽培蘋(píng)果的發(fā)現(xiàn)，我國(guó)栽培蘋(píng)果的歷史可以追溯到2000多年前，目前我國(guó)的蘋(píng)果生產(chǎn)在世界水果生產(chǎn)貿(mào)易中具有重要作用,是第一大蘋(píng)果生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)[2]。 我國(guó)具有悠久的生產(chǎn)歷史和得天獨(dú)厚的地理、氣候、人力資源和市場(chǎng)條件，我國(guó)蘋(píng)果產(chǎn)區(qū)主要分布在西北黃土高原(陜西、甘肅)、渤海灣區(qū)(山東、遼寧)、黃河故道區(qū)(河南)、西南高地(云南、貴州)、新疆(阿克蘇)等地區(qū)[3]。新疆作為世界蘋(píng)果的起源地之一，蘋(píng)果栽種歷史悠久，種質(zhì)資源豐富[4]，是我國(guó)蘋(píng)果新興產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量居全國(guó)蘋(píng)果產(chǎn)量第8位，產(chǎn)量184萬(wàn)t。紅富士蘋(píng)果是新疆地區(qū)主要栽培品種，主要種植區(qū)域在阿克蘇地區(qū)的紅旗坡農(nóng)場(chǎng)，阿克蘇地區(qū)蘋(píng)果種植面積2.53萬(wàn)hm2，占全疆面積的30.19%，產(chǎn)量79.58萬(wàn)t，占全疆產(chǎn)量的46.63%[5]，阿克蘇紅富士蘋(píng)果深受人們喜愛(ài)和追捧，被評(píng)選為“中國(guó)國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品”，成為繼山東煙臺(tái)、甘肅靜寧之后的又一個(gè)家喻戶(hù)曉的蘋(píng)果區(qū)域性強(qiáng)勢(shì)品牌。

蘋(píng)果果實(shí)色澤在很大程度上決定了果實(shí)的商品價(jià)值，是蘋(píng)果重要的外觀品質(zhì)，改善蘋(píng)果果實(shí)色澤，提高蘋(píng)果著色程度，一直是蘋(píng)果種植者和育種者追求的目標(biāo)，而類(lèi)胡蘿卜素、葉綠素和花青素三大類(lèi)植物色素決定了蘋(píng)果果皮的顏色[6,7]，本試驗(yàn)以新疆阿克蘇產(chǎn)區(qū)主栽的5個(gè)富士系蘋(píng)果：煙富3、美樂(lè)、煙富8、煙富6和2001富士作為試驗(yàn)材料，研究其在果實(shí)成熟期果皮色素類(lèi)物質(zhì)的含量差異，為新疆富士蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選擇阿克蘇地區(qū)紅旗坡農(nóng)場(chǎng)果園種植的富士系蘋(píng)果：煙富3、美樂(lè)、煙富8、煙富6、2001富士5個(gè)蘋(píng)果品種的果皮作為試驗(yàn)材料，其中各品種均為盛果期果樹(shù)，管理水平中等。

2.2 試驗(yàn)材料的外觀表型及品種特性

煙富3：果實(shí)圓形或長(zhǎng)圓形，果形端正，單果重大，色澤濃紅，光澤美觀，果肉淡，肉質(zhì)爽脆，汁液多、風(fēng)味香甜。

煙富6：果實(shí)大型，單果重與煙富3相似；果實(shí)圓至近長(zhǎng)圓形，易著色，色濃紅，果面光潔，果皮較厚，果肉淡黃色，致密硬脆，汁多，味甜，豐產(chǎn)、耐貯。

煙富8：品種為長(zhǎng)圓形，外觀面很光滑，著色均勻，顏色很濃艷，果肉呈現(xiàn)淡黃色，肉質(zhì)細(xì)膩，脆甜多汁，甜而不膩。

美樂(lè)：品種果實(shí)長(zhǎng)圓形，平均單果重與煙富3相近，果面光潔，色澤紅潤(rùn)且著色面積大，果肉黃白色，肉質(zhì)脆，汁液多，酸甜適口。

2001富士：底色黃綠，著密集鮮紅色條紋，果面光滑，蠟質(zhì)多，果皮較薄，果肉黃白色，肉質(zhì)較脆，汁液多(圖1)。

圖1 富士系不同品種蘋(píng)果的外觀表型

2.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)蘋(píng)果花期物候期觀測(cè)結(jié)合蘋(píng)果生長(zhǎng)期栽培管理技術(shù)管理，在10月下旬商品成熟期采收。每個(gè)品種選取3株樹(shù)，于每株樹(shù)冠外圍不同方向隨機(jī)選取果形良好、大小基本一致、成熟度一致、無(wú)病蟲(chóng)害和機(jī)械損傷的10個(gè)果實(shí)，共取30個(gè)果實(shí)作為樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室對(duì)果實(shí)進(jìn)行清洗，在冰板上進(jìn)行削皮，并及時(shí)對(duì)果皮進(jìn)行液氮處理，后保存至-80 ℃冰箱備用。

2.4 樣品提取及含量測(cè)定

2.4.1 花青素的測(cè)定

將預(yù)存樣品從-80 ℃超低溫冰箱取出，于液氮中研磨至粉末狀。取0.5 g樣品粉末懸浮于10 mL1%鹽酸甲醇中充分混勻后于4 ℃黑暗浸提24 h。 取1 mL上述提取液，分別加入4 mLNaAc緩沖液(pH=4.5)和KCL緩沖液(pH=1.0)混勻，4 ℃靜置15 min。

緩沖液的配制：準(zhǔn)確稱(chēng)取液氮研磨后的樣品0.4 g分別用2 mLpH1緩沖液(含50 mmol/LKCL和150 mmol/LHCL)和pH值4.5(含400 mmol/LNaAc和240 mmol/LHCL)在低溫下抽提2 h；抽提完成后，在12000 r，4 ℃條件下離心15 min；取上清液測(cè)量510 nm的吸收光值(酶標(biāo)儀TECAN infinite 200 PRO)。8000 r/min離心10 min，取上清待測(cè)。

花青素濃度(FWμg/g)=(ApH1-ApH4.5)×1000×484.8/24825×6。

其中ApH1代表pH1抽提液的吸光度，ApH4.5代表pH4.5抽提液的吸光度；484.8為矢車(chē)菊素-3-O-葡萄糖苷花青素的分子量；24825為矢車(chē)菊素-3-O-葡萄糖苷花青素在510 nm下的摩爾吸收系數(shù)；6代表稀釋系數(shù)

2.4.2 葉綠素的測(cè)定

稱(chēng)取果皮0.2 g，加入預(yù)冷的95%的酒精研磨成漿，6000 r/min離心10 min，取上清液，沉淀再用95%的酒精洗1次，離心，合并上清液，并定容至20 mL，于470 nm、649 nm、665 nm處測(cè)定其光吸收值，根據(jù)公式計(jì)算葉片的葉綠素及類(lèi)胡蘿卜素含量。

Ca=13.95×D665-6.88×D649

(1)

Cb=24.96×D649-7.32×D665

(2)

Cx﹒c=(1000D470-2.05Ca-114.8Cb)/245

(3)

葉綠素的含量(mg/g)=[葉綠素的濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù)]/樣品鮮重(或干重)

(4)

式(1)～式(3)中,Ca、Cb分別為葉綠素a和b的濃度：Cx﹒c為類(lèi)胡蘿卜素的總濃度；D665、D649、D470分別為葉綠體色素提取液在波長(zhǎng)665 nm、649 nm、470 nm下的光密度。

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel軟件制作圖表，用DPS7.5統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同品種蘋(píng)果果皮葉綠素含量的差異

由圖2可知，煙富3、2001富士、美樂(lè)、煙富6、煙富8 5個(gè)品種之間葉綠素a的含量無(wú)顯著性差異，說(shuō)明這五個(gè)品種之間的葉綠素a的含量相近，而美樂(lè)的葉綠素a含量最高，含量為27.908 μg/gFW;煙富3的含量最低，含量為19.726 μg/gFW。由圖3可以看出，美樂(lè)的葉綠素b的含量最高，含量為55.734 μg/gFW，顯著高于煙富3和2001富士，而和煙富6、煙富8無(wú)顯著差異，而2001富士的葉綠素b的含量最低，含量為25.164 μg/gFW，煙富6和煙富8果皮葉綠素b含量無(wú)顯著差異。由圖4可知，對(duì)于果皮的總?cè)~綠素含量，美樂(lè)的含量顯著高于煙富3和2001富士，而與煙富6、煙富8無(wú)顯著差異，美樂(lè)總?cè)~綠素含量為83.642 μg/gFW，而2001富士的總?cè)~綠素含量最低，含量為50.445 μg/gFW，煙富6和煙富8果皮總?cè)~綠素含量無(wú)顯著差異。

圖中不同小寫(xiě)字母代表差異顯著(P<0.05),下同圖2 富士系不同品種蘋(píng)果果皮葉綠素a含量

圖3 富士系不同品種蘋(píng)果果皮葉綠素b含量

圖4 富士系不同品種蘋(píng)果皮總?cè)~綠素含量

3.2 不同品種蘋(píng)果果皮類(lèi)胡蘿卜素含量的差異

阿克蘇地區(qū)富士系不同品種蘋(píng)果果皮類(lèi)胡蘿卜素含量的測(cè)定結(jié)果由圖5可以看出，煙富8和美樂(lè)果皮中類(lèi)胡蘿卜素含量顯著低于其他3個(gè)品種，2001富士的類(lèi)胡蘿卜素含量最高，含量為15.957 μg/gFW;美樂(lè)果皮中類(lèi)胡蘿卜素含量最低,含量為4.619 μg/gFW。煙富3、2001富士和煙富6果皮中類(lèi)胡蘿卜素含量無(wú)顯著差異。

圖5 富士系不同品種蘋(píng)果果皮類(lèi)胡蘿卜素含量

3.3 不同品種蘋(píng)果果皮花青素含量的差異

阿克蘇地區(qū)富士系不同品種蘋(píng)果果皮花青素含量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖6，可以看出對(duì)于不同品種蘋(píng)果果皮花青素的含量2001富士的含量最高，顯著高于其他品種，含量為9.239 μg/gFW。煙富3、美樂(lè)、煙富6、煙富8 4個(gè)品種之間無(wú)顯著性差異，其中含量最低的是煙富3，含量為3.2847 μg/gFW。

圖6 富士系不同品種蘋(píng)果果皮花青素含量

3.4 蘋(píng)果果皮色素類(lèi)物質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

由表1可知，蘋(píng)果果皮中葉綠素b含量與總?cè)~綠素含量呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明葉綠素b含量越高，總?cè)~綠素含量越大，同時(shí)也說(shuō)明葉綠素b的含量對(duì)總?cè)~綠素含量的影響較葉綠素a大；類(lèi)胡蘿卜素含量與葉綠素a含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明蘋(píng)果在成熟過(guò)程果皮色素類(lèi)物質(zhì)類(lèi)胡蘿卜素積累越多，果皮中的葉綠素a含量就越少；類(lèi)胡蘿卜素含量與葉綠素b含量和總?cè)~綠素含量呈顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明果皮中類(lèi)胡蘿卜素積累越多，葉綠素b的降解越多，總?cè)~綠素含量也越少。花青素含量與葉綠素b和總?cè)~綠素含量呈負(fù)相關(guān)，而與果皮類(lèi)胡蘿卜素有正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明蘋(píng)果在成熟過(guò)程果皮色素類(lèi)物質(zhì)表現(xiàn)為葉綠素降解同時(shí)伴隨花青素、類(lèi)胡蘿卜素逐漸積累，果皮葉綠素降解越多、果皮褪綠越徹底，果皮花青苷和類(lèi)胡蘿卜素積累越好，葉綠素降解特別是葉綠素b和果皮類(lèi)胡蘿卜素積累關(guān)系尤為密切，兩者顯著負(fù)相關(guān)。

表1 蘋(píng)果果皮色素類(lèi)物質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

4.1.1 阿克蘇富士蘋(píng)果果皮花青素含量與果實(shí)色澤的比較分析

花青素的含量關(guān)系著蘋(píng)果果皮紅色著色的程度，而葉綠素與類(lèi)胡蘿卜素的含量決定著蘋(píng)果果皮的底色的亮度，葉綠素使蘋(píng)果果皮表現(xiàn)出綠色，類(lèi)胡蘿卜素使蘋(píng)果果皮表現(xiàn)出黃色，蘋(píng)果果實(shí)著色與花青素含量和成分密切相關(guān)[8]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明5個(gè)品種花青素含量變化皆受葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素影響，花青素值與葉綠素b呈負(fù)相關(guān)，但與類(lèi)胡蘿卜素呈正相關(guān)，趙文恩[9]提出果實(shí)的外觀顏色是多種色素共同作用的結(jié)果，不單單是花青素的問(wèn)題，漂亮的紅色果除因果皮花色素濃度所反映的顏色外，其背景色即類(lèi)胡蘿卜素與葉綠素的混合色也是一決定因素，其中類(lèi)胡蘿卜素更為重要，含量也高。閆忠業(yè)[10]通過(guò)研究表明紅將軍在采收時(shí)果皮花青素含量最高, 同時(shí)其葉綠素含量最低，這是紅將軍果皮色澤優(yōu)于其他品種的重要原因。蘋(píng)果著色與花青素呈正相關(guān)，于洪華等[11]在著色調(diào)查的同時(shí)測(cè)定蘋(píng)果的花青素含量也發(fā)現(xiàn)，蘋(píng)果果皮花青素含量與著色面積的增長(zhǎng)趨勢(shì)一致，本試驗(yàn)中2001富士的花青素和類(lèi)胡蘿卜素含量都是最高，總?cè)~綠素含量最低，所以綜合得出2001富士為色澤最優(yōu)品種。花青素含量多少對(duì)蘋(píng)果色澤起決定作用[12]，其含量從低到高時(shí)果實(shí)依次表現(xiàn)出少量著色、大部著色、鮮紅色及紫紅色等不同色澤[13]。根據(jù)花青素的含量，得出5個(gè)品種色澤優(yōu)劣排序：2001富士>煙富8>美樂(lè)>煙富6>煙富3。

4.1.2 阿克蘇富士蘋(píng)果果皮葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素含量的比較分析

葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素是果實(shí)重要的色素,在為果實(shí)帶來(lái)色彩之外，其還有其他的很重要的生理功能，葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素參與了光捕獲，對(duì)光系統(tǒng)起保護(hù)作用[14,15]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明蘋(píng)果果皮中葉綠素b含量與總?cè)~綠素含量呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明葉綠素b的含量對(duì)于總?cè)~綠素含量影響是最大的；而類(lèi)胡蘿卜素含量與總?cè)~綠素含量呈顯著負(fù)相關(guān)，這與孟蕊[16]得出的結(jié)論一致，在蘋(píng)果果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，果皮中的類(lèi)胡蘿卜素含量變化因品種不同而有所差異，對(duì)于大多數(shù)的品種來(lái)說(shuō)，隨著果實(shí)的成熟，果皮中的葉綠素逐漸開(kāi)始降解，類(lèi)胡蘿卜素的合成增加，但是在有些品種中，比如‘新紅星’，在果實(shí)成熟時(shí)的著色過(guò)程中，葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素的含量均有所上升[17～19]。

4.2 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明2001富士花青素含量最高，而煙富3花青素含量最低，5個(gè)品種果皮花青素含量高低排序：2001富士>煙富8>美樂(lè)>煙富6>煙富3；美樂(lè)葉綠素a含量最高，而煙富3葉綠素含量最低，5個(gè)品種葉綠素a含量高低排序：美樂(lè)>2001富士>煙富6>煙富8>煙富3；美樂(lè)葉綠素b含量最高，2001富士含量最低，5個(gè)品種葉綠素b含量高低排序：美樂(lè)>煙富8>煙富6>煙富3>2001富士；美樂(lè)的總?cè)~綠素含量最高，2001富士的含量最低，5個(gè)品種果皮總?cè)~綠素含量高低排序：美樂(lè)>煙富8>煙富6>煙富3>2001富士；2001富士類(lèi)胡蘿卜素含量最高，而美樂(lè)類(lèi)胡蘿卜素含量最低，5個(gè)品種蘋(píng)果果皮類(lèi)胡蘿卜素含量差異排序2001富士>煙富3>煙富6>煙富8>美樂(lè)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出類(lèi)胡蘿卜素含量與花青素含量、葉綠素含量存在相關(guān)性，其中花青素與類(lèi)胡蘿卜素呈正相關(guān)，而類(lèi)胡蘿卜素含量與總?cè)~綠素含量呈顯著負(fù)相關(guān)。在市場(chǎng)上紅色蘋(píng)果較為消費(fèi)者所喜愛(ài)，因此蘋(píng)果色素類(lèi)物質(zhì)的形成一直受到各國(guó)果樹(shù)科研工作者的關(guān)注也做了大量的研究，花青素是蘋(píng)果果皮色素的主要成分，其含量和組分直接決定著果實(shí)的色澤品質(zhì)[20]，在本次試驗(yàn)中2001富士花青素含量最高，是色澤最優(yōu)的品種，最后得出5個(gè)品種色澤優(yōu)劣排序：2001富士>煙富8>美樂(lè)>煙富6>煙富3。