殼聚糖對桃果實品質(zhì)的影響

范中菡，彭雪梅，李 睿，陳慶華，陳 松，林立金，胡容平

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所，農(nóng)業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點實驗室，四川 成都 610066；2.四川農(nóng)業(yè)大學園藝學院，四川 成都 611130；3.四川省農(nóng)業(yè)科學院食用菌研究所，四川 成都 610066）

桃（Prunus persicaL.）是薔薇科李屬落葉果樹，因其營養(yǎng)價值高、風味宜人而成為世界上最受歡迎的水果之一。中國的桃種植面積和產(chǎn)量均居世界第一，生產(chǎn)了世界上超過50%的桃，但出口量卻只占3%左右[1]。目前我國的桃標準化栽培技術體系尚不完善，主要是由于種植品種雜亂使栽培技術難以精準配套，從而導致桃果實品質(zhì)不佳[2]。存在的主要問題是：生產(chǎn)的桃果實較小，口感不好，風味不足導致“桃沒有桃味”；化肥農(nóng)藥與激素過量施用導致果品質(zhì)量安全問題；由于桃果實不耐儲運導致集中上市時大量桃腐爛等問題，嚴重制約了桃產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展[3-5]。因此，在保證桃果實產(chǎn)量的同時提高其品質(zhì)不僅能滿足消費者的需求，提高種植者的經(jīng)濟效益，同時還能夠促進桃產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

近年來，海藻提取物等植物生物刺激素因具備促進植物生長發(fā)育、緩解非生物脅迫、提高作物品質(zhì)、安全無殘留的特點，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應用[6]。殼聚糖是植物生物刺激素的一種，是幾丁質(zhì)衍生出的含豐富碳、氮元素的堿性多糖，其來源廣泛、價格實惠[7]。殼聚糖作為涂膜材料已被廣泛應用于果蔬采后保鮮[8-10]，采前噴施殼聚糖能提高果實的抗氧化能力[11]，減少自由基等有害物質(zhì)的積累，從而延緩果實衰老。此外，殼聚糖作為生物刺激素具有促進種子萌發(fā)[12]和植物生長、提高果實品質(zhì)、增強植物的抗逆性[13]、改善土壤環(huán)境和促進養(yǎng)分吸收等作用。香蕉在不同時期施用殼聚糖可以提高產(chǎn)量，增加香蕉的可溶性固形物和維生素C 含量，增加果皮厚度，并顯著提高香蕉的耐貯性[14]。草莓葉面噴施殼聚糖可顯著促進草莓生長，提高產(chǎn)量（最多可提高42%），增加果實中類胡蘿卜素、花青素、酚類物質(zhì)的含量（最高達2.6 倍），增強總抗氧化酶活性（約2 倍）[15]。葡萄整株噴施殼聚糖能夠顯著提高葡萄果實的可溶性固形物含量、可溶性糖含量、糖酸比以及單果重等品質(zhì)性狀，以4 g/L 殼聚糖處理的葡萄果實糖酸比最高，口感風味佳[16]。目前殼聚糖對桃果實影響的研究主要集中在采后涂膜貯藏上，有關果實膨大期施用殼聚糖對桃果實品質(zhì)影響的研究較少。鑒于此，筆者以早熟桃為試驗材料，在桃果實進入第二次快速膨大期時用不同濃度殼聚糖對葉片進行噴施處理，研究了殼聚糖對桃果實品質(zhì)的影響，以期篩選出能提高桃果實品質(zhì)的最佳殼聚糖濃度，為殼聚糖在桃樹上的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020 年5 月在四川省成都市溫江區(qū)（30°36′N，103°41′E）進 行，試 驗 區(qū) 的 氣 候 溫 和（年均氣溫16.0℃），雨量充沛（年均降水量865.9 mm），日照偏少 （年均日照時數(shù)991.1 h），土壤為潮土。試驗材料為5 a 齡水蜜桃早蜜（砧木為毛桃），桃樹采用高壟栽培，株行距為3.5 m×3.5 m，每行栽20 株，每隔5 株開1 條溝，桃樹株高約2 m，冠幅約3 m，樹形為開心形。選擇20 棵無病蟲害且樹勢健壯程度基本一致的植株進行試驗。供試殼聚糖從當?shù)厥袌鲑徺I。

1.2 試驗方法

殼聚糖濃度設0（CK）、1、2、4 和6 g/L 共5個處理，在桃樹果實進入第二次快速膨大期時分別用不同濃度的殼聚糖對整棵桃樹進行葉面噴施，每棵桃樹每次噴施2 L 藥液，每7 d 噴1 次，共噴施4 次。每個處理1 棵樹，設4 個重復。于2020 年6 月中旬當桃果實成熟時，從桃樹不同分枝隨機采摘無病害桃果實，每棵樹采6 個果實測定有關指標。

1.3 測定項目與方法

桃果實單果重用電子秤稱量，縱橫徑用數(shù)顯游標卡尺測定，帶皮硬度用HP-230 型硬度儀測定，可溶性固形物含量用折光儀測定，維生素C 含量用2,6-二氯靛酚藍比色法[17]測定。參照熊慶娥[17]的方法測定桃果實過氧化物酶（POD）活性，參照李小方等[18]的方法測定桃果實苯丙氨酸解氨酶（PAL）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）和多酚氧化酶（PPO）活性，參照陳昆松等[19]的方法測定桃果實脂氧合酶（LOX） 活性。取桃果實切碎，于烘箱中殺青（110℃）、烘干（70℃）至恒重，粉碎過0.149 mm 篩，然后參照黃麗萍等[20]的方法測定桃果實的可溶性糖含量和糖組分（蔗糖、果糖、葡萄糖和山梨醇），參照張韞[21]的方法測定桃果實的大量元素（氮、磷、鉀）和微量元素（鐵、硼、錳、鈣、鎂）含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

用Excel 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用SPSS 20.0 進行方差分析，用Origin 21 進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 殼聚糖對桃果實外觀品質(zhì)的影響

由表1 可知，桃果實單果重和果實橫徑均隨著殼聚糖濃度增加呈先減小后增大的趨勢，在殼聚糖濃度為2 g/L 時達最低，分別較CK 顯著降低25.45%和17.75%；殼聚糖處理降低了果實縱徑，但所有處理與CK 相比均無顯著性差異；桃果實的果形指數(shù)隨著殼聚糖濃度的增加呈先增后減的趨勢，但只有殼聚糖濃度為2 g/L 處理的果形指數(shù)顯著高于CK 和其他處理；殼聚糖濃度為4 和6 g/L 時，帶皮桃果實的硬度顯著高于CK 和1 g/L 處理，分別較CK 增加17.40%和13.63%。

2.2 殼聚糖對桃果實內(nèi)在品質(zhì)的影響

由表2 可知，桃果實可溶性固形物含量是殼聚糖濃度1 和2 g/L 處理顯著高于CK，殼聚糖濃度6 g/L 處理顯著低于CK；維生素C 含量只有殼聚糖濃度為1 g/L 處理顯著高于CK，較CK 提高9.56%；可溶性糖含量是殼聚糖濃度1 和2 g/L 處理顯著高于CK，分別較CK 增加9.40%和10.11%；蔗糖含量在殼聚糖處理后顯著增加，以殼聚糖濃度2 g/L 處理的蔗糖含量最高，較CK 提高52.52%；果糖和山梨醇含量以殼聚糖濃度1 g/L 處理最高，分別較CK 顯著提高19.96%和16.67%，其次是殼聚糖濃度2 g/L處理，也顯著高于CK；殼聚糖處理可降低桃果實葡萄糖含量，其中殼聚糖濃度2、4 和6 g/L 處理的葡萄糖含量分別較CK 顯著降低63.67%、59.68%和15.72%。

表2 殼聚糖對桃果實內(nèi)在品質(zhì)的影響

2.3 殼聚糖對桃果實大量元素含量的影響

由表3 可知，殼聚糖處理會降低桃果實的氮和磷含量，但增加鉀含量；隨著殼聚糖濃度的增加，桃果實的氮和磷含量均呈先降低后增加的趨勢，所有處理的氮含量均顯著低于CK，殼聚糖濃度2 和4 g/L 處理的磷含量顯著低于CK；鉀含量隨著殼聚糖濃度增加呈先升高后降低的趨勢，除殼聚糖濃度6 g/L 處理與CK 無顯著性差異，其他處理均顯著高于CK，且以殼聚糖濃度2 g/L 處理的鉀含量最高，較CK 增加23.13%。

表3 殼聚糖對桃果實大量元素含量的影響

2.4 殼聚糖對桃果實微量元素含量的影響

由表4 可知，殼聚糖處理顯著降低了桃果實的鐵含量，以殼聚糖濃度2 g/L 處理的鐵含量最低，較CK 降低24.51%；殼聚糖處理顯著增加桃果實的硼含量，各處理硼含量由高到低排序依次為：4 g/L ＞6 g/L ＞1 g/L ＞2 g/L ＞0 g/L，以殼聚糖濃度4 g/L 處理的硼含量最高，較CK 增加31.00%，但不同殼聚糖濃度處理間無顯著性差異；桃果實的錳含量除殼聚糖濃度1 g/L 處理較CK 顯著提高22.99%外，其他處理均顯著低于CK，以殼聚糖濃度2 g/L 處理的最低；殼聚糖處理后桃果實的鈣含量均顯著提高，以殼聚糖濃度4 g/L 處理的最高，較CK 顯著提高45.97%；殼聚糖處理會降低桃果實的鎂含量，殼聚糖濃度4 和6 g/L 處理的鎂含量分別較CK 顯著降低11.92%和22.56%，其他處理與CK 無顯著性差異。

表4 殼聚糖對桃果實微量元素含量的影響

2.5 殼聚糖對桃果實酶活性的影響

由表5 可知，桃果實PAL 活性隨殼聚糖濃度增加呈先增后減的趨勢，以殼聚糖濃度2 g/L 處理最高，較CK 顯著提高23.91%；桃果實APX 活性除殼聚糖濃度6 g/L 處理顯著低于CK 外，其他處理均顯著高于CK，以殼聚糖濃度4 g/L 處理最高，較CK 顯著提高35.07%；桃果實POD 活性隨著殼聚糖濃度增加而增加，殼聚糖濃度1、2、4 和6 g/L 處理分別較CK 顯著提高200.42%、222.59%、273.22%和302.93%；桃果實PPO 活性是殼聚糖濃度6 g/L處理較CK 顯著增加34.43%，其他處理均顯著低于CK，以殼聚糖濃度2 g/L 處理最低，較CK 顯著降低46.86%；經(jīng)殼聚糖處理后桃果實LOX 活性均顯著提高，以殼聚糖濃度2 g/L 處理的最高，較CK 顯著提高48.61%。

表5 殼聚糖對桃果實酶活性的影響

2.6 桃果實各指標間的相關性分析

對觀測的25 個指標進行相關性分析的結果（表6）表明，單果重與氮含量、鐵含量、果實橫徑、葡萄糖含量和PPO 活性呈極顯著或顯著正相關，與鉀含量、鈣含量、果形指數(shù)、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、蔗糖含量、果糖含量、山梨醇含量、PAL 活性、APX 活性和LOX 活性呈顯著或極顯著負相關；可溶性糖含量與鉀含量、鎂含量、果形指數(shù)、可溶性固形物含量、維生素C 含量、蔗糖含量、果糖含量、山梨醇含量、PAL 活性和LOX 活性呈顯著或極顯著正相關，與果實橫徑、PPO 活性呈極顯著負相關；鉀含量與鈣含量、果形指數(shù)、可溶性固形物含量、蔗糖含量、果糖含量、山梨醇含量、PAL活性、APX 活性和LOX 活性呈顯著或極顯著正相關，與氮含量、磷含量、鐵含量、果實橫徑、葡萄糖含量和PPO 活性呈顯著或極顯著負相關。

表6 各個指標間的相關性分析

3 討 論

桃果實品質(zhì)由果實色澤、大小等果實外觀品質(zhì)和維生素C、可溶性固形物、可溶性糖含量等果實內(nèi)在品質(zhì)2 個部分組成，只有高品質(zhì)的果實才能吸引消費者、滿足消費者的需求，才能在市場上有競爭力[22]。有研究表明，殼聚糖能改善果實品質(zhì)[23]；殼聚糖可通過影響植物的生理過程，如營養(yǎng)吸收、光合作用，從而促進植物生長，提高產(chǎn)量[24]。結合轉(zhuǎn)錄組學和代謝組學分析殼聚糖誘導茶葉品質(zhì)改善和促進生長機制的研究結果表明，殼聚糖處理后茶樹在生長發(fā)育過程中與植物激素轉(zhuǎn)導、碳固定和氨基酸代謝相關的基因表達量顯著上調(diào)，從而提高關鍵途徑的底物效率，促進植株生長[25]。此外，殼聚糖能促進木質(zhì)素形成、使細胞壁加厚[26]；還會影響果實中的氮、鈣含量從而影響果實硬度，果實硬度與氮含量呈負相關、與鈣含量呈正相關[27]。筆者的試驗結果表明，不同濃度殼聚糖處理均有降低桃果實單果重、縱橫徑，增加果實硬度的趨勢；雖然不同濃度殼聚糖處理均降低了桃果實中葡萄糖含量，但殼聚糖濃度為1 和2 g/L 處理明顯增加了桃果實中維生素C、可溶性固形物、可溶性糖、蔗糖、果糖和山梨醇的含量，葡萄糖含量降低可能是由于葡萄糖轉(zhuǎn)化為了蔗糖等其他可溶性糖，因為有研究表明，殼聚糖能使黃瓜中蔗糖磷酸合成酶與蔗糖合成酶的活性提高，從而提高黃瓜的蔗糖含量和可溶性糖含量[28]。

殼聚糖能提高植物對養(yǎng)分的吸收，從而促進其生長發(fā)育[29-30]。礦質(zhì)元素是植物正常生長發(fā)育不可或缺的物質(zhì)基礎，殼聚糖能促進植物根系生長，有利于植物對礦質(zhì)元素的吸收[31]。殼聚糖可對植物氨同化關鍵酶進行生理調(diào)節(jié)，能提高植物的NH4+同化能力，從而促進植物對氮元素的吸收[32]。噴施殼聚糖可提高葡萄幼苗中氮、磷、鉀、鎂等的含量，以4 g/L 殼聚糖處理的含量最高[29]；葡萄葉面噴施4 g/L殼聚糖能顯著提高葡萄果實中氮、磷、鉀等礦質(zhì)元素的含量[16]。在筆者的試驗中，殼聚糖處理能增加桃果實中的鉀、硼、鈣含量，錳含量僅在殼聚糖濃度為1 g/L 時增加，這與前人的研究結果相似；但在筆者的試驗中各濃度殼聚糖處理均降低桃果實氮、磷、鐵、鎂含量，這與前人的研究結果相反，可能是由于葉面噴施殼聚糖促進了氮、磷、鎂、鐵向葉片轉(zhuǎn)移；桃果實積累的鉀、鈣等抑制了氮、磷等向桃果實的轉(zhuǎn)移。

殼聚糖能提高植物的抗逆性，誘導與抗性有關酶的活性[33-34]。不管是采前還是采后用殼聚糖處理（噴施或涂膜）都能提高植物抗氧化酶活性[35]。采前用0.25%的殼聚糖噴施黑莓植株葉片可提高果實中PAL 活性[36]；殼聚糖處理能增強葡萄幼苗葉片中LOX、PAL 和CHT 活性，從而抑制葡萄灰霉病的發(fā)生[37]；用殼聚糖處理草莓葉片，草莓果實的總抗氧化活性顯著高于對照（約2 倍）[14]。在筆者的試驗中，殼聚糖處理能不同程度地提高PAL、APX、POD 等抗氧化及苯丙烷代謝相關酶活性，這與前人的研究結果相似。

另外，筆者對觀測的25 個指標進行相關性分析的結果表明，各指標相互影響，其相關程度不同，一個指標可能與多個指標呈顯著或極顯著正相關或負相關。可見，礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收、果實外在和內(nèi)在品質(zhì)、抗氧化有關酶活性的變化是多方面多途徑共同作用的結果。