劉連玲,孫軍利,趙寶龍，常心怡，何 旺

(石河子大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832000)

新疆地處亞歐大陸腹地，具有適合發(fā)展葡萄產(chǎn)業(yè)的豐富的水土光熱資源，目前葡萄種植面積占全國的25%以上，是我國葡萄生產(chǎn)的優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)[1]?？巳鹕瓱o核為歐亞種晚熟葡萄品種，成花率高，豐產(chǎn)性好。但常由于負(fù)載量過大或管理不當(dāng)而發(fā)生著色不良、果實(shí)品質(zhì)降低現(xiàn)象，導(dǎo)致難以銷售或售價(jià)不高，嚴(yán)重影響種植戶的積極性和園藝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，所以生產(chǎn)上常通過使用一些外源物質(zhì)來提高果實(shí)品質(zhì)，例如林玲等[2]研究表明,外源赤霉素可以提高果實(shí)的部分內(nèi)在品質(zhì)；董燕梅等[3]研究表明，外源紫外線-C(UV-C)照射可促進(jìn)總糖含量增加,有機(jī)酸含量降低，葉綠素含量增加，導(dǎo)致果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)提高；王鵬等[4]發(fā)現(xiàn)，對(duì)美樂和赤霞珠葡萄進(jìn)行葉面噴硒可以提高其果實(shí)品質(zhì)。5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid，ALA)是一種含氧和氮的碳?xì)浠衔?，它是所有卟啉化合物的共同前體，牽涉到光合作用與呼吸作用，是植物天然存在的、植物生命活動(dòng)必需的、代謝活躍的生理活性物質(zhì)[5]。高晶晶等[6]研究表明，在生長季節(jié)噴施低濃度ALA可以提高蘋果果實(shí)內(nèi)外品質(zhì)。謝荔[7]在轉(zhuǎn)色期對(duì)巨峰葡萄進(jìn)行不同質(zhì)量濃度的ALA處理，發(fā)現(xiàn)100 mg/L的ALA可以顯著促進(jìn)其果實(shí)品質(zhì)的提高。張夢(mèng)燕等[8]研究發(fā)現(xiàn)，100 mmol/L的ALA處理可以顯著提高克瑞森葡萄花青素含量，改善葡萄品質(zhì)。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，ALA的固體在常溫下是比較穩(wěn)定的，在實(shí)際應(yīng)用中是以溶液形式使用的，但其在一定生理pH值的溶液中，表現(xiàn)不穩(wěn)定[9]。同時(shí)ALA在高濃度(100 mmol/L)的水溶液中不穩(wěn)定，需要即配即用[10]。初始濃度、環(huán)境溫度以及pH值均會(huì)影響ALA的水溶液穩(wěn)定性，其中，pH值是影響ALA穩(wěn)定性最顯著的因素[11]。為了探討ALA溶液的穩(wěn)定性是否會(huì)直接影響其生理活性和作用效果，進(jìn)而影響果實(shí)著色，以克瑞森無核葡萄為試驗(yàn)材料，研究不同pH值的ALA處理對(duì)其果實(shí)著色以及果實(shí)品質(zhì)的影響，分析ALA的穩(wěn)定性與其促進(jìn)著色和提高果實(shí)品質(zhì)之間是否存在相關(guān)關(guān)系，為在葡萄生產(chǎn)上更科學(xué)地推廣應(yīng)用ALA提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

供試材料選取石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院葡萄研究所示范基地日光溫室種植的歐亞葡萄品種克瑞森無核，4年生，水平連疊式棚架栽培，東西行向，株行距0.5 m×3.5 m。分別于克瑞森無核果實(shí)膨大期(6月18日)、轉(zhuǎn)色期前(7月2日)、轉(zhuǎn)色期(7月12日)選擇架勢、長勢和負(fù)載量均相似的葡萄植株15株，每株隨機(jī)選取大小一致、發(fā)育良好、無病蟲害的果穗掛牌標(biāo)記，分別用清水(pH=7.0)及pH 值分別為5.5、6.0、6.5、7.0的100 mmol/L的ALA溶液噴施葡萄葉片及果穗。從最后一次處理之日起，各處理每隔5 d取樣一次，共取樣6次，分別記為d5、d10、d15、d20、d25、d30。取樣時(shí)隨機(jī)從各處理植株上采4穗帶標(biāo)簽果穗，作為4次重復(fù)。樣品采集后，用于測定葡萄果實(shí)品質(zhì)和色澤指標(biāo)。

1.2 果實(shí)品質(zhì)的測定

果實(shí)可溶性固形物含量測定采用折光儀；可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[12]；可滴定酸含量測定采用NaOH滴定法；果皮葉綠素與類胡蘿卜素含量測定采用丙酮/乙醇(1∶1)混合提取法[13-14]；果皮花青素含量：采用1%鹽酸-甲醇溶液浸提法進(jìn)行提取，紫外分光光度計(jì)進(jìn)行測定[15]。

1.3 果實(shí)色澤指標(biāo)的測定

果實(shí)色澤指標(biāo)采用WR-10手持色差計(jì)測定，各處理果穗中隨機(jī)選取15粒長勢均勻一致的果實(shí)，測定每個(gè)果實(shí)赤道部位的色澤指標(biāo)：果面色澤明亮度(L*)、顏色組分(a*、b*)，通過公式計(jì)算色澤飽和度(C*)、色度角(h°)，最終通過L*、C*計(jì)算葡萄果實(shí)著色指數(shù)(CIRG)，重復(fù)3次。其中，L*值越大，亮度越大；顏色組分a*、b*分別代表紅綠、黃藍(lán)色差指標(biāo)；C*值越大表示其果面色澤越鮮艷，著色效果越好；h°代表顏色綜合指標(biāo)，從0—180依次為紫紅、紅、橙、黃、黃綠、綠、藍(lán)綠色，其中，h°=0為紫紅色，h°=90為黃色，h°=180為黃綠色；CIRG表示果實(shí)的外觀色澤，CIRG<2表現(xiàn)為黃綠色，2≤CIRG<4表現(xiàn)為粉紅色，4≤CIRG<5表現(xiàn)為紅色，5≤CIRG<6表現(xiàn)為深紅色，CIRG≥6表現(xiàn)為藍(lán)黑色[16]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用RStudio軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同pH值的ALA對(duì)克瑞森無核葡萄果實(shí)著色的影響

由圖1可知，經(jīng)不同pH值的ALA處理后，果實(shí)開始提前著色，并且pH值為5.5的ALA在d5時(shí)已經(jīng)著色均勻，而此時(shí)清水對(duì)照著色度最小。與對(duì)照相比，經(jīng)不同pH值的ALA處理的果實(shí)均提前達(dá)到均勻著色。

2.1.1 色澤參數(shù)a*、b*值 如圖2A所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的a*值呈逐漸上升的趨勢，說明果實(shí)紅色逐漸加深。不同時(shí)期各ALA處理的a*值均明顯高于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了a*值的升高，其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，pH值為5.5的ALA處理在d10時(shí)，以及pH值為6.0、6.5、7.0的ALA處理在d15時(shí)，a*值均已基本達(dá)到穩(wěn)定，比對(duì)照的a*值提前10 d或5 d。

圖1 不同pH值的ALA處理后克瑞森無核葡萄果實(shí)色澤變化Fig.1 Color change of Crimson seedless peel after treatment with ALA at different pH values

如圖2B所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的b*值呈逐漸下降的趨勢。不同時(shí)期各ALA處理的b*值均明顯低于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了b*值的下降。其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，pH值為5.5的ALA處理在d10時(shí)，以及pH值為6.0、6.5、7.0的ALA處理在d15時(shí)，b*值均已基本達(dá)到穩(wěn)定，比對(duì)照的b*值提前10 d或5 d。

圖2 不同pH值的ALA對(duì)克瑞森無核葡萄果實(shí)色澤參數(shù)a*和b*值的影響Fig.2 Effect of different pH values of ALA on the variation ofa*andb*values of Crimson seedless fruits

2.1.2 色澤參數(shù)L*、h°值 如圖3A所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的L*值呈逐漸下降的趨勢。果實(shí)亮度逐漸變暗。不同時(shí)期各ALA處理的L*值均明顯低于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了L*值的下降，其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，pH值為5.5、6.0的ALA處理在d15時(shí)，以及pH值為6.5、7.0的ALA處理在d20時(shí)，L*值均已基本達(dá)到穩(wěn)定，比對(duì)照的L*值提前10 d或5 d。

如圖3B所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的h°值呈逐漸下降的趨勢。果實(shí)逐漸趨近紫紅色。不同時(shí)期各處理的h°值均明顯低于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了h°值的下降，加速果實(shí)轉(zhuǎn)紅，其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，pH值為5.5的ALA處理在d10時(shí)，以及pH值為6.0、6.5、7.0的ALA處理在d15時(shí)，h°值均已基本達(dá)到穩(wěn)定，比對(duì)照的h°值提前10 d或5 d。

圖3 不同pH值的ALA對(duì)克瑞森無核葡萄果實(shí)色澤參數(shù)L*、h°值的影響Fig.3 Effect of different pH values of ALA on the variation ofL*andh° values of Crimson seedless fruits

2.1.3 色澤參數(shù)C*、CIRG值 如圖4A所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的C*值呈逐漸上升的趨勢。不同時(shí)期各ALA處理的C*值均明顯高于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了C*值的升高，使得果實(shí)容易著色。其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。

如圖4B所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的CIRG值呈逐漸上升的趨勢。果實(shí)顏色越趨近紅色。不同時(shí)期各ALA處理的CIRG值均明顯高于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了CIRG值的升高，其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，pH值為5.5的ALA處理在d10時(shí)，以及pH值為6.0、6.5、7.0的ALA處理在d20時(shí)，CIRG值均已基本達(dá)到穩(wěn)定，比對(duì)照的CIRG值提前15 d或5 d。

圖4 不同pH值的ALA對(duì)克瑞森無核葡萄果實(shí)色澤參數(shù)C*、CIRG值的影響Fig.4 Effect of different pH values of ALA on the variation ofC*andCIRGvalues of Crimson seedless fruits

2.2 不同pH值的ALA對(duì)克瑞森無核葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響

2.2.1 葉綠素和類胡蘿卜素含量 如圖5A所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的果皮葉綠素含量經(jīng)短暫升高后呈下降趨勢。不同時(shí)期各ALA處理的葉綠素含量均明顯高于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了葡萄葉綠素的降解，有利于果實(shí)著色，其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，除對(duì)照外，其余ALA處理組的葉綠素含量在d20時(shí)已基本達(dá)到穩(wěn)定。與對(duì)照相比，d30時(shí)pH值為5.5、6.0、6.5、7.0的ALA處理葉綠素含量分別下降53.21%、46.69%、39.04%、35.17%。

如圖5B所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的果皮類胡蘿卜素含量經(jīng)短暫升高后呈下降趨勢。不同時(shí)期各ALA處理的類胡蘿卜素含量均明顯高于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了葡萄果皮類胡蘿卜素的降解，有利于果實(shí)著色。其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，除對(duì)照外，其余ALA處理組的類胡蘿卜素含量在d20時(shí)已基本達(dá)到穩(wěn)定。與對(duì)照相比，d30時(shí)pH值為5.5、6.0、6.5、7.0的ALA處理類胡蘿卜素含量分別下降37.95%、5.63%、12.26%、52.89%。

圖5 不同pH值的ALA對(duì)克瑞森無核葡萄果皮葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響Fig.5 Effects of different pH ALA on the content of chlorophyll and carotenoids in the peel of Crimson seedless grape

2.2.2 可溶性固形物和可滴定酸含量 如圖6A所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的果實(shí)可溶性固形物含量呈逐漸上升趨勢。不同時(shí)期各ALA處理的可溶性固形物含量均明顯高于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了可溶性固形物含量的升高，其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，除對(duì)照外，其余ALA處理組的可溶性固形物含量在d20時(shí)已基本達(dá)到穩(wěn)定，而對(duì)照的可溶性固形物含量仍在持續(xù)增加，說明不同pH值的ALA處理可以促進(jìn)果實(shí)加速成熟。與對(duì)照相比，d30時(shí)pH值分別為5.5、6.0、6.5、7.0的ALA處理的可溶性固形物含量分別增加16.57%、12.98%、9.23%、5.39%。

如圖6B所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的果實(shí)可滴定酸含量均呈逐漸下降趨勢。不同時(shí)期各ALA處理的可滴定酸含量均明顯低于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了可滴定酸含量的下降，其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，除對(duì)照外，其余ALA處理組在d25時(shí)可滴定酸含量已基本趨于穩(wěn)定，而對(duì)照仍持續(xù)下降。與對(duì)照相比，d30時(shí)pH值分別為5.5、6.0、6.5、7.0的ALA處理可滴定酸含量分別下降28.41%、28.18%、19.89%、10.23%。

圖6 不同pH值的ALA對(duì)克瑞森無核葡萄果實(shí)可溶性固形物和可滴定酸含量的影響Fig.6 Effect of different pH values of ALA on the content of soluble solids and titratable acids in Crimson seedless fruits

2.2.3 花青素和可溶性糖含量 如圖7A所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的果皮花青素含量呈逐漸上升的趨勢。不同時(shí)期各ALA處理的花青素含量均明顯高于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速葡萄果皮花青素含量的升高，其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，除對(duì)照外，其余ALA處理組的花青素含量在d25時(shí)已基本達(dá)到穩(wěn)定，而對(duì)照仍保持增加趨勢。與對(duì)照相比，d30時(shí)pH值分別為5.5、6.0、6.5、7.0的ALA處理花青素含量分別增加29.72%、27.69%、18.51%、18.08%。

如圖7B所示，隨著葡萄果實(shí)的不斷發(fā)育，各處理的果皮可溶性糖含量呈逐漸上升趨勢。不同時(shí)期各ALA處理的可溶性糖含量均明顯高于對(duì)照，說明不同pH值的ALA處理均加速了葡萄可溶性糖含量的升高，其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)作用最明顯。此外，與對(duì)照相比，d30時(shí)pH值分別為5.5、6.0、6.5、7.0的ALA處理可溶性糖含量分別增加40.94%、32.98%、27.05%、14.57%。

2.3 pH值為5.5的ALA處理下克瑞森無核葡萄各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

由圖8所示，pH值為5.5的ALA處理中，花青素含量與各色澤指標(biāo)之間均存在顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系，其中，與a*、C*、CIRG值之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，與L*、b*、h°值之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。說明在果實(shí)的發(fā)育過程中，各個(gè)色澤指標(biāo)的變化均會(huì)影響果皮花青素含量。各色澤指標(biāo)與可溶性糖、可滴定酸以及可溶性固形物含量之間存在極顯著或顯著的相關(guān)關(guān)系。其中，a*值與可溶性糖含量之間存在極顯著的相關(guān)關(guān)系，說明果實(shí)顏色越紅，果實(shí)的含糖量越高。C*值與可溶性固形物含量之間存在極顯著的相關(guān)關(guān)系，與可滴定酸含量之間存在極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明果實(shí)著色度可以間接反映果實(shí)的成熟度。

圖7 不同pH值的ALA對(duì)克瑞森無核葡萄果實(shí)可溶性糖和果皮花青素含量的影響Fig.7 Effects of different pH values of ALA on the content of soluble sugar and anthocyanin in the seedless fruits of Crimson

*表示相關(guān)系數(shù)在0.80～0.90；**表示相關(guān)系數(shù)在0.91～0.97；***表示相關(guān)系數(shù)在0.98～1.00；橫縱坐標(biāo)表示各指標(biāo)的具體數(shù)值范圍*Indicates that the correlation coefficient is between 0.80 and 0.90;**indicates that the correlation coefficient is between 0.91 and 0.97;***indicates that the correlation coefficient is between 0.98 and 1.00；The horizontal and vertical coordinates represent the specific numerical range of each indicator

3 結(jié)論與討論

不穩(wěn)定性是ALA在液體狀態(tài)下一個(gè)非常突出的性質(zhì)。體外無酶催化時(shí)，ALA在堿性條件下會(huì)自發(fā)二聚合生成2,5-二羥吡嗪,并且在氧氣充足時(shí)進(jìn)一步脫氫生成2,5-吡嗪。同時(shí)溫度、濃度、pH值等都是影響其穩(wěn)定性的重要原因[17]。pH值是影響ALA穩(wěn)定性最顯著的一個(gè)因素，有研究表明，在pH值為9.5、8.5、7.5、6.5、5.5下，分別有64%、58%、24%、3.1%、0.01%的ALA在24 h后分解[11]。本試驗(yàn)在研究pH值對(duì)ALA穩(wěn)定性影響的基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步在葡萄上進(jìn)行了ALA的穩(wěn)定性在其利用過程中是否會(huì)影響其生理作用的驗(yàn)證。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同pH值的ALA處理后，與對(duì)照相比，色澤參數(shù)a*、C*、CIRG值加速升高，L*、b*、h°值加速下降，并且提前達(dá)到穩(wěn)定。其中，pH值為5.5的ALA促進(jìn)效果最顯著?？梢?，ALA溶液的穩(wěn)定性會(huì)直接影響其作用效果。pH值為5.5的ALA處理相比其他處理穩(wěn)定性較大，作用時(shí)間較長，被植物利用的效率較高，使得果實(shí)顏色由綠轉(zhuǎn)紅的速率加快，著色度增加。

有研究表明，葉綠素含量的提高為捕獲更多的光能奠定了基礎(chǔ)，而類胡蘿卜素含量的提高則有效地保護(hù)光合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和功能[18]。同時(shí)這兩者的提高為更多的同化產(chǎn)物向果實(shí)中的運(yùn)轉(zhuǎn)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，但這兩者對(duì)花青素的合成又有一定的干擾或屏蔽作用[19]，但在本試驗(yàn)中花青素含量增加的同時(shí)，葉綠素含量也在增加，這可能是因?yàn)锳LA處理更多地促進(jìn)了葉綠素的合成，進(jìn)而使葉片光合作用增強(qiáng)，使得光合產(chǎn)物葡萄糖含量增加，最終使花青素含量增加。因此，考慮葉綠素降解與花青素形成的關(guān)系時(shí)可更多地從葉綠素降解物對(duì)花青素形成的活化作用、蛋白質(zhì)降解、氨基酸及糖的增加、次生代謝增強(qiáng)等過程入手，而與兩者之間是否存在相互轉(zhuǎn)化無關(guān)[20]。除此之外，pH值會(huì)影響花青素的穩(wěn)定性，并且pH值越低，花青素越穩(wěn)定[21]，所以在研究不同pH值的ALA溶液對(duì)花青素的影響時(shí)，除了ALA對(duì)花青素的作用外，可能也存在pH值對(duì)花青素穩(wěn)定性的影響。

糖作為常見調(diào)節(jié)因子，能夠調(diào)節(jié)一些參與光合作用、糖代謝和花青素合成等的信號(hào)表達(dá)[22]。同時(shí)糖、酸、可溶性固形物都是衡量果實(shí)品質(zhì)和果實(shí)轉(zhuǎn)熟的重要指標(biāo)。本研究表明，不同pH值的ALA處理后，與對(duì)照相比，葡萄果實(shí)中的可溶性糖、可溶性固形物以及果皮中花青素、葉綠素以及類胡蘿卜素含量均顯著升高，果實(shí)中可滴定酸含量顯著下降，并且提前5 d或10 d達(dá)到穩(wěn)定，表明ALA可能是通過促進(jìn)果實(shí)提前成熟來促進(jìn)果實(shí)品質(zhì)提高的。這與張夢(mèng)燕[23]與謝荔[7]在夏黑和巨峰葡萄上的研究結(jié)果類似。本研究還發(fā)現(xiàn)，花青素含量與各色澤指標(biāo)之間存在顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系，同時(shí)可溶性糖含量與色澤指標(biāo)之間也存在顯著的相關(guān)關(guān)系，進(jìn)一步說明可溶性糖含量越高，花青素含量生成速率越快，果實(shí)越容易著色。這與朱春釗等[24]的研究結(jié)果一致。