賈毅男， 張光弟，2*， 張浩宇， 許昌， 張昆明，王江龍， 侯曉健

（1.寧夏大學(xué)食品與葡萄酒學(xué)院，銀川 750021； 2.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏設(shè)施園藝技術(shù)創(chuàng)新中心，銀川 750021）

‘玫瑰香’（Vitis viniferaL.Muscat Hamburg）又稱‘麝香葡萄’，原產(chǎn)于英國，由‘白玫瑰香’與‘黑漢’雜交育成[1]。該品種具有獨(dú)特的玫瑰香氣，果肉富含維生素及礦物質(zhì)，營養(yǎng)價(jià)值較高，既能鮮食又可用于生產(chǎn)葡萄酒，深受廣大消費(fèi)者歡迎[2]。硅肥作為一種很好的植物保健性肥料，對(duì)多種作物的生長有好處，包括水稻、小麥、大麥和黃瓜[3]。硅肥施用于農(nóng)作物，可以有效提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。近年來，硅肥在果蔬各領(lǐng)域上的研究有了長足發(fā)展，王壯偉等[5]研究了鈣、硅肥在葡萄留樹保鮮中的應(yīng)用效果，其中硅肥可以很好地抵充留樹保鮮時(shí)樹體的營養(yǎng)消耗并且不會(huì)影響翌年生產(chǎn)。董娟華等[6]選用‘巨峰’葡萄為研究對(duì)象，探究了硅肥對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)施用硅肥對(duì)葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量有促進(jìn)作用。石彥召等[7]以石榴為研究對(duì)象，探究增施硅肥對(duì)其生長和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)了增施硅肥對(duì)改善石榴品質(zhì)有積極作用。針對(duì)‘玫瑰香’葡萄，在根區(qū)施用硅肥的應(yīng)用研究還未見報(bào)道，本文以傾斜獨(dú)龍干‘玫瑰香’葡萄為研究對(duì)象，在春季葡萄展穗期，采用根區(qū)施用不同劑量硅肥的方式，探究其對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響，旨在為‘玫瑰香’葡萄品質(zhì)調(diào)控及采后保鮮提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

樹體處理：試驗(yàn)設(shè)在寧夏賀蘭山東麓的玉泉營葡萄基地（土壤類型為砂壤土，在定植前按深80 cm、寬80 cm的標(biāo)準(zhǔn)挖定植溝并“客土”）?！倒逑恪瘶潺g9年，南北行種植，行距為3.0 m×0.5 m，生長季常規(guī)農(nóng)藝管理。采用淄博山佳硅鋁新材料股份有限公司的國標(biāo)硅肥產(chǎn)品，依據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)順行實(shí)施不同劑量硅肥，每劑量單行株樹25株，不同處理劑量之間間隔4～5株作為隔離。在距植株根莖30 cm處挖寬10 cm、深30 cm的淺溝，分別施入0、250、500、800 g·株-1硅肥，分別標(biāo)記為SI-0、SI-250、SI-500、SI-800 （編號(hào)后有數(shù)字的標(biāo)記為平行，例如SI-0-1表示該處理的第1個(gè)平行）。在每組處理中選擇主蔓粗度及結(jié)果母枝數(shù)量、負(fù)載量基本一致的樹體各10株，并做好定位標(biāo)記。成熟期同日從每株樹體下部（第1道與第2道鉛絲間距地面50～100 cm）、中部（第2道與第3道鉛絲間距地面100～150 cm）、上部（第3道至第4道鉛絲間距地面150 cm以上）3個(gè)部位采收葡萄（各1穗）再混樣，當(dāng)天運(yùn)回寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院果蔬采后生理實(shí)驗(yàn)室，從每穗果實(shí)的上、中、下3個(gè)部位共剪下12?；靹?，分樣后裝入自封口PE袋（0.06 mm），放入-18 ℃冰柜以備測試用。

揮發(fā)組分測試樣品的處理：將樣品從-18 ℃冰柜取出，每組處理取50粒。在未解凍的狀態(tài)下，盡快取出葡萄籽，打漿破碎，稱取1.0 g置于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中旋緊瓶蓋置于自動(dòng)進(jìn)樣盤上，用GC-IMS分析，剩余樣品進(jìn)行果實(shí)常規(guī)品質(zhì)指標(biāo)檢測，每組處理3次重復(fù)。

儀器與設(shè)備：布谷BG-JS2榨汁機(jī)，中國美的公司；PAL-3型數(shù)顯糖度計(jì)，廣州市愛宕科學(xué)儀器有限公司；UPT實(shí)驗(yàn)室超純水器，深圳市廣川環(huán)保科技有限公司；FB224電子天平，北京佳源興業(yè)科技有限公司；BC-BD-220SF型臥式冷藏冷凍轉(zhuǎn)換柜，青島海爾特種電冰柜有限公司；Flavour Spec?氣相離子遷移譜聯(lián)用儀，德國GAS公司。

1.2 測定指標(biāo)與方法

1.2.1 果實(shí)常規(guī)品質(zhì)指標(biāo) 可溶性固形物測定，葡萄果實(shí)破碎后，取汁液使用手持折光儀檢測，每組處理重復(fù)測定3次，取平均值；總酸測定采用NaOH滴定法[8]；維生素C（Vc）測定采用2,6-二氯靛酚滴定法[9]；總糖測定采用蒽酮比色法[10]。

1.2.2 果實(shí)揮發(fā)性組分測定 GC-IMS 測定：頂空孵化溫度40 ℃，孵化時(shí)間20 min，孵化轉(zhuǎn)速500 r·min-1，頂空進(jìn)樣針溫度85 ℃，進(jìn)樣體積為500 μL，不分流模式，清洗時(shí)間5 min，載氣為高純氮?dú)猓ā?9.999%），色譜柱溫度60 ℃，色譜運(yùn)行時(shí)間25 min，設(shè)置程序流速2.00 mL·min-1并保持2 min，在10 min內(nèi)線性增至10.00 mL·min-1，在20 min內(nèi)線性增至100.00 mL·min-1，保持5 min。將頂空進(jìn)樣瓶中的樣品進(jìn)行孵化，使用加熱的進(jìn)樣針抽取瓶內(nèi)的頂空組分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用GC-IMS設(shè)備配置 LAV（laboratory analytical viewer）分析軟件及Library Search 軟件內(nèi)置的NIST數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫對(duì)特征風(fēng)味物質(zhì)定性分析；用LAV中Reporter和Gallery插件程序構(gòu)建揮發(fā)性有機(jī)物的差異圖譜和指紋圖譜；進(jìn)行PCA處理，采用LAV軟件中插件Matching matrix進(jìn)行相似度分析。使用SPSS 26.0 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(Duncan法，P＜0.05)，并通過Excel 2019、TBtools和 Origin 2018制作相應(yīng)圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硅肥施用量對(duì)‘玫瑰香’果實(shí)品質(zhì)的影響

由圖1可知，隨著硅肥施用量的增加，各硅肥處理的總糖、總酸含量分別為16.47%、17.97%、16.87 %和0.325%、0.225%、0.300%，較CK（0 g·株-1）無顯著性差異（P＞0.05）。Vc與可溶性固形物的含量分別為12.703、18.870、19.487 mg·100g-1和23.82%、22.59%、30.18%，二者較CK（0 g·株-1）的變幅分別為-10.8%、32.5%、36.8%和13.8%、7.9%、44.1%，存在顯著性差異（P＜0.05）。當(dāng)硅肥施用量為800 g·株-1時(shí)，總糖、總酸含量分別為16.87%、0.300%，較CK（0 g·株-1）無顯著性差異（P＞0.05）；Vc和可溶性固形物較CK顯著增加（P＜0.05）。綜上所述，隨著硅肥施用量的增加，‘玫瑰香’果實(shí)的品質(zhì)也在提高，800 g·株-1時(shí)最優(yōu)。

圖1 不同處理下‘玫瑰香’葡萄的果實(shí)品質(zhì)Fig. 1 Different treatments on the quality of ‘Muscat Hamburg’ grapes

2.2 不同硅肥劑量對(duì)‘玫瑰香’果實(shí)揮發(fā)性組分的影響

由LAV分析軟件中的Reporter插件程序制作的頂視圖（圖2），可直接比較不同硅肥使用量‘玫瑰香’果實(shí)的風(fēng)味物質(zhì)差異。圖2中用五邊形、橢圓、矩形、三角形圈出了4個(gè)區(qū)，可以直觀地看出，在五邊形區(qū)域中揮發(fā)性物質(zhì)的含量隨著硅肥施用量的增加呈現(xiàn)出先減后增再減少的趨勢，而橢圓、矩形、三角形這3個(gè)區(qū)域揮發(fā)性物質(zhì)的含量則隨著硅肥施用量的增加而升高。使用正酮C4～C9作為外標(biāo)參考計(jì)算每種化合物的保留指數(shù)，基于揮發(fā)性物質(zhì)的氣相色譜保留時(shí)間和離子遷移時(shí)間對(duì)揮發(fā)性組分進(jìn)行定性分析，共檢測出47種揮發(fā)性物質(zhì)，以現(xiàn)有的軟件內(nèi)置NIST氣相保留指數(shù)數(shù)據(jù)庫與IMS遷移時(shí)間數(shù)據(jù)庫資料，4組處理共鑒定出32種揮發(fā)性物質(zhì)，包括醇類7種、醛類8種、脂類12種、酮類2種、萜類2種、雜環(huán)類1種（表1）;未知成分15種。

表1 樣品揮發(fā)性組分定性Table 1 Qualitative of volatile organic compounds in samples

圖2 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實(shí)的氣相離子遷移譜頂視圖Fig. 2 Gas chromatography-ion mobility spectroscopy of ‘Muscat Hamburg’ grapes with different silicon dosages

2.3 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實(shí)揮發(fā)性組分種類對(duì)比分析

為了更加清晰直觀地分析不同硅肥施用量處理的‘玫瑰香’果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)種數(shù)的差異，使用Excel 2019制作柱形堆積圖，如圖3所示。硅肥施用量800 g·株-1時(shí)檢出‘玫瑰香’果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)種數(shù)為醇類7種、醛類8種、酯類12種、酮類2種、萜類2種、雜環(huán)類1種。硅肥施用量0、250、500 g·株-1相較800 g·株-1均缺少了2種酯類物質(zhì)，分別是丙酸乙酯二聚體和乙酸丙酯二聚體，而0 g·株-1相較其他三者缺少了乙酸異戊酯。從‘玫瑰香’果實(shí)揮發(fā)性組分種數(shù)來看，隨著硅肥施用量的增加‘玫瑰香’果實(shí)的揮發(fā)性物質(zhì)的種數(shù)也在增加，特別是增加了一些酯類物質(zhì)，有利于定向提升果實(shí)的風(fēng)味物質(zhì)。

圖3 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實(shí)揮發(fā)性組分種類Fig. 3 Volatile matter species in ‘Muscat Hamburg’ grapes with different silicon dosages

2.4 不同硅肥施用量下‘玫瑰香’果實(shí)揮發(fā)性組分指紋圖譜特點(diǎn)

為了更加方便地對(duì)比不同樣品間揮發(fā)性有機(jī)物的差異，利用G.A.S.公司開發(fā)的LAV軟件的Gallery Plot插件，選取圖中所有的待分析區(qū)域，生成指紋圖譜（圖4）。對(duì)A區(qū)和D區(qū)進(jìn)行分析，包含3-甲基丁醛、3-甲基丁醛二聚體、丁醛、3-戊酮、甲基庚烯酮5種揮發(fā)性物質(zhì)，從峰體積看，250、500、800 g·株-13種處理‘玫瑰香’果實(shí)中3-甲基丁醛峰體積相較CK變幅分別為143.83%、78.95%、-9.41%；3-甲基丁醛二聚體峰體積相較CK的變幅分別為41.07%、1.16%、-29.53%；丁醛峰體積相較CK的變幅分別為14.56%、3.11%、-28.86%；3-戊酮峰體積相較CK的變幅分別為97.91%、44.72%、87.51%；甲基庚烯酮峰體積相較CK的變幅分別為94.27%、-5.10%、-16.33%。A、D兩區(qū)這5種揮發(fā)性物質(zhì)只有3-戊酮的峰體積隨著硅肥施用量的增加呈現(xiàn)先增后減再增加的波浪式趨勢，表明硅肥施用量的增加有利于3-戊酮在‘玫瑰香’果實(shí)中積累，而另外4種揮發(fā)性物質(zhì)的峰體積逐步遞減，在250 g·株-1時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)而800 g·株-1時(shí)達(dá)到最低點(diǎn)，表明增加硅肥的施用量不利于這4種揮發(fā)性物質(zhì)的積累。

圖4 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜Fig. 4 Gallery of volatile organic compounds in ‘Muscat Hamburg’ grapes with different silicon dosages

對(duì)B區(qū)進(jìn)行分析，包含乙酸乙酯、正己醇、正己醇二聚體、丙酸乙酯、丙酸乙酯二聚體共5種揮發(fā)性物質(zhì)，3種硅肥施用量處理的‘玫瑰香’果實(shí)中，乙酸乙酯峰體積相較于CK變幅分別為15.56%、30.37%、70.89%；正己醇峰體積相較于CK變幅分別為17.05%、17.28%、33.22%；正己醇二聚體峰體積相較于CK變幅分別為40.91%、57.53%、115.70%；丙酸乙酯峰體積相較于CK變幅分別為69.92%、106.27%、368.49%；從峰體積來看丙酸乙酯二聚體是SI-800樣品中獨(dú)有的揮發(fā)性物質(zhì)。表明隨著硅肥施用量的增加，有利于這5種揮發(fā)性物質(zhì)在‘玫瑰香’果實(shí)中大量積累。

C區(qū)包含乙醇、乙醇二聚體、芳樟醇、芳樟醇二聚體4種揮發(fā)性物質(zhì)，從峰體積看，乙醇相較于CK變幅分別為-3.36%、-11.49%、-13.39%；乙醇二聚體峰體積相較于CK變幅分別為-29.35%、6.32%、-19.36%；芳樟醇峰體積相較于CK變幅分別為-40.80%、9.31%、-24.66%；芳樟醇二聚體峰體積相較于CK變幅為-53.96%、14.84%、-37.38%；可以看出隨著硅肥施用量的增加，乙醇的峰體積在逐步減少，說明施加硅肥可以降低乙醇在‘玫瑰香’果實(shí)中的積累；芳樟醇的峰體積先減后增再減少，表明在硅肥施用量達(dá)到500 g·株-1時(shí)‘玫瑰香’果實(shí)中芳樟醇的積累量最高。

結(jié)合A、B、C、D區(qū)分析發(fā)現(xiàn)3-甲基丁醛、丁醛、甲基庚烯酮、乙醇這4種物質(zhì)在硅肥施用量達(dá)到250 g·株-1時(shí)在‘玫瑰香’果實(shí)中積累量最高，隨著硅肥施用量升高逐步遞減。特別是乙醇的峰體積隨著硅肥施用量逐步遞減，表明增加硅肥的施用量或有利于‘玫瑰香’果實(shí)采后保鮮。乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸乙酯二聚體等起重要呈味作用的脂類物質(zhì)的峰體積隨著硅肥施用量的增加而大幅度提升。

2.5 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實(shí)的揮發(fā)性組分相似度特點(diǎn)

如圖5所示，對(duì)4種不同硅肥施用量處理的樣品氣相離子遷移譜圖進(jìn)行相似度檢驗(yàn)得出，同一樣品之間的相似度達(dá)到了86%以上，表明平行樣品之間的相似度很高。圖中用矩形線框標(biāo)出了X、Y1和Y2這3個(gè)區(qū)域。從X區(qū)可以看出SI-0、SI-250和SI-500這3組樣品之間的相似度極高，可以歸為一類；從Y1和Y2這2個(gè)區(qū)可以看出SI-800與其他3組樣品之間的差異很大。即當(dāng)硅肥施用量達(dá)到800 g·株-1時(shí)，‘玫瑰香’果實(shí)揮發(fā)性組分發(fā)生了顯著變化。

圖5 不同硅肥施用量‘玫瑰香’果實(shí)的相似度矩陣分析圖Fig. 5 Similarity matrix analysis diagram of ‘Muscat Hamburg’ grapes with different silicon dosages

3 討論

本研究對(duì)4種不同硅肥施用量處理的‘玫瑰香’果實(shí)進(jìn)行了常規(guī)的品質(zhì)指標(biāo)及揮發(fā)性組分檢測分析，發(fā)現(xiàn)隨著硅肥施用量的增加‘玫瑰香’果實(shí)中Vc和可溶性固形物含量也在大幅度增加，變幅分別為-10.8%、32.5%、36.8%和13.8%、7.9%、44.1%，這種規(guī)律與前人在枸杞[11]、桃[12]和草莓[13]果實(shí)上的報(bào)道一致，果實(shí)中的總酸呈現(xiàn)增-減-增的趨勢，總糖呈現(xiàn)出減-增-減的趨勢，二者表現(xiàn)出來的趨勢與前人在紅富士蘋果[14]、庫爾勒香梨[15]、玉米[16]、森田尼無核葡萄[17]果實(shí)上的研究結(jié)果一致。CK相較于其他3組樣品均缺少乙酸異戊酯，SI-800相較于SI-250、SI-500均多出2種揮發(fā)性組分丙酸乙酯二聚體和乙酸丙酯二聚體；隨著硅肥施用量的增加乙醇的峰體積相較于CK的變幅分別為-3.36%、-11.49%、-13.39%，其峰體積在逐步降低，表明增施硅肥或有利于‘玫瑰香’果實(shí)的采后保鮮，一些起重要呈味作用的脂類物質(zhì)的峰體積隨著硅肥施用量的增加而大幅度提升，例如乙酸乙酯和丙酸乙酯的峰體積較CK的變幅分別為15.56%、30.37%、70.89%和69.92%、106.27%、368.49%。SI-800樣品指標(biāo)表明，不論是從常規(guī)品質(zhì)指標(biāo)還是揮發(fā)性物質(zhì)的峰體積、種數(shù)來看都要優(yōu)于其他3組樣品，可以有效地提升‘玫瑰香’果實(shí)的品質(zhì)，建議生產(chǎn)中以根區(qū)硅肥施用量800 g·株-1為宜。