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        殼聚糖對(duì)葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響

        2022-06-06 23:35:56胡容平陳慶東李紅春廖明安范中菡
        湖南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年4期
        關(guān)鍵詞:殼聚糖

        王 琰,胡容平,陳慶東,李紅春,陳 松,夏 丹,廖明安,范中菡

        (1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,農(nóng)業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610066;2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,成都 611130;3.眉山市彭山區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,四川 眉山 620860)

        葡萄(Vitis viniferaL.)為多年生落葉藤本植物,其果實(shí)在我國(guó)主要用于鮮食,也可制干、釀酒,栽培價(jià)值極高,深受各國(guó)消費(fèi)者的喜愛[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì),2018年葡萄在我國(guó)種植面積達(dá) 72.5 萬(wàn)hm2,產(chǎn)量達(dá)1 366.7萬(wàn)t,居世界第1 位[2]。近10 年來(lái),葡萄種植呈現(xiàn)出西遷、南移的發(fā)展趨勢(shì)[3]。四川是西南地區(qū)葡萄的主產(chǎn)區(qū),2018 年末四川葡萄園面積達(dá)3.24 萬(wàn)hm2,產(chǎn)量37.6 萬(wàn)t,帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[2]。但葡萄耐旱忌濕,性喜干燥,而四川的大部分地區(qū)氣候溫暖濕潤(rùn),日照不充分,于葡萄成熟季節(jié)晝夜溫差小,制約了高品質(zhì)葡萄的生產(chǎn)[4]。針對(duì)這一問(wèn)題,在生產(chǎn)上常施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,以達(dá)到增大葡萄果實(shí)、促進(jìn)著色、提高含糖量、降低含酸量等目的[5]。但研究表明,生產(chǎn)上因存在濫用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、施用不規(guī)范帶來(lái)的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑殘留的問(wèn)題,導(dǎo)致葡萄的安全生產(chǎn)存在一定風(fēng)險(xiǎn)隱患[6]。因此,探究一種來(lái)源廣泛、成本低廉、安全高效的新型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑產(chǎn)品,可為四川地區(qū)葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)更好的前景。

        殼聚糖又名脫乙酰幾丁質(zhì),是一種高分子量的陽(yáng)離子多聚糖[7]。我國(guó)河流眾多,海域廣闊,甲殼類動(dòng)物資源十分豐富,除可為人們提供鮮美的海鮮、河鮮食品外,也為人們留下了大量亟待處理的廢棄動(dòng)物外殼。從這些外殼中提取出甲殼素,再經(jīng)脫乙酰后制成的產(chǎn)物就是殼聚糖。將殼聚糖加以合理利用,不僅提高了資源利用效率,也減輕了環(huán)境壓力,有利于推動(dòng)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。殼聚糖具有無(wú)毒無(wú)味、來(lái)源廣泛、環(huán)境相溶性好、易降解等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景十分廣闊[8]。目前,殼聚糖在果蔬上的應(yīng)用主要集中在提高植物抗逆性與果蔬采后保鮮上[9-11],但是作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在植物生長(zhǎng)調(diào)控上的應(yīng)用研究還很少[12],對(duì)葡萄果實(shí)品質(zhì)影響的研究更是鮮有報(bào)道。因此,探究殼聚糖處理對(duì)葡萄果實(shí)品質(zhì)及養(yǎng)分吸收的影響,不僅可拓寬殼聚糖的使用渠道,也可為葡萄的安全優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供新方法、新思路。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)于2019 年5 月至8 月在崇州市四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代研發(fā)基地(北緯30°33′46″,東經(jīng)103°39′36″)進(jìn)行。選取樹勢(shì)健壯,無(wú)病蟲害,長(zhǎng)勢(shì)基本一致的4 a 生早熟品種夏黑葡萄為試材,株行距1.5 m×3.0 m,移栽密度2 250 株/hm2,均為大棚避雨栽培,棚內(nèi)為平地壤土,田間土肥水管理一致。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)共設(shè)5 個(gè)處理,分別為噴施0、1、2、4、6 g/L 的殼聚糖溶液,其中以噴施去離子水為對(duì)照(0 g/L,CK)。于長(zhǎng)勢(shì)基本一致的15 株葡萄(每個(gè)處理重復(fù)3次,1 株葡萄為1 個(gè)重復(fù))上分別選取3 串長(zhǎng)勢(shì)一致的果穗進(jìn)行掛牌。分別在果實(shí)膨大期(5 月20 日)和果實(shí)轉(zhuǎn)色期(6 月20 日)進(jìn)行噴施處理,每次噴施時(shí)將殼聚糖溶液均勻噴布于葡萄的正反葉面及莖桿上,同時(shí)對(duì)掛牌果穗進(jìn)行浸穗處理,以葉片和果穗滴水為標(biāo)準(zhǔn),每次用量為2 L/株。待果實(shí)成熟后(7 月25 日)進(jìn)行采樣。采樣時(shí),從掛牌果穗的上、中、下部位各摘取3 顆果實(shí),即每個(gè)處理共81 顆果實(shí),放入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室,用于后續(xù)指標(biāo)測(cè)定。

        1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

        用電子秤稱取10 顆果實(shí)重,計(jì)算平均值記為1次重復(fù),重復(fù)3 次。用數(shù)顯卡尺分別測(cè)量10 顆果實(shí)的縱橫徑,計(jì)算平均值記為1 次重復(fù),重復(fù)3 次。用CYHD-1 型硬度計(jì)直接測(cè)定果實(shí)硬度。果形指數(shù)=果實(shí)橫徑/果實(shí)縱徑。采用2,6-二氯酚靛酚溶液滴定法測(cè)定維生素C 含量,用手持式折光儀直接測(cè)定可溶性固形物含量,采用氫氧化鈉滴定法測(cè)定可滴定酸含量,采用蒽酮-硫酸法測(cè)定可溶性糖含量[13]。稱取0.2 g果實(shí)干樣,用濃硫酸-過(guò)氧化氫溶液消煮,消煮液轉(zhuǎn)入100 mL 容量瓶中定容,供礦物質(zhì)含量的測(cè)定。用奈氏比色法測(cè)定氮含量,釩鉬酸銨比色法測(cè)定磷含量,火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀和鈉含量,三乙醇胺-氫氧化鈉比色法測(cè)定鈣和鎂含量,高錳酸鉀滴定法測(cè)定錳含量,鄰菲啰啉比色法測(cè)定鐵含量,姜黃素法測(cè)定硼含量[14-15]。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0 進(jìn)行方差分析,Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 葡萄果實(shí)外觀品質(zhì)

        由表1 可知,與對(duì)照(CK)相比,噴施不同濃度殼聚糖均不同程度增加了葡萄果實(shí)的單果重、縱徑、橫徑和硬度。當(dāng)殼聚糖濃度為1、2、4、6 g/L 時(shí),單果重較CK 分別顯著增加2.60%(P<0.05)、2.60%(P<0.05)、9.76%(P<0.05)和4.59%(P<0.05),果實(shí)橫徑分別顯著增加4.89%(P<0.05)、4.94%(P<0.05)、8.74%(P<0.05)和7.08%(P<0.05),果實(shí)縱徑在殼聚糖濃度為4 g/L 時(shí)達(dá)最大值,較CK增加2.82 mm。果實(shí)硬度,殼聚糖濃度為1 g/L 和2 g/L 時(shí)硬度顯著高于CK,殼聚糖濃度為4 g/L 和6 g/L時(shí)高于CK,但差異不顯著。此外,不同濃度殼聚糖處理對(duì)果實(shí)的果形指數(shù)無(wú)顯著影響。

        表1 葡萄果實(shí)外觀品質(zhì)

        2.2 葡萄果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)

        由表2 可知,噴施不同濃度殼聚糖對(duì)葡萄果實(shí)內(nèi)含物含量影響較大。經(jīng)殼聚糖處理后葡萄VC 含量普遍降低,僅在殼聚糖濃度為2 g/L 時(shí)有所增加,較CK 增加24.72%(P<0.05)。果實(shí)可溶性固形物含量在殼聚糖濃度為4 g/L 時(shí)達(dá)最大值,較CK 顯著增加18.14%(P<0.05),而在2 g/L 和6 g/L 殼聚糖處理時(shí)含量比CK 稍低,差異不顯著。果實(shí)可溶性糖含量也在殼聚糖濃度為4 g/L 時(shí)達(dá)最大值,較對(duì)照增加21.31%(P<0.05),但其他濃度殼聚糖處理較CK均降低,但差異不顯著。與可溶性固形物和可溶性糖相反,可滴定酸含量在4 g/L 殼聚糖處理時(shí)含量最低,較CK 降低27.40%(P<0.05)。就糖酸比而言,當(dāng)殼聚糖濃度為4 g/L 時(shí)達(dá)最大值,較CK 顯著增加67.27%(P<0.05),其余濃度殼聚糖處理均降低了果實(shí)的糖酸比。

        表2 葡萄果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)

        2.3 葡萄果實(shí)大量元素含量

        由表3 可知,與CK 相比,4 g/L 殼聚糖處理顯著增加了葡萄果實(shí)氮含量,較CK 增加了11.93%(P<0.05),而6 g/L 殼聚糖處理降低了果實(shí)氮含量。葡萄果實(shí)磷含量,殼聚糖濃度為1、2、4 g/L 時(shí)較CK顯著增加,且4 g/L 處理達(dá)最大值,較CK 增加48.99%(P<0.05)。葡萄果實(shí)鉀含量變化趨勢(shì)與磷相似,1、2、4 g/L 殼聚糖處理顯著增加了果實(shí)鉀含量,1 g/L 殼聚糖處理的果實(shí)鉀含量最高,較CK 增加40.89%(P<0.05),6 g/L 殼聚糖處理較CK 無(wú)顯著差異。

        表3 葡萄果實(shí)大量元素含量

        2.4 葡萄果實(shí)中微量元素含量

        由表4 可知,與CK 相比,4 g/L 和6 g/L 殼聚糖處理降低了果實(shí)鈉含量,其余處理較CK 無(wú)顯著差異。與CK 相比,4 g/L 殼聚糖處理增加了果實(shí)鈣含量,而2 g/L 和6 g/L 殼聚糖處理降低了果實(shí)鈣含量。殼聚糖處理后葡萄果實(shí)的鎂和錳含量均高于CK,表現(xiàn)為:4 g/L >2 g/L >6 g/L >1 g/L >0 g/L。葡萄果實(shí)鐵含量,當(dāng)殼聚糖濃度為1 g/L 和4 g/L 時(shí)較CK 顯著增加,而2 g/L 殼聚糖處理降低了果實(shí)鐵含量。殼聚糖處理后葡萄果實(shí)的硼含量表現(xiàn)為:1 g/L >6 g/L >0 g/L >4 g/L >2 g/L。

        表4 葡萄果實(shí)中微量元素含量

        3 結(jié)論與討論

        不同濃度的殼聚糖處理均不同程度地增加了葡萄果實(shí)的單果重和縱橫徑,其中4 g/L 殼聚糖處理的單果重和橫縱徑達(dá)最大值;低濃度的殼聚糖處理可增加果實(shí)硬度。4 g/L 殼聚糖處理可增加果實(shí)的可溶性固形物和可溶性糖含量,降低可滴定酸含量。在果實(shí)礦質(zhì)養(yǎng)分吸收方面,適宜濃度的殼聚糖處理能夠促進(jìn)葡萄果實(shí)對(duì)礦質(zhì)元素的吸收。綜合分析,以4 g/L 的殼聚糖處理的葡萄果實(shí)糖酸比最高,口感風(fēng)味佳,能夠提高葡萄的果實(shí)品質(zhì)和養(yǎng)分吸收。

        有研究表明,殼聚糖可促進(jìn)植物在不同階段的生長(zhǎng)發(fā)育,從而顯著提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)[16]。此試驗(yàn)中,在葡萄果實(shí)膨大期和轉(zhuǎn)色期噴施殼聚糖后,葡萄果實(shí)的單果重、縱橫徑較對(duì)照均有所增加,當(dāng)殼聚糖濃度為4 g/L 時(shí)葡萄單果重和縱橫徑達(dá)最大值。因果實(shí)縱橫徑較對(duì)照均同步增加,因此果形指數(shù)較對(duì)照無(wú)顯著變化。此試驗(yàn)結(jié)果表明,殼聚糖在一定程度上可以促進(jìn)葡萄果實(shí)膨大并提升葡萄的外觀品質(zhì)。這與雷菲、張愛華[17-18]等在關(guān)于殼聚糖處理對(duì)櫻桃番茄、香蕉的影響上一致。分析原因,可能是殼聚糖處理增加了植物葉片的光合色素含量,從而增強(qiáng)了植物的光合作用,使同化物積累增多,產(chǎn)量增大[19-20]。硬度是硬度計(jì)測(cè)定葡萄果實(shí)達(dá)到一定變形所需要的力,與葡萄品種和成熟度有關(guān),也是衡量果實(shí)耐儲(chǔ)運(yùn)的重要指標(biāo)。此試驗(yàn)中,在噴施殼聚糖后,葡萄果實(shí)硬度增大,殼聚糖在低濃度(1~2 g/L)時(shí),果實(shí)硬度達(dá)最大值,這與劉亞平[21]的結(jié)果一致。這可能與低濃度的殼聚糖處理降低葡萄果實(shí)中的ABA 含量、增加了ZR 和GA3含量,從而延緩了果實(shí)衰老有關(guān)[21]。因此,采前噴施低濃度的殼聚糖溶液,有助于夏黑葡萄果實(shí)硬度的保持,延緩其軟化速度,有利于葡萄貯藏和運(yùn)輸。

        許多研究表明,殼聚糖處理可通過(guò)提高可溶性固形物、可溶性糖含量,降低總酸含量,提高糖酸比來(lái)提高香蕉、葡萄、番木瓜和柑橘等水果的果實(shí)品質(zhì)[18,21-23]。此試驗(yàn)結(jié)果表明,與對(duì)照相比,4 g/L 殼聚糖處理顯著提高了葡萄果實(shí)的可溶性固形物和可溶性糖含量,降低了可滴定酸含量,提高了糖酸比,這與前人的研究結(jié)果一致[7,18],原因可能在于殼聚糖處理提高了糖代謝相關(guān)酶活性,從而導(dǎo)致可溶性糖含量增加[24]。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可提高不同葡萄品種如陽(yáng)光玫瑰、赤霞珠等的內(nèi)在品質(zhì),增加果實(shí)的可溶性固形物和總糖含量,降低總酸含量[25-26]。殼聚糖對(duì)葡萄品質(zhì)的改良效果與其他生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑類似,有利于提高葡萄的內(nèi)在品質(zhì)。

        水果是人體攝入必須營(yíng)養(yǎng)元素的重要來(lái)源,大量元素和中微量元素也是果實(shí)的重要組分,可以起到維持果實(shí)品質(zhì)和提高果實(shí)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的作用。此試驗(yàn)中,1 g/L 和4 g/L 殼聚糖處理均增加了葡萄果實(shí)氮含量,這可能與殼聚糖的來(lái)源與成分有關(guān),殼聚糖來(lái)源于甲殼素,含有豐富的碳、氮元素,是自然界中除蛋白質(zhì)以外含氮最為豐富的有機(jī)氮源[27]。1、2、4 g/L 殼聚糖處理也增加了果實(shí)的磷鉀含量,表明殼聚糖有助于植物對(duì)磷鉀元素的吸收和磷鉀元素向果實(shí)的分配。此試驗(yàn)中,與對(duì)照相比,1 g/L 和4 g/L 殼聚糖處理增加了果實(shí)的鈣、鐵含量,1 g/L 和6 g/L 殼聚糖處理增加了果實(shí)的硼含量,1、2、4、6 g/L 濃度殼聚糖處理均促進(jìn)了果實(shí)對(duì)鎂和錳元素的吸收。以上結(jié)果表明,適宜濃度的殼聚糖處理能夠促進(jìn)葡萄果實(shí)對(duì)中微量元素的吸收,維持果實(shí)營(yíng)養(yǎng)元素在一個(gè)較高的水平,這可能是殼聚糖處理提高了葡萄樹體向土壤吸收養(yǎng)分元素的能力,從而提高了果實(shí)向樹體吸收養(yǎng)分元素的能力。

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