王子盾，王輝，馮郁晨，張學良，閆雷玉，劉小杰，趙政陽

西北農林科技大學園藝學院/陜西省蘋果工程技術研究中心，陜西楊凌 712100

0 引言

【研究意義】蘋果（Malus×domesticaBorkh.）作為世界四大水果之一，在世界果品特別是在加工產品貿易中占有重要地位。截至2021年，我國蘋果栽培面積和產量分別占世界的41.36%、46.85%（FAO），已躍居世界第一位。但我國主栽品種以國外品種為主，沒有自主產權的品種將成為蘋果產業(yè)今后發(fā)展的重要障礙[1]。‘瑞雪’作為黃綠色晚熟蘋果新品種，其優(yōu)異的外觀品質和獨特的內在品質，深得廣大消費者的喜愛[2]。為生產高質量果品，在‘瑞雪’生產栽培過程中常采用套袋栽培模式，在推廣初期，常采用遮光雙層三色育果袋進行套袋栽培，這種果袋雖然提高了果實的外觀品質，但極大地降低了果實的風味，味道寡淡[3]?，F(xiàn)階段‘瑞雪’主要以配套透光專用育果袋進行栽培，可提高其外觀和內在品質，但市面上存在不同顏色的透光專用育果袋，其對品質的影響各有不同。因此，開展蘋果育果袋內光質對果實品質的研究對指導蘋果生產具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】果實套袋后主要改變了袋內的微域環(huán)境，如光質、溫度、濕度、氣體等，從而影響了果實的各項品質指標，包括單果重、色澤、硬度、果形指數、葉綠素、可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量、多酚含量、香氣物質等[4-6]。眾所周知，蘋果套袋后改變最大的為光照環(huán)境，而光受體通過接受不同波長的光影響果實的生長發(fā)育[7-8]。不同光質處理對果實品質的提升具有增效作用，孔佳君等[9]研究表明，紫色濾光膜處理下的‘碭山酥’梨可溶性固形物含量較高，而藍色果袋處理后的‘富士’蘋果中可溶性固形物和可滴定酸含量顯著提高[10]。多酚、類黃酮是構成果實內在品質的重要指標，對人體有抗氧化、清除自由基等功能。前人研究表明，光質能夠影響多酚和黃酮類化合物的積累，如藍光處理下番茄果實的類黃酮含量顯著升高，而紫光能夠正向影響番茄果實內總酚含量的提升[11-12]。香氣作為影響果實品質重要的因素，其含量的多少與光質條件密切相關。藍色果袋處理能夠顯著提高‘巨峰’葡萄中醛類和酮類含量的積累，而紅色果袋處理后明顯抑制了香氣的形成[13]?！颈狙芯壳腥朦c】‘瑞雪’蘋果在栽培過程中采用的專用單層育果袋主要以白色和綠色為主，其他顏色果袋的研究甚少；另外，前人針對不同光質對果實品質的形成主要集中在藍光和紅光對蔬菜的影響，而不同光質條件對蘋果品質形成的研究還相對較少?！緮M解決的關鍵問題】通過對比不同果袋內光質環(huán)境的差異，探討不同波長的光質對‘瑞雪’蘋果果實品質的影響，為生產更高品質的蘋果提供理論依據及技術支持。

1 材料與方法

試驗于2021年6—11月在陜西省渭南市白水縣西北農林科技大學白水蘋果試驗站進行。海拔高度為908 m，年平均降雨量為578 mm，年平均氣溫為11.4℃。

1.1 試驗設計

以5年生‘瑞雪’蘋果為試材，砧木為M26，株行距為1.5 m×4.0 m，樹勢中庸，長勢一致，常規(guī)肥水管理與病蟲害防治。選取通風和光照條件好的 30株果樹，于盛花期（4月12日）后70天，使用8種不同顏色果袋在樹體外圍將果實進行隨機套袋，每棵樹每種果袋套10個果實，總計每個處理套300個果實。果袋材質為單層木漿紙，規(guī)格為164 mm×206 mm，單個果袋重3.6 g，以外層涂紅、橙、黃、綠、靛、藍、紫等7種顏色的育果袋為處理，以白色單層育果袋為對照。于盛花后190 d統(tǒng)一采收，采樣后每個處理隨機選取9個果實進行取樣，立刻存放于液氮中進行冷凍干燥，放于-80℃冰箱保存，用于后期相關指標的測定，每個指標選取3次生物學重復。

1.2 果袋光譜測定

用拉曼光譜儀（QE Pro Raman）測定不同顏色果袋內透射光光譜，測定波長為380—740 nm，輸出的光譜數據為ADC值。

1.3 果實外觀品質測定

果面色澤：用Minolta CR-400型色差計測量果面的 L*（代表明度值，L*值越大明度值越高）、a*（代表紅/綠值，a*值越大說明顏色越紅）、b*值（代表黃/藍值，b*值越大說明顏色越黃）。光潔分級：0級果皮細膩；1級果面稍粗糙；2級果面粗糙，稍暗；3級果面粗糙，如同未套袋果。光潔指數：光潔指數（%）=[Σ（光潔級別×該級別果個數）/（調查總果個數（100個）×最高級別）]×100。果點分級：0級果面皮孔木質化程度很小；1級果面皮孔木質化程度??；2級果面皮孔木質化程度大；3級果面皮孔木質化程度大且褐化。果點指數：果點指數（%）=[Σ（果點級別×該級別果個數）/（調查總果個數（100個）×最高級別）]×100。著色分級：0級果面綠色或者黃色均勻，無紅色；1級果面有1 cm2著紅色；2級果面有3 cm2著紅色；3級果面有1/4面積著紅色。著色指數：著色指數（%）=[Σ（著色級別×該級別果個數）/（調查總果個數（100個）×最高級別）]×100。葉綠素測定：乙醇提取比色法，利用紫外可見分光光度計，在波長470、665和649 nm下分別進行比色，按公式計算出葉綠素總含量。

1.4 果實內在品質測定

用FTA-GS-15型水果質地分析儀（南京銘奧儀器公司）測定果實硬度；可溶性固形物含量用 ATAGO數顯糖度儀測定；采用 FRUIT ACIDZTY METER GMK-835F型蘋果酸度計（G-WON Korea）測定可滴定酸；Vc含量采用鉬藍比色法，采用紫外-可見光分光光度計測定760 nm波長的吸光值，根據公式計算出Vc含量；抗氧化物質的測定：總酚含量的測定按照福林酚法，總黃酮含量測定采用DMACA法，總類黃酮含量參照聶繼云等[14]的方法進行測定；果實的揮發(fā)性香氣物質的測定參照孟智鵬等[15]的方法，采用頂空固相微萃取法提取，利用Trace DSQ GC/MS氣相色譜-質譜聯(lián)用儀測定；參照王艷穎等[16]的方法，采用高效液相法，測定蘋果的糖組分?？偺呛?蔗糖+葡萄糖+果糖+山梨醇，甜度值=果糖×1.75+蔗糖×1+葡萄糖×0.7+山梨醇×0.4[17]。

1.5 數據分析

試驗數據測定取3次生物學重復，所有數據利用Microsoft Office Excel 2010軟件進行整理，數據以平均值±標準差表示。運用SPSS 26.0軟件對數據進行方差分析、相關性分析、聚類分析。其中方差分析中采用Duncan’s統(tǒng)計法計算各處理間顯著性（P＜0.05）；相關性分析采用雙變量皮爾遜相關性分析法；聚類分析采用平方歐式距離來計算不同處理間的距離d值，即相似度，處理間d值越小，相似度越近。

2 結果

2.1 果袋內光質組成

與白色果袋相比，紫色果袋內的紫光、紅光透過率明顯提高，比對照分別高14.7%、10.0%，紅色果袋內紅光透過率比對照高 13.4%。此外，通過分析果袋內各段光波透過率發(fā)現(xiàn)，紫色果袋內紫光透過率最高，為對照的1.15倍；紅色果袋內透過率最高的為紅光，為對照的1.13倍；藍色果袋內藍光透過率最高（圖1）。說明果袋內的光質組成主要與果袋顏色有關。

圖1 不同顏色果袋內各光波相對透過率Fig.1 The relative transmittances of different color fruit bags under different wavelengths

2.2 果袋內光質分類及對果皮著色的影響

將不同顏色果袋內光譜數據經Z-Score標準化后，采用平方歐式距離法進行聚類分析，可將7種不同顏色果袋內光質組成分為4類（圖2-A）：第1類為靛色和藍色果袋，這類果袋特點為380—500 nm范圍內的光較多，565—740 nm波長的光較少；第2類為綠色果袋，袋內光質組成為500—565 nm較多，其他波長的光較少；第3類為橙色和黃色果袋，其袋內光質特征與第一類相反；第4類為紅色和紫色果袋，袋內380—440 nm和590—740 nm較多，485—590 nm較少。另外，通過表觀觀察發(fā)現(xiàn)，白色果袋處理后，果面會有不均勻的著色，并且果點木質化程度較高；第1類果袋處理后果面顏色呈純綠色；第3類果袋處理的果面顏色偏黃，呈黃綠色（圖2-B）。

圖2 果袋光質分類及對果皮著色的影響Fig.2 Classification of light quality in fruit bags and its effect on peel coloration

2.3 不同顏色果袋對‘瑞雪’外觀品質的影響

結合表1和圖2-B可知，白色果袋處理后，果皮的a?值（紅/綠）最高，而其他顏色果袋處理后，顯著降低了果面的著色程度。此外，白色果袋處理后的果點指數及著色指數分別高達35.56%、63.33%。以上結果表明，單層白色果袋更容易使果皮著色且果點木質化程度較高。不同顏色果袋處理后能顯著提高果面的亮度和b?值（黃/藍），如表1所示，不同顏色果袋處理后果皮的L?值和b?值均高于白色果袋。而對比彩色果袋之間的a?值發(fā)現(xiàn)，紅袋（-9.9）、橙袋（-10.48）、黃袋（-10.22）處理的 a?值要高于綠袋（-11.77）、靛袋（-11.37）、藍袋（-11.36）和紫袋（-10.95）的處理，表明紅、橙、黃色果袋處理后提高了果面的紅色程度。不同顏色果袋處理后，果皮葉綠素含量差異顯著，且均低于對照，而紫袋、藍袋、靛袋、紅袋處理的果皮葉綠素含量高于綠袋、橙袋、黃袋，說明高藍光透過量的果袋有利于葉綠素的合成。

表1 不同顏色果袋對‘瑞雪’外觀品質的影響Table 1 Effects of different color fruit bags on the external quality of Ruixue fruits

2.4 不同顏色果袋對‘瑞雪’果實內在品質的影響

2.4.1 對果實抗氧化物質的影響 由圖3可知，不同顏色果袋處理下果實總酚、總類黃酮、總黃酮含量均顯著低于白色果袋處理。其中紫色果袋處理的總酚含量顯著高于其他顏色果袋，為1.325 mg·g-1（圖3-A），其次為靛色和藍色果袋，分別為1.242和1.239 mg·g-1，而橙色及紅色果袋相對較低，分別為1.177和1.172 mg·g-1，最低的為黃色果袋（1.147 mg·g-1）。不同顏色果袋處理后果實總類黃酮含量（圖 3-B）存在顯著差異，其含量由高到低為：紫袋＞藍袋＞靛袋＞綠袋＞黃袋＞橙袋＞紅袋。而果實總黃酮含量（圖3-C）表現(xiàn)為，紫色果袋處理后顯著高于靛色果袋，二者分別為66.4和63.6 μg·g-1。綜上，紫色、藍色、靛色果袋處理的總類黃酮、總酚含量顯著高于黃袋、橙袋和紅袋，說明相較于高紅光透過量的果袋，高藍光透過量的果袋更能提高果實中總類黃酮和總酚含量，使果實內在品質更接近于白色果袋處理。

圖3 不同顏色果袋對‘瑞雪’果實內在品質的影響Fig.3 Effects of different color fruit bags on the internal quality of Ruixue fruits

2.4.2 對果實硬度、固酸比、Vc含量的影響 果實硬度測定表明，綠色和白色果袋處理后，果實硬度明顯提高，而紅色果袋硬度最低。與白色果袋處理相比，靛色果袋處理后的可溶性固形物含量顯著提高7.5%，其他果袋之間無顯著性差異。橙色和綠色果袋能顯著降低果實中可滴定酸含量，因此，橙色、綠色果袋處理后果實的固酸比顯著高于白色果袋處理，分別顯著提高29.5%、22.5%；而靛、藍、紫色果袋處理的固酸比較低，且與對照相比差異不顯著。Vc含量最高的為紅色果袋處理的果實，比對照高6.3%，綠色果袋處理后果實的Vc含量最低，較對照顯著低8.7%。說明靛色果袋處理能提高果實的可溶性固形物含量，而紅色果袋有利于提高果實Vc含量。

表2 不同顏色果袋對‘瑞雪’果實內在品質的影響Table 2 Effects of different color fruit bags on the internal quality of Ruixue fruits

2.4.3 對果實糖組分的影響 糖是影響果實風味形成的重要指標之一，而果糖與蔗糖又是影響果實糖積累最重要的兩種糖。通過對不同顏色果袋處理后糖組分測定分析，由表3可知，靛色和橙色果袋處理的果實果糖含量分別為58.39和57.63 mg·g-1，顯著高于其他顏色果袋，但與對照相比無顯著差異；不同顏色果袋處理后果實中的蔗糖含量差異顯著，其中，與白色果袋相比，黃色果袋處理后蔗糖的含量最高，比對照顯著提高12.8%，只有橙色果袋處理后蔗糖含量略降低?？偺呛考疤鸲戎当砻?，靛色果袋的總糖含量和甜度值高于白色果袋處理，說明靛色果袋對增加果實中糖分積累有促進作用。

表3 不同顏色果袋對‘瑞雪’果實糖組分的影響Table 3 Effects of different color fruit bags on the soluble sugar content of Ruixue fruits

2.5 不同顏色果袋對‘瑞雪’果實香氣物質含量的影響

酯類、醛類、醇類、酮類等揮發(fā)性化合物是主要的香氣物質。由圖4可知，藍色果袋處理后果實的酯類、醛類、醇類、酮類含量分別為 115.46、505.82、280.80和2.37 μg·kg-1，均顯著高于白色果袋和其他顏色果袋處理。對這4類物質總含量的對比發(fā)現(xiàn)，藍、紫、靛色果袋處理后的果實香氣物質總含量均顯著高于對照，其中藍色果袋最高，比對照高2.89倍；其他果袋從高到低排序分別為：黃袋＞綠袋＞紅袋＞橙袋。因此，相對于高紅光透過量的果袋，紫、藍、靛等高藍光透過量的果袋能夠顯著提升果實中香氣物質的總含量。

圖4 不同顏色果袋主要香氣物質含量Fig.4 Content of main aroma substances in different color fruit bags

2.6 光質與果實品質相關性分析

光質與多個指標存在顯著相關性（圖5）。其中L*值與紫光/靛光值相關性最顯著，相關系數高達0.901，b*與紫光/藍光值的相關性系數為 0.854，說明一定范圍內的紫光可提高果皮的明亮度和黃色值。a*值與橙光存在顯著相關關系，與靛光則為顯著負相關，相關系數分別為0.810、-0.819，說明橙光提高了果皮的紅色值。果實可溶性固形物、可滴定酸與紫光/橙光值、紫光/紅光值顯著相關，即相對環(huán)境下紫光越多，果實可溶性固形物和可滴定酸含量越高。葉綠素、總類黃酮、總酚是果實重要的色素物質和抗氧化物質，這些物質均與藍光呈顯著相關性，相關系數分別為0.947、0.822、0.851，表明藍光促進了果實葉綠素、總類黃酮、總酚的積累。此外，藍光、紫光/橙光、紫光/紅光與香氣物質總含量顯著相關，說明藍光和紫光促進了果實香氣物質的積累。

圖5 光質與果實品質相關性分析Fig.5 Correlation analysis of light quality and fruits quality

3 討論

3.1 不同顏色育果袋影響‘瑞雪’蘋果的外觀品質

果實套袋可有效阻隔外界不利的環(huán)境因素對果面造成的損害，提升果面光潔度的同時，解袋后加速了果實的著色，從而改善果實的外觀品質[18]。前人研究表明，通過改變果袋顏色能夠影響果實著色，黃色果袋處理‘云紅梨2號’花青苷含量最高，綠色果袋最低[19]。本研究中，果袋顏色改變了袋內光質的構成，從而影響了果實的著色，其中白色果袋的著色指數最高，這也與馬策等[19]的研究結果基本一致。宋哲等[20]研究結果表明，白光可促進‘紅富士’蘋果果實PAL酶活性以及花青苷含量的增加。綜上，‘瑞雪’雖然是黃綠色品種，但在一定光質條件下也會誘導花青苷的合成。在不同顏色果袋對‘金冠’蘋果的研究中，藍色果袋處理下的果皮葉綠素含量最高，且促進HEMA1、CHLH、CAO等葉綠素合成途徑結構基因的表達[21]。光質在其他植物上的研究表明，藍光可促進樺樹葉片[22]、生姜葉片[23]和風信子愈傷組織[24]葉綠素的含量，并且藍光處理有利于葉綠體的發(fā)育[25]。這與本研究結果一致，高藍光透過量的果袋可顯著提高果皮葉綠素的含量。此外，果面亮度也是決定果實外觀品質形成的重要因素，趙淼等[26]在不同光質對草莓色素物質的研究中認為，藍光有利于提高果實表面的亮度值，本研究中，白色果袋的果皮亮度要顯著低于其他顏色果袋，這與張修德等[21]的結論基本一致，低透光率的果袋處理可提高‘金冠’蘋果果面光澤亮度，但是，不同光質如何促進果面亮度形成的具體機理還有待研究。

3.2 不同顏色育果袋影響‘瑞雪’蘋果的內在品質

果實中的糖酸含量及揮發(fā)性物質總量是決定果實風味的重要因素。不同光質環(huán)境能夠顯著影響果實風味物質的合成?？准丫萚9]指出，紫色濾光膜內的藍光透過率高，可提梨果實的可溶性固形物。藍色濾光膜處理下促進了‘紅地球’葡萄[27]果實中可溶性固形物和總糖含量的積累，并且藍色果袋處理增加了‘富士’蘋果[10]的可溶性固形物和可滴定酸含量。也有研究表明，紅光處理可以有效促進‘陽光玫瑰’葡萄[28]、生菜[29]及番茄[30]等作物中可溶性糖的積累。本研究結果表明，紫光和橙光的比值有利于可溶性固形物的積累，相對環(huán)境下紫光可能是影響‘瑞雪’蘋果碳氮代謝的光質因素，這與上述結果略有不同，原因可能與品種和果袋材料的差異有關。多酚和類黃酮是植物體內重要的次生代謝物，多數由苯丙氨酸轉化而來[31]。不同光質可通過影響隱花色素和向光素來調節(jié)黃酮的代謝[32]。藍光處理可提高幼苗體內多酚化合物、黃酮類物質的積累[33]；同時，藍色LED照明也會增加萵苣中類黃酮含量[34]。這與本研究結果基本一致，藍光促進總酚、黃酮類化合物的形成可能與藍光影響苯丙烷和黃酮代謝途徑相關酶的活性有關[35]。‘瑞雪’蘋果因具有獨特的香氣物質而呈現(xiàn)出特有的風味，其主要揮發(fā)性化合物主要為酯類、醛類、醇類和酮類[36]。王海波等[13]在對‘巨峰’葡萄的研究中發(fā)現(xiàn)，藍色果袋處理的葡萄果實中香氣揮發(fā)性總含量顯著增加，其中主要表現(xiàn)為醛類和酮類含量顯著增加，而紅色果袋處理后香氣揮發(fā)性總含量下降。在LED對甜瓜的補光研究中認為，混合光紅/藍6∶1能夠提高甜瓜果實中酯類物質的含量，其次為藍光[37]。高藍光透過量的果袋提高了果實香氣物質的總含量，其原因可能是果袋內相對較高的藍光條件影響了MdADH、MdAAT、MdLOX等香氣合成相關基因的表達，進而影響其酶活性，從而增加了果實香氣物質的合成[36]。

4 結論

不同顏色育果袋處理對‘瑞雪’蘋果外觀及內在品質均有一定影響，通過比較7種不同顏色果袋以及袋內不同光質對果實品質的影響，發(fā)現(xiàn)紫色果袋處理后的總酚、總類黃酮、總黃酮等抗性物質均最高。同時，紫光與果實 L*值、b*值、可溶性固形物、可滴定酸等多項果實品質指標存在顯著正相關關系，Vc含量最高的為紅色果袋。此外，藍光增加了‘瑞雪’果皮葉綠素和果實總酚含量，并且促進了果實香氣物質的積累。因此，在‘瑞雪’套袋栽培過程中，適當增加果袋中紫光、藍光量能夠顯著提高果實品質。