生物活性水对酿酒葡萄蛇龙珠品质和糖酸积累规律的影响

林 聪，王振平，周 兴，李文超，代红军

(宁夏大学 a 葡萄与葡萄酒教育部工程研究中心，b 农学院，宁夏 银川 750021)

葡萄酒的质量很大程度上取决于酿酒葡萄原料的品质[1]，而糖和酸含量是评价优质酿酒葡萄的基础指标。糖酸含量的高低决定着葡萄酒的酒度和风味，此外色素、香气和酚类物质的形成也与糖有关。提高葡萄原料的品质主要从品种自身内在因素与外界坏境两方面来着手，对于特定的酿酒葡萄品种，不易改变其内在因素，但可以人为改变外界环境因子[2]。目前，已有很多有关外界环境对葡萄品质影响的研究，但多集中在整形修剪[3-4]、疏花疏果减少负载量[5-8]、施肥改善土壤条件[8-11]以及应用外源植物生长调节剂[12-13]来提高葡萄品质等方面。生物活性水是一种新型循环农业技术的产物，是采用“BMW”(Bacteria,Mineral,Water)技术处理畜禽粪便污水，利用自然界中的微生物、矿物质及水创造出类似自然净化系统的人工循环系统，由此生产的含有多胺类物质的液体[14-15]。据报道，日本早在20多年前就已有生物活性水，并直接为农场企业或农民采用，使用效果良好。在国内，也有少量关于生物活性水在农作物上应用的研究报道[16-17]，但在果树上的研究却很少。为此，本研究采用田间试验，通过测定葡萄果实可溶性糖、可滴定酸、色素、单宁等品质指标及糖代谢相关酶活性的变化，探讨生物活性水对酿酒葡萄蛇龙珠果实品质及糖酸积累规律的影响，以期为我国酿酒葡萄的栽培及葡萄酒品质的研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 葡萄品种及生物活性水 本试验于2012年在宁夏大学玉泉营葡萄基地(位于宁夏贺兰山东麓地区)和宁夏大学葡萄栽培生理实验室进行，选取生长发育一致、无病虫害的5年生欧亚种酿酒葡萄品种蛇龙珠(VitisviniferaL.cv.Cabernetgernischt)为试材，行距3.5 m，株距1 m，采用单臂篱架整枝，东西行向，常规管理。试验药剂生物活性水原液为中日合作“粪尿无害化处理技术研究”项目的产品。

1.1.2 主要生化试剂 蒽酮、硫酸、福林-丹尼斯(F-D)、乙醇、氢氧化钠、无水碳酸钠、水合碳酸钠、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、3,5-二硝基水杨酸(DNS)、间苯二酚、盐酸、苯酚、无水亚硫酸钠、酒石酸钾钠、柠檬酸、磷钼酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、吐温-20、牛血清蛋白和蔗糖，以上试剂均为分析纯生化试剂。

1.2 试验方法

试验共设4个处理，即将生物活性水原液稀释50(处理A)、100(处理B)、200(处理C)、400倍(处理D)用于叶面喷施，以清水处理为对照(CK)，每个处理选30株，10株为1个小区，设置3个重复，随机区组设计。从花后30 d(即转色期前半个月)开始，每隔7 d对葡萄进行1次叶面喷施，共喷施3次。从08-08(即花后53 d)开始，每隔7 d采样1次果实样品，直至采收期结束，每次采样时从各处理植株的上、中、下3个部位的5～6个果穗上采取大小均一的果实，液氮速冻后用冰盒带回实验室，贮于 -80 ℃冰箱中备用。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 可溶性总糖、还原糖含量 总糖采用蒽酮-硫酸法[18]测定，还原糖采用DNS法[19]测定。

1.3.2 可滴定酸含量 采用酸碱滴定法[20]测定。

1.3.3 色素含量 参照杨夫臣等[21]改进的方法。准确称取葡萄果实粉末0.5 g于离心管中，加入10 mL乙醇(体积分数70%)与柠檬酸(质量分数0.5%)按体积比5∶1混合而成的提取液，于80 ℃恒温水浴锅中浸提90 min,接着迅速用冰水冷却后，4 000 r/min离心15 min，冲洗1次，用原提取液定容到100 mL，用紫外分光光度计在530 nm处测定其吸光度。

1.3.4 单宁含量 采用福林-丹尼斯法[22]测定。

1.3.5 总酚含量 采用福林-肖卡法[22]测定。

1.3.6 蔗糖转化酶活性 取花后60～95 d的样品，测定其蔗糖转化酶活性，其中可溶性酸性转化酶(Soluble acid invertase，SAI)、可溶性中性转化酶(Soluble neutral invertase，SNI)活性的测定参照Lowell等[23]和Hubbard等[24]的方法进行；细胞壁结合的酸性转化酶(Cell wall-bound acid invertase，CBAI)活性的测定参照Miron等[25]的方法进行。各指标重复测定3次，结果取平均值。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2003版、DPS v7.05版及SAS 8.1版软件对试验数据进行统计与分析，并采用新复数极差法进行差异性比较。

2 结果与分析

2.1 生物活性水对酿酒葡萄品质的影响

由表1可知，除稀释400倍生物活性水喷叶处理葡萄果实的可溶性总糖含量略有降低外，其余生物活性水处理葡萄果实的可溶性总糖含量均较对照有所提高，但差异均不显著；C处理可以极显著降低总酸含量，D处理可以极显著提高总酸含量；4个生物活性水处理均可以极显著提高果实的色素含量；A、C、D处理可以极显著提高葡萄皮的单宁含量，B、C、D处理可以极显著提高葡萄籽的单宁含量；除D处理外，其余处理葡萄果实的糖酸比均有不同程度的升高；不同生物活性水处理均可以降低葡萄果实的总酚含量，但只有C处理有极显著差异。A、B、C处理较对照而言，葡萄果实色素分别提高了48.53%，10.29%和7.35%，葡萄皮单宁含量分别提高了35.65%，23.04%和37.39%，葡萄籽单宁含量分别提高了0.33%，2.96%和27.26%；较对照而言，D处理葡萄果实可滴定酸含量提高了7.70%，色素提高了23.53%，葡萄皮单宁含量提高了39.13%，糖酸比降低了7.60%。总体来看，D处理可以有效提高葡萄果实的整体品质。

表1 生物活性水对酿酒葡萄品质的影响

2.2 生物活性水对葡萄果实可溶性总糖积累的影响

生物活性水对葡萄果实发育过程中可溶性总糖积累的影响结果见图1。

图1 生物活性水对葡萄果实发育过程中可溶性总糖积累的影响

由图1可知，在葡萄转色早期，其果实的糖含量较低，在花后53～60 d时，糖的积累很快；花后60～81 d，糖的积累趋缓，至花后81 d时，糖的积累达到最高值；花后81～95 d，糖含量基本趋于稳定。在生物活性水处理早期，A处理可以明显地促进糖的积累，随着生物活性水稀释倍数的增大，其对糖积累的促进作用也随之减小，其中C、D处理有降低糖含量的趋势，在处理后期，A、B处理对糖含量的积累表现出一定的促进作用。

2.3 生物活性水对葡萄果实中可溶性还原糖积累的影响

在酿酒葡萄果实中，可溶性总糖的主要成分是还原糖。生物活性水对葡萄果实中可溶性还原糖积累的影响结果见图2。由图2可知，低稀释倍数的生物活性水处理可以提高葡萄果实可溶性还原糖含量，高稀释倍数的生物活性水处理有降低葡萄果实可溶性还原糖含量的作用。在喷施生物活性水处理早期(即花后53～74 d)，A、B处理可以提高可溶性还原糖含量，C处理有降低可溶性还原糖含量的作用，而在处理后期(即花后88～95 d)，A、B、C处理均可以提高可溶性还原糖含量，且以B处理表现最为稳定。

2.4 生物活性水对葡萄果实中SAI活性的影响

生物活性水对葡萄果实发育过程中可溶性酸性转化酶活性的影响结果见图3。图3表明，在葡萄果实发育进入转色期后，不同生物活性水处理的SAI活性的变化趋势基本一致。花后60～74 d，不同处理的SAI活性均逐渐增加，在花后74 d达到高峰，之后SAI活性逐渐降低。CK处理的SAI活性在进入转色期后一直处于下降趋势。在处理前期(花后60～67 d)，A、B处理的SAI活性明显高于对照(CK)，在花后74～95 d，A、B、C、D处理的SAI活性均高于对照，且差异显著。4个处理中，D处理的SAI活性在转色期后的变化表现得相对较为稳定。

图2 生物活性水对葡萄果实发育过程中可溶性还原糖积累的影响

2.5 生物活性水对葡萄果实中SNI活性的影响

图4表明，在葡萄果实发育进入转色期后，在不同处理条件下，葡萄果实的SNI活性变化趋势基本一致。花后60～67 d，SNI活性显著下降；花后67～81 d，SNI活性总体呈增加趋势，之后SNI活性的变化逐渐趋于稳定状态。喷施生物活性水处理初期(即花后60～74 d)，A、B处理的SNI活性高于对照；在花后74～88 d，A、B、C处理的SNI活性均高于对照，D处理的SNI活性低于对照，而至采收期(花后95 d)，D处理果实的SNI活性又有所增大，并显著高于对照。

2.6 生物活性水对葡萄果实中CBAI活性的影响

图5表明，在果实发育进入转色期后，不同生物活性水处理葡萄果实的CBAI活性的变化趋势基本一致，总体上均呈降低趋势。在花后60～67 d，A、B、D处理果实的CBAI活性逐渐增大，并于花后67 d达到高峰，67～74 d降低，74～81 d升高，并于81 d时再一次达到高峰，但此时各个处理(除D处理外)的CBAI活性均显著低于花后67 d时的活性；81～95 d各处理CBAI活性呈下降趋势。C处理和CK的 CBAI活性在花后60～74 d呈下降趋势，在花后74～81 d呈上升趋势，并于花后81 d时达到峰值，之后下降。在转色期后，不同生物活性水处理葡萄果实的CBAI活性均高于对照，且差异显著。

2.7 生物活性水对葡萄果实发育过程中可滴定酸含量的影响

由图6可见，不同处理葡萄果实发育过程中的可滴定酸含量在花后53～67 d均快速降低，而花后67 d之后，葡萄果实中的可滴定酸含量降低较慢。由图6可知，不同生物活性水处理对可滴定酸含量的影响有明显差异，且低稀释倍数的生物活性水有促进可滴定酸稳定的效果。在处理早期(即花后53～67 d)，A、B处理可降低可滴定酸含量，且效果较为明显，随着生物活性水稀释倍数的增大，果实的可滴定酸含量呈增加趋势，且D处理的作用效果相对较强。在处理后期(即花后74～95 d)，C处理果实可滴定酸含量较其他处理低，D处理的可滴定酸含量较高。在果实的发育过程中，A、B处理的可滴定酸含量在花后80 d已基本稳定。

图4 生物活性水对葡萄果实发育过程中可溶性中性转化酶(SNI)活性的影响

图6 生物活性水对果实发育过程中可滴定酸含量的影响

3 讨 论

生物活性水不仅仅是生态环保液态肥，还可以作为植物调节剂[26-27]，为植物提供易被吸收的无机态营养物质以及有益微生物次级代谢物，对植物生长、生理具有重要影响，而且可以保护植物在逆境下生长，同时含有有益微生物，可改善土壤中好气性微生物活性，抑制病源微生物的繁衍。宁夏贺兰山东麓作为优质酿酒葡萄产区之一，土壤多为砂质土壤且地力贫瘠。本试验研究了不同稀释倍数的生物活性水对酿酒葡萄果实品质及果实发育过程中糖酸积累规律的影响，结果表明，生物活性水对葡萄的可溶性总糖含量影响不大，但可降低总酚含量及提高果实色素、葡萄皮单宁含量，这与马丽[28]、田义等[29]的报道相似，其原因可能是花色苷的形成需要可溶性糖[30]，色素显著升高，可溶性糖更多的参与色素的形成，以致总糖含量升高不显著。生物活性水稀释倍数过大会抑制葡萄籽单宁含量，但会增加果实的可滴定酸含量，这可能是由于稀释倍数较大时，生物活性水中不同的有效成分所产生的效应大小不一所致。不同稀释倍数生物活性水处理对葡萄的色素、单宁、总酚、可滴定酸含量均有明显影响，但将生物活性水原液稀释到400倍对葡萄进行喷施，可以显著提高葡萄中的可滴定酸、色素、皮单宁含量。

葡萄果实发育过程中可溶性糖和酸的积累变化可以体现葡萄果实的成熟状况，也能够反映生物活性水对葡萄各个发育期的影响，同时糖和酸也是葡萄酒酿造过程中的重要品质参考指标。酿酒葡萄果实在进入转色初期时，其可溶性糖含量低，可滴定酸含量高，随着果实的成熟，其可滴定酸含量降低，可溶性糖含量升高。不同生物活性水处理对葡萄糖酸积累的变化趋势无显著影响，但在各个时期对糖酸含量的影响表现出一定的差异。在转色初期，低稀释倍数的生物活性水可显著降低果实可滴定酸含量，增高可溶性总糖、还原糖含量，高稀释倍数的生物活性水可增高果实可滴定酸含量，降低可溶性总糖、还原糖含量。在转色后期，生物活性水稀释倍数过大或过小对可滴定酸含量影响不大，稀释200倍时可显著降低可滴定酸含量，而且低稀释倍数的生物活性水可提高还原糖含量。

葡萄果实中的糖分、有机酸、单宁、总酚、花色素以及风味物质是评价葡萄品质的重要指标，而糖是诸因素的基础，蔗糖代谢酶是糖积累的重要影响因子。蔗糖代谢酶主要包括蔗糖转化酶和蔗糖合成酶2种，其中转化酶在果实糖分积累中起主要作用[31]。近年来，有关蔗糖代谢酶与果实糖积累之间存在密切联系的报道已有很多。本研究发现，葡萄果实中不同的酶对糖积累的影响不同，在葡萄进入转色期后，酸性转化酶的活性始终高于中性转化酶以及细胞壁结合的酸性转化酶，且细胞壁结合的酸性转化酶活性高于中性转化酶，但这3种酶活性基本上均随着果实的成熟而降低，这可能与葡萄果实细胞中的酸性大小有关，在合适的pH值下，酶的活性才能达到最活跃状态，pH过低或过高均会抑制酶的活性。葡萄果实是主要的库器官，蔗糖作为运输物质经韧皮部进入到果实后，在果实中主要是被蔗糖转化酶转化为还原糖贮存在果实细胞中，因此葡萄果实中的蔗糖含量很少，这与本试验中果实的可溶性总糖主要以还原糖的形式存在一致。本试验研究了不同稀释倍数的生物活性水对葡萄蔗糖转化酶的影响，结果表明，生物活性水对蔗糖转化酶活性有显著的影响，适当稀释倍数的生物活性水可以大大提高葡萄果实蔗糖转化酶的活性。

4 结 论

(1)不同稀释倍数的生物活性水对酿酒葡萄蛇龙珠果实可溶性总糖含量无显著影响，但均可提高葡萄皮单宁及色素含量，降低总酚含量。生物活性水原液稀释400倍时可以显著提高葡萄果实中的有机酸、色素和葡萄皮单宁含量，并降低糖酸比；稀释200倍时可以显著降低葡萄果实中的有机酸含量，提高色素、葡萄皮单宁和葡萄籽单宁含量及糖酸比。

(2)在葡萄果实发育进入转色期以后，叶面喷施稀释50，100倍生物活性水，可以促进果实可溶性总糖及还原糖的积累；喷施处理前期，稀释200及400倍的生物活性水有降低果实可溶性糖和还原糖含量的趋势，在处理后期均可以促进可溶性总糖及还原糖的积累。

(3)稀释50及100倍的生物活性水均可提高葡萄果实可溶性酸性转化酶、中性转化酶和细胞壁结合的酸性转化酶活性；稀释400倍时可提高可溶性酸性转化酶和细胞壁结合的酸性转化酶的活性。

(4)葡萄果实发育进入转色期以后，稀释400倍的生物活性水有提高果实有机酸含量的作用，稀释200倍则可使果实有机酸含量降低。

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