皱皮木瓜果实发育后期品质变化及其成熟阶段的划分初探

邵文豪，董汝湘，刁松锋，2，孙洪刚，姜景民＊，李军民，黄世清

（1中国林业科学研究院亚热带林业研究所，浙江富阳311400；2中国林业科学院 经济林研究开发中心，郑州450003；3长阳县林业局，湖北长阳443500；4 安吉县龙山林场，浙江安吉313300）

皱皮木瓜［Chaenomelesspeciosa（Sweet）Nakai］是蔷薇科（Rosaceae）木瓜属（Chaenomeles）多年生落叶灌木或小乔木，为中国南北各地广泛栽培的重要经济树种［1］。皱皮木瓜果实营养丰富、气味芳香，富含糖类、氨基酸类、黄酮类、皂苷类、有机酸类等多种有效成分，是一种药食兼用的水果类型［2－4］。长期以来，皱皮木瓜种植者和收购者为抢占市场，对皱皮木瓜果实过早采收，严重影响了果实产量和果品质量。果实品质是由外观、风味、鲜食、营养、贮运、加工及遗传等许多性状构成，而外观、质地等是反映果实成熟度的重要指标［5－7］。因此，探讨皱皮木瓜果实发育过程中品质的变化，对于确定其品质形成关键时期与适宜的采收时期，实现其优质生产具有重要意义。

果实成熟涉及芳香气味和外观色泽等质地感官变化，是一个基因调节的过程，分子和生化变化导致了果实色泽、硬度、香气和风味的变化［8－10］。皱皮木瓜有机酸含量高，口感酸涩，刘世尧［3］对其果实全发育期有机酸组成及代谢规律进行研究，探索了其果实高酸积累机制。选择适宜的成熟期进行果实采收对于获取优良的果品至关重要［11－12］。张伟伟［4］研究了皱皮木瓜果实生长发育及主要营养物质的变化，但并未对发育后期的品质指标进行测定，无法对果实成熟度予以判断。张秀秀等［13］对皱皮木瓜3 个品种果实品质进行综合评价，提出皱皮木瓜果实品质最好的时期在盛花后60d左右，然而该时期果实大小、质量正快速增长，并不适为最佳采收期。秦盛华［14］通过对同属植物光皮木瓜（Ch.sinensis）果实发育后期齐墩果酸、多糖、黄酮等成分含量的分析，分别提出了果实不同利用方式的适宜采收期。目前关于皱皮木瓜果实品质形成关键时期以及成熟进程的判断尚未见系统报道。本实验针对皱皮木瓜普遍早采影响果实产量和品质的问题，研究其果实发育后期品质指标的变化，探讨其品质形成的关键时期及成熟阶段的划分，旨在为其适宜采收期的确定及高效利用提供参考。

1 材料和方法

1.1 样品采集

实验地点位于湖北省长阳土家族自治县榔坪皱皮木瓜基地，树龄10年生，常规管理。于果园内选择长势一致、结果正常的10株树，在当地通常生产采收期（花后105d）至果色变黄的果实发育后期，选择树冠阳面中上部的外围果实，每15d采摘1次，共取样6次（S1～S6），每次取样约8kg，用保温盒带回实验室，立即进行试验。

1.2 品质指标测定

每次取有代表性的果实30个，分别称取果实鲜质量，测量果长和果径，观测果色（分为绿色、黄绿色、淡黄色、黄色、黄红色，分别赋值1、2、3、4、5）。于每果实最大直径处分散选择3 个不同部位，用GY－3型果实硬度计（探头Φ＝0.35 mm）测量果实硬度［15］。果肉干物质量测定根据GB／T8858－1988方法［16］，果肉总酸含量测定根据GB／T12456－2008方法［17］，果肉可溶性糖含量测定根据NY／T1278－2007方法［18］，果肉总黄酮含量测定参照冯涛等［19］方法。其中，果实鲜质量、果长、果径、果色、硬度为30个果实测定结果的平均值，果肉总酸、可溶性糖及总黄酮含量测定均设置3次重复，并计算平均值。

1.3 数据处理

用Excel 2003 进行数据整理并绘图，用SPSS 18.0统计分析软件进行相关分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 皱皮木瓜果实发育后期品质变化特征

2.1.1 产量 从图1可知，皱皮木瓜果实发育后期果实鲜质量和果肉干物质量2个产量指标变化较为一致，即呈逐渐上升趋势。其中，果实鲜质量在花后150d 之 前 增 加 较 快，由 平 均145.23g 增 长 至189.00g；果肉干物质量在花后165d之前增加较快，由平均17.60g增长至20.99g。

2.1.2 外观品质 从图2可知，表征皱皮木瓜果实大小的果长、果径在发育后期生长几乎同步，变化曲线相似。果实颜色在花后135d之前基本为绿色，之后由黄绿色渐变为淡黄色、黄色；果实硬度在花后135d之前尚处缓慢变大时期，花后135d到165d则为快速下降时期，硬度由平均3.29kg／cm2降至2.96kg／cm2。

2.1.3 营养品质 从图3可知，皱皮木瓜果肉可溶性糖含量在果实发育后期呈持续升高趋势，由花后105d时的3.43%增至180d时的5.57%，增幅明显。果肉总酸含量从花后105d到120d快速升高至峰值27.21g／kg，之后逐渐下降，花后180d含量仅为20.13g／kg。果肉总黄酮含量在花后120d到135d累积至较高水平，平均为8.11mg／g，之后逐渐降低，至花后165d其含量平均为5.63mg／g。

从以上分析可见，皱皮木瓜果实发育后期各品质指标变化特征有所不同，果实鲜质量、果肉干物质量、果长、果径以及可溶性糖含量呈逐渐上升趋势，果实硬度、果肉总酸和总黄酮含量呈先升后降趋势。因此，较晚时期进行果实采收，果实变黄、硬度变小、果肉可溶性糖含量较高，利于提高其食用加工品质，而果肉总酸和总黄酮含量在花后120d左右累积至峰值，在该时期采收更利于获得较高药用品质。

图1 皱皮木瓜果实发育后期产量指标的变化Fig.1 Changes of yield of Ch.speciosaduring the late stage of fruit development

图2 皱皮木瓜果实发育后期外观品质的变化Fig.2 Changes of appearance qualities of Ch.speciosa during the late stage of fruit development

图3 皱皮木瓜果实发育后期营养品质的变化Fig.3 Changes of nutrition qualities of Ch.speciosa during the late stage of fruit development

表1 皱皮木瓜果实发育后期品质指标的相关关系Table1 Correlation of quality traits during the late stage of fruit development of Ch.speciosa

2.2 皱皮木瓜果实发育后期各品质指标间关系

从表1可知，果实鲜质量、果长、果径等指标与果肉可溶性糖含量显著性正相关（P＜0.05），表明在皱皮木瓜果实发育后期，果实越大，果肉可溶性糖含量越高；果色与果肉干物质量、可溶性糖含量显著正相关（P＜0.05），与果实硬度极显著负相关（P＜0.01），表明在发育后期随着果实逐渐变黄，果肉干物质量、可溶性糖含量增高，果实硬度变小；可见，在果实发育后期，果长、果径、果色以及果实硬度等外观性状可作为衡量皱皮木瓜食用加工品质高低的指标。果实营养品质中果肉总黄酮和总酸含量性状，除前者与果实硬度显著正相关（P＜0.05）外，与其它品质指标相关性均不显著（P＞0.05），表明仅从产量和外观性状并不能完全判断果实药用品质。

2.3 皱皮木瓜果实成熟阶段划分及各期品质特征

主成分分析可以对多个因子降维，利用原变量线性关系建立新主分量来表示事物的主要方面。将花后105～180d中6个果实取样时期分别记为S1～S6，对果实品质变量和取样时期变量进行主成分分析（PCA）［20］，以表现皱皮木瓜果实品质特征（图4）和果实不同取样期的特征（图5）。

由图4可知，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）分别占总变异的62.90%和31.38%。皱皮木瓜果实发育后期果实品质指标基本分布在3个区域，第1区域包括果实硬度和果肉总黄酮含量，基本反映了皱皮木瓜早期取样的主要品质指标；第2区域仅有果肉总酸含量性状，相关分析已表明，它与其它性状不具显著相关性，但其也在一定程度上反映了早期取样的品质指标；第3区域包括果实鲜质量、果长、果径、果色、果肉干物质量和可溶性糖含量，多数性状间具有显著相关性，反映了晚期取样果实的主要品质指标。

图4 皱皮木瓜果实品质指标（PC1、PC2）载荷图Fig.4 Loading plot of quality traits based on PC1and PC2fromCh.speciosa

图5 基于皱皮木瓜果实品质指标（PC1、PC2）的不同取样期关系Fig.5 Relationship among different sampling period based on PC1and PC2of Ch.speciosa

由图5可以看出，皱皮木瓜取样期（S1～S6）在PC1上由左至右总体呈顺序分布，并且基本可以分为3个阶段：S1（花后105d之前）、S2～S4（花后120～150d）和S5～S6（花后165～180d）。根据果实品质各指标测定结果，在S1阶段，除果实硬度外，各项指标均相对较低；在S2～S4阶段，果实鲜质量、果长、果径指标逐渐变大，果实颜色逐步变黄，果肉干物质量和可溶性糖含量升高，而果实硬度和果肉总黄酮含量快速降低，果肉总酸含量也呈下降趋势；在S5～S6阶段，果实鲜质量、果长、果径、果色、果肉干物质量及可溶性糖含量等指标多维持在较高水平，而果实硬度、果肉总黄酮及总酸含量则维持在相对较低的水平。根据PCA 结果和各指标的变化特点，可初步将这3个阶段划分为未成熟阶段、早期成熟阶段和成熟阶段。

3 讨 论

3.1 关于皱皮木瓜果实发育后期品质变化

3.1.1 产量指标 根据果实生长速率不同，一般可将果实的生长发育分为迅速生长期、缓慢生长期和熟前生长期3个时期。张伟伟［4］研究表明，宣木瓜（Ch.speciosa）果实鲜质量的动态增长曲线呈“单S”型，秦盛华［14］对光皮木瓜的研究表明果实发育阶段果实鲜质量呈总体上升趋势。本研究中皱皮木瓜果实发育后期果实鲜质量变化趋势与上述结果基本一致，在花后105～150d增加较快，之后趋于平稳。

干物质量是衡量植物有机物积累、营养成分多寡的一个重要指标。马建军［21］研究表明，欧李（Cerasushumilis）果实幼果膨大期干物质分配主要以营养器官中积累为主，随着果实发育则主要向生殖器官中转移和运输。对荔枝（Litchichinensis）、红心李（Prunussalicina）、枇 杷（Eriobotrya‘Zaozhong No.6’）的研究均表明，果实干物质量随果实发育而增加［22－24］。本研究表明，皱皮木瓜果实发育后期果肉干物质量呈上升趋势，花后165d达到峰值，之后略有下降但趋于稳定。而秦盛华［14］研究表明，光皮木瓜自花后95d起，果实干物质量逐渐下降，至花后165d 降到最低，其结果与多数学者类似研究相异。

3.1.2 外观品质 对宣木瓜4个品种的研究表明，果实纵径与横径生长几乎同步，纵径增长曲线及其增幅在不同品种间存在差异，但均为正向增加，品种间横径生长发育趋势基本一致，增长动态曲线均呈现“S”型［4］。本研究中皱皮木瓜果实发育后期果长、果径亦逐渐增长，且生长变化曲线相似。

影响果实着色的物质有叶绿素、类胡萝卜素、花青苷、类黄酮、酚类等，而不同物质成分及含量决定不同颜色［25］。绿色是叶绿素的颜色，黄色是由类胡萝卜素产生，红色则由花青苷红色素产生；当果实接近成熟时，叶绿素降解，绿色消失，黄色表现出来［26－27］。本研究表明，皱皮木瓜花后135d之前，果实为绿色，发育后期渐变为黄色、黄红色。关于皱皮木瓜果实色素含量变化规律及其对果实颜色的影响需要进一步研究，为改善皱皮木瓜果实的外观品质提供依据。

果实硬度是评价果实成熟和品质的重要指标，对果实采收、贮藏等均有较大影响。果实成熟前后的硬度变化与细胞壁成分及其降解酶活性的变化关系较大，细胞壁结构改变以及胞壁中果胶质、纤维素发生降解是导致果实软化的原因［28］。刘超超［15］对苹果（Malusspp.）3 个早熟品种研究发现，果实发育过程中果实硬度基本呈下降趋势，硬度的下降与细胞壁各组分降解酶的活性变化关系密切，但控制果实软化的关键酶在品种间存在差异。目前，关于皱皮木瓜果实成熟过程中硬度的动态变化尚未见报道。本研究表明，皱皮木瓜果实发育前期硬度较大，花后135～165d快速下降，之后趋于稳定。

3.1.3 营养品质 可溶性糖是果实形成口感的重要物质，甜味程度不仅取决于总糖含量，与糖组分的种类和构成密切相关；而果实的酸味来源于有机酸，有机酸在果实发育期间逐渐积累，在成熟期渐趋降解［29］。杨阳［30］对5个晚熟柑橘（Citrusspp.）品种研究表明，在果实发育的中后期，可溶性糖含量呈上升趋势，而有机酸含量则因品种不同呈先上升后下降或逐渐下降趋势，刘有春等［29］对越橘（Vacciniumspp.）、王鹏飞等［31］对欧李进行研究也得出相似结论。秦盛华［14］对光皮木瓜研究表明，果实发育期间可溶性固形物含量呈总体上升趋势，齐墩果酸于花后137d达最大值，之后两者均有所下降。本研究表明，皱皮木瓜果肉可溶性糖含量在果实发育后期呈明显增加趋势，总酸含量在花后105～120d快速增加，之后呈快速下降趋势，而张伟伟［4］对宣木瓜研究得出果实总糖含量随果实发育而降低的结论，在其它植物果实发育类似研究中亦少见，可能与其取样日期止于6月底有关。皱皮木瓜果实营养丰富，开发利用前景广阔，但目前生产应用的品种果实口感普遍酸涩，选育高糖低酸的品种应成为今后育种的重要目标。

黄酮类化合物是近年来植物化学和医药保健领域研究的热点，是许多中草药的有效成分。本研究表明，皱皮木瓜果肉总黄酮含量在花后105～120d快速增加，花后135～150d迅速回落，之后趋于稳定，与严睿文等［32］、李娜等［33］对宣木瓜，秦盛华［14］对光皮木瓜的研究结果相似。黄酮类化合物在植物体内的合成代谢起源于光合产物，随着光环境以及植株生长发育的变化，细胞内不断发生黄酮的合成、转化或降解［33］。本研究中，果肉总黄酮含量快速增加时期正处7月中旬，水热条件适宜，叶片生长、果实发育旺盛，黄酮类也在该时期合成迅速，随叶片萎黄凋谢，黄酮合成受到制约，黄酮含量逐渐下降。

3.2 关于皱皮木瓜果实成熟阶段划分和适宜采收期

严睿文等［32］、李娜等［33］分别以黄酮含量单一性状为选择指标对宣木瓜适宜采收期进行了研究，提出果实黄酮含量最高的7月为宣木瓜适宜采收期。张秀秀［13］对皱皮木瓜3个品种果实品质评价表明，不同品种适宜采收时间不同，但果实品质在发育中后期均逐渐下降。秦盛华［14］对光皮木瓜果实齐墩果酸、多糖、黄酮含量变化进行研究，分别提出了加工饮片、食品、药用等不同利用目的的适宜采收期。可见，不同学者针对木瓜不同利用目标适宜采收期进行了很多有益的研究、探讨，但对木瓜果实成熟判断指标、成熟阶段划分鲜有涉及。本文对皱皮木瓜果实发育后期品质变化进行综合分析，发现果实鲜质量、果色、果实硬度和果肉干物质量、可溶性糖含量、总酸含量、总黄酮含量均表现出较大幅度的变化。为明确各品质指标在果实成熟判断中的作用，对皱皮木瓜果实发育后期6个阶段的品质指标进行主成分分析，结果表明反映果实成熟程度的指标分布特征与不同测定时期的分布特征基本一致，测定指标与成熟进程均表现出阶段性变化的特点，说明这些指标在区分不同成熟阶段时均有重要作用。

已有研究表明，根据果实品质特征，通过主成分分析可以实现果实成熟阶段的区分［20，34］。皱皮木瓜作为重要的药食同源经济植物，不少学者对其果实发育过程中主要成分变化进行了研究，但有的将研究重点放在果实发育前期，有的则集中关注了后期果实品质的变化，缺少对后期成熟阶段区分的认知。本研究根据测定指标和测定时期的主成分分析结果和不同指标在果实发育后期的变化特点，初步将皱皮木瓜果实发育后期划分为未成熟阶段、早期成熟阶段和成熟阶段。在本试验条件下，随着果实成熟度的提高，皱皮木瓜果实鲜质量、果色、果肉干物质量以及可溶性糖含量等指标不断升高，果实硬度则不断下降，表明其果实食用加工品质不断提升；果肉总酸和总黄酮含量虽然在花后120d达到峰值（单果总酸含量平均4.55g，单果黄酮含量平均1.36 g），但该时期果实鲜质量仍快速增长，单果总酸和总黄酮含量分别在花后150d（4.57g）、135d（1.40g）达最高，表明早期成熟阶段（花后120～150d）采收有利于获得较高药用品质的果品。

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