果实膨大期5-氨基乙酰丙酸处理对富士苹果贮藏性的影响

牛佳佳，张四普，张 柯，韩立新，瞿振芳，苗建银

（1. 河南省农业科学院园艺研究所，河南郑州 450002；2. 三门峡市农业科学研究院，河南三门峡 472000；3. 华南农业大学食品学院/广东省功能食品活性物重点实验室，广东广州 510642）

5-氨基乙酰丙酸（5‑aminolevulinic acid，ALA）又名δ-氨基酮戊酸，是一种四吡咯环色素的天然合成前体[1]，广泛存在于动植物中。研究证实，ALA 是一种植物生长代谢调节剂，直接参与植物叶绿素的合成，促使植物生长[2]，且ALA 在自然环境中具有易降解、无残留、无毒性等优点，因此，可作为一种无公害的天然绿色有机农药[3]。以往研究表明，外源ALA 处理可以改善番茄[4]、桃[5]、葡萄[6]、草莓[7]、马铃薯[8]、玉米[9]等植物的着色、产量和品质。李洁[10]研究发现，在明水梨花期喷施一定浓度ALA 溶液具有疏除多余花朵的作用。此外，采前进行ALA 处理有提高荔枝[11]、草莓[12]、菠菜[13]、切花菊[14]贮藏性的作用。

河南是我国苹果（Malus pumilaMill）栽培生产大省，苹果种植面积、总产量和单产一直居于国内前列。根据国家统计局中国统计年鉴官网数据，2019 年，河南省苹果总产量2 589.7 万t，居全国第2位。实际生产和贮藏中，苹果收获冷藏至次年5月，会产生果肉口感下降严重、果实失水、商品性降低等问题[15]。前人研究表明，ALA 处理能提高苹果采收时的果实品质，促进果皮的红色着色，提高可溶性固形物和可溶性糖含量，降低可滴定酸含量[16‑18]。但有关ALA 处理对苹果贮藏保鲜效果的影响尚未见报道。

富士苹果是我国苹果的主栽品种，占苹果栽培面积的70%左右。以富士苹果为试材，在果实膨大期多次喷施不同质量浓度ALA，研究富士苹果收获后低温冷藏过程中品质及冷藏后常温货架品质的变化，为提高富士苹果果实采后品质和贮藏品质，延长贮藏期限提供技术支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2018 年在河南省三门峡市农业科学院果树研究所试验基地苹果园进行，供试材料为富士苹果，树龄7 a，果实生长期均套袋。高渗透保鲜袋由山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所生产；1-甲基环丙烯（1‑methylcyclopropene，1-MCP）由美国罗门哈斯公司生产，每袋0.625 g，有效成分含量0.014%，建议剂量为30～62.5 g/m3；ALA 由美国Sigma生物化学公司生产，纯度≥98%。

1.2 试验方法

1.2.1 果实膨大期ALA 处理方法 试验共设4 个处理，ALA 质量浓度分别为0（CK）、0.5、5、10 mg/L，CK 喷施清水。选择同一小区树势一致、结果量相近的植株作为试验树，每处理选择5 棵树，分别于6月6 日、6 月27 日、7 月21 日（6 月6 日刚套完袋，果实正处于快速膨大期[19]）对参试苹果树进行叶面喷施处理，喷施量以叶片开始滴水为度，其他田间管理一致。

1.2.2 采后富士苹果处理方法 果实采收（11 月8日）后立即运回河南省农业科学院河南现代农业研究开发基地冷库预冷备用。选择成熟度均匀一致，无病、虫、伤、褐的果实，采用高渗袋包装，每袋装果30 个，清水浸湿1 袋1-MCP 后立即放入高渗透保鲜袋中，并扎口密封，放入包装纸箱，置于（0±1）℃、相对湿度85%～95%的冷库中贮藏。每处理3 个重复，每重复30个果。分别于冷藏0、70、150、200 d观察和测定果实硬度、可溶性固形物(TSS)含量、可滴定酸(TA)含量、过氧化物酶（POD）活性、多酚氧化酶（PPO）活性和丙二醛（MDA）含量。冷藏200 d 后进入常温货架期，温度为（25±5）℃，相对湿度为40%～60%，分别于常温货架期0、2、4、6、8、10 d 观察和测定果实硬度、TSS和TA含量。

1.3 富士苹果品质指标测定

1.3.1 果实外观色泽 用美能达CR-400 型色差仪测定红绿偏差a*值，a*值负值越小越偏向绿色，正值越大越偏向红色。每处理随机取20个果实，用色差仪绕果实赤道面随机取4个点测定。3次重复。

1.3.2 果实硬度 随机取20 个果实，去皮后，分别在环赤道面间隔180°位置随机取2 点，使用GS-15果实质地分析仪测定，探头直径11.3 mm，单位kg/cm2。每处理3次重复。

1.3.3 果实TSS 及TA 含量 随机取20 个果实，去皮后，每个果实沿纵径对称位置取2片果肉，一半用于榨汁，参照张四普等[20]的方法测定TSS 和TA 含量，另一半果肉用液氮迅速冷冻后，贮藏于-40 ℃低温冰箱，用于后期相关生理指标的测定。

1.3.4 果肉生理指标 POD 活性、PPO 活性和MDA含量测定均参照张四普等[20]的方法。

1.4 数据处理

使用Excel 2010 处理数据，SPSS 19.0 对数据进行统计分析，P<0.05 为差异显著，P≥0.05 为差异不显著。使用Origin 8.5制图。

2 结果与分析

2.1 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果果实外观色泽的影响

a*值表示果皮色泽，正值为红，负值为绿，绝对值越大红或绿的程度越高。由图1 可知，果实采收时ALA 处理a*值均显著高于CK。其中10 mg/L 处理a*值最高，为26.6，比CK(17.5)高52.0%；0.5 mg/L和5 mg/L 处理a*值分别为21.3 和21.5，两处理间差异不显著，但分别比CK 高21.7%和22.9%。结果表明，果实膨大期ALA 处理可促进苹果果面着色且效果显著，其中10 mg/L 处理富士苹果果实a*值最高，着色效果最好。

图1 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果a＊值的影响Fig.1 Effects of ALA treatment with different mass concentration on a＊value of Fuji apple during fruit expansion stage

2.2 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果实硬度的影响

由图2 可以看出，果实硬度随着冷藏时间延长而不断降低，整个冷藏期间10 mg/L 处理果实硬度与其他处理相比一直较高。刚采收时，10 mg/L 处理硬度最高，为6.68 kg/cm2，与CK 和0.5 mg/L 处理差异显著，CK果实硬度最低，为6.34 kg/cm2，其与5、0.5 mg/L 处理果实硬度差异不显著；冷藏0～150 d，果实硬度下降幅度较大；冷藏200 d时，各ALA 处理果实硬度表现为10 mg/L(5.99 kg/cm2)＞0.5 mg/L（5.73 kg/cm2）>5 mg/L（5.64 kg/cm2）>CK（5.57 kg/cm2)，10 mg/L 与0.5 mg/L 处理硬度差异不显著，但与CK 和5 mg/L 处理差异显著。说明果实膨大期ALA 处理可显著提高采收时果实硬度且有利于果实冷藏期间硬度的维持。以10 mg/L ALA 处理效果最好，冷藏200 d 时，ALA 处理果实硬度较CK 提高7.5%。

图2 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果实硬度的影响Fig.2 Effects of ALA treatment with different mass concentration at fruit expansion stage on fruit hardness of Fuji apple during cold storage

2.3 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果实TSS含量的影响

由图3 可以知道，果实膨大期ALA 处理可有效提高采收时果实的TSS 含量，且随ALA 处理质量浓度增加而加大，各处理间差异显著。冷藏70 d 时，TSS 含量有小幅度上升，5 mg/L 处理最高，为16.70%，10 mg/L 处理次之，为16.40%，CK 最低，为14.36%，各处理间均差异显著；冷藏150 d 时，CK 最低，为14.43%，其他各处理TSS 含量随ALA 处理质量浓度加大而升高，10 mg/L处理最高，为15.67%，除0.5 mg/L 处理外，其他处理TSS 含量均与CK 差异显著；冷藏至200 d，10 mg/L 处理TSS 含量最高，为14.90%，较CK(12.73%)高17.0%，各处理间均差异显著。表明果实膨大期ALA处理可显著提高采收时果实TSS含量，抑制富士苹果冷藏期间TSS含量下降。

图3 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果实TSS含量的影响Fig.3 Effects of ALA treatment with different mass concentration at fruit expansion stage on TSS content of Fuji apple during cold storage

2.4 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果实TA含量的影响

由图4 可知，果实冷藏过程中，TA 含量的整体变化趋势为先升高后逐渐下降。刚采收时，不同ALA 处理果实TA 含量由高到低依次为0（CK）、10、0.5、5 mg/L，除10 mg/L 处理外，其他2 个处理与CK差异显著。在随后整个冷藏过程中，10 mg/L ALA处理果实TA 含量一直保持在最高水平，其次为CK；冷藏200 d 时，10 mg/L 处理果实TA 含量最高(0.32%)，较CK 提高45.5%，且与其他各处理差异显著。表明10 mg/L ALA 处理可以显著抑制冷藏期间苹果果肉TA含量降低。

图4 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果实TA含量的影响Fig.4 Effects of ALA treatment with different mass concentration at fruit expansion stage on TA content of Fuji apple during cold storage

2.5 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果肉PPO活性的影响

由图5可知，整个冷藏期间，各处理果肉PPO活性呈先上升后下降趋势，冷藏70 d，CK、0.5 mg/L 和5 mg/L处理PPO活性达到峰值，10 mg/L处理在冷藏150 d PPO 活性达到峰值，随后活性下降。冷藏200 d 时，CK PPO 活性最高，为21.5 U/(min·g)，与其他各处理均差异显著，其次是0.5 mg/L 和5 mg/L 处理，这两处理差异不显著，10 mg/L 处理PPO 活性最低，为13.0 U/(min·g)，与其他各处理均差异显著，10 mg/L 处理PPO 活性较CK 下降39.5%。结果表明，ALA 处理对降低PPO 活性，推迟PPO 活性峰值期均有一定效果，其中10 mg/L处理效果最好。

图5 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果实PPO活性的影响Fig.5 Effects of ALA treatment with different mass concentration at fruit expansion stage on PPO activity of Fuji apple during cold storage

2.6 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果肉POD活性的影响

由图6 可知，采收时CK 和10 mg/L ALA 处理果实的POD 活性差异显著，分别为45.5 U/（min∙g）和65.5 U/（min ∙g）。冷藏至70 d 时CK、5 mg/L 和10 mg/L ALA 处理POD 活性达到峰值，冷藏至150 d时0.5 mg/L ALA 处理POD 活性达到峰值，之后下降。冷藏200 d 时，各处理果实POD 活性下降至最低，4 个ALA 处理POD 活性由高到低依次为10、5、0.5、0 mg/L，其中，10 mg/L ALA 处理POD 活性为38.3 U/（min∙g），CK POD 活性为22.6 U/（min∙g），10 mg/L处理较CK提高69.5%，除0.5 mg/L处理外，其他2 个处理与CK 差异显著。在整个冷藏过程中，CK POD 活性一直处于较低水平。结果表明，果实膨大期ALA 处理可以提高果实POD 活性，其中以10 mg/L处理效果最好。

图6 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果实POD活性的影响Fig.6 Effects of ALA treatment with different mass concentration at fruit expansion stage on POD activity of Fuji apple during cold storage

2.7 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果肉MDA含量的影响

由图7 可知，冷藏期间不同处理MDA 含量随冷藏时间延长而逐渐升高。采收时，MDA 含量由高到低依次为0（CK）、5、10、0.5 mg/L ALA 处理，除0.5 mg/L ALA 处理外，其他各处理间差异不显著；冷藏期间CK 果肉MDA 含量均保持在较高水平。冷藏200 d 时，CK 果肉MDA 含量最高，为9.6 mmol/g，10 mg/L 处理最低，为7.9 mmol/g，较CK 显著下降17.7%。结果表明，果实膨大期10 mg/L ALA 处理可有效抑制富士苹果冷藏期间MDA的累积。

图7 果实膨大期不同质量浓度ALA处理对富士苹果冷藏过程中果实MDA含量的影响Fig.7 Effects of ALA treatment with different mass concentration at fruit expansion stage on MDA content of Fuji apple during cold storage

2.8 果实膨大期10 mg/L ALA处理对冷藏200 d后富士苹果常温货架品质的影响

由表1可知，富士苹果冷藏200 d后进入常温货架期，果实硬度、TSS 和TA 含量呈直线下降趋势。常温货架期第10 天，CK 果实硬度下降到4.93 kg/cm2，10 mg/L ALA 处理果实硬度为5.27 kg/cm2，较CK 提高6.9%；果实TSS 含量，CK 和10 mg/L ALA处理分别为10.66%和12.20%，10 mg/L ALA 处理比CK 高14.4%；常温货架期10 d，CK 的TA 含量由0.22%下降到0.05%，降幅为77.3%，10 mg/L 处理的TA 含量由0.32%下降到0.15%，降幅为53.1%。结果表明，果实膨大期采用10 mg/L ALA 处理富士苹果，果实冷藏200 d 后常温货架期0～10 d 的果实硬度、TSS和TA含量均高于对照。

表1 果实膨大期10 mg/L ALA处理对富士苹果冷藏200 d后常温货架品质的影响Tab.1 Effects of ALA treatment with the concentration of 10 mg/L at fruit expansion stage on shelf qualities of Fuji apple at room temperature after 200 days of cold storage

3 结论与讨论

果实膨大期ALA 处理可以提高苹果叶片光合性能、增加果皮花青素含量[18]。本研究中，富士苹果果实膨大期3 次喷施ALA 溶液，可有效促进果面着色，10 mg/L ALA 处理果实的a*值显著高于对照，这可能与ALA 作为叶绿素的合成前体，能增强叶片光合能力有关。本试验发现，在0.5～10 mg/L ALA 质量浓度与果实着色效果呈正比，同时，ALA 处理有效提高了富士苹果采收时可溶性固形物含量，降低了可滴定酸含量，这与多位学者的试验研究结果一致。郭磊等[5]认为，10 mg/L ALA 处理对桃果实颜色影响不显著，可能是由于ALA 处理时间、次数和试验材料不同。汪良驹等[18]研究发现，富士苹果采前20 d 使用100～500 mg/L ALA 浸果处理，常温贮藏40 d 后果实硬度高于对照，此方法成本较高，操作也较复杂。高晶晶等[21]发现，在苹果生长季节喷施0.05～5 mg/L ALA 可以改善果实内外品质，但未进行贮藏品质研究。本试验采用0.5～10 mg/L ALA在富士苹果果实膨大期进行3 次喷施处理，生产成本较低，而且方法简便、易操作。

果实硬度、TSS 含量、TA 含量是苹果品质评价的代表性指标[22]。硬度决定果实的贮藏品质，TSS含量和TA 含量是构成果实风味的关键因素。本试验发现，果实膨大期用10 mg/L 外源ALA 处理可抑制冷藏期间硬度、TSS 含量和TA 含量的降低，有利于保持富士苹果果肉的硬脆口感和酸甜风味，使之具有更好的商品性。这可能是因为ALA 能调节气孔运动信号途径上游，促进气孔开放[23]，且其作为叶绿素的合成前体，可以增强叶片光合能力，提高碳水化合物的积累，从而提高了果实的贮藏性[24]。同时，ALA 也是抗氧化酶类的前体物质，诱导多种抗氧化酶基因上调表达，提高CAT、POD 和APX 等酶活性[25‑26]，不同酶活性是果实衰老进程的重要指标。本试验发现，ALA 处理与CK 苹果果实的几个生理指标变化趋势基本一致，ALA 处理使冷藏期间的富士苹果果实保持较高的POD 活性，POD 活性高可更好地减少氧自由基对生物膜和生物大分子等的伤害，从而使细胞具有较强的抗氧化性，同时，ALA 处理使苹果果实保持了较低的PPO活性和MDA含量。膜脂过氧化产物MDA累积会破坏生物膜，使质膜透性增大[27]。王婷等[24]以番茄为试验材料，进行外源ALA处理，使番茄果实具有较低的MDA含量；冯顺[28]以妃子笑荔枝为试验材料，得出相同结果。刘卫琴等[29]观察发现，ALA 处理可促进草莓中POD 活性提高，并降低了MDA 含量，均与本试验结果一致。而且，外源ALA 提高富士苹果贮藏品质效应，不仅在低温冷藏期间持续，对冷藏200 d后常温货架期10 d的苹果品质也具有很好的提升效果，10 mg/L ALA处理果实的硬度、TSS含量和TA含量均高于CK。

综上所述，在富士苹果果实膨大期，通过多次叶面喷施外源ALA 能显著促进采收果实着色，提高果肉TSS 含量，降低TA 含量，有利于贮藏期间果实硬度的维持，抑制了贮藏期间TSS 和TA 含量下降，使果肉保持较高的POD 活性、较低的PPO 活性和MDA 含量。其中，10 mg/L ALA 处理效果最好，同时，此质量浓度处理可有效保持富士苹果冷藏200 d 后常温货架期10 d 的果实品质，果实硬度、TSS 含量和TA 含量均高于CK。因此，建议在富士苹果果实膨大期对叶片喷施10 mg/L外源ALA 3次，以提高果实的采收品质和贮藏性。