柿果实发育成熟过程中重要农艺性状变化

叶令帅 刁松锋 买旖旎 王艺儒 傅建敏

(中国林业科学研究院 经济林研究所，郑州 450003)

果实是园艺产品的最主要类型，在人们日常生活的饮食结构改善、人体营养平衡和摄取维生素等方面具有不可替代的作用[1]。根据果实成熟期的生理变化，可以将果实划分为呼吸跃变型果实和非呼吸跃变型果实。呼吸跃变型果实包括：桃、李和香蕉等，非呼吸跃变型果实包括樱桃、草莓和柑橘等，而柿果呼吸类型居于二者之间，属于“末期上升型”[2]。柿(DiospyroskakiThunb.)，后熟易软化，长距离运输易引起果实采后品质劣变，影响果实采后商品性[3]。柿果实不宜早采，早采的柿果不仅果实小，果面外观和内在品质差，而且货架期明显缩短[4]，故恰当的柿果实商熟采收期是柿产业发展的关键问题，具有较为重要的实际意义。商熟期的果实品质很大程度上影响了后续的运输、销售以及加工等程序，从而间接的决定了柿产业链的经济价值。

商熟期作为果实发育进程的一个阶段，期间的果实既要兼顾营养价值和商业品质，又要考虑采后的运输加工以及销售。在生产中，果实的采收期标准较为模糊，最常用的是适口性和糖度，缺乏明确的判断标准。柿果实的色泽、硬度以及可溶性固形物、单宁和抗坏血酸含量是柿果实商熟期重要的品质性状[5]。在生产上，生产者也根据这些农艺性状判断其商熟期品质的好坏。果实色泽是最明显简易的判断依据，色泽的转变预示着果实发育进入到了成熟阶段[6-7]；果实的大小作为商熟期重要的品质特性，对果实的商品性有着重要影响；果实的硬度，对果实的采收、运输与处理等多个过程至关重要；果实的可溶性固形物是反映果实成熟度、内在品质和口感的重要指标之一，在很大程度上决定果实糖含量[8]；单宁作为柿果实可食性的主要限制因素，其含量与组分限制了果实的脱涩难易[9]，且对于甜柿而言，单宁的含量决定着果实的适口性；而抗坏血酸在柿果实中具有较强的抗氧化和抗褐化能力[10]，能够在运输过程中有效保持较好的果实商品性。

近年来，国内外有关于柿果实栽培方面的研究多集中采后处理、软化脱涩以及活性物质提取等，而关于果实发育成熟过程的相关研究较少。郑国华等[11]以3个完全涩柿为材料研究了其发育成熟过程中的内源赤霉素(GAs)活性和脱落酸(ABA)含量的变化规律；费学谦等[12]以2个完全甜柿和2个不完全甜柿为材料研究了其发育过程的单宁和糖类的变化关系；石瑞婷等[13]以完全涩柿品种‘磨盘柿’和‘莲花柿’为试材探索了涩柿果实生长发育及成熟过程中内源激素、单宁物质等生理指标及活性氧代谢等物质的变化规律；韩卫娟等[10]通过对‘无核君迁子’发育过程中单宁和总酚等生理指标的测定，明晰了其成熟过程中生理指标的变化趋势。以往的研究试材多为单一类型柿果实，且研究内容多集中于成熟机理，而对生产中的主栽品种的重要栽培农艺性状尚未有系统性研究。明确柿果实重要农艺性状发育过程的变化规律，是研究柿果实的商熟采收期的关键，但目前有关柿果实整个发育成熟相关的系统研究较少。本研究以18个不同甜涩类型的柿种质资源为材料，研究了其果实发育成熟过程中的果实色泽、大小、硬度以及可溶性固形物、单宁和抗坏血酸含量的变化，旨在明确柿果实重要农艺性状的变化规律，从而为柿果实的最佳商熟采收期提供理论依据，以促进柿产业健康发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料采自北方主要名优经济树种国家种质资源库(中国林科院经济林研究所孟州试验基地，34°86′ N，112°71′ E)，供试品种有：涩柿：‘中柿6号’‘红灯笼’‘黑柿’‘新安牛心柿’‘刀根早生’‘平核无’‘大平核’‘中柿1号’‘博爱八月黄’‘中柿3号’；甜柿：‘甜宝盖’‘兴津20’‘阳丰’‘花御所’‘富有’‘早秋’‘太秋’‘藤原御所’。2021年盛花期为05-15—05-20。每个品种的果实取自改接4～5年(砧木为君迁子)土肥水管理一致且树势健壮的单株，每次采样分别从3个单株外围的阴面和阳面采取大小均一且健康的果实共10个。自盛花期后20 d开始采样，每10 d采样1次，每次采样均在早8：00—9：00完成，取样后冰盒保存低温运送到实验室。首先进行表型测定，然后将皮肉分离，混合切碎，经液氮速冻后保存于-80 ℃超低温冰箱内，以备后续使用。

1.2 试验方法

单果重的测定：使用电子天平(精度0.01 g)对10个供试果实进行称量并记录，最后计算均值。

果实色泽测定：使用柯尼卡美能达CR-400色差仪测定果实色泽。每个果实沿赤道位置测量3个数值，共测量10个果实，记录L*、a*和b*值，最终取均值并计算色泽指数 (Color index，CI)。色泽指数=1 000×a*/(L*×b*)[14]。

果实硬度测定：采用GY-3型硬度计(探头规格：3.5 mm；压入深度10 mm)对果实赤道部位3个位置进行测量，共测量10个果实，然后计算均值。

可溶性固形物含量测定：使用WYT-Ⅲ手持型糖度计(精度0.50%)进行测定，每个果实测量3次，共测量10个果实，取均值。

单宁含量测定：参考Oshida等[15]方法，采用Folin Ciocalteu法对可溶性单宁与不溶性单宁进行测量。以单宁酸(科密欧，天津)为标准品，总单宁含量以可溶性单宁与不溶性单宁之和计。

抗坏血酸含量测定参考张嘉嘉等[16]方法，以维生素C为标准品(索莱宝，北京)，使用高效液相色谱法进行测定。

1.3 数据处理

均值和方差等数据处理使用WPS软件，Duncan检验和方差分析使用SPSS 23.0软件进行，制图使用Graphpad prism 2019软件进行。

2 结果与分析

2.1 单果重变化

在果实成熟后(所选品种由于果实发育成熟期长短不一致，故对应的花后天数不同，最后一次采样均为果实成熟时状态，下同)，涩柿中‘博爱八月黄’单果重最大(图1(d))，花后140 d为(185.00±5.20)g，‘中柿3号’的单果重最小(图1(j))，花后170 d为(57.50±2.40)g；而在甜柿中‘甜宝盖’的单果重最大(图1(r))，花后160 d为(211.46±11.37) g，‘花御所’的单果重相对较小(图1(m))，花后140 d为(136.00±9.30)g。总体而言，18个柿果实发育成熟过程中，果实的发育曲线均呈现单“S”型生长曲线，即分为第1快速生长期、缓慢生长期和第2快速生长期。涩柿果实的3个时期划分较为明显，即缓慢生长期的生长速率与2个快速生长期差别较大，能够明显的与快速生长期区分开来(图1(a)～(j))；而对于甜柿果实而言，其缓慢生长期的生长速率较涩柿相对较快，与其快速生长期的生长速率差异较小，从而使其生长速率的3个生长阶段划分相对不明显(图1(k)～(r))。

误差棒上不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。下同。Different lowercase letters on the error bar superscript indicate a significant difference in the 0.05 level. The same below.

2.2 色泽指数变化

色泽指数(CI)是评价果实色泽的评价标准，负CI值由小到大表示黑色到绿色，CI值为0表示红、黄、蓝和绿色的中间混合色，而正CI值由小到大则表示黄色到红色。各柿果实的CI值最初均呈相对稳定趋势，但在果实的缓慢生长期，果实的CI值发生明显变化，预示着果实进入转色过程。除‘黑柿’外(图2(c))，其他柿品种的CI值随着果实发育而呈上升趋势，这表明柿果实的颜色由绿色向黄色以及红色转变。18个品种成熟后，红色型柿果实‘红灯笼’(图2(g))的CI值最高，花后160 d的CI值为13.02。

图2 果实发育过程中色泽指数的变化Fig.2 Changes in the color index during fruit development

2.3 硬度变化

18个柿品种的果实硬度变化表明(图3)：果实的硬度前期变化呈平缓趋势，然后随着果实发育逐渐呈下降趋势，且甜柿和涩柿果实的硬度均在果实发育的第2快速生长期显著下降。但相对于甜柿而言，涩柿的下降趋势较为缓慢。在果实成熟后，涩柿中‘中柿3号’的硬度最大(图3(j))，花后170 d为(32.36±0.36)N；‘红灯笼’次之(图3(g))，花后160 d为(32.07±0.32)N；最小的为‘中柿6号’(图3(a))，花后120 d为(19.82±0.37)N。甜柿中，‘花御所’的硬度最大(图3(m))，花后140 d为(30.68±0.23)N；‘早秋’最小(图3(k))，花后140 d为(20.50±0.39)N。值得注意的是：在所有的供试品种中硬度较大的以小果型果实(‘中柿3号’‘红灯笼’)为主(图3(j)和(g))。

图3 果实发育成熟过程中硬度的变化Fig.3 Changes in hardness during fruit maturation

2.4 可溶性固形物含量变化

大多数甜柿和涩柿果实的可溶性固形物含量变化趋势差异不大(图4)，均呈先下降再上升的“V”型变化趋势，且各柿果实可溶性固形物含量的最小值均出现在第1快速生长期与缓慢生长期的衔接点附近。但小果型柿果实‘中柿3号’‘红灯笼’的可溶性固形物含量变化趋势不符合“V”型变化趋势(图4(j)和(g))。总的来看，涩柿成熟后的可溶性固形物含量要比甜柿高。在成熟后的涩柿中‘中柿3号’的可溶性固形物最高(图4(j))，花后170 d为(29.36±1.03)%；‘大平核’最低(图4(i))，花后160 d为(25.87±0.69)%。在甜柿中‘藤原御所’最高(图4(p))，花后150 d为(20.37±0.76)%；‘兴津20’最低(图4(n))，花后140 d为(14.00±0.37)%。

2.5 单宁含量变化

就单宁含量而言(图5)，18个柿品种的可溶性单宁以及总单宁含量总体呈下降趋势，但甜柿与涩柿之间存在相对差异。甜柿在第1快速生长期的单宁含量呈快速下降趋势，之后可溶性单宁以及总单宁含量保持在较低水平(图5(k)～(r))。在缓慢生长期，甜柿中‘太秋’‘早秋’的可溶性单宁含量相对较低，涩味极大下降，几乎达到了可食用的水平(图5(k)和(q))；而涩柿的可溶性单宁以及总单宁含量在第1生长期下降趋势并不明显，从缓慢生长期到第2生长快速期的时间段内有明显的下降趋势，且在成熟后可溶性单宁的含量较高，需进一步进行脱涩才能食用(图5(a)～(j))。

图5 果实发育过程中单宁含量变化Fig.5 Changes in tannin content during fruit development

2.6 抗坏血酸含量变化

在柿果实的发育过程中，抗坏血酸含量总体呈下降趋势，但是甜柿与涩柿之间存在相对差异(图6)。对于涩柿而言，在果实发育的第1快速生长期和缓慢生长期，下降趋势较缓，而在第2快速生长期保持在较低水平(图6(a)～(j))；但甜柿中抗坏血酸含量在第1快速生长期就下降到较低水平，之后在缓慢生长期和第2快速生长期保持稳定(图6(k)～(r))。

图6 果实发育过程中抗坏血酸的变化Fig.6 Changes in ascorbic acid content during fruit development

3 讨论与结论

果实颜色变化是果实成熟的一个非常重要的视觉标志，同时也是评价果实品质的重要指标[17]。果实着色主要由于果皮中色素的含量与种类决定，其中主要的呈色色素为叶绿素、黄酮与类胡萝卜素等[18-19]。在果实的发育成熟期间，色素种类与含量的相对变化表现为果实的逐渐着色过程。而柿果实的呈色主要由叶绿素的降解与类胡萝卜素积累所形成[20]。本研究发现：无论是甜柿还是涩柿，果实色泽的转变均从果实的缓慢生长期开始，主要形成于第2快速生长期。果实着色后，色泽逐渐鲜艳，此时最易产生鸟害，尤其是甜柿。故此时应进行套袋等以防治鸟害为主的栽培工作[21]。果实的硬度主要由细胞壁结构和成分决定[22]，本研究发现柿果实发育过程中，甜柿和涩柿果实的硬度均在第2快速生长期末期下降，而在前期并无显著改变。这说明柿果实在成熟后期，细胞壁组分胶物质发生降解，细胞壁结构改变，进而导致硬度下降[23-24]。为了保证商熟期果实的品质，应在此时进行钙素果面肥的喷施[25]和及时采摘等工作。但对于小果型果实，其成熟后的硬度较大，可能是由于其生长速率小，果实密度大的原因。

可溶性固形物含量的变化与果实的内在品质、糖酸含量以及口感等密切相关[26]。在生产实践中，糖酸等物质的测定成本较高且操作复杂，故常用可溶性固形物含量的高低来判定柿果实的内在品质[27]。在柿果实中，可溶性固形物含量的变化在第1快速生长期呈下降趋势，自缓慢生长期开始呈上升趋势。这可能是由于果实的第1快速生长期生长速率较快，细胞膨胀，果实变大，水分含量相对较高，对果实的内含物起到了稀释作用[28]，从而造成了可溶性固形物含量的下降。而对于小果型柿果实并未表现出此现象，可能是由于其果实的增长速率相对较小，变化趋势并不明显。同时，自缓慢生长期开始到第2快速生长期果实的可溶性固形物含量又表现为上升趋势，这表明缓慢生长期是柿果实内含物积累的关键时期，果实的内含物从此时开始主要形成于第2快速生长期，这一结果也与前人研究相一致[12]。此时应实施相应的栽培措施，保证水肥供应充足。甜柿的单宁含量在第1快速生长期就下降到较低水平，而在缓慢生长期基本脱涩，远早于其成熟期，之后甜柿的栽培重点应该在提升果实品质；涩柿的单宁含量在成熟后期有下降趋势，但在成熟后可溶性单宁含量较高，需进一步脱涩才能食用。成熟后的涩柿的可溶性固形物含量相对高于甜柿，可能是由于成熟后的涩柿单宁含量高于甜柿，从而使得其可溶性固形物含量的数值较高。甜柿和涩柿单宁含量的变化可能是由于其脱涩机理的不同。甜柿的脱涩机理主要是由于“凝固效应”与“稀释效应”所引起，涩柿的脱涩原因主要是可溶性单宁可与挥发性物质(乙醇和乙醛，主要是乙醛)作用而转变为不溶性单宁[29]。本研究结果表明：不管是甜柿还是涩柿，单宁与抗坏血酸含量的变化趋势相似，存在一定的相关性，这与先前报道的研究一致[13,30]。甜柿和涩柿的抗坏血酸含量均呈下降趋势，且甜柿的抗坏血酸在第1快速生长期下降到较低水平，而涩柿在缓慢生长期下降到最低水平，这一生物学性状是甜柿和涩柿的重要生物学差异特性。相关研究表明，在柿果实发育过程中的抗坏血酸含量的下降，可能是由于果实变大后的稀释，而非降解[31]。而在本研究中，抗坏血酸含量的变化与果实的生长曲线表现出了明显的负相关关系，进一步佐证了这一说法。

本研究同时也证明了缓慢生长期是柿果实发育的重要时期。在果实的缓慢生长期间，虽然果实的单果重增长速率较小，但其对果实品质形成起到了关键作用。先前的研究表明：山桐子在缓慢生长期有较大的光能、CO2利用率以及较高的净光合速率[32]；苹果梨果实在其缓慢生长期糖类的积累在整个果实发育过程中占重要地位[33]；在缓慢生长期处理葡萄能够有效的调控其成熟期[34]。而在本研究中，无论是甜柿还是涩柿，缓慢生长期都是其果实发育的重要阶段。缓慢生长期开始，果实色泽开始转变，果实外观品质逐渐形成；可溶性固形物含量的变化趋势开始由下降开始转为上升，内含物逐渐积累。因此，在果实的缓慢生长期应加强果实栽培管理以提高果实品质。甜柿的栽培管理要求相对涩柿更高，甜柿自缓慢生长期开始就应注重防止鸟害和虫害。

本研究明确了当前主栽柿品种在发育过程中与生产实际较贴切的重要农艺性状变化规律，为柿产业的健康发展奠定了理论基础。在生产实践中可以根据果实的色泽和可溶性固形物含量来评定果实的发育成熟状况，从而进行相应的栽培和采收措施，为柿栽培“提质增效”提供技术支撑。