不同颜色育果袋对‘瑞雪’苹果果实品质的影响

王子盾，王辉，冯郁晨，张学良，闫雷玉，刘小杰，赵政阳

西北农林科技大学园艺学院/陕西省苹果工程技术研究中心，陕西杨凌 712100

0 引言

【研究意义】苹果（Malus×domesticaBorkh.）作为世界四大水果之一，在世界果品特别是在加工产品贸易中占有重要地位。截至2021年，我国苹果栽培面积和产量分别占世界的41.36%、46.85%（FAO），已跃居世界第一位。但我国主栽品种以国外品种为主，没有自主产权的品种将成为苹果产业今后发展的重要障碍[1]。‘瑞雪’作为黄绿色晚熟苹果新品种，其优异的外观品质和独特的内在品质，深得广大消费者的喜爱[2]。为生产高质量果品，在‘瑞雪’生产栽培过程中常采用套袋栽培模式，在推广初期，常采用遮光双层三色育果袋进行套袋栽培，这种果袋虽然提高了果实的外观品质，但极大地降低了果实的风味，味道寡淡[3]。现阶段‘瑞雪’主要以配套透光专用育果袋进行栽培，可提高其外观和内在品质，但市面上存在不同颜色的透光专用育果袋，其对品质的影响各有不同。因此，开展苹果育果袋内光质对果实品质的研究对指导苹果生产具有重要意义。【前人研究进展】果实套袋后主要改变了袋内的微域环境，如光质、温度、湿度、气体等，从而影响了果实的各项品质指标，包括单果重、色泽、硬度、果形指数、叶绿素、可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量、多酚含量、香气物质等[4-6]。众所周知，苹果套袋后改变最大的为光照环境，而光受体通过接受不同波长的光影响果实的生长发育[7-8]。不同光质处理对果实品质的提升具有增效作用，孔佳君等[9]研究表明，紫色滤光膜处理下的‘砀山酥’梨可溶性固形物含量较高，而蓝色果袋处理后的‘富士’苹果中可溶性固形物和可滴定酸含量显著提高[10]。多酚、类黄酮是构成果实内在品质的重要指标，对人体有抗氧化、清除自由基等功能。前人研究表明，光质能够影响多酚和黄酮类化合物的积累，如蓝光处理下番茄果实的类黄酮含量显著升高，而紫光能够正向影响番茄果实内总酚含量的提升[11-12]。香气作为影响果实品质重要的因素，其含量的多少与光质条件密切相关。蓝色果袋处理能够显著提高‘巨峰’葡萄中醛类和酮类含量的积累，而红色果袋处理后明显抑制了香气的形成[13]。【本研究切入点】‘瑞雪’苹果在栽培过程中采用的专用单层育果袋主要以白色和绿色为主，其他颜色果袋的研究甚少；另外，前人针对不同光质对果实品质的形成主要集中在蓝光和红光对蔬菜的影响，而不同光质条件对苹果品质形成的研究还相对较少。【拟解决的关键问题】通过对比不同果袋内光质环境的差异，探讨不同波长的光质对‘瑞雪’苹果果实品质的影响，为生产更高品质的苹果提供理论依据及技术支持。

1 材料与方法

试验于2021年6—11月在陕西省渭南市白水县西北农林科技大学白水苹果试验站进行。海拔高度为908 m，年平均降雨量为578 mm，年平均气温为11.4℃。

1.1 试验设计

以5年生‘瑞雪’苹果为试材，砧木为M26，株行距为1.5 m×4.0 m，树势中庸，长势一致，常规肥水管理与病虫害防治。选取通风和光照条件好的 30株果树，于盛花期（4月12日）后70天，使用8种不同颜色果袋在树体外围将果实进行随机套袋，每棵树每种果袋套10个果实，总计每个处理套300个果实。果袋材质为单层木浆纸，规格为164 mm×206 mm，单个果袋重3.6 g，以外层涂红、橙、黄、绿、靛、蓝、紫等7种颜色的育果袋为处理，以白色单层育果袋为对照。于盛花后190 d统一采收，采样后每个处理随机选取9个果实进行取样，立刻存放于液氮中进行冷冻干燥，放于-80℃冰箱保存，用于后期相关指标的测定，每个指标选取3次生物学重复。

1.2 果袋光谱测定

用拉曼光谱仪（QE Pro Raman）测定不同颜色果袋内透射光光谱，测定波长为380—740 nm，输出的光谱数据为ADC值。

1.3 果实外观品质测定

果面色泽：用Minolta CR-400型色差计测量果面的 L*（代表明度值，L*值越大明度值越高）、a*（代表红/绿值，a*值越大说明颜色越红）、b*值（代表黄/蓝值，b*值越大说明颜色越黄）。光洁分级：0级果皮细腻；1级果面稍粗糙；2级果面粗糙，稍暗；3级果面粗糙，如同未套袋果。光洁指数：光洁指数（%）=[Σ（光洁级别×该级别果个数）/（调查总果个数（100个）×最高级别）]×100。果点分级：0级果面皮孔木质化程度很小；1级果面皮孔木质化程度小；2级果面皮孔木质化程度大；3级果面皮孔木质化程度大且褐化。果点指数：果点指数（%）=[Σ（果点级别×该级别果个数）/（调查总果个数（100个）×最高级别）]×100。着色分级：0级果面绿色或者黄色均匀，无红色；1级果面有1 cm2着红色；2级果面有3 cm2着红色；3级果面有1/4面积着红色。着色指数：着色指数（%）=[Σ（着色级别×该级别果个数）/（调查总果个数（100个）×最高级别）]×100。叶绿素测定：乙醇提取比色法，利用紫外可见分光光度计，在波长470、665和649 nm下分别进行比色，按公式计算出叶绿素总含量。

1.4 果实内在品质测定

用FTA-GS-15型水果质地分析仪（南京铭奥仪器公司）测定果实硬度；可溶性固形物含量用 ATAGO数显糖度仪测定；采用 FRUIT ACIDZTY METER GMK-835F型苹果酸度计（G-WON Korea）测定可滴定酸；Vc含量采用钼蓝比色法，采用紫外-可见光分光光度计测定760 nm波长的吸光值，根据公式计算出Vc含量；抗氧化物质的测定：总酚含量的测定按照福林酚法，总黄酮含量测定采用DMACA法，总类黄酮含量参照聂继云等[14]的方法进行测定；果实的挥发性香气物质的测定参照孟智鹏等[15]的方法，采用顶空固相微萃取法提取，利用Trace DSQ GC/MS气相色谱-质谱联用仪测定；参照王艳颖等[16]的方法，采用高效液相法，测定苹果的糖组分。总糖含量=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 数据分析

试验数据测定取3次生物学重复，所有数据利用Microsoft Office Excel 2010软件进行整理，数据以平均值±标准差表示。运用SPSS 26.0软件对数据进行方差分析、相关性分析、聚类分析。其中方差分析中采用Duncan’s统计法计算各处理间显著性（P＜0.05）；相关性分析采用双变量皮尔逊相关性分析法；聚类分析采用平方欧式距离来计算不同处理间的距离d值，即相似度，处理间d值越小，相似度越近。

2 结果

2.1 果袋内光质组成

与白色果袋相比，紫色果袋内的紫光、红光透过率明显提高，比对照分别高14.7%、10.0%，红色果袋内红光透过率比对照高 13.4%。此外，通过分析果袋内各段光波透过率发现，紫色果袋内紫光透过率最高，为对照的1.15倍；红色果袋内透过率最高的为红光，为对照的1.13倍；蓝色果袋内蓝光透过率最高（图1）。说明果袋内的光质组成主要与果袋颜色有关。

图1 不同颜色果袋内各光波相对透过率Fig.1 The relative transmittances of different color fruit bags under different wavelengths

2.2 果袋内光质分类及对果皮着色的影响

将不同颜色果袋内光谱数据经Z-Score标准化后，采用平方欧式距离法进行聚类分析，可将7种不同颜色果袋内光质组成分为4类（图2-A）：第1类为靛色和蓝色果袋，这类果袋特点为380—500 nm范围内的光较多，565—740 nm波长的光较少；第2类为绿色果袋，袋内光质组成为500—565 nm较多，其他波长的光较少；第3类为橙色和黄色果袋，其袋内光质特征与第一类相反；第4类为红色和紫色果袋，袋内380—440 nm和590—740 nm较多，485—590 nm较少。另外，通过表观观察发现，白色果袋处理后，果面会有不均匀的着色，并且果点木质化程度较高；第1类果袋处理后果面颜色呈纯绿色；第3类果袋处理的果面颜色偏黄，呈黄绿色（图2-B）。

图2 果袋光质分类及对果皮着色的影响Fig.2 Classification of light quality in fruit bags and its effect on peel coloration

2.3 不同颜色果袋对‘瑞雪’外观品质的影响

结合表1和图2-B可知，白色果袋处理后，果皮的a∗值（红/绿）最高，而其他颜色果袋处理后，显著降低了果面的着色程度。此外，白色果袋处理后的果点指数及着色指数分别高达35.56%、63.33%。以上结果表明，单层白色果袋更容易使果皮着色且果点木质化程度较高。不同颜色果袋处理后能显著提高果面的亮度和b∗值（黄/蓝），如表1所示，不同颜色果袋处理后果皮的L∗值和b∗值均高于白色果袋。而对比彩色果袋之间的a∗值发现，红袋（-9.9）、橙袋（-10.48）、黄袋（-10.22）处理的 a∗值要高于绿袋（-11.77）、靛袋（-11.37）、蓝袋（-11.36）和紫袋（-10.95）的处理，表明红、橙、黄色果袋处理后提高了果面的红色程度。不同颜色果袋处理后，果皮叶绿素含量差异显著，且均低于对照，而紫袋、蓝袋、靛袋、红袋处理的果皮叶绿素含量高于绿袋、橙袋、黄袋，说明高蓝光透过量的果袋有利于叶绿素的合成。

表1 不同颜色果袋对‘瑞雪’外观品质的影响Table 1 Effects of different color fruit bags on the external quality of Ruixue fruits

2.4 不同颜色果袋对‘瑞雪’果实内在品质的影响

2.4.1 对果实抗氧化物质的影响 由图3可知，不同颜色果袋处理下果实总酚、总类黄酮、总黄酮含量均显著低于白色果袋处理。其中紫色果袋处理的总酚含量显著高于其他颜色果袋，为1.325 mg·g-1（图3-A），其次为靛色和蓝色果袋，分别为1.242和1.239 mg·g-1，而橙色及红色果袋相对较低，分别为1.177和1.172 mg·g-1，最低的为黄色果袋（1.147 mg·g-1）。不同颜色果袋处理后果实总类黄酮含量（图 3-B）存在显著差异，其含量由高到低为：紫袋＞蓝袋＞靛袋＞绿袋＞黄袋＞橙袋＞红袋。而果实总黄酮含量（图3-C）表现为，紫色果袋处理后显著高于靛色果袋，二者分别为66.4和63.6 μg·g-1。综上，紫色、蓝色、靛色果袋处理的总类黄酮、总酚含量显著高于黄袋、橙袋和红袋，说明相较于高红光透过量的果袋，高蓝光透过量的果袋更能提高果实中总类黄酮和总酚含量，使果实内在品质更接近于白色果袋处理。

图3 不同颜色果袋对‘瑞雪’果实内在品质的影响Fig.3 Effects of different color fruit bags on the internal quality of Ruixue fruits

2.4.2 对果实硬度、固酸比、Vc含量的影响 果实硬度测定表明，绿色和白色果袋处理后，果实硬度明显提高，而红色果袋硬度最低。与白色果袋处理相比，靛色果袋处理后的可溶性固形物含量显著提高7.5%，其他果袋之间无显著性差异。橙色和绿色果袋能显著降低果实中可滴定酸含量，因此，橙色、绿色果袋处理后果实的固酸比显著高于白色果袋处理，分别显著提高29.5%、22.5%；而靛、蓝、紫色果袋处理的固酸比较低，且与对照相比差异不显著。Vc含量最高的为红色果袋处理的果实，比对照高6.3%，绿色果袋处理后果实的Vc含量最低，较对照显著低8.7%。说明靛色果袋处理能提高果实的可溶性固形物含量，而红色果袋有利于提高果实Vc含量。

表2 不同颜色果袋对‘瑞雪’果实内在品质的影响Table 2 Effects of different color fruit bags on the internal quality of Ruixue fruits

2.4.3 对果实糖组分的影响 糖是影响果实风味形成的重要指标之一，而果糖与蔗糖又是影响果实糖积累最重要的两种糖。通过对不同颜色果袋处理后糖组分测定分析，由表3可知，靛色和橙色果袋处理的果实果糖含量分别为58.39和57.63 mg·g-1，显著高于其他颜色果袋，但与对照相比无显著差异；不同颜色果袋处理后果实中的蔗糖含量差异显著，其中，与白色果袋相比，黄色果袋处理后蔗糖的含量最高，比对照显著提高12.8%，只有橙色果袋处理后蔗糖含量略降低。总糖含量及甜度值表明，靛色果袋的总糖含量和甜度值高于白色果袋处理，说明靛色果袋对增加果实中糖分积累有促进作用。

表3 不同颜色果袋对‘瑞雪’果实糖组分的影响Table 3 Effects of different color fruit bags on the soluble sugar content of Ruixue fruits

2.5 不同颜色果袋对‘瑞雪’果实香气物质含量的影响

酯类、醛类、醇类、酮类等挥发性化合物是主要的香气物质。由图4可知，蓝色果袋处理后果实的酯类、醛类、醇类、酮类含量分别为 115.46、505.82、280.80和2.37 μg·kg-1，均显著高于白色果袋和其他颜色果袋处理。对这4类物质总含量的对比发现，蓝、紫、靛色果袋处理后的果实香气物质总含量均显著高于对照，其中蓝色果袋最高，比对照高2.89倍；其他果袋从高到低排序分别为：黄袋＞绿袋＞红袋＞橙袋。因此，相对于高红光透过量的果袋，紫、蓝、靛等高蓝光透过量的果袋能够显著提升果实中香气物质的总含量。

图4 不同颜色果袋主要香气物质含量Fig.4 Content of main aroma substances in different color fruit bags

2.6 光质与果实品质相关性分析

光质与多个指标存在显著相关性（图5）。其中L*值与紫光/靛光值相关性最显著，相关系数高达0.901，b*与紫光/蓝光值的相关性系数为 0.854，说明一定范围内的紫光可提高果皮的明亮度和黄色值。a*值与橙光存在显著相关关系，与靛光则为显著负相关，相关系数分别为0.810、-0.819，说明橙光提高了果皮的红色值。果实可溶性固形物、可滴定酸与紫光/橙光值、紫光/红光值显著相关，即相对环境下紫光越多，果实可溶性固形物和可滴定酸含量越高。叶绿素、总类黄酮、总酚是果实重要的色素物质和抗氧化物质，这些物质均与蓝光呈显著相关性，相关系数分别为0.947、0.822、0.851，表明蓝光促进了果实叶绿素、总类黄酮、总酚的积累。此外，蓝光、紫光/橙光、紫光/红光与香气物质总含量显著相关，说明蓝光和紫光促进了果实香气物质的积累。

图5 光质与果实品质相关性分析Fig.5 Correlation analysis of light quality and fruits quality

3 讨论

3.1 不同颜色育果袋影响‘瑞雪’苹果的外观品质

果实套袋可有效阻隔外界不利的环境因素对果面造成的损害，提升果面光洁度的同时，解袋后加速了果实的着色，从而改善果实的外观品质[18]。前人研究表明，通过改变果袋颜色能够影响果实着色，黄色果袋处理‘云红梨2号’花青苷含量最高，绿色果袋最低[19]。本研究中，果袋颜色改变了袋内光质的构成，从而影响了果实的着色，其中白色果袋的着色指数最高，这也与马策等[19]的研究结果基本一致。宋哲等[20]研究结果表明，白光可促进‘红富士’苹果果实PAL酶活性以及花青苷含量的增加。综上，‘瑞雪’虽然是黄绿色品种，但在一定光质条件下也会诱导花青苷的合成。在不同颜色果袋对‘金冠’苹果的研究中，蓝色果袋处理下的果皮叶绿素含量最高，且促进HEMA1、CHLH、CAO等叶绿素合成途径结构基因的表达[21]。光质在其他植物上的研究表明，蓝光可促进桦树叶片[22]、生姜叶片[23]和风信子愈伤组织[24]叶绿素的含量，并且蓝光处理有利于叶绿体的发育[25]。这与本研究结果一致，高蓝光透过量的果袋可显著提高果皮叶绿素的含量。此外，果面亮度也是决定果实外观品质形成的重要因素，赵淼等[26]在不同光质对草莓色素物质的研究中认为，蓝光有利于提高果实表面的亮度值，本研究中，白色果袋的果皮亮度要显著低于其他颜色果袋，这与张修德等[21]的结论基本一致，低透光率的果袋处理可提高‘金冠’苹果果面光泽亮度，但是，不同光质如何促进果面亮度形成的具体机理还有待研究。

3.2 不同颜色育果袋影响‘瑞雪’苹果的内在品质

果实中的糖酸含量及挥发性物质总量是决定果实风味的重要因素。不同光质环境能够显著影响果实风味物质的合成。孔佳君等[9]指出，紫色滤光膜内的蓝光透过率高，可提梨果实的可溶性固形物。蓝色滤光膜处理下促进了‘红地球’葡萄[27]果实中可溶性固形物和总糖含量的积累，并且蓝色果袋处理增加了‘富士’苹果[10]的可溶性固形物和可滴定酸含量。也有研究表明，红光处理可以有效促进‘阳光玫瑰’葡萄[28]、生菜[29]及番茄[30]等作物中可溶性糖的积累。本研究结果表明，紫光和橙光的比值有利于可溶性固形物的积累，相对环境下紫光可能是影响‘瑞雪’苹果碳氮代谢的光质因素，这与上述结果略有不同，原因可能与品种和果袋材料的差异有关。多酚和类黄酮是植物体内重要的次生代谢物，多数由苯丙氨酸转化而来[31]。不同光质可通过影响隐花色素和向光素来调节黄酮的代谢[32]。蓝光处理可提高幼苗体内多酚化合物、黄酮类物质的积累[33]；同时，蓝色LED照明也会增加莴苣中类黄酮含量[34]。这与本研究结果基本一致，蓝光促进总酚、黄酮类化合物的形成可能与蓝光影响苯丙烷和黄酮代谢途径相关酶的活性有关[35]。‘瑞雪’苹果因具有独特的香气物质而呈现出特有的风味，其主要挥发性化合物主要为酯类、醛类、醇类和酮类[36]。王海波等[13]在对‘巨峰’葡萄的研究中发现，蓝色果袋处理的葡萄果实中香气挥发性总含量显著增加，其中主要表现为醛类和酮类含量显著增加，而红色果袋处理后香气挥发性总含量下降。在LED对甜瓜的补光研究中认为，混合光红/蓝6∶1能够提高甜瓜果实中酯类物质的含量，其次为蓝光[37]。高蓝光透过量的果袋提高了果实香气物质的总含量，其原因可能是果袋内相对较高的蓝光条件影响了MdADH、MdAAT、MdLOX等香气合成相关基因的表达，进而影响其酶活性，从而增加了果实香气物质的合成[36]。

4 结论

不同颜色育果袋处理对‘瑞雪’苹果外观及内在品质均有一定影响，通过比较7种不同颜色果袋以及袋内不同光质对果实品质的影响，发现紫色果袋处理后的总酚、总类黄酮、总黄酮等抗性物质均最高。同时，紫光与果实 L*值、b*值、可溶性固形物、可滴定酸等多项果实品质指标存在显著正相关关系，Vc含量最高的为红色果袋。此外，蓝光增加了‘瑞雪’果皮叶绿素和果实总酚含量，并且促进了果实香气物质的积累。因此，在‘瑞雪’套袋栽培过程中，适当增加果袋中紫光、蓝光量能够显著提高果实品质。