‘皇家嘎啦’与‘GL-3’苹果果实的品质分析

杜孟持，王文燕，于建强，王佳慧，赵玉文，胡大刚

（1.山东农业大学 园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室/山东省果蔬优质高效生产协同创新中心/农业部黄淮地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，山东 泰安 271018；2.扬州大学 园艺与植物保护学院，江苏 扬州 225009）

中国是世界上主要的苹果生产国和消费国，其栽培面积和产量均居世界首位。其中，嘎啦苹果（Malus domesticacv.Gala）是我国苹果中最主要的早熟品种，具有上市早、果实鲜艳、肉质金黄、酸甜适口的特点，深受消费者喜爱，也是苹果产业结构调整中的重点发展品种之一［1］。近年来，由嘎啦培育而成的品种成熟期从早熟、中熟到中晚熟，如‘皇家嘎啦’‘帝国嘎啦’‘丽嘎啦’‘红嘎啦’‘太平洋嘎啦’等品种，呈现品系化栽培［2］。‘皇家嘎啦’是一种被广泛用于苹果转化的基因型品种。其中，沈阳大学园艺学院选用苹果转化中广泛应用的基因型‘皇家嘎啦’作为种子来源，从‘皇家嘎啦’的离体幼苗无性系中筛选出了具有较高增殖能力、叶形正常、叶面光滑的无性系，命名为‘GL-3’。‘GL-3’苹果因其具有极高的不定再生能力，现已被广泛应用于农杆菌介导转化［3］。

关于嘎啦苹果的研究，赵德英等研究了不同中间砧嘎啦苹果幼树的树体形态和各器官养分分布特征，揭示了树体矮化与根系矿质营养分布和积累之间的关系［4-5］；陶茹等研究了不同矮化中间砧对嘎啦苹果果实品质的影响［6-7］，以达到优化苹果品种结构、调整嘎啦苹果产业结构的目的。另外还有研究揭示了植物生长调节剂对嘎啦苹果果形及品质的影响［8-9］，以期提高嘎啦苹果品质及其商品价值。孙英杰等研究发现了采前对乙烯的调控有效地改变了嘎啦苹果的采收及贮藏品质，采前喷施乙烯抑制剂可以保持果实冷藏期间的质地，延缓果实软化［10］。李猛等通过研究不同采收期对嘎啦苹果采后果实品质的影响，确定了盛花后117 ～120 d 天为嘎啦苹果的最佳采收期［11］；彭玲等通过渗灌施氮降低氮素损失，显著促进植株对氮素的吸收利用，优化了光合产物在各器官间分配，从而提高苹果的产量和品质［12］。

作为母本的‘皇家嘎啦’，有良好抗逆性、适应性，是一种丰产、早果、优质的苹果优良品种。但目前有关采收鲜食‘GL-3’苹果品质分析评价方面的研究较少，将‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果选为研究对象，分析苹果的品质差异，为确定‘GL-3’苹果的品质提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于 2020—2021 年在山东农业大学作物生物学国家重点实验室进行。以‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果果实为试验材料，自2021 年4 月中旬起，分別采收盛花后30、60、90 和120 d 的果实进行试验。挑选果型、大小、颜色相似且表面无病害和机械伤痕的苹果进行实验，每次采样随机取10 个苹果，设置为5 个重复。

1.2 试验方法

1.2.1 生物学及外观品质测定 单果重用百分之一电子天平测定，单位为g。果形指数以果实纵径和横径比值表示，果实纵、横径使用精度为 0.02 mm的游标卡尺测量。苹果硬度测定采用Zhang 等的方法并略加改进。使用英国 Stable MicroSystems 公司生产的TA.XT plus 型质构仪测定果实硬度。每次随机选取5 个果实，在果实赤道面随机选取距离相等的3 个点进行测定，取平均值。所测硬度数值用质构仪Texture Exponent 32 软件自动分析计算，硬度单位为kg/cm。

1.2.2 果实营养品质测定 可溶性固形物拓普TD-35 数字折光仪测定，单位为%。可滴定酸根据酸碱中和原理［13］采用滴定法测定，单位为%。固酸比为可溶性固形物含量与可滴定酸含量之比。植物可溶性糖使用植物可溶性糖试剂盒（KT-2-Y，科铭，苏州，中国）测定，单位为mg/g。淀粉含量使用植物淀粉含量测试盒（DF-2-Y，科铭，苏州，中国）进行测定，单位为mg/g。苹果酸和柠檬酸含量使用超高效液相色谱仪（岛津LC-30ANexera UHPLC）测定［14］，单位为mg/g。果糖、蔗糖和葡萄糖使用毛细管电泳仪（Beckman Instruments Inc,Palo Alto,CA,USA）测定［15］，单位为mg/g。植物总酚的测定采用福林酚法［13］，单位为mg/g。苹果香气的提取与检测参考王传增等［16］的方法并略加改进，使用日本Shimadzu 公司生产的 GC/MSQP2010 气相色谱-质谱联用仪进行香气物质的检测，萃取头选用 SPME 纤维萃取头 50/30 μm DVB/CAR/ PDMS，各指标测定时均做5 个重复。

1.3 数据统计与分析

本试验按照完全随机实验设计。用Microsoft Excel 2010 进行数据整理，用GraphPad Prism 6.01软件（GraphPad Software Inc., San Diego, CA, USA）绘图。试验数据用SPSS 20.0（SPSS Inc., Chicago,IL, USA）统计软件进行显著性分析(Duncan’s 多重比较法)和相关性分析，并以选取的主成分对应的方差贡献率为权重，将各处理主成分得分和相应的权重进行线性加权构建综合评价模型，计算各处理的综合评价得分，P＜ 0.05 为显著性差异。

2 结果与分析

2.1 苹果果实的单果质量

单果质量是苹果外观品质和产量的重要评价指标之一，果树的生长环境和坐果量对单果质量有着显著影响，但它主要受果树品质的遗传特性控制。单果质量越大，苹果的经济价值也就越高。由表1可知，‘皇家嘎啦’苹果的单果重平均值为137.9 g，‘GL-3’苹果的单果重平均值为129.2 g，二者无显著性差异。‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果平均单果重量均达到中型果的高档优质果品质量要求。

表1 2 种苹果外观品质和硬度Table 1 Two kinds of apple appearance quality and hardness

2.2 苹果果实的果形指数

果形指数是果实纵径与横径的比值，是果实发育前期细胞分裂导致的结果［17］，它能反映形状与体积之间的关系，是衡量果实品质的标准之一［18］。由表1 可知。‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果果形指数集中在0.90 ～1.00 之间，为椭圆形。

2.3 苹果果实硬度

果实硬度指果肉的抗压能力，是评价苹果食用品质和贮藏品质的指标。果肉硬度较大，口感爽脆，耐贮藏性高，能有效减少果实在采摘、包装、运输过程中的机械损伤［19］。由表1 可知，‘皇家嘎啦’苹果硬度相较于‘GL-3’有显著差异，是其1.3 倍。

注：不同字母表示在P＜0.05 水平上差异显著，下同。

2.4 苹果果实可溶性固形物含量和淀粉含量的变化

可溶性固形物作为果实重要的食用品质指标之一，是将果树光合作用产物转运并储藏在果实内，能溶于水的糖、酸、维生素、矿物质等物质的总称，其中可溶性糖占主要比例。

可溶性糖主要包括果糖、葡萄糖和蔗糖等，由图1A 可知，在盛花后30 ～120 d，‘皇家嘎啦’苹果的果糖含量均呈上升趋势。在盛花后30 ～60 d 时‘GL-3’苹果果糖呈上升趋势，盛花后60 ～120 d 时果糖含量无显著变化，在盛花后120 d 时二者果糖含量为85.41 和51.01 mg/g。由图1B 可知，在盛花后30 ～60 d，‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果葡萄糖含量均呈下降趋势，在盛花后60 ～120 d，二者均呈上升趋势，在各时期‘皇家嘎啦’苹果的葡萄糖含量均高于‘GL-3’苹果。在盛花后120 d 时，两者含量分别为31.94 和21.17 mg/g。由图1C 可知，在盛花后30 ～90 d，‘皇家嘎啦’苹果和‘GL-3’苹果蔗糖含量在各时期均为显著变化，在盛花后90 ～120 d，二者蔗糖含量均上升，且‘皇家嘎啦’苹果蔗糖含量高于‘GL-3’苹果，二者含量分别为17.42 和11.10 mg/g。

图1 2 种苹果果实在盛花后各时期的果糖含量（A）、葡萄糖含量（B）、蔗糖含量（C）、可溶性糖含量（D）、可溶性固形物含量（E）和淀粉含量（F）Fig.1 The contents of fructose (A), glucose (B), sucrose (C), soluble sugar (D), soluble solid (E) and starch (F) of two kinds of apple fruits in each period after flowering

在测定以上3 种可溶性糖的基础上，还测定了总的可溶性糖的含量，由图1D 可知，在盛花后30 ～90 d，‘皇家嘎啦’果实中的可溶性糖含量上升，盛花后90 ～120 d，可溶性糖含量基本保持不变，其中，在盛花后30 ～60 d，可溶性糖含量上升最快。‘GL-3’果实在盛花后30 ～120 d 的可溶性糖含量呈上升趋势。‘皇家嘎啦’果实的可溶性含量在盛花后30 ～120 d 均高于‘GL-3’苹果，其中在盛花后120 d 的二者分别为126.56 和85.03 m/g。

可溶性固形物不仅直接影响苹果的食用品质，也左右果实的商品价值及贮运性能等。由图1E 可知，在盛花后30 ～90 d，‘皇家嘎啦’苹果的可溶性固形物含量略高于‘GL-3’苹果，在盛花后120 d 时，前者显著高于后者，二者质量分数分别为13.02%和12.98%。由图1F 可知，在盛花后30 ～90 d，2 种苹果品种的淀粉均呈上升趋势，其每个时期‘皇家嘎啦’苹果的淀粉含量均显著低于‘GL-3’苹果，盛花后90 d 的二者淀粉含量分别为30.17 和34.76 mg/g。盛花后90 ～120 d，果实内淀粉含量下降，此时‘皇家嘎啦’苹果淀粉含量高于‘GL-3’苹果，分别为24.93 和21.45 mg/g。

2.5 苹果果实可滴定酸含量的变化

苹果中可滴定酸含量是苹果风味及食用品质的评价指标。由图2A 可知，在盛花后30 ～120 d，‘皇家嘎啦’苹果和‘GL-3’苹果的可滴定酸含量呈下降趋势，在盛花后30 ～60 d，可滴定酸含量下降速度较快：在盛花后30 d，‘皇家嘎啦’苹果的可滴定酸含量显著高于‘GL-3’苹果，至果实成熟期（盛花后120 d），‘皇家嘎啦’苹果和‘GL-3’苹果可滴定酸含量降至最低。

图2 2 种苹果果实在盛花后各时期的可滴定酸含量（A）、苹果酸含量（B）和柠檬酸含量（C）Fig.2 Titratable acid content (A), malic acid content (B) and citric acid content (C) of two kinds of apple fruits in each period after flowering

果品中可滴定酸主要包括苹果酸、柠檬酸、酒石酸、草酸等多种有机酸，苹果的可滴定酸主要是苹果酸，它是苹果内在品质评价的重要指标，直接影响果实的风味和品质［20］。由图2B 可知，在盛花后30 ～120 d，‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果苹果酸含量均呈下降趋势，每个时期都无显著差异，在盛花后120 d 的苹果酸含量分别为2.43 和2.24 mg/g。由图2C 可知,在盛花后30 ～120 d，2 种果实的柠檬酸含量均呈下降趋势，‘皇家嘎啦’果实内的柠檬酸含量在盛花后120 d 略高于‘GL-3’苹果，二者分别为0.20 和0.18 mg/g，其余时期均无显著差异。

2.6 苹果果实的固酸比

固酸比，也称糖酸比，指可溶性固形物质量分数与可滴定酸质量分数的比值，是评价果实风味品质的主要指标之一。由图3 可知，在盛花后30 ～120 d，‘皇家嘎啦’苹果和‘GL-3’苹果的固酸比比值呈上升趋势，二者比值在40 ～60 之间，无显著差异。

图3 2 种苹果果实在盛花后各时期的固酸比Fig.3 Solid acid ratio of two kinds of apple fruits in each period after flowering

2.7 植物总酚含量

苹果的总酚含量以及酚类单体物质的组成与苹果加工产品的品质密切相关［21］。由图4 可知，在盛花后30 ～120 d，‘皇家嘎啦’苹果和‘GL-3’苹果的总酚含量呈下降趋势，这是由于苹果在果实的发育过程中，绿原酸、儿茶素、表儿茶素等多酚含量均呈下降趋势［22］；在盛花后120 d，两者无显著差异，总酚含量分别为0.76 和0.69 mg/g。

图4 2 种苹果果实在盛花后各时期的总酚含量Fig.4 Total phenolic content of two kinds of apple fruits in each period after flowering

2.8 挥发性香气成分

香气是苹果的重要品质指标，目前已报道苹果的香气成分达300 多种，包括酯类、醇类、醛类、酮类等［23］。苹果的香气受品种、成熟度、地理生态因子、采前采后调控措施等因素影响，挥发性成分的浓度和组成差异可形成“酯香”型、“醇香”型等不同的香气类型。挥发性香气成分 GC-MS 分析结果如表2 所示。

表2 两种苹果果实在盛花后各时期的香气成分Table 2 Aroma components of two kinds of apple fruits at each stage after flowering

由表2 可知，在采收期（盛花后120 d）的‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果分别检测到30 种香气成分和22 种香气成分，其中主要成分为乙酸丁酯、乙酸己酯、邻苯二甲酸二乙酯、正己醇、正己醛和（E）-2-己烯醛。其中乙酸丁酯、乙酸己酯等酯类物质可以为苹果提供丰富的果香味和甜味［24-25］，而正己醇、正己醛和（E）-2-己烯醛，这些醇类和醛类物质使苹果呈现出典型的苹果味和强烈清快的生青味［26-27］。‘GL-3’苹果中乙酸丁酯、乙酸己酯等酯类物质显著高于‘皇家嘎啦’苹果，而正己醇、正己醛和（E）-2-己烯醛等醇类和醛类物质‘GL-3’苹果显著低于‘皇家嘎啦’苹果。使得‘GL-3’苹果有更丰富的果香味和甜味，更少的苹果味和生青味。

3 讨论与结论

果实品质是衡量园艺产品商品性最重要的评价标准，直接影响到产品的价格和销量。果实品质可以划分为外在品质和内在品质，果实的外在品质主要取决于果实质量、果实果形指数等; 果实的内在品质主要表现在果肉的风味和质地，即主要取决于果实的香气和糖酸等营养成分［28］。

果实的果形指数是评价苹果果实外观品质的重要指标，实验结果表明，‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果的果实外形大都为椭圆形，二者的果形指数无显著性差异，在实际观察中也发现这2 个品种没有显著差异。硬度作为评价果实品质的一个重要指标，果肉细胞的结构、细胞间的结合力、细胞构成物的机械强度和细胞的膨压都会影响果实的硬度。前人研究表明，果实硬度和果肉中的原果胶含量有关，随着果实的成熟，原果胶被分解为果胶（或果胶酶），果肉细胞变松弛，果实的硬度也逐渐降低［29-30］。另外，果实成熟过程中，淀粉转化为可溶性糖也是造成果实硬度降低的原因。试验结果显示，‘皇家嘎啦’的果实硬度相较于‘GL-3’苹果高31%，由此可以推测出，‘皇家嘎啦’有更好的贮藏性能。

可溶性固形物是包括可溶性糖、酸以及纤维素等成分，是评价苹果内部品质的重要参数，苹果可溶性固形物含量的有效检测对于苹果的生产、流通以及品质至关重要［31］。本研究测定了‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果在盛花后120 d 的可溶性固形物含量，结果发现‘皇家嘎啦’苹果的可溶性固形物含量显著高于‘GL-3’苹果。可滴定酸含量也是评价果实品质的重要指标，而有机酸是主要的可滴定酸。随着苹果果实的生长发育，有机酸会逐渐积累，含量升高，而当果实成熟、衰老时，有机酸因参与三羧酸循环、糖酵解反应以及糖原异生作用等，含量表现出降低的趋势［32］。‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果这2 种苹果的可滴定酸含量在盛花后随时间增加而逐渐降低，这与许宝峰等研究结果相似。他认为苹果在未成熟前，果内含大量的可滴定酸，在果实成熟的过程中，可滴定酸降低。究其原因可能是部分的可滴定酸被果内的一些生化酶催化成糖，也可能是在果实的生理过程中，部分的有机酸转化成了 CO2和 H2O，消耗了果实内的有机酸［33］。据贾定贤等的研究报道，风味优良苹果的固酸比多为20 ～60，偏高者风味趋甜，偏低者风味偏酸［34］。成熟后的‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果的固酸比在40 ～60 之间，属于风味优良的苹果品种。果实中的有机酸是影响果实风味品质的重要指标之一，苹果果实中以苹果酸为主［35］。史娟［36］的研究发现，不同中间砧嫁接的果实中苹果酸、柠檬酸含量在盛花后30 d 至果实采收呈现下降的趋势。在本研究中，‘皇家嘎啦’和‘GL-3’苹果中的苹果酸和柠檬酸含量随着果实的生长逐渐减少，该结果与其一致。

苹果果实中含有的糖类主要是淀粉、蔗糖、果糖、葡萄糖和少量的山梨醇，其中除淀粉外均为可溶性糖，可溶性糖中以果糖最甜［37］。可溶性糖的增加使苹果的风味品质有了很大的提高，淀粉转化为葡萄糖也被作为果实成熟的标志［38］。‘皇家嘎啦’苹果和‘GL-3’苹果的可溶性糖含量、果糖含量、蔗糖含量、葡萄糖含量均随着果实的生长逐渐增加，而淀粉含量在盛花后30 ～90 d 呈上升趋势，在盛花后90 ～120 d 下降。这是由于苹果在生理发育期中淀粉大量累积，果实步入成熟时，淀粉酶，蔗糖合成酶活性变高，淀粉被水解成为葡萄糖，果糖，蔗糖等可溶性糖［39］。

本研究选取山东农业大学园艺试验站‘皇家嘎啦’和‘GL-3’2 个苹果品种，在对果实的单果质量、果实纵横径、果实硬度、可溶性固形物质量分数、可滴定酸质量分数、固酸比、可溶性糖、淀粉、蔗糖、果糖、葡萄糖、苹果酸、柠檬酸、总酚、香气15 项可量化的单因素品质指标进行了对比分析。‘皇家嘎啦’苹果与‘GL-3’苹果均为嘎啦系苹果，由试验结果表明，‘皇家嘎啦’苹果果肉偏脆，有典型的苹果味和强烈清快的生青味，比‘GL-3’苹果有更好贮藏性能。‘GL-3’苹果果肉偏软，但有更丰富的果香味和甜，对需要培育果香味苹果提供了研究方向。另外，‘GL-3’苹果具有更强的再生能力，成枝能力强，可能有更高的亩产，这需要进一步的研究。