壳聚糖对桃果实品质的影响

范中菡，彭雪梅，李 睿，陈庆华，陈 松，林立金，胡容平

（1.四川省农业科学院植物保护研究所，农业部西南作物有害生物综合治理重点实验室，四川 成都 610066；2.四川农业大学园艺学院，四川 成都 611130；3.四川省农业科学院食用菌研究所，四川 成都 610066）

桃（Prunus persicaL.）是蔷薇科李属落叶果树，因其营养价值高、风味宜人而成为世界上最受欢迎的水果之一。中国的桃种植面积和产量均居世界第一，生产了世界上超过50%的桃，但出口量却只占3%左右[1]。目前我国的桃标准化栽培技术体系尚不完善，主要是由于种植品种杂乱使栽培技术难以精准配套，从而导致桃果实品质不佳[2]。存在的主要问题是：生产的桃果实较小，口感不好，风味不足导致“桃没有桃味”；化肥农药与激素过量施用导致果品质量安全问题；由于桃果实不耐储运导致集中上市时大量桃腐烂等问题，严重制约了桃产业的高质量发展[3-5]。因此，在保证桃果实产量的同时提高其品质不仅能满足消费者的需求，提高种植者的经济效益，同时还能够促进桃产业的高质量发展。

近年来，海藻提取物等植物生物刺激素因具备促进植物生长发育、缓解非生物胁迫、提高作物品质、安全无残留的特点，在农业生产中被广泛应用[6]。壳聚糖是植物生物刺激素的一种，是几丁质衍生出的含丰富碳、氮元素的碱性多糖，其来源广泛、价格实惠[7]。壳聚糖作为涂膜材料已被广泛应用于果蔬采后保鲜[8-10]，采前喷施壳聚糖能提高果实的抗氧化能力[11]，减少自由基等有害物质的积累，从而延缓果实衰老。此外，壳聚糖作为生物刺激素具有促进种子萌发[12]和植物生长、提高果实品质、增强植物的抗逆性[13]、改善土壤环境和促进养分吸收等作用。香蕉在不同时期施用壳聚糖可以提高产量，增加香蕉的可溶性固形物和维生素C 含量，增加果皮厚度，并显著提高香蕉的耐贮性[14]。草莓叶面喷施壳聚糖可显著促进草莓生长，提高产量（最多可提高42%），增加果实中类胡萝卜素、花青素、酚类物质的含量（最高达2.6 倍），增强总抗氧化酶活性（约2 倍）[15]。葡萄整株喷施壳聚糖能够显著提高葡萄果实的可溶性固形物含量、可溶性糖含量、糖酸比以及单果重等品质性状，以4 g/L 壳聚糖处理的葡萄果实糖酸比最高，口感风味佳[16]。目前壳聚糖对桃果实影响的研究主要集中在采后涂膜贮藏上，有关果实膨大期施用壳聚糖对桃果实品质影响的研究较少。鉴于此，笔者以早熟桃为试验材料，在桃果实进入第二次快速膨大期时用不同浓度壳聚糖对叶片进行喷施处理，研究了壳聚糖对桃果实品质的影响，以期筛选出能提高桃果实品质的最佳壳聚糖浓度，为壳聚糖在桃树上的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020 年5 月在四川省成都市温江区（30°36′N，103°41′E）进 行，试 验 区 的 气 候 温 和（年均气温16.0℃），雨量充沛（年均降水量865.9 mm），日照偏少 （年均日照时数991.1 h），土壤为潮土。试验材料为5 a 龄水蜜桃早蜜（砧木为毛桃），桃树采用高垄栽培，株行距为3.5 m×3.5 m，每行栽20 株，每隔5 株开1 条沟，桃树株高约2 m，冠幅约3 m，树形为开心形。选择20 棵无病虫害且树势健壮程度基本一致的植株进行试验。供试壳聚糖从当地市场购买。

1.2 试验方法

壳聚糖浓度设0（CK）、1、2、4 和6 g/L 共5个处理，在桃树果实进入第二次快速膨大期时分别用不同浓度的壳聚糖对整棵桃树进行叶面喷施，每棵桃树每次喷施2 L 药液，每7 d 喷1 次，共喷施4 次。每个处理1 棵树，设4 个重复。于2020 年6 月中旬当桃果实成熟时，从桃树不同分枝随机采摘无病害桃果实，每棵树采6 个果实测定有关指标。

1.3 测定项目与方法

桃果实单果重用电子秤称量，纵横径用数显游标卡尺测定，带皮硬度用HP-230 型硬度仪测定，可溶性固形物含量用折光仪测定，维生素C 含量用2,6-二氯靛酚蓝比色法[17]测定。参照熊庆娥[17]的方法测定桃果实过氧化物酶（POD）活性，参照李小方等[18]的方法测定桃果实苯丙氨酸解氨酶（PAL）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和多酚氧化酶（PPO）活性，参照陈昆松等[19]的方法测定桃果实脂氧合酶（LOX） 活性。取桃果实切碎，于烘箱中杀青（110℃）、烘干（70℃）至恒重，粉碎过0.149 mm 筛，然后参照黄丽萍等[20]的方法测定桃果实的可溶性糖含量和糖组分（蔗糖、果糖、葡萄糖和山梨醇），参照张韫[21]的方法测定桃果实的大量元素（氮、磷、钾）和微量元素（铁、硼、锰、钙、镁）含量。

1.4 数据统计分析

用Excel 进行数据统计，用SPSS 20.0 进行方差分析，用Origin 21 进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖对桃果实外观品质的影响

由表1 可知，桃果实单果重和果实横径均随着壳聚糖浓度增加呈先减小后增大的趋势，在壳聚糖浓度为2 g/L 时达最低，分别较CK 显著降低25.45%和17.75%；壳聚糖处理降低了果实纵径，但所有处理与CK 相比均无显著性差异；桃果实的果形指数随着壳聚糖浓度的增加呈先增后减的趋势，但只有壳聚糖浓度为2 g/L 处理的果形指数显著高于CK 和其他处理；壳聚糖浓度为4 和6 g/L 时，带皮桃果实的硬度显著高于CK 和1 g/L 处理，分别较CK 增加17.40%和13.63%。

2.2 壳聚糖对桃果实内在品质的影响

由表2 可知，桃果实可溶性固形物含量是壳聚糖浓度1 和2 g/L 处理显著高于CK，壳聚糖浓度6 g/L 处理显著低于CK；维生素C 含量只有壳聚糖浓度为1 g/L 处理显著高于CK，较CK 提高9.56%；可溶性糖含量是壳聚糖浓度1 和2 g/L 处理显著高于CK，分别较CK 增加9.40%和10.11%；蔗糖含量在壳聚糖处理后显著增加，以壳聚糖浓度2 g/L 处理的蔗糖含量最高，较CK 提高52.52%；果糖和山梨醇含量以壳聚糖浓度1 g/L 处理最高，分别较CK 显著提高19.96%和16.67%，其次是壳聚糖浓度2 g/L处理，也显著高于CK；壳聚糖处理可降低桃果实葡萄糖含量，其中壳聚糖浓度2、4 和6 g/L 处理的葡萄糖含量分别较CK 显著降低63.67%、59.68%和15.72%。

表2 壳聚糖对桃果实内在品质的影响

2.3 壳聚糖对桃果实大量元素含量的影响

由表3 可知，壳聚糖处理会降低桃果实的氮和磷含量，但增加钾含量；随着壳聚糖浓度的增加，桃果实的氮和磷含量均呈先降低后增加的趋势，所有处理的氮含量均显著低于CK，壳聚糖浓度2 和4 g/L 处理的磷含量显著低于CK；钾含量随着壳聚糖浓度增加呈先升高后降低的趋势，除壳聚糖浓度6 g/L 处理与CK 无显著性差异，其他处理均显著高于CK，且以壳聚糖浓度2 g/L 处理的钾含量最高，较CK 增加23.13%。

表3 壳聚糖对桃果实大量元素含量的影响

2.4 壳聚糖对桃果实微量元素含量的影响

由表4 可知，壳聚糖处理显著降低了桃果实的铁含量，以壳聚糖浓度2 g/L 处理的铁含量最低，较CK 降低24.51%；壳聚糖处理显著增加桃果实的硼含量，各处理硼含量由高到低排序依次为：4 g/L ＞6 g/L ＞1 g/L ＞2 g/L ＞0 g/L，以壳聚糖浓度4 g/L 处理的硼含量最高，较CK 增加31.00%，但不同壳聚糖浓度处理间无显著性差异；桃果实的锰含量除壳聚糖浓度1 g/L 处理较CK 显著提高22.99%外，其他处理均显著低于CK，以壳聚糖浓度2 g/L 处理的最低；壳聚糖处理后桃果实的钙含量均显著提高，以壳聚糖浓度4 g/L 处理的最高，较CK 显著提高45.97%；壳聚糖处理会降低桃果实的镁含量，壳聚糖浓度4 和6 g/L 处理的镁含量分别较CK 显著降低11.92%和22.56%，其他处理与CK 无显著性差异。

表4 壳聚糖对桃果实微量元素含量的影响

2.5 壳聚糖对桃果实酶活性的影响

由表5 可知，桃果实PAL 活性随壳聚糖浓度增加呈先增后减的趋势，以壳聚糖浓度2 g/L 处理最高，较CK 显著提高23.91%；桃果实APX 活性除壳聚糖浓度6 g/L 处理显著低于CK 外，其他处理均显著高于CK，以壳聚糖浓度4 g/L 处理最高，较CK 显著提高35.07%；桃果实POD 活性随着壳聚糖浓度增加而增加，壳聚糖浓度1、2、4 和6 g/L 处理分别较CK 显著提高200.42%、222.59%、273.22%和302.93%；桃果实PPO 活性是壳聚糖浓度6 g/L处理较CK 显著增加34.43%，其他处理均显著低于CK，以壳聚糖浓度2 g/L 处理最低，较CK 显著降低46.86%；经壳聚糖处理后桃果实LOX 活性均显著提高，以壳聚糖浓度2 g/L 处理的最高，较CK 显著提高48.61%。

表5 壳聚糖对桃果实酶活性的影响

2.6 桃果实各指标间的相关性分析

对观测的25 个指标进行相关性分析的结果（表6）表明，单果重与氮含量、铁含量、果实横径、葡萄糖含量和PPO 活性呈极显著或显著正相关，与钾含量、钙含量、果形指数、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、蔗糖含量、果糖含量、山梨醇含量、PAL 活性、APX 活性和LOX 活性呈显著或极显著负相关；可溶性糖含量与钾含量、镁含量、果形指数、可溶性固形物含量、维生素C 含量、蔗糖含量、果糖含量、山梨醇含量、PAL 活性和LOX 活性呈显著或极显著正相关，与果实横径、PPO 活性呈极显著负相关；钾含量与钙含量、果形指数、可溶性固形物含量、蔗糖含量、果糖含量、山梨醇含量、PAL活性、APX 活性和LOX 活性呈显著或极显著正相关，与氮含量、磷含量、铁含量、果实横径、葡萄糖含量和PPO 活性呈显著或极显著负相关。

表6 各个指标间的相关性分析

3 讨 论

桃果实品质由果实色泽、大小等果实外观品质和维生素C、可溶性固形物、可溶性糖含量等果实内在品质2 个部分组成，只有高品质的果实才能吸引消费者、满足消费者的需求，才能在市场上有竞争力[22]。有研究表明，壳聚糖能改善果实品质[23]；壳聚糖可通过影响植物的生理过程，如营养吸收、光合作用，从而促进植物生长，提高产量[24]。结合转录组学和代谢组学分析壳聚糖诱导茶叶品质改善和促进生长机制的研究结果表明，壳聚糖处理后茶树在生长发育过程中与植物激素转导、碳固定和氨基酸代谢相关的基因表达量显著上调，从而提高关键途径的底物效率，促进植株生长[25]。此外，壳聚糖能促进木质素形成、使细胞壁加厚[26]；还会影响果实中的氮、钙含量从而影响果实硬度，果实硬度与氮含量呈负相关、与钙含量呈正相关[27]。笔者的试验结果表明，不同浓度壳聚糖处理均有降低桃果实单果重、纵横径，增加果实硬度的趋势；虽然不同浓度壳聚糖处理均降低了桃果实中葡萄糖含量，但壳聚糖浓度为1 和2 g/L 处理明显增加了桃果实中维生素C、可溶性固形物、可溶性糖、蔗糖、果糖和山梨醇的含量，葡萄糖含量降低可能是由于葡萄糖转化为了蔗糖等其他可溶性糖，因为有研究表明，壳聚糖能使黄瓜中蔗糖磷酸合成酶与蔗糖合成酶的活性提高，从而提高黄瓜的蔗糖含量和可溶性糖含量[28]。

壳聚糖能提高植物对养分的吸收，从而促进其生长发育[29-30]。矿质元素是植物正常生长发育不可或缺的物质基础，壳聚糖能促进植物根系生长，有利于植物对矿质元素的吸收[31]。壳聚糖可对植物氨同化关键酶进行生理调节，能提高植物的NH4+同化能力，从而促进植物对氮元素的吸收[32]。喷施壳聚糖可提高葡萄幼苗中氮、磷、钾、镁等的含量，以4 g/L 壳聚糖处理的含量最高[29]；葡萄叶面喷施4 g/L壳聚糖能显著提高葡萄果实中氮、磷、钾等矿质元素的含量[16]。在笔者的试验中，壳聚糖处理能增加桃果实中的钾、硼、钙含量，锰含量仅在壳聚糖浓度为1 g/L 时增加，这与前人的研究结果相似；但在笔者的试验中各浓度壳聚糖处理均降低桃果实氮、磷、铁、镁含量，这与前人的研究结果相反，可能是由于叶面喷施壳聚糖促进了氮、磷、镁、铁向叶片转移；桃果实积累的钾、钙等抑制了氮、磷等向桃果实的转移。

壳聚糖能提高植物的抗逆性，诱导与抗性有关酶的活性[33-34]。不管是采前还是采后用壳聚糖处理（喷施或涂膜）都能提高植物抗氧化酶活性[35]。采前用0.25%的壳聚糖喷施黑莓植株叶片可提高果实中PAL 活性[36]；壳聚糖处理能增强葡萄幼苗叶片中LOX、PAL 和CHT 活性，从而抑制葡萄灰霉病的发生[37]；用壳聚糖处理草莓叶片，草莓果实的总抗氧化活性显著高于对照（约2 倍）[14]。在笔者的试验中，壳聚糖处理能不同程度地提高PAL、APX、POD 等抗氧化及苯丙烷代谢相关酶活性，这与前人的研究结果相似。

另外，笔者对观测的25 个指标进行相关性分析的结果表明，各指标相互影响，其相关程度不同，一个指标可能与多个指标呈显著或极显著正相关或负相关。可见，矿质营养元素的吸收、果实外在和内在品质、抗氧化有关酶活性的变化是多方面多途径共同作用的结果。