不同負載量對陽光玫瑰葡萄果實品質的綜合影響

李嘉寧，張予林，馬婷婷，房玉林,*，孫翔宇,*

（1.西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西楊凌 712100；2.西北農林科技大學食品學科與工程學院，陜西楊凌 712100）

葡萄作為世界上廣泛種植的水果之一，其口感鮮美、營養豐富，并具有較高的經濟價值[1-2]。糖酸作為葡萄果實中重要的初級代謝物，是決定葡萄果實風味的關鍵成分，并影響著葡萄的整體感官品質[3-5]。葡萄果實中富含酚類物質，具有抗氧化、抗衰老、降低心血管疾病及糖尿病等患病風險的作用[6-7]。香氣是葡萄風味的重要組成部分，果實具有優雅馥郁的香氣在一定程度可以吸引消費者，提高其市場競爭力[8]。葡萄果實的綜合品質主要是由糖酸等初級代謝產物及酚類物質、香氣等次生代謝產物組成。研究人員通常通過應用特定的葡萄栽培管理措施來提高果實品質，例如：果實套袋[9]，負載量調節[10]，調虧灌溉[10-12]，植物激素調節[13]及轉色期葉面補氮[6-7]等措施來提高果實品質。

疏果作為常見的葡萄栽培管理措施，主要通過調節葡萄負載量影響樹體庫源關系進而影響葡萄中的初級和次級代謝產物的積累[10,14-15]。目前常見的疏果措施有果穗疏除及果粒疏除兩種，兩種均具有提高葡萄果實品質的作用[16]。由于果粒疏除的人工成本更高導致其實際生產應用較少，但相關研究表明果粒疏除相較于果穗疏除可以在保持較高負載量的同時，更有效地提升葡萄果實品質[16]，同時使其果穗形狀、大小及顏色等外觀形狀更加優異[17]，可以達到更高的經濟效益。

本研究使用目前在國內市場較受歡迎的陽光玫瑰葡萄[18]作為研究對象，探究其在不同負載量條件下果實的理化指標、酚類物質含量、抗氧化活性等與葡萄果實品質相關的代謝物在發育過程中的演變規律，并分析不同負載量條件下從葡萄果實中獲得的經濟效益。本研究旨在通過對不同負載量下陽光玫瑰果實綜合品質的分析，為葡萄生產者通過精確調控果實負載量，追求更佳的葡萄品質提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

氯化鋁、醋酸鈉、過硫酸鉀、三氯化鐵、硫酸銅、新亞銅、醋酸銨 分析純，上海Macklin 公司；甲醇、無水乙醇、濃鹽酸、硫酸、乙酸乙酯 分析純，西安化學試劑廠；乙腈（色譜純）、甲酸（色譜純）、葡萄糖、果糖、草酸、酒石酸、奎寧酸、蘋果酸、莽草酸、乳酸、乙酸、檸檬酸、富馬酸、琥珀酸、丙酸標準品、兒茶素、沒食子酸、甲基纖維素、蘆丁、p-二甲氨基-肉桂醛、福林酚（純度＞98%）、ABTS（2,2-連氮基-雙-（3-乙基苯并二氫噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽，純度＞98%）、DPPH（1,1-二苯基-2-苦基肼，純度＞98%）、TPTZ（2,4,6-三吡啶基三嗪，純度＞98%） 美國Sigma 公司。

PAL-1 型數字折光儀 日本愛拓株式會社；UV-2800A 型紫外可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司；Waters 2699 型高效液相色譜 美國Waters公司；LC-30A 型高效液相色譜 日本Shimadzu公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗設計 本研究于2021 年在商業葡萄園進行。陽光玫瑰于2017 年定植，均在薄膜溫室大棚中種植，種植間距為1 m×3 m，其中除疏果外所有栽培管理措施均按統一標準進行。本研究從陽光玫瑰坐果第10 d 進行不同負載量的果粒疏除處理，共設置了四個處理組，其中TF1 組、TF2 組、TF3 組和TF4組每穗葡萄分別保留60 粒，80 粒，100 粒和120 粒果實。每個處理組共對7 棵陽光玫瑰果樹進行處理，每棵樹共留有8 個新梢，每個新梢留有1 穗果實。果實發育階段共6 次取樣，采樣時間按照E-L生長發育系統[19]設置，分別為E-L 34（漿果開始變軟，白利糖度開始提高）、E-L 35（漿果開始變色并膨大）、E-L 36（漿果白利糖度達到中等值）、E-L 37（漿果未完全成熟）、E-L 37.5（漿果未完全成熟）和E-L 38（漿果成熟度達到采收要求）。在樣品采集中，每個處理組共56 穗，每穗果實隨機采集3 粒果實。

1.2.2 基礎指標測定 將采集到的每個處理組的葡萄果實進行收集并稱重，以獲得果實單粒重（g）。葡萄樣品的總可溶性固形物（TSS）使用數字折光儀測定，并以°Brix 表示?？傻味ㄋ岷坎捎?.1 mol/L NaOH 進行測定，含量以酒石酸表示。根據所測得的TSS 值及可滴定酸含量得到果實糖酸比值。

1.2.3 可溶性糖及有機酸含量測定 樣品準備：葡萄樣品去除種子后在液氮下研磨粉碎，稱取2.5 g 樣品放置于15 mL 離心管中，添加入10 mL 的20%的乙醇溶液混合，在超聲功率400 W，30 ℃超聲下處理20 min，再在20 ℃，8000×g 下離心10 min，取上清液于0.45 μm 的濾膜過濾，所得濾液于-40 ℃保存待測。

可溶性糖測定：參照本課題組前期所建立方法[20]，采用高效液相色譜配合反相柱進行檢測，流速為1.2 mL/min，洗脫條件為乙腈:水（80:20 V/V）。

有機酸測定：參照本課題組前期所建立方法[14]，采用高效液相色譜配合C18色譜柱檢測。流速為0.5 mL/min，流動相（A）為0.02 mol/L 磷酸氫二鉀，流動相（B）為甲醇。洗脫條件為流動相A:B（99:1 V/V）。

1.2.4 總酚類物質含量測定 每組樣品稱取一定量葡萄果實，將其剝下的果皮進行冷凍干燥24 h（-55 ℃）后，在液氮保護下磨成粉末，基于先前的方法[6]進行果皮中的酚類物質提取，得葡萄果皮酚類物質提取液，用于酚類物質及抗氧化活性測定。

隨后分別通過福林酚比色法、氯化鋁比色法和p-DMACA-HCl 測定總多酚含量（TPC）、總黃酮含量（TFC）和總黃烷-3-醇含量（TFOC）。結果分別表示為每克沒食子酸當量毫克（mg GAE/g）、每克蘆丁當量毫克（mg RTE/g）和每克兒茶素當量毫克（mg CTE/g）。

1.2.5 抗氧化活性測定 葡萄果實抗氧化活性的測定使用前節1.2.4 中獲得葡萄皮提取液測定，共使用四種不同的方法來評估其抗氧化能力，測定方法參考本課題組前期所建立的研究方法[7]，具體如下：

1.2.5.1 DPPH 自由基清除能力 將0.1 mL 葡萄皮提取液加入3.9 mL 的DPPH 工作液中混合均勻，然后在黑暗條件下反應20 min 后在517 nm 處測定混合溶液的吸光度，結果以μmol Trolox 當量/g（μmol TE/g）表示。

1.2.5.2 ABTS+自由基清除能力 將0.1 mL 葡萄皮提取溶液加入到3.9 mL 的ABTS 工作液中，并在黑暗條件下反應8 min 后在734 nm 處測定混合溶液的吸光度。結果以μmol Trolox 當量/g（μmol TE/g）表示。

1.2.5.3 銅離子還原能力（CUPRAC） 將0.1 mL 葡萄皮提取溶液添加到10 mL 離心管中。接下來，將1 mL 的5 mmol/L 硫酸銅溶液、1 mL 的3.75 mmol/L新亞銅溶液、1 mL 的1 mol/L 乙酸-醋酸銨緩沖液（pH7.0）和1 mL 蒸餾水加入離心管中，并在黑暗條件下反應30 min 后在450 nm 處測定混合溶液的吸光度。結果以μmol Trolox 當量/g（μmol TE/g）表示。

1.2.5.4 鐵離子還原能力（FRAP） 將0.1 mL 葡萄皮提取溶液加入到3.9 mL 的TPTZ 工作液中，并在37 ℃條件下反應10 min 后在593 nm 處測定混合溶液的吸光度。結果以μmol Trolox 當量/g（μmol TE/g）表示。

1.2.6 經濟效益評估 根據不同負載量處理組中成熟漿果的平均重量及額定的葡萄樹和果穗數量，對不同負載量處理組進行了簡單的經濟效益計算。每個處理組共7 棵葡萄樹，每棵葡萄樹共有8 穗葡萄果實，每棵葡萄樹占地3 m2，預計每畝地平均種植222棵葡萄樹，所收獲的葡萄單價由葡萄園種植師及市場專業收購人員共計5 人對葡萄質量品質進行評估后得到的，這個數據僅供參考。

1.3 數據處理

使用SPSS22.0 對所有數據進行統計分析。采用單因素方差分析和圖基檢驗（Tukey test）進行統計學處理（P＜0.05）。圖片均由Origin2021 繪制。

2 結果與分析

2.1 基礎理化參數分析

葡萄果實的基礎理化參數對其品質影響十分重要，是消費者最為關心的品質屬性之一[13,16]。表1 為不同負載量水平下陽光玫瑰產量統計，TF1 組的平均果粒重為9.78 g，顯著高于TF3 組及TF4 組的7.80 g及6.93 g（P＜0.05），TF4 組的平均果粒重6.93 g 要顯著低于TF1 組和TF2 組的9.78 g 及8.78 g（P＜0.05）。根據不同處理組的平均果粒重進行平均畝產統計，發現TF1 組＜TF2 組＜TF3 組＜TF4 組，因此對陽光玫瑰進行疏果處理，會顯著增加葡萄的平均果粒重，但是會對葡萄的平均畝產量造成損失，疏果量越大使得產量損失越嚴重。

表1 陽光玫瑰不同負載量水平下產量統計Table 1 Yield statistics of ‘Shine Muscat’ at different grape crop loads

圖1、圖2 及圖3 分別為陽光玫瑰果實發育過程中可溶性固形物（TSS）含量，可滴定酸含量及糖酸比變化趨勢圖。如圖所示，陽光玫瑰果實在發育過程中TSS 含量顯著上升，可滴定酸含量顯著下降，糖酸比值顯著上升（P＜0.05）。這是因為葡萄屬于糖直接積累型果實，糖分主要由葉片光合作用產生的蔗糖通過韌皮部輸送到果實中分解成可溶性糖貯藏于液泡中，并在果實發育過程中不斷積累直至完全成熟[21]。同時在果實成熟過程中有機酸合成能力逐漸降低，并且細胞膜通透性的增加使得液泡中的有機酸易于被呼吸利用分解為CO2與水，造成酸含量降低[22]?？傮w來講，在果實成熟的E-L 38 階段，TF1 與TF2 組TSS 和糖酸比值顯著高于其它處理組，并且TA 含量顯著低于其它處理組（P＜0.05）。而TF4 組作為負載量水平最高的一組，在E-L 38 時期，各項參數水平均表現較差，尤其顯著較低的糖酸比值使果實呈現出明顯的酸澀口感。由圖3 可以看出四個負載量處理組中的糖酸比在E-L 38 成熟時期均具有顯著差異（P＜0.05），并且隨著負載量水平的減少而顯著增加（P＜0.05）。TF1 組具有最高的糖酸比為7.47，該數值分別是TF3 組和TF4 組的1.29 倍和2 倍，因此就糖酸比而言TF1 組表現最優，這與之前在赤霞珠與馬瑟蘭葡萄中的研究結果相似[23-25]。

圖1 不同負載量水平下果實TSS 含量變化Fig.1 Changes in berry TSS content at different grape crop loads

圖2 不同負載量水平下果實可滴定酸含量變化Fig.2 Changes in berry titratable acid content at different grape crop loads

綜上可知，隨著陽光玫瑰果實負載量水平的增加，果實平均果粒重逐漸變小，糖酸比逐漸降低?？傮w來看，在本研究中TF1 組和TF2 組果實的單粒重及基礎理化指標顯著優于TF3 組和TF4 組。因此，在實際生產中，可通過限制果實負載量水平，增加葡萄果實的單粒重，提高果實糖酸比，從而提升果實的品質。

2.2 果實可溶性糖及有機酸含量分析

在對葡萄果實品質評價中，糖酸等初級代謝產物是非常重要的評價指標[4,26]。在這一部分，通過高效液相色譜法（HPLC）測定了果實中的可溶性糖含量以及有機酸含量，如圖4 所示。圖4A 和4B 分別為果實不同發育階段、不同處理組中葡萄果實中果糖與葡萄糖兩種可溶性糖含量變化，這是葡萄果實中含量最高的兩種可溶性糖成分[11]。果糖與葡萄糖在果實發育過程中總體呈現出上升的趨勢。同時果糖和葡萄糖兩者在果實發育過程中的含量基本相同。在果實成熟的階段中E-L 36～38 階段，TF1 組果糖與葡萄糖含量顯著高于其它處理組，并在E-L 38 果實成熟階段不同處理組果糖與葡萄糖含量呈現出TF1＞TF2=TF3＞TF4（P＜0.05）。

果實中有機酸主要由蘋果酸和酒石酸（圖4C和4D）組成，兩種有機酸含量在果實發育過程中呈現出下降的趨勢，在果實成熟期降至最低，其中蘋果酸在果實發育過程中的降解速度要比酒石酸快，成熟果實中酒石酸含量大于蘋果酸。這是由于蘋果酸相較于酒石酸更易參與呼吸作用且容易通過TCA 途徑分解成二氧化碳和水[22]。在E-L 34～35 果實發育早期階段，TF1 組中蘋果酸含量及TF2 組中酒石酸含量顯著高于其它處理組（P＜0.05），可以看出果實在早期發育過程中，較低的負載量水平會積累更高含量的有機酸。在E-L 38 果實成熟階段，TF2、TF3 和TF4 組酒石酸含量沒有顯著性差異，但TF1 組酒石酸含量顯著低于這三組（P＜0.05）；TF1、TF2 和TF3組在蘋果酸含量上沒有顯著性差異，但TF4 組蘋果酸含量顯著高于前三組（P＜0.05）。

通過上述分析，隨著負載量水平的降低，果實中葡萄糖和果糖含量會增加，果實中的蘋果酸和酒石酸含量會減少，這與本研究TSS 與可滴定酸含量結果相似。

2.3 酚類物質含量及抗氧化活性分析

酚類物質是葡萄中含量非常豐富的一類次生代謝物，對葡萄色澤及風味品質起著重要作用，同時酚類物質作為一種天然抗氧化劑，是葡萄果實中重要的功能性成分[27-28]。圖5、圖6 及圖7 為不同負載量水平下陽光玫瑰果實發育階段TPC、TFC 和TFOC的含量變化?？傮w來看，陽光玫瑰果實中的TPC、TFC 和TFOC 含量在發育階段過程中呈現波動下降，除TF1 組外，TPC、TFC 和TFOC 含量會在E-L 37 或E-L 37.5 階段出現小幅度上升隨后在E-L 38 階段再次下降。同時E-L 38 階段TPC、TFC 和TFOC 含量均顯著小于E-L 34 階段的含量（P＜0.05）。這主要是因為幼果期葡萄果實細胞大量分裂并伴隨強烈的呼吸作用和新陳代謝使得類黃酮等次生代謝產物迅速積累，隨后果實在E-L 34～36 階段迅速膨大，產生的稀釋作用使其含量逐漸降低；此外，由于碳水化合物及各種營養物質在果實成熟前大量積累，因此類黃酮等次生代謝產物在E-L 37 或E-L 37.5 階段再次積累，隨后伴隨果實的成熟含量緩慢下降[29-30]。

圖5 不同負載量水平下果實總多酚含量變化Fig.5 Changes in berry total polyphenol content at different grape crop loads

圖6 不同負載量水平下果實總黃酮含量變化Fig.6 Changes in berry total flavonoid content at different grape crop loads

圖7 不同負載量水平下果實總黃烷-3-醇含量變化Fig.7 Changes in berry total flavan-3-ols content at different grape crop loads

同時負載量水平最低的TF1 組TPC、TFC 和TFOC 在E-L 34～36 階段顯著高于其它組，同時在E-L 38 階段，TF1 組的TFC 和TFOC 也顯著高于其它組（P＜0.05），這與其它葡萄品種如“西拉”葡萄中的研究結果相似[16]。這可能是由于光照是影響類黃酮等酚類物質代謝最重要的環境因子，光照會增加酚類物質的含量[31]，負載量更少的果穗相對松散，可以接受到更多光照，增加酚類物質含量[17]。

本研究對不同負載量水平下成熟期（E-L 38）果實的抗氧化活性進行測定，采用四種廣泛使用的抗氧化評價體系（DPPH，ABTS，CUPRAC 及FRAP）來綜合評估成熟期果實的抗氧化活性，以獲得更全面，更可靠的結果。結果如表2 所示，TF1 組的DPPH、ABTS 和FRAP 分別為40.04、54.09 及72.53 μmol TE/g，顯著高于其它3 組（P＜0.05）。盡管TF1 組的CUPRAC 也顯著高于TF2 組（P＜0.05），但和TF3 組和TF4 組沒有顯著性差異（P＞0.05）。此外，由表2還可觀察到TF2 組的抗氧化活性在4 個評價體系中均顯著最低（P＜0.05），TF3 組和TF4 組的抗氧化活性在4 個抗氧化評價體系中均沒有顯著性差異（P＞0.05）。結合上述酚類物質含量可知，在E-L 38成熟期不同負載量處理組果實的抗氧化活性與酚類物質TPC、TFC 和TFOC 在果實中的含量呈正比，酚類物質含量越高，抗氧化活性越強，Cheng 等[6]在赤霞珠果實的研究中也證實了該結論。綜上可知，不同負載量水平對陽光玫瑰果實中酚類物質含量和抗氧化活性影響顯著，其中負載量最少的TF1 組無論是酚類物質含量還是抗氧化活性均顯著優于其它組。

表2 陽光玫瑰不同負載量水平下果實抗氧化活性Table 2 Antioxidant activity of 'Shine Muscat' at different grape crop loads

2.4 經濟效益評估

如圖8 所示，根據表1 中的產量數據結合不同負載量水平下果實的單價，簡單計算了不同處理組中葡萄的經濟效益產出?？梢钥闯?，雖然在較低的負載量水平下，葡萄畝產量較低，但由于葡萄品質的提高，其零售單價要高于其它處理組，因此平均畝產的經濟效益產出會更高。

圖8 不同負載量水平下經濟效益分析Fig.8 Economic benefit analysis at different grape crop loads

在不同地區，經濟發展水平不同，人民的物質條件也會不同。高品質的葡萄果實會帶來較高的單價，但這不是每個消費者都能接受的，所以銷售市場可能受到一定程度的限制，因此造成經濟效益的損失。所以葡萄種植者要在漿果質量和單價之間取得良好的平衡，提高葡萄種植的經濟效益，促進產業更好地發展。

3 結論

本研究發現，不同負載量水平可以影響陽光玫瑰葡萄果實的綜合品質。在較低的負載量水平下，葡萄果實的單粒重、糖酸比、酚類物質含量及果實抗氧化能力得到顯著提升，使得低負載量水平下的葡萄果實綜合品質顯著優于高負載水平下的果實。同時，由于葡萄果實綜合品質的提升致使其單價也顯著提升，使得最終的經濟效益產出明顯增加。本研究為葡萄生產者提供了理論參考和技術指導，可幫助其通過精確調節葡萄負載量來獲得更好的葡萄品質。

? The Author(s) 2024.This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).