新疆阿克蘇地區富士系不同品種蘋果果皮色素類物質含量的差異

周 群，賈亞男，栗博文，潔仁高娃，王江波,3

(1.塔里木大學 植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.南疆特色果樹高效優質栽培與深加工技術國家地方聯合工程實驗室，新疆 阿拉爾 843300；3.塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300)

1 引言

蘋果(MaluspumilaMill.)是我國主要水果之一，在植物分類學上屬于薔薇科、仁果亞科中的蘋果屬，是集中生長在溫帶及亞溫帶的落葉喬木果樹，全世界蘋果屬植物約有35個種、1萬多個品種[1]。蘋果最早栽植于我國新疆和河西走廊，中亞細亞及歐洲中東部地區也有早期栽培蘋果的發現，我國栽培蘋果的歷史可以追溯到2000多年前，目前我國的蘋果生產在世界水果生產貿易中具有重要作用,是第一大蘋果生產國和消費國[2]。 我國具有悠久的生產歷史和得天獨厚的地理、氣候、人力資源和市場條件，我國蘋果產區主要分布在西北黃土高原(陜西、甘肅)、渤海灣區(山東、遼寧)、黃河故道區(河南)、西南高地(云南、貴州)、新疆(阿克蘇)等地區[3]。新疆作為世界蘋果的起源地之一，蘋果栽種歷史悠久，種質資源豐富[4]，是我國蘋果新興產區，產量居全國蘋果產量第8位，產量184萬t。紅富士蘋果是新疆地區主要栽培品種，主要種植區域在阿克蘇地區的紅旗坡農場，阿克蘇地區蘋果種植面積2.53萬hm2，占全疆面積的30.19%，產量79.58萬t，占全疆產量的46.63%[5]，阿克蘇紅富士蘋果深受人們喜愛和追捧，被評選為“中國國家地理標志產品”，成為繼山東煙臺、甘肅靜寧之后的又一個家喻戶曉的蘋果區域性強勢品牌。

蘋果果實色澤在很大程度上決定了果實的商品價值，是蘋果重要的外觀品質，改善蘋果果實色澤，提高蘋果著色程度，一直是蘋果種植者和育種者追求的目標，而類胡蘿卜素、葉綠素和花青素三大類植物色素決定了蘋果果皮的顏色[6,7]，本試驗以新疆阿克蘇產區主栽的5個富士系蘋果：煙富3、美樂、煙富8、煙富6和2001富士作為試驗材料，研究其在果實成熟期果皮色素類物質的含量差異，為新疆富士蘋果產業的優質高效發展提供理論基礎。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗選擇阿克蘇地區紅旗坡農場果園種植的富士系蘋果：煙富3、美樂、煙富8、煙富6、2001富士5個蘋果品種的果皮作為試驗材料，其中各品種均為盛果期果樹，管理水平中等。

2.2 試驗材料的外觀表型及品種特性

煙富3：果實圓形或長圓形，果形端正，單果重大，色澤濃紅，光澤美觀，果肉淡，肉質爽脆，汁液多、風味香甜。

煙富6：果實大型，單果重與煙富3相似；果實圓至近長圓形，易著色，色濃紅，果面光潔，果皮較厚，果肉淡黃色，致密硬脆，汁多，味甜，豐產、耐貯。

煙富8：品種為長圓形，外觀面很光滑，著色均勻，顏色很濃艷，果肉呈現淡黃色，肉質細膩，脆甜多汁，甜而不膩。

美樂：品種果實長圓形，平均單果重與煙富3相近，果面光潔，色澤紅潤且著色面積大，果肉黃白色，肉質脆，汁液多，酸甜適口。

2001富士：底色黃綠，著密集鮮紅色條紋，果面光滑，蠟質多，果皮較薄，果肉黃白色，肉質較脆，汁液多(圖1)。

圖1 富士系不同品種蘋果的外觀表型

2.3 試驗方法

根據蘋果花期物候期觀測結合蘋果生長期栽培管理技術管理，在10月下旬商品成熟期采收。每個品種選取3株樹，于每株樹冠外圍不同方向隨機選取果形良好、大小基本一致、成熟度一致、無病蟲害和機械損傷的10個果實，共取30個果實作為樣品，帶回實驗室對果實進行清洗，在冰板上進行削皮，并及時對果皮進行液氮處理，后保存至-80 ℃冰箱備用。

2.4 樣品提取及含量測定

2.4.1 花青素的測定

將預存樣品從-80 ℃超低溫冰箱取出，于液氮中研磨至粉末狀。取0.5 g樣品粉末懸浮于10 mL1%鹽酸甲醇中充分混勻后于4 ℃黑暗浸提24 h。 取1 mL上述提取液，分別加入4 mLNaAc緩沖液(pH=4.5)和KCL緩沖液(pH=1.0)混勻，4 ℃靜置15 min。

緩沖液的配制：準確稱取液氮研磨后的樣品0.4 g分別用2 mLpH1緩沖液(含50 mmol/LKCL和150 mmol/LHCL)和pH值4.5(含400 mmol/LNaAc和240 mmol/LHCL)在低溫下抽提2 h；抽提完成后，在12000 r，4 ℃條件下離心15 min；取上清液測量510 nm的吸收光值(酶標儀TECAN infinite 200 PRO)。8000 r/min離心10 min，取上清待測。

花青素濃度(FWμg/g)=(ApH1-ApH4.5)×1000×484.8/24825×6。

其中ApH1代表pH1抽提液的吸光度，ApH4.5代表pH4.5抽提液的吸光度；484.8為矢車菊素-3-O-葡萄糖苷花青素的分子量；24825為矢車菊素-3-O-葡萄糖苷花青素在510 nm下的摩爾吸收系數；6代表稀釋系數

2.4.2 葉綠素的測定

稱取果皮0.2 g，加入預冷的95%的酒精研磨成漿，6000 r/min離心10 min，取上清液，沉淀再用95%的酒精洗1次，離心，合并上清液，并定容至20 mL，于470 nm、649 nm、665 nm處測定其光吸收值，根據公式計算葉片的葉綠素及類胡蘿卜素含量。

Ca=13.95×D665-6.88×D649

(1)

Cb=24.96×D649-7.32×D665

(2)

Cx﹒c=(1000D470-2.05Ca-114.8Cb)/245

(3)

葉綠素的含量(mg/g)=[葉綠素的濃度×提取液體積×稀釋倍數]/樣品鮮重(或干重)

(4)

式(1)～式(3)中,Ca、Cb分別為葉綠素a和b的濃度：Cx﹒c為類胡蘿卜素的總濃度；D665、D649、D470分別為葉綠體色素提取液在波長665 nm、649 nm、470 nm下的光密度。

2.5 數據統計與分析

采用Excel軟件制作圖表，用DPS7.5統計軟件對試驗數據進行統計分析。

3 結果與分析

3.1 不同品種蘋果果皮葉綠素含量的差異

由圖2可知，煙富3、2001富士、美樂、煙富6、煙富8 5個品種之間葉綠素a的含量無顯著性差異，說明這五個品種之間的葉綠素a的含量相近，而美樂的葉綠素a含量最高，含量為27.908 μg/gFW;煙富3的含量最低，含量為19.726 μg/gFW。由圖3可以看出，美樂的葉綠素b的含量最高，含量為55.734 μg/gFW，顯著高于煙富3和2001富士，而和煙富6、煙富8無顯著差異，而2001富士的葉綠素b的含量最低，含量為25.164 μg/gFW，煙富6和煙富8果皮葉綠素b含量無顯著差異。由圖4可知，對于果皮的總葉綠素含量，美樂的含量顯著高于煙富3和2001富士，而與煙富6、煙富8無顯著差異，美樂總葉綠素含量為83.642 μg/gFW，而2001富士的總葉綠素含量最低，含量為50.445 μg/gFW，煙富6和煙富8果皮總葉綠素含量無顯著差異。

圖中不同小寫字母代表差異顯著(P<0.05),下同圖2 富士系不同品種蘋果果皮葉綠素a含量

圖3 富士系不同品種蘋果果皮葉綠素b含量

圖4 富士系不同品種蘋果皮總葉綠素含量

3.2 不同品種蘋果果皮類胡蘿卜素含量的差異

阿克蘇地區富士系不同品種蘋果果皮類胡蘿卜素含量的測定結果由圖5可以看出，煙富8和美樂果皮中類胡蘿卜素含量顯著低于其他3個品種，2001富士的類胡蘿卜素含量最高，含量為15.957 μg/gFW;美樂果皮中類胡蘿卜素含量最低,含量為4.619 μg/gFW。煙富3、2001富士和煙富6果皮中類胡蘿卜素含量無顯著差異。

圖5 富士系不同品種蘋果果皮類胡蘿卜素含量

3.3 不同品種蘋果果皮花青素含量的差異

阿克蘇地區富士系不同品種蘋果果皮花青素含量的測定結果見圖6，可以看出對于不同品種蘋果果皮花青素的含量2001富士的含量最高，顯著高于其他品種，含量為9.239 μg/gFW。煙富3、美樂、煙富6、煙富8 4個品種之間無顯著性差異，其中含量最低的是煙富3，含量為3.2847 μg/gFW。

圖6 富士系不同品種蘋果果皮花青素含量

3.4 蘋果果皮色素類物質指標間的相關性分析

由表1可知，蘋果果皮中葉綠素b含量與總葉綠素含量呈極顯著正相關，說明葉綠素b含量越高，總葉綠素含量越大，同時也說明葉綠素b的含量對總葉綠素含量的影響較葉綠素a大；類胡蘿卜素含量與葉綠素a含量呈負相關關系，說明蘋果在成熟過程果皮色素類物質類胡蘿卜素積累越多，果皮中的葉綠素a含量就越少；類胡蘿卜素含量與葉綠素b含量和總葉綠素含量呈顯著負相關，說明果皮中類胡蘿卜素積累越多，葉綠素b的降解越多，總葉綠素含量也越少。花青素含量與葉綠素b和總葉綠素含量呈負相關，而與果皮類胡蘿卜素有正相關關系，說明蘋果在成熟過程果皮色素類物質表現為葉綠素降解同時伴隨花青素、類胡蘿卜素逐漸積累，果皮葉綠素降解越多、果皮褪綠越徹底，果皮花青苷和類胡蘿卜素積累越好，葉綠素降解特別是葉綠素b和果皮類胡蘿卜素積累關系尤為密切，兩者顯著負相關。

表1 蘋果果皮色素類物質指標間相關系數

4 討論與結論

4.1 討論

4.1.1 阿克蘇富士蘋果果皮花青素含量與果實色澤的比較分析

花青素的含量關系著蘋果果皮紅色著色的程度，而葉綠素與類胡蘿卜素的含量決定著蘋果果皮的底色的亮度，葉綠素使蘋果果皮表現出綠色，類胡蘿卜素使蘋果果皮表現出黃色，蘋果果實著色與花青素含量和成分密切相關[8]。本實驗結果表明5個品種花青素含量變化皆受葉綠素和類胡蘿卜素影響，花青素值與葉綠素b呈負相關，但與類胡蘿卜素呈正相關，趙文恩[9]提出果實的外觀顏色是多種色素共同作用的結果，不單單是花青素的問題，漂亮的紅色果除因果皮花色素濃度所反映的顏色外，其背景色即類胡蘿卜素與葉綠素的混合色也是一決定因素，其中類胡蘿卜素更為重要，含量也高。閆忠業[10]通過研究表明紅將軍在采收時果皮花青素含量最高, 同時其葉綠素含量最低，這是紅將軍果皮色澤優于其他品種的重要原因。蘋果著色與花青素呈正相關，于洪華等[11]在著色調查的同時測定蘋果的花青素含量也發現，蘋果果皮花青素含量與著色面積的增長趨勢一致，本試驗中2001富士的花青素和類胡蘿卜素含量都是最高，總葉綠素含量最低，所以綜合得出2001富士為色澤最優品種。花青素含量多少對蘋果色澤起決定作用[12]，其含量從低到高時果實依次表現出少量著色、大部著色、鮮紅色及紫紅色等不同色澤[13]。根據花青素的含量，得出5個品種色澤優劣排序：2001富士>煙富8>美樂>煙富6>煙富3。

4.1.2 阿克蘇富士蘋果果皮葉綠素和類胡蘿卜素含量的比較分析

葉綠素和類胡蘿卜素是果實重要的色素,在為果實帶來色彩之外，其還有其他的很重要的生理功能，葉綠素和類胡蘿卜素參與了光捕獲，對光系統起保護作用[14,15]。本實驗結果表明蘋果果皮中葉綠素b含量與總葉綠素含量呈極顯著正相關，說明葉綠素b的含量對于總葉綠素含量影響是最大的；而類胡蘿卜素含量與總葉綠素含量呈顯著負相關，這與孟蕊[16]得出的結論一致，在蘋果果實發育過程中，果皮中的類胡蘿卜素含量變化因品種不同而有所差異，對于大多數的品種來說，隨著果實的成熟，果皮中的葉綠素逐漸開始降解，類胡蘿卜素的合成增加，但是在有些品種中，比如‘新紅星’，在果實成熟時的著色過程中，葉綠素、類胡蘿卜素的含量均有所上升[17～19]。

4.2 結論

本試驗結果表明2001富士花青素含量最高，而煙富3花青素含量最低，5個品種果皮花青素含量高低排序：2001富士>煙富8>美樂>煙富6>煙富3；美樂葉綠素a含量最高，而煙富3葉綠素含量最低，5個品種葉綠素a含量高低排序：美樂>2001富士>煙富6>煙富8>煙富3；美樂葉綠素b含量最高，2001富士含量最低，5個品種葉綠素b含量高低排序：美樂>煙富8>煙富6>煙富3>2001富士；美樂的總葉綠素含量最高，2001富士的含量最低，5個品種果皮總葉綠素含量高低排序：美樂>煙富8>煙富6>煙富3>2001富士；2001富士類胡蘿卜素含量最高，而美樂類胡蘿卜素含量最低，5個品種蘋果果皮類胡蘿卜素含量差異排序2001富士>煙富3>煙富6>煙富8>美樂。根據試驗數據分析得出類胡蘿卜素含量與花青素含量、葉綠素含量存在相關性，其中花青素與類胡蘿卜素呈正相關，而類胡蘿卜素含量與總葉綠素含量呈顯著負相關。在市場上紅色蘋果較為消費者所喜愛，因此蘋果色素類物質的形成一直受到各國果樹科研工作者的關注也做了大量的研究，花青素是蘋果果皮色素的主要成分，其含量和組分直接決定著果實的色澤品質[20]，在本次試驗中2001富士花青素含量最高，是色澤最優的品種，最后得出5個品種色澤優劣排序：2001富士>煙富8>美樂>煙富6>煙富3。