葉面噴施硅素對玫瑰香果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)的影響

許 昌,張光弟,2,張浩宇,賈毅男,張昆明,王江龍,侯曉健

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院/寧夏設(shè)施園藝(寧夏大學(xué))技術(shù)創(chuàng)新中心,銀川 750021;2. 寧夏食品微生物應(yīng)用技術(shù)與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,銀川,750021)

0 引 言

【研究意義】玫瑰香葡萄(VitisViniferaL, Muscat Hamburg),為歐亞種葡萄[1-2]。玫瑰香葡萄果實(shí)風(fēng)味獨(dú)特、酸甜適口、且營養(yǎng)價(jià)值極高,富含糖類、鈣、鉀、磷、鐵、葡萄糖、果糖、酒石酸和多種維生素,具有獨(dú)特的香氣。硅肥屬于一種中量元素肥料[3]。硅肥是植物調(diào)節(jié)性肥料,具有無毒、無味、不變質(zhì)、不流失、無公害等優(yōu)點(diǎn),是發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的高效優(yōu)質(zhì)肥料之一。【前人研究進(jìn)展】適量的硅能提高作物的代謝水平[4];促進(jìn)作物對氮、磷肥的吸收利用,促進(jìn)植株的生長發(fā)育[5];硅可以使植物莖壁加厚,增強(qiáng)抗倒伏能力,調(diào)節(jié)氣孔開閉,降低蒸騰,提高水分利用效率。硅還能提高作物的抗病性和抗蟲性,增強(qiáng)作物抗旱性、耐鹽性[6],有關(guān)硅在黃瓜[7]、番茄[8]、馬鈴薯[9]、青蒜苗[10]、葡萄[11]等作物光合能力、葉綠素?zé)晒馓匦约捌焚|(zhì)等方面的研究[12]均已有眾多報(bào)道。【本研究切入點(diǎn)】張梅等[13]研究發(fā)現(xiàn),施用硅肥可促進(jìn)新疆無核紫葡萄、紅地球葡萄植株?duì)I養(yǎng)生長,提高葡萄產(chǎn)量和果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)。有關(guān)硅肥在玫瑰香葡萄揮發(fā)性組分方面的定向調(diào)控研究尚未見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用氣相離子遷移譜技術(shù)(GC-IMS),檢測分析玫瑰香果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)等指標(biāo),研究硅肥葉噴對玫瑰香果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)等的影響,為生產(chǎn)中定向科學(xué)施用硅肥、風(fēng)味品質(zhì)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 葡萄樹體

所選的品種為玫瑰香葡萄,采自賀蘭山東麓葡萄核心產(chǎn)區(qū)的寧夏永寧縣玉泉營(N38°24′、E106°02′)葡萄基地。參試樹體樹齡9 a,為傾斜獨(dú)龍干樹型,南北行向,株行距為3.0 m×0.5 m,常規(guī)農(nóng)藝管理。

1.1.2 儀器

布谷BG-JS2榨汁機(jī),中國美的公司;PAL-3型數(shù)顯糖度計(jì),廣州市愛宕科學(xué)儀器有限公司;UPT實(shí)驗(yàn)室超純水器,深圳市廣川環(huán)保科技有限公司;FB224電子天平,北京佳源興業(yè)科技有限公司;BC-BD-220SF型臥式冷藏冷凍轉(zhuǎn)換柜,青島海爾特種電冰柜有限公司;氣相離子遷移譜聯(lián)用儀(GC-IMS),德國G.A.S公司。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每處理順行選取主蔓粗度、生長勢基本一致、果穗、負(fù)載量相近的20～25株葡萄樹。5月中下旬(初花期)、6月上旬(坐果期)和7月中旬(轉(zhuǎn)色期),分期對樹體采用0X(噴布清水,CK)、200X(X,倍)、400X、600X濃度的硅素進(jìn)行葉面噴施。在果實(shí)成熟時(shí)每個(gè)處理選取10株,每株上、中、下各取3穗剪下,當(dāng)日在實(shí)驗(yàn)室將每個(gè)處理果穗果粒帶蒂剪下混勻后裝入PE保鮮袋中,在-18℃冰箱保藏備用。

1.2.2 揮發(fā)組分測定

1.2.2.1 樣品處理與頂空進(jìn)樣條件

將-18℃下不同處理的玫瑰香葡萄混合后取25粒打漿,取1 g樣品置于20 mL頂空瓶中,頂空孵育溫度40℃;孵育時(shí)間20 min;頂空進(jìn)樣針溫度85℃;進(jìn)樣體積500 μL,不分流模式;載氣為高純氮?dú)?純度≥99.999%)。每個(gè)樣品平行測定3次,剩余樣品檢測果實(shí)理化指標(biāo)。

頂空進(jìn)樣條件:氣相-離子遷移譜單元分析時(shí)間25 min,色譜柱類型FS-SE-54-CB-1 15 m, ID:0.53 mm,柱溫60℃,載氣/漂移氣N2,IMS溫度45℃。自動(dòng)頂空進(jìn)樣單元進(jìn)樣體積500 μL,孵育時(shí)間20 min,孵育溫度40℃,進(jìn)樣針溫度85℃,孵育轉(zhuǎn)速500 r/min。

1.2.2.2 GC-IMS 條件

色譜柱溫度60℃;運(yùn)行時(shí)間25 min;載氣高純N2(純度≥99.999%);初始流速2 mL/min,保持2 min后在8 min內(nèi)線性增至150 mL/min。色譜運(yùn)行時(shí)間25 min。 表1

1.2.3 常規(guī)品質(zhì)指標(biāo)

可溶性固形物:葡萄果實(shí)破碎后,取汁液使用手持折光儀檢測,每組處理重復(fù)測定3次,取平均值;

總酸:采用NaOH滴定法測定[14];VC:2,6-二氯靛酚滴定法[15];總糖:蒽酮比色法[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用GC-IMS機(jī)載分析軟件,LAV(Laboratory Analytical Viewer)、3款插件以及GC×IMS Library Search對4種不同濃度硅素葉噴處理葡萄樣品揮發(fā)組分進(jìn)行分析;采用Excel 2010整理數(shù)據(jù);使用TBtools、Origin 2018制作插圖;利用SPSS 22.0進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同葉噴劑量對玫瑰香果實(shí)常規(guī)品質(zhì)指標(biāo)的影響

研究表明,玫瑰香果實(shí)總酸和VC含量隨葉噴劑量的增大呈先減少后增大的趨勢。400X處理的總酸含量、VC含量均達(dá)到最小,分別為0.35%、105.45 mg/100g,較CK處理顯著降低41.67%、25.97%(P<0.05)。

糖和可溶性固形物含量隨葉噴劑量的增大呈先減少后增大再減小的趨勢,400X處理的糖含量達(dá)到最大,為17.04%,較CK僅提高1.02%,差異不顯著(P>0.05);可溶性固形物含量為22.32%,較CK顯著增長6.59%(P<0.05)。圖1

2.2 不同葉噴劑量的果實(shí)中揮發(fā)性有機(jī)物的GC-IMS特點(diǎn)

研究表明,不同葉噴劑量的玫瑰香果實(shí)之間揮發(fā)性風(fēng)味組成不一致,共檢測出47種揮發(fā)性物質(zhì),根據(jù)數(shù)據(jù)庫已有組分比對,確定了32種已知成分,包括醇類9種、醛類8種、酮類2種、酯類12種和雜環(huán)類1種,未知成分15種。圖2,表2

2.3 不同葉噴劑量的玫瑰香的指紋圖譜特征

研究表明,葉面噴施不同劑量硅素對玫瑰香葡萄的風(fēng)味產(chǎn)生了影響。其中,紅色框中的2-戊基呋喃、正己醇(二聚體)、正己醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、乙酸乙酯、丙酸乙酯(二聚體)、3-甲基丁醛等物質(zhì)在不施用硅素(CK)時(shí)峰體積較大,之后隨施用硅素濃度升高峰體積逐漸減小甚至消失。與CK相比,這些物質(zhì)在600X、400X、200X時(shí),峰體積的分別為:2.95%、-15.63%、-54.90%;5.93%、-8.58%、-21.47%;16.61%、-18.49%、-28.20%;-8.89%、-14.00%、-10.37%;-3.53%、-27.93%、-49.88%;-21.39%、-35.70%、-52.66%;22.81%、15.72%、-34.50%。綠框中的3-戊酮等物質(zhì)在硅素濃度為200X時(shí)峰體積最大,為215.34,隨葉噴硅素濃度的減少,物質(zhì)峰體積減小,當(dāng)硅素濃度降低到600X時(shí)峰體積減小到191.19與CK時(shí)的峰體積174.21相接近。圖3

表2 不同葉噴處理玫瑰香樣品揮發(fā)性組分的定性Table 2 Qualitative of sample of Muscat Hamburg berry on VOCs.

圖1 不同葉噴劑量下玫瑰香的品質(zhì)指標(biāo)變化

注:橫坐標(biāo)8.0處紅色豎線為反應(yīng)離子峰(reaction ion peak,RIP),兩側(cè)的每個(gè)點(diǎn)代表一種化合物,點(diǎn)顏色越深、面積越大表示峰體積越大

注:每一行代表一個(gè)葡萄樣品中選取的部分信號(hào)峰,每一列代表同一揮發(fā)性有機(jī)物在不同葡萄樣品中的信號(hào)峰

2.4 不同葉噴劑量玫瑰香風(fēng)味物質(zhì)峰體積變化

研究表明,與CK相比,硅素濃度為200X時(shí),乙酸丁酯、乙醛、乙酸正丙酯的峰體積增加程度很大,分別為56.28%、37.55%和29.75%,乙酸乙酯、丙酸乙酯D、2-戊基呋喃的峰體積減少程度最大,分別為-49.88%、-52.66%和-54.90%;硅素濃度為400X時(shí),苯甲酸甲酯、苯甲醛D、苯甲酸甲酯D、乙酸丁酯、乙醛、苯甲醛的峰體積增加程度很大,分別為176.45%、148.68%、92.37%、46.91%、36.20%、32.31%,丙酸乙酯D的峰體積減少程度最大,為-35.70%;硅素濃度為600X時(shí),乙酸丁酯、乙醛的峰體積增加程度最大,分別為42.52%和31.78%,丙酸乙酯D、丁醛的峰體積減少程度最大,分別為-21.39%和-31.80%。表3

2.5 不同葉噴劑量玫瑰香揮發(fā)組分相似度特點(diǎn)

研究表明,樣品葉噴劑量600X與CK相似度最大,匹配度超過89.5%,樣品葉噴劑量200X與400X相似度超過82%,與指紋圖譜結(jié)果一致,葉面噴施硅素對玫瑰香葡萄的風(fēng)味物質(zhì)具有一定影響,600X的風(fēng)味物質(zhì)與CK最為相似,而200X的風(fēng)味物質(zhì)與400X相似。表4

2.6 不同葉噴量果實(shí)揮發(fā)組分的聚類特點(diǎn)

研究表明,聚類樹分支1上的揮發(fā)性物質(zhì)在CK和600X的表達(dá)水平要高于200X和400X,其中正己醇、乙酸異丁酯、正己醇D、壬醛、丁醛D在600X表達(dá)明顯。聚類樹分支2上的揮發(fā)性物質(zhì)在200X和400X的表達(dá)水平要高于CK和600X的表達(dá),其中乙酸正丙酯、3-戊酮、乙酸異丁酯、乙醇D、丙酸乙酯在200X表達(dá)明顯,苯甲酸甲酯D、苯甲醛D、苯甲酸甲酯、3-甲基丁醛D、苯甲醛在400X表達(dá)明顯。圖4

3 討 論

李磊等[17]以4年生釀酒葡萄赤霞珠為試驗(yàn)材料,綜合土壤性質(zhì)和相關(guān)性指標(biāo)探討硅肥施用對釀酒葡萄的影響,也發(fā)現(xiàn)葉面噴施+滴施硅肥具有明顯的增產(chǎn)效應(yīng)。董娟華等[18]研究在6 a生露天立架栽培的巨峰葡萄不同生育期沖施不同量的硅肥對其產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的影響,認(rèn)為施用硅肥后,葡萄果實(shí)的平均單粒重、硬度和可溶性固形物均有提高。研究認(rèn)為葉噴400X硅素處理下的玫瑰香果實(shí)理化性質(zhì)最佳。

風(fēng)味物質(zhì)是影響葡萄果實(shí)品質(zhì)的重要因素[19]。研究表明,葉噴600X的硅素與CK處理下的玫瑰香果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)相似,硅素在600X濃度下對玫瑰香果實(shí)的風(fēng)味物質(zhì)影響最小。Weixuan Sun等[20]認(rèn)為C6化合物對葡萄果香有顯著的積極影響。研究中400X處理下的玫瑰香葡萄果實(shí)中2-己烯醇、正己醇、乙酸丁酯、乙酸異丁酯這4種C6化合物峰體積較高,尤其是正己醇在400X時(shí)峰體積達(dá)到最高。

圖4 不同葉噴劑量處理樣品的揮發(fā)性物質(zhì)熱圖

4 結(jié) 論

4.1葉面噴施硅素對玫瑰香果實(shí)的風(fēng)味物質(zhì)具有一定的影響。在不同處理的玫瑰香葡萄中的揮發(fā)性有機(jī)物共檢測出47種,確定了32種已知成分,包括醇類9種、醛類8種、酮類2種、酯類12種和雜環(huán)類1種,未知成分15種。

4.2丙酸乙酯、2-正戊基呋喃、3-甲基丁醛、1-己醇和乙酸乙酯等少量物質(zhì)在硅素濃度較高(200X)時(shí)峰體積減小甚至消失,之后隨硅素濃度減少峰體積增加,當(dāng)硅素濃度降低到600X時(shí)峰體積增加到和CK相似,當(dāng)硅素濃度為200X時(shí)峰體積大小與400X相似。硅素濃度為600X的風(fēng)味物質(zhì)與CK最為相似,200X的風(fēng)味物質(zhì)與400X相似。

4.3400X時(shí),玫瑰香葡萄糖含量最高,為17.04%,總酸含量最小為0.35%,理化指標(biāo)最佳。