葉幕厚度對(duì)赤霞珠果實(shí)品質(zhì)及酚類物質(zhì)的影響

王 珍，劉迪迪，吳佳穎，梁 攀，張振文,2

(1西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2陜西省葡萄與葡萄酒工程中心，陜西 楊凌 712100)

研究表明，葡萄品質(zhì)會(huì)受到自身遺傳特性、生態(tài)氣候條件[1-2]、栽培管理措施[3-4]、土壤肥水管理[5-6]等諸因素的影響。葉幕管理涉及葉幕結(jié)構(gòu)、大小、密度等方面，是保證葡萄品質(zhì)最為關(guān)鍵的栽培管理措施之一，管理方式對(duì)葡萄可溶性固形物、總酸、花色苷、香氣物質(zhì)含量等重要指標(biāo)具有不同程度的影響[7-8]。目前，法國(guó)等國(guó)家已基本實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化的葉幕機(jī)械管理[9]，擁有較為完善的葉幕管理制度，并正向自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。我國(guó)葡萄種植機(jī)械化管理起步較晚，寧夏、新疆等地雖實(shí)現(xiàn)了半機(jī)械化管理，但技術(shù)尚不完善。國(guó)外葉幕機(jī)械修剪相關(guān)的研究指出，適量減小葉幕大小能夠減緩可溶性固形物積累，增加可滴定酸含量，總體上延遲葡萄成熟，并影響總花色苷含量[10-11]。但由于生態(tài)條件的差異，國(guó)內(nèi)無(wú)法照搬國(guó)外的管理制度，需要探索出適宜本國(guó)風(fēng)土的最佳管理模式。為此，本試驗(yàn)采用葉幕修剪機(jī)設(shè)定不同的葉幕修剪厚度，研究不同葉幕厚度下葡萄果實(shí)的品質(zhì)差異，旨在篩選出能夠最大程度發(fā)揮葡萄生產(chǎn)潛力，提高果實(shí)綜合品質(zhì)的葉幕管理方式，為試驗(yàn)地葡萄的葉幕管理提供理論依據(jù)，同時(shí)為國(guó)內(nèi)相似生態(tài)氣候產(chǎn)區(qū)的葉幕機(jī)械修剪提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 試驗(yàn)材料 供試葡萄品種為4年生赤霞珠，嫁接砧木為5BB，平地南北行向種植，株行距1.0 m×3.0 m，整形方式為斜拉“廠”字型單籬架，園地統(tǒng)一采用半機(jī)械化管理方式。

試驗(yàn)處理于2016年6月在山西襄汾地區(qū)堯京酒莊葡萄種植基地進(jìn)行，該基地地處半干旱、半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年平均日照時(shí)數(shù)為1748.4～2512.6 h，年平均氣溫9.0～12.9 ℃，降水量420.1～550.6 mm，無(wú)霜期147～180 d。

1.1.2 儀器設(shè)備 主要儀器有UV-1800型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、CentriVap離心濃縮儀、5804R型低溫冷凍離心機(jī)、1100系列LC/MSD Trap-VL液相色譜-離子阱質(zhì)譜聯(lián)用儀。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 于葡萄花后(2016-06-10)采用葉幕修剪機(jī)每10 d修剪1次植株葉幕，高度統(tǒng)一為2 m，試驗(yàn)設(shè)以下4個(gè)處理：葉幕厚度85 cm+人工除副梢(H85+C)及葉幕厚度70 cm(H70)、85 cm(H85)、100 cm(H100)。每個(gè)處理50株，重復(fù)3次，共600株。

1.2.2 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 葡萄成熟后，于2016-09-28隨機(jī)采集(兼顧陰陽(yáng)面)20穗果實(shí)，帶回實(shí)驗(yàn)室，采用刻度尺測(cè)量果穗長(zhǎng)度、寬度，并用電子天平稱質(zhì)量后剪粒備用。果粒橫縱徑采用游標(biāo)卡尺測(cè)量；百粒質(zhì)量采用電子天平稱量；還原糖、總酸、總酚采用國(guó)標(biāo)方法[12]測(cè)定；單寧采用甲基纖維素沉淀法[13]測(cè)定；總花色素采用pH示差法[14]測(cè)定。

1.2.3 果皮單體花色苷測(cè)定 稱取0.500 g葡萄皮干粉，用甲酸甲醇溶液(甲酸體積分?jǐn)?shù)2%)定容至10 mL，超聲波萃取10 min，振蕩30 min，8 000 r/min離心5 min，收集上清液。重復(fù)萃取3次，合并上清液，用離心濃縮儀濃縮后用流動(dòng)相定容至10 mL，備用。取樣,進(jìn)行高效液相色譜-質(zhì)譜檢測(cè),洗脫及定性、定量分析參照劉笑宏等[15]的方法進(jìn)行。

1.2.4 果皮單體酚測(cè)定 稱取2.000 g葡萄皮干粉，加入5 mL蒸餾水和45 mL乙酸乙酯，避光振蕩30 min，收集上清液。重復(fù)操作4次，合并上清液并濃縮至干，色譜甲醇定容至2 mL，備用。取樣,進(jìn)行高效液相色譜-質(zhì)譜檢測(cè),測(cè)定條件及定性、定量分析參照謝沙等[16]的方法進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2010整理，用SPSS 20.0進(jìn)行描述量統(tǒng)計(jì)及數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，ANOVA進(jìn)行差異分析，用Origin 2015做圖，并參照唐永紅等[17]的方法對(duì)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析及綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉幕厚度對(duì)赤霞珠果實(shí)物理指標(biāo)的影響

葡萄果實(shí)物理指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，葉幕處理方式對(duì)赤霞珠葡萄果實(shí)穗長(zhǎng)、穗寬及果?？v徑、橫徑影響不顯著，穗長(zhǎng)在11.77～12.78 cm，穗寬在7.22～8.03 cm，果?？v徑在12.43～13.11 mm，橫徑在12.35～12.85 mm。H85處理單穗質(zhì)量最高，較H100處理顯著提高了43.23 g/穗，其百粒質(zhì)量也最高，顯著高于其余處理。上述結(jié)果在一定程度上說(shuō)明，適當(dāng)增加葉幕厚度能夠提高果實(shí)產(chǎn)量，但葉幕過(guò)厚反而會(huì)降低果實(shí)產(chǎn)量。

表1 葉幕厚度對(duì)赤霞珠葡萄果實(shí)物理指標(biāo)的影響Table 1 Effect of different canopy treatments on berry quality of Cabernet Sauvignon

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note:Different lowercase letters in each column mean significant difference atP<0.05.The same below.

2.2 葉幕厚度對(duì)赤霞珠果實(shí)化學(xué)指標(biāo)的影響

2.2.1 還原糖和總酸 圖1為4種葉幕處理下赤霞珠果實(shí)還原糖和總酸含量的變化情況。由圖1可見(jiàn)，4種處理還原糖含量由高到低依次為H85+C>H70>H85>H100，處理間差異顯著，其中H85+C和H70處理還原糖含量較H100處理分別提高了13.8%和12.5%；總酸含量依次為H100>H70>H85>H85+C，H85+C和H70處理的總酸含量較H100處理分別降低了15.8%和10.6%。結(jié)果表明，去副梢處理能夠增糖降酸，在保留副梢的基礎(chǔ)上隨葉幕厚度的增加，還原糖含量呈降低趨勢(shì)，總酸含量總體呈上升趨勢(shì)。

同一指標(biāo)相比，柱上標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下圖同Different lowercase letters mean significant difference at P<0.05.The same below圖1 葉幕厚度對(duì)赤霞珠果實(shí)還原糖及總酸含量的影響Fig.1 Effect of different canopy treatments on reducing sugar and total acid contents of Cabernet Sauvignon

2.2.2 總酚、單寧及總花色素 圖2為4種葉幕管理方式下赤霞珠果實(shí)的總酚、單寧、總花色素含量。由圖2可見(jiàn)，4種處理葡萄果實(shí)總酚含量表現(xiàn)為H85+C>H100>H85>H70，其中H85+C處理較H100處理增加了8.3%，H70處理較H100處理降低了4.3%。單寧含量表現(xiàn)為H100>H85>H85+C>H70，其中H85+C和H70處理較H100處理分別降低了17.6%和27.7%?？偦ㄉ睾勘憩F(xiàn)為H85+C>H70>H85>H100，其中H85+C和H70處理較H100處理分別增加了29.3%和9.3%。整體來(lái)看，人工去副梢能增加葡萄果實(shí)的總酚、總花色素含量，降低單寧含量；未去副梢情況下，隨著葉幕厚度的增加，葡萄果實(shí)總酚、單寧含量逐漸提升，但總花色素含量有所降低。

圖2 葉幕厚度對(duì)赤霞珠果實(shí)總酚、單寧和總花色素含量的影響Fig.2 Effect of different canopy treatments on total phenol, tannin and anthocyanin contents of Cabernet Sauvignon

2.3 葉幕厚度對(duì)赤霞珠果皮單體花色苷組成的影響

葡萄果皮單體花色苷的種類及數(shù)量決定了果皮呈現(xiàn)的顏色，也是葡萄酒重要的呈色物質(zhì)[18]。在4種不同葉幕處理方式下赤霞珠葡萄果皮中共檢測(cè)到非?；?、乙?；⑾愣辊；涂Х弱；?類共16種花色苷酚類物質(zhì)，其中非?；ㄉ铡⒁阴；ㄉ铡⑾愣辊；ㄉ崭?種，咖啡?；ㄉ?種。從圖3可以看出，非酰化花色苷及香豆?；ㄉ蘸康淖兓厔?shì)均表現(xiàn)為H85+C>H70>H85>H100，乙?；翱Х弱；ㄉ蘸康淖兓厔?shì)不明顯。4種葉幕處理下果皮非?；ㄉ蘸烤罡?，占總量的50%以上，其次是乙?；跋愣辊；ㄉ?，咖啡酰化花色苷含量最低。H85+C和H70處理可提升葡萄果際光照強(qiáng)度，更有利于花色苷組分積累，單體花色苷總量較H100分別提高39.70%和28.85%。人工去副梢對(duì)單體花色苷含量影響較大，相較于H85，H85+C能夠增加果皮單體花色苷總量，促進(jìn)果皮著色，從而有利于葡萄酒品質(zhì)的提升。

圖3 葉幕厚度對(duì)赤霞珠果皮各類花色苷含量的影響Fig.3 Effect of different canopy treatments on total anthocyanin content of each component of Cabernet Sauvignon

由表2可知，在所有花色苷中二甲花翠素類花色苷含量較高，花色苷的甲基化能夠加深葡萄與葡萄酒的紅色色調(diào)，因此二甲花翠素類花色苷是葡萄與葡萄酒顏色的主要決定物質(zhì)。H85+C和H70處理二甲花翠素類花色苷含量整體較高，因此葡萄著色較深；H85處理增加了二甲花翠素乙酰化葡萄糖苷的含量，這也有利于增加葡萄酒顏色的深度。酰化花色苷能提升葡萄酒顏色的穩(wěn)定性，本研究4種葉幕處理的?；ㄉ蘸烤陀?5%，未顯著提升?；ㄉ蘸浚虼藢?duì)葡萄酒顏色的穩(wěn)定性也未表現(xiàn)出促進(jìn)作用。H85+C和H70處理單體花色苷含量較H100處理分別提高于39.7%和28.8%

表2 不同葉幕處理下赤霞珠果皮單體花色苷的組成與含量Table 2 Category and content of mono-anthocyanin of Cabernet Sauvignon under different canopy treatments

表2(續(xù)) Continued table 2

注：同行數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)；“tr”代表痕量。下同。

Note:Different lowercase letters mean significant difference among treatments atP<0.05;“tr” means trace.The same below.

2.4 葉幕厚度對(duì)赤霞珠果皮單體酚組成的影響

在4種不同葉幕處理方式下赤霞珠葡萄果皮中共檢測(cè)到黃烷醇類、黃酮醇類和羥基苯甲酸類等3類25種單體酚，其中黃烷醇類7種，黃酮醇類15種，羥基苯甲酸類3種。圖4所示為不同葉幕處理下葡萄果皮黃烷醇類、黃酮醇類及羥基苯甲酸類單體酚總量的比較。由圖4可知，H85處理果實(shí)中黃烷醇類物質(zhì)含量顯著高于其余處理，H85+C處理最低；H70處理黃酮醇類物質(zhì)含量顯著高于其余處理，H100及H85+C處理對(duì)黃酮醇類單體酚含量有顯著的降低作用。羥基苯甲酸類物質(zhì)含量以H70處理最高，隨葉幕厚度的增加羥基苯甲酸類單體酚含量顯著降低。整體來(lái)看，副梢處理不利于單體酚類物質(zhì)的積累，且葉幕厚度增加也會(huì)降低葡萄單體酚類物質(zhì)的含量。

圖4 不同葉幕處理下赤霞珠果皮各類單體酚含量的比較Fig.4 Comparison of total non-anthocyanin content of each component of Cabernet Sauvignon under different canopy treatments

從表3可知，未除副梢的H70、H85、H100處理中H70的單體酚總量最多，隨著葉幕厚度的增加，單體酚總量逐漸降低；人工除副梢的H85+C處理單體酚較未除副梢的H85處理含量低。人工除副梢的H85+C處理主要降低了原花色素B1、兒茶素、表兒茶素等單體酚的含量；未除副梢的處理，隨著葉幕厚度的增加楊梅酮-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、鼠李糖素-3-O-葡萄糖苷等物質(zhì)含量逐漸降低。

2.5 不同葉幕處理赤霞珠果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)

采用SPSS按照累積貢獻(xiàn)率大于85%的原則對(duì)還原糖、總酸、總酚、單寧等7個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，抽提出y1、y22個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率達(dá)94.97%，能夠全面反映不同處理葡萄的綜合品質(zhì)。參考唐永紅等[17]的方法,利用2個(gè)主成分各因子載荷量、貢獻(xiàn)率(表4)建立主成分及綜合得分模型為：

y1=0.974X1-0.984X2+0.229X3-0.893X4+0.754X5+0.784X6+0.973X7，

y2=0.114X1+0.055X2+0.946X3+0.288X4+0.657X5-0.617X6+0.233X7，

Y=0.677 4y1+0.272 3y2。

式中：X1～X7分別表示葡萄果實(shí)還原糖、總酸、總酚、單寧、總花色素含量及單體酚、單體花色苷總量經(jīng)SPSS 20.0標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，Y為綜合品質(zhì)得分。

對(duì)綜合得分進(jìn)行排序，得分越高表示葡萄綜合品質(zhì)越好。表5顯示，H85+C處理果實(shí)的綜合品質(zhì)得分最高，其次為H70、H85、H100，說(shuō)明H85+C及H70更有利于葡萄綜合品質(zhì)的提升。

表3 不同葉幕處理下赤霞珠葡萄果皮的單體酚種類及含量Table 3 Category and content of non-anthocyanin phenolic compounds of Cabernet Sauvignon under different canopy treatments

表4 不同葉幕處理赤霞珠葡萄品質(zhì)因子載荷量及貢獻(xiàn)率Table 4 Factor load capacity and contribution of Cabernet Sauvignon under different treatments

表5 不同葉幕處理赤霞珠葡萄品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)Table 5 Principal component scores and comprehensive evaluation of Cabernet Sauvignon under different treatments

3 討論與結(jié)論

葡萄品種、環(huán)境因素以及園地管理是影響葡萄果實(shí)品質(zhì)的主要因素，一定地域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，如光照、溫度、通風(fēng)條件等一般不能人為改變，但葉幕管理技術(shù)能夠改變?nèi)~幕密度、高度、厚度、開(kāi)張度等，過(guò)濾并修飾自然環(huán)境，調(diào)節(jié)葡萄葉幕層表面、內(nèi)部及果實(shí)周圍的微氣候條件，使氣候因子符合葡萄生長(zhǎng)發(fā)育要求，提前或推遲葡萄成熟以避免不利天氣的影響，進(jìn)而影響葡萄植株生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)[8,19]。Kurtural[20]指出，機(jī)械化葉幕管理在大量節(jié)省人力成本的同時(shí)能夠提高葡萄的品質(zhì)。

研究表明，葡萄果粒大小取決于果實(shí)發(fā)育時(shí)期細(xì)胞的分裂與細(xì)胞體積的增大程度，主要受到種子自身分泌或外源添加的各種生物激素，如細(xì)胞分裂素、赤霉素的調(diào)節(jié)[21]；架式、葉幕型及副梢留葉量等葉幕修剪方式對(duì)果穗數(shù)量、質(zhì)量及單果質(zhì)量無(wú)顯著影響[22]，這與本研究結(jié)果一致，說(shuō)明雖然機(jī)械修剪預(yù)留的葉幕厚度能夠改變?nèi)~幕微氣候，但對(duì)果實(shí)物理特性的影響并不顯著。Parker等[11]發(fā)現(xiàn)，適量減小葉幕大小能夠減緩黑比諾葡萄可溶性固形物積累，增加可滴定酸含量，總體上推遲葡萄成熟期，但在本研究條件下結(jié)果正好相反，相對(duì)較小的葉幕能夠增強(qiáng)內(nèi)部葉片的光照強(qiáng)度，提高光合速率，從而增加糖含量，降低酸含量，這與史祥賓等[23]研究結(jié)果相似，可能與葡萄品種、修剪時(shí)間不同及立地生態(tài)條件差異過(guò)大有關(guān)。

酚類物質(zhì)是葡萄果實(shí)中重要的次級(jí)代謝產(chǎn)物，不僅是葡萄、葡萄酒品質(zhì)及其保健功能的重要貢獻(xiàn)因子[24-25]，而且能抵御病原真菌的侵染，對(duì)果實(shí)起到保護(hù)作用[26]?；ㄉ赝ǔ４嬖谟诠ぶ校瑥臐{果轉(zhuǎn)色期開(kāi)始積累；單寧在種子和果皮中均有分布，其中以種子內(nèi)分布較多[27]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，純機(jī)械化葉幕管理方式下，果實(shí)單寧含量隨葉幕厚度的增加而逐漸升高，但漿果成熟度較差，單寧含量不高。葡萄的顏色特性主要取決于果皮中花色素的種類及其平衡狀態(tài)，而且受品種影響較大[28-29]。Pascual等[30]研究顯示，用成熟度較好的葡萄果實(shí)所釀葡萄酒的花色苷濃度及多酚物質(zhì)聚合度均較高，葡萄酒色度高。本研究表明，不同葉幕管理方式下成熟度高的葡萄果實(shí)單體花色苷及單體酚類物質(zhì)含量均較高，有利于葡萄酒顏色的穩(wěn)定。其中，非?；ㄉ蘸扛哂邗；ㄉ?，花翠素類(紅色)及二甲花翠素類(藍(lán)色)物質(zhì)含量在H85+C和H70 2個(gè)處理中均較高，葡萄顏色更深，但相比野生葡萄顏色[31]仍較淺。這與這2個(gè)處理果實(shí)接受光照強(qiáng)度相對(duì)較高有關(guān)[32]，并且與摘葉處理作用[33]具有相似性。黃烷醇等酚類物質(zhì)在葡萄酒苦味感、收斂性、結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性方面都有關(guān)鍵作用[34]。有研究表明，光照強(qiáng)度同樣能夠促進(jìn)黃烷醇類、黃酮醇等單體酚類物質(zhì)的積累[35]，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。在葡萄酒陳釀過(guò)程中，黃酮醇類物質(zhì)能夠與花色苷發(fā)生輔色作用從而增強(qiáng)葡萄酒色澤的穩(wěn)定性，從這一角度而言本試驗(yàn)H70處理表現(xiàn)出更多優(yōu)勢(shì)。

本研究表明，H85+C處理及H70處理均能促進(jìn)果實(shí)還原糖、總酚、總花色素的積累，降低果實(shí)總酸和單寧含量。酚類物質(zhì)種類不受葉幕厚度的影響，但適當(dāng)減小葉幕厚度可以增加果實(shí)花色苷單體及非花色苷單體酚類物質(zhì)含量。利用主成分分析綜合評(píng)價(jià)不同處理葡萄品質(zhì)，結(jié)果也顯示H85+C處理果實(shí)品質(zhì)最好，其次是H70處理。H85和H100處理葡萄整體表現(xiàn)均較差，生產(chǎn)中不宜采用。由于試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)地條件的限制，本試驗(yàn)僅考慮到葉幕厚度對(duì)葡萄品質(zhì)的影響，并未涉及葉幕高度，因此有關(guān)機(jī)械修剪葉幕高度與果實(shí)品質(zhì)的關(guān)系還有待進(jìn)一步探討。