‘富士’蘋果果實品質(zhì)與海拔的相關(guān)性分析

段鵬偉，馬筱建，石海強，杜紀壯，秦立者，徐國良，楊素苗

（河北省農(nóng)林科學院石家莊果樹研究所，石家莊050000）

0 引言

中國是世界最大的蘋果生產(chǎn)國[1]，占全球蘋果產(chǎn)量（7435萬t左右）的50%以上[2]。2020年中國鮮蘋果出口量為105.8萬t，進口量7.6萬t[3]，國內(nèi)人均年消費蘋果量約為120個，蘋果產(chǎn)業(yè)正由高產(chǎn)量發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展?！皇俊菄鴥?nèi)栽培面積最大的蘋果品種[4]，其果實品質(zhì)主要由果實外在品質(zhì)、內(nèi)在品質(zhì)構(gòu)成，外觀品質(zhì)是蘋果最重要的商品指標之一，內(nèi)在品質(zhì)用以衡量果實風味和營養(yǎng)價值[5]。此外，果實質(zhì)地特性也是重要的口感指標。

蘋果品質(zhì)主要受土壤養(yǎng)分、氣候條件和栽培技術(shù)措施的綜合影響[6-8]。氣候條件組分復雜，不同氣象因子的貢獻率也不同[9]。海拔變化會引起植物生長所需的溫度、光照、濕度等生態(tài)因子改變[10]，其對蘋果品質(zhì)的影響研究集中在西部黃土高原優(yōu)生區(qū)[11-13]，蘋果環(huán)渤海灣優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)相關(guān)研究未見報道。果實質(zhì)地多是憑借感官進行評價，誤差較大[14]。質(zhì)地剖面分析法TPA(texture profile analysis)模擬人牙齒咀嚼運動，可對果實的質(zhì)地特性進行精確的定量描述，能夠一定程度地減少人為主觀評價造成的誤差，是目前進行質(zhì)地分析應(yīng)用較多的一種方法，其在水果中的研究主要應(yīng)用于葡萄、柑橘、黃桃、鴨梨等樹種[15-18]。蘋果質(zhì)地的研究大多是以整個果實為材料[19-20]，針對果肉的相關(guān)研究較少。筆者以河北地區(qū)果園的‘富士’蘋果為試材，通過測定分析‘富士’果實外在品質(zhì)、內(nèi)在品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性，研究海拔高度對果實品質(zhì)指標的影響，以明確‘富士’蘋果果實品質(zhì)與栽培海拔的相關(guān)性，為果實品質(zhì)的相關(guān)研究提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

研究所選區(qū)域為河北省33個蘋果種植縣共44個‘富士’蘋果園（表1）。南起邯鄲市磁縣，北至承德市平泉市，北緯36°41′—41°20′，東經(jīng)113°78′—119°27′，果園海拔高度范圍為-5～ 700 m。2019年河北省年平均氣溫12.9℃，年平均降水量437.6 mm，年平均日照時數(shù)2373.3 h，氣象數(shù)據(jù)來自果園自建氣象站或距其最近的鄉(xiāng)鎮(zhèn)（或縣區(qū)）氣象站。

表1 果園地理位置及2019年氣象指標

續(xù)表1

1.2 試驗材料

2019年10—11月，分別于當?shù)毓麑嵶钸m采收期，在每個果園隨機選擇長勢中庸的成齡長枝‘富士’蘋果樹3棵，每棵樹從4個方向隨機摘取10個果實，即每個果園共取30個果實，取樣后4 h內(nèi)保存于果品保鮮庫中。

1.3 測定指標和方法

1.3.1 外觀品質(zhì)指標 單果重根據(jù)NY/T 2316—2013蘋果品質(zhì)指標評價規(guī)范稱量。著色指數(shù)為目測著色部分在整個果實的面積占比。裂果指數(shù)為目測裂果部分在整個果實的面積占比。

1.3.2 內(nèi)在品質(zhì)指標 硬度用GY-1型果實硬度計測量果實去皮后中部的3面?？扇苄怨绦挝锊捎肞AL-1型數(shù)字糖度計測定?？傻味ㄋ岵捎肎MK-835F型水果酸度計測定。固酸比由可溶性固形物與可滴定酸的比值計算。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)特性 彈性、粘附性、內(nèi)聚性、脆裂性、膠粘性、咀嚼性用美國FTC公司的TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀TPA(texture profile analysis)法測定。沿果梗將蘋果切為2瓣，使用14 mm的打孔器在蘋果的4個角取樣，用切分寬度4.5 mm的雙刀切取居中部位作為試樣。質(zhì)構(gòu)儀感應(yīng)元量程250 N，圓柱形探頭，回升高度30 mm，形變百分量60，檢測速度60 mm/min，最小力0.1 N。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖，采用DPS 15.0統(tǒng)計軟件進行相關(guān)性和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外觀品質(zhì)與海拔的相關(guān)性分析

2.1.1 單果重與海拔的相關(guān)性分析 單果重平均值為247.53 g。最大值321.93 g，最小值為143.60 g，最大值是最小值的2.24倍，極差為178.33 g。單果重最大的果園海拔為13 m，單果重最小的果園海拔為300 m。低于平均海拔247.77 m的所有果園中，平均單果重為261.27 g，高于平均海拔的果園所有果園中，平均單果重為233.78 g，兩者差異顯著。由圖1可以看出，總體上果實的單果重隨海拔的升高呈下降的趨勢，由表2可知，單果重與海拔呈顯著負相關(guān)(r=-0.33，P<0.05)。

表2 ‘富士’蘋果果實外觀品質(zhì)與海拔高度的相關(guān)性分析

圖1 果實單果重隨海拔的變化情況

2.1.2 著色指數(shù)與海拔的相關(guān)性分析 著色指數(shù)均值為79.35%，超過均值的果園共有26個，占比59.09%。著色指數(shù)達到95%以上的果園有15個，占比34.09%；著色指數(shù)達100%的有4個，占比9.09%。從圖2來看，果實的著色指數(shù)隨著海拔的升高而增大，由表1可知與海拔呈極顯著正相關(guān)(r=0.43，P<0.01)。當海拔達到184.65 m，果實平均著色指數(shù)為85.08%；海拔達到319.65 m，果實平均著色指數(shù)90.05%；海拔達到551.98 m，果實平均著色指數(shù)95%。

圖2 果實著色指數(shù)隨海拔的變化情況

2.1.3 裂果指數(shù)與海拔的相關(guān)性分析 果實平均裂果指數(shù)為12.47%。由圖3可得，果實裂果指數(shù)隨著海拔的升高逐漸降低，由表1可知，其與海拔呈極顯著負相關(guān)(r=-0.64，P<0.01)。無裂果的果園有13個，占總數(shù)的29.55%，其最低海拔為202 m。裂果指數(shù)不超過10%的果園有24個，占總數(shù)的54.55%。當海拔高于213.18 m時，果實平均裂果指數(shù)小于10%；海拔達到399.22 m時，果實平均裂果指數(shù)小于5%。

圖3 果實裂果指數(shù)隨海拔的變化情況

2.2 內(nèi)在品質(zhì)與海拔的相關(guān)性分析

2.2.1 果實硬度與海拔的相關(guān)性分析 果實硬度介于7.01～ 10.57 kg/cm2之間，平均硬度為 8.42 kg/cm2，極差為3.56 kg/cm2，差值為最小值的50.78%。硬度高于均值的果園有19個，占43.18%，平均海拔為300 m；硬度低于均值的果園有25個，占56.82%，平均海拔為208.08 m。由表3可知，果實硬度與海拔高度的相關(guān)性不顯著。

2.2.2 可溶性固形物含量與海拔的相關(guān)性分析 果實可溶性固形物含量的均值為13.59%，最高值和最低值分別為17.44%和10.51%，極差為6.93%。低于247.77 m的果園，其可溶性固形物含量均值為13.07%，高于平均海拔的果園。其均值為14.11，兩者差異顯著。由圖5可知，果實可溶性固形物含量隨海拔的升高而增高，由表3可知，果實可溶性固形物含量與海拔呈顯著正相關(guān)(r=0.37，P<0.05)。

表3 ‘富士’蘋果果實內(nèi)在品質(zhì)與海拔的相關(guān)性分析

圖4 果實硬度隨海拔的變化情況

圖5 果實可溶性固形物含量隨海拔的變化情況

2.2.3 可滴定酸含量與海拔的相關(guān)性分析 果實可滴定酸含量的均值為0.21%，最高值為0.29%，最低值為0.12%，極差為0.17%。最高值和最低值對應(yīng)的海拔高度分別為530、17 m。低于平均海拔的果園，可滴定酸含量均值為0.20%，高于平均海拔的果園其均值為0.22%，由表3可知，果實可滴定酸含量與海拔無顯著相關(guān)性。

圖6 果實可滴定酸含量隨海拔的變化情況

2.2.4 固酸比與海拔的相關(guān)性分析 果實固酸比的均值為67.70，最大值和最小值分別為105.66和42.12，極差為63.54。固酸比最大值對應(yīng)的果園海拔為509 m，最小值固酸比對應(yīng)的果園海拔高度為24 m，由圖7可以看出，果實固酸比隨海拔的變化趨勢不明顯，由表3可知，果實固酸比與海拔也無顯著相關(guān)性(r=0.04)。

圖7 果實固酸比隨海拔的變化情況

2.3 質(zhì)地剖面與海拔的相關(guān)性分析(TPA)

2.3.1 彈性與海拔的相關(guān)性分析 彈性指形變樣品在去掉擠壓力時恢復原狀的比率，在質(zhì)構(gòu)儀分析中其數(shù)值為第一次擠壓結(jié)束后第二次擠壓開始前樣品恢復的高度。果實彈性的數(shù)值大小介于2.31和1.33 m之間，平均值為1.76 m，極差為0.98 m。由圖8可知，各海拔梯度內(nèi)的彈性值分布均較分散，由表4可知，彈性與海拔無顯著相關(guān)性。

圖8 果實彈性隨海拔的變化情況

2.3.2 粘附性與海拔的相關(guān)性分析 粘附性指克服食品表面同其他物質(zhì)表面接觸之間的吸引力所需要的能量。粘附性平均值為0.45 J，最大值為0.71 J，最小值為0.19 J，極差為0.52 J，最大值是最小值的3.74倍。低于平均海拔的果園，其粘附性均值為0.50 J，高于平均海拔的均值為0.40 J，比低海拔地區(qū)減少了20%。由圖9可知，粘附性隨著海拔的升高而減小，由表4可知，粘附性與海拔呈顯著負相關(guān)(r=-0.30，P<0.05)。

圖9 果實粘附性隨海拔的變化情況

表4 ‘富士’蘋果果實質(zhì)構(gòu)特性與海拔的相關(guān)分析

2.3.3 內(nèi)聚性與海拔的相關(guān)性分析 內(nèi)聚性指果實樣品內(nèi)部的收縮力，數(shù)值越大，說明樣品內(nèi)聚性越強。內(nèi)聚性平均值為0.13，最大值和最小值分別為0.16和0.10，極差為0.06。最大值和最小值對應(yīng)的海拔高度分別為180、280 m。由圖10可知，內(nèi)聚性隨海拔的升高而增強，由表4可知，內(nèi)聚性與海拔呈顯著正相關(guān)(r=0.34，P<0.05)。

圖10 果實內(nèi)聚性隨海拔的變化情況

2.3.4 脆裂性與海拔的相關(guān)性分析 脆裂性指樣品折斷時的力。脆裂性平均值為61.47 N，最大值為81.64 N，最小值為47.20 N，極差為34.44 N。最大值對應(yīng)海拔高度為580 m，最小值對應(yīng)海拔高度為25 m，高于平均海拔的果實脆裂性均值為63.60 N，比低于平均海拔的脆裂性均值高7.16%。由圖11可知，脆裂性隨海拔的升高而增大，由表4可知，脆裂性與海拔呈顯著正相關(guān)(r=0.30，P<0.05)。

圖11 果實脆裂性隨海拔的變化情況

2.3.5 膠粘性與海拔的相關(guān)性分析 膠粘性指半固體食品吞咽前破碎它需要的能量。膠粘性平均值為8.44 N，最大值和最小值分別為13.46和6.00 N，極差為7.46 N。最大值比平均值高59.48%，是最小值的2.24倍。由圖12可知，膠粘性隨海拔的升高而增大，由表4可知，膠粘性與海拔呈顯著正相關(guān)(r=0.30，P<0.05)。

圖12 果實膠粘性隨海拔的變化情況

2.3.6 咀嚼性與海拔的相關(guān)性分析 咀嚼性指咀嚼固體樣品時需要的能量。咀嚼性介于22.48～ 8.94 J之間，極差為13.54 J。低于平均海拔的果園和高于平均海拔的果園，其咀嚼性均值分別為13.77、15.85 J，兩者差異顯著。由圖13可看出，咀嚼性隨著海拔的升高而增大，由表4可知，咀嚼性與海拔呈顯著正相關(guān)(r=0.32，P<0.05)。

圖13 果實咀嚼性隨海拔的變化情況

3 結(jié)論與討論

筆者對河北地區(qū)的44個果園進行取樣，對果實的品質(zhì)進行測定，并將其與栽培海拔進行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，河北省蘋果園的海拔高度在-7～ 700 m之間，平均海拔高度247.77 m，在果實外觀品質(zhì)方面，果實單果重均值為247.53 g，略低于全國平均值251.63 g[9]，與海拔呈顯著負相關(guān)，這可能是由于海拔升高，導致紫外線增加，從而影響了果實生長[21]。著色指數(shù)均值為79.35%，與海拔呈極顯著正相關(guān)，這可能是因為隨著海拔升高，光照強度變大，促進果實花色苷降解，利于果皮上色，此結(jié)果與甘肅高海拔地區(qū)著色指數(shù)隨海拔先升高后降低的研究結(jié)果不同[22]，可能是由于環(huán)渤海優(yōu)生區(qū)海拔較低，光照強度還未達到抑制著色的臨界值。裂果指數(shù)均值為12.47%，與海拔呈極顯著負相關(guān)，這可能是由于低海拔地區(qū)溫度較高，而且果實套袋會使袋內(nèi)溫度比氣溫高10～ 25℃，造成了果皮提前老化。

在果實內(nèi)在品質(zhì)方面，果實可溶性固形物含量均值為13.59%，與海拔呈顯著正相關(guān)，這與甘肅地區(qū)的研究結(jié)果不同[22]；硬度、可滴定酸、固酸比均值分別為8.42 kg/cm2、0.21%、67.70，均與海拔無顯著相關(guān)性，其中可滴定酸相關(guān)方面的結(jié)果與西北地區(qū)果實可滴定酸含量隨海拔升高而不斷增大變化的不同[23]，這可能是果園立地條件及氣候差異所導致。

在果實質(zhì)構(gòu)特性方面，本研究采用的是食品類的TPA測定，模擬仿真人咀嚼及吞咽小塊果肉的狀態(tài)。結(jié)果顯示，果實粘附性與海拔呈顯著負相關(guān)；內(nèi)聚性、脆裂性、膠粘性、咀嚼性與海拔呈顯著正相關(guān)；彈性與海拔無顯著相關(guān)性?？傮w上，較高海拔地區(qū)的果實粘附性小，內(nèi)聚性、脆裂性、膠粘性、咀嚼性大，低海拔地區(qū)的果實口感更加酥脆、粘牙、易咀嚼。

海拔的變化會引起環(huán)境氣候的多項組分變化，其對果實品質(zhì)的影響也是多方面的[24-25]。將海拔作為指標來分析其對果實品質(zhì)的影響，應(yīng)該將其看作一個綜合性的影響因子。海拔對果實質(zhì)構(gòu)特性影響顯著，較高的海拔能夠提高果實的外觀品質(zhì)和可溶性固形物含量。國內(nèi)其他蘋果產(chǎn)區(qū)有的果園海拔在1000 m以上，甚至達到2000 m以上[26]，對于高海拔或與本研究地區(qū)氣候條件差異較大的地區(qū)，其果實品質(zhì)與栽培海拔的相關(guān)性需要進一步的試驗研究與驗證。