葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖酸含量的動(dòng)態(tài)變化

郭 權(quán)，郭印山，郭修武

(1.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，遼寧沈陽(yáng) 110866；2.伊州區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中心，新疆哈密 839000)

0 引 言

【研究意義】糖、酸作為水果中重要的營(yíng)養(yǎng)成分，其含量和比例也決定著果實(shí)食用口感和品質(zhì)。甜和酸是水果最直觀的口味感覺(jué)，分別由糖和有機(jī)酸產(chǎn)生。糖、酸的絕對(duì)含量、種類及相對(duì)比例對(duì)成熟葡萄的風(fēng)味有重要影響。水果口感的優(yōu)劣與其所含糖酸的種類、含量及比例有關(guān)。研究葡萄果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中糖酸變化規(guī)律，對(duì)于分析葡萄果實(shí)中可溶性糖和有機(jī)酸積累、葡萄新品種選育及建園有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】葡萄果實(shí)中的糖分主要是葡萄糖和果糖，含有微量或不含蔗糖，葡萄糖、果糖含量大體為1:1[1-3]，糖的種類及含量與品種和生長(zhǎng)環(huán)境相關(guān)。鮮食葡萄可分為2類，己糖積累型和庶糖積累型[4-5]。高葡萄糖類型，葡萄糖與果糖比例達(dá)1.55[6]。美洲葡萄和圓葉葡萄果實(shí)中也存在高蔗糖的類型：美洲葡萄(V.labrusca)和圓葉葡萄(V.rotundifolia)果實(shí)中蔗糖含量占總糖含量的15.2%～36.6%，與歐亞種葡萄間存在著極顯著的差異[7]。相對(duì)于可溶性糖，葡萄果實(shí)中的有機(jī)酸含量很低，其可滴定酸含量介于0.3%～1.2%(以酒石酸計(jì))，與糖分共同決定葡萄風(fēng)味。充分成熟的葡萄汁中有機(jī)酸主要為酒石酸和蘋果酸，2種酸占果實(shí)總酸的90%[8]，是葡萄果實(shí)的主導(dǎo)有機(jī)酸，但酒石酸和蘋果酸在不同葡萄品種之間存在一定差異[9]。根據(jù)含量最高的有機(jī)酸種類，水果主要分為蘋果酸優(yōu)勢(shì)型和檸檬酸優(yōu)勢(shì)型2大類，還有酒石酸優(yōu)勢(shì)型，代表水果為葡萄。葡萄主要含酒石酸、蘋果酸和檸檬酸，酒石酸占42.8%～77.0%，蘋果酸占10.3%～41.6%，檸檬酸占1.3%～9.9%[10]。Lamikanra等[11]對(duì)3個(gè)紅色原液葡萄品種Noble，Regale和Chief果實(shí)中有機(jī)酸含量分析結(jié)果表明，其主要有機(jī)酸為酒石酸、蘋果酸和琥珀酸，但也有研究認(rèn)為琥珀酸在歐亞種葡萄和圓葉葡萄中含量極低[12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前葡萄成熟果實(shí)糖酸含量構(gòu)成及特點(diǎn)的研究已有報(bào)道，但近年來(lái)對(duì)葡萄果實(shí)在不同發(fā)育階段糖酸含量動(dòng)態(tài)變化研究較少，僅管仲新、劉麗媛等[13-14]分別對(duì)紅地球及山葡萄生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中糖酸積累及代謝調(diào)控進(jìn)行研究報(bào)道。需研究葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖酸含量的動(dòng)態(tài)變化?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以歐亞種、歐美雜交種和山歐雜交種以及山葡萄為試材，從糖酸組分及含量的角度研究葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖酸含量動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)，為葡萄栽培過(guò)程中品種選擇、品質(zhì)評(píng)價(jià)及育種選配提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2015年6月～9月在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)葡萄園進(jìn)行,供試材料共8份。表1

表1 葡萄漿果材料

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

葡萄采用避雨栽培，試驗(yàn)立地條件一致，統(tǒng)一常規(guī)管理。選擇果園內(nèi)長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)旺的樹(shù)體采樣，每個(gè)品種2株，每株3次重復(fù)。采果時(shí)從葡萄主蔓上中下3個(gè)部位各選1穗果實(shí)，每穗果實(shí)不同部位采集足量果實(shí)。

根據(jù)果實(shí)的發(fā)育階段不同，依次在花后20、33、47、60、74、90、103、117d(6月20日、7月3日、7月17日、7月30日、8月13日、8月29日、9月11日、9月25日)采樣，完成后立即帶回實(shí)驗(yàn)室，置于-20℃冰箱中保存?zhèn)溆?。采樣時(shí)間覆蓋葡萄果實(shí)發(fā)育初期、果實(shí)硬核期、果實(shí)迅速膨大期、果實(shí)轉(zhuǎn)色期及成熟期(供試品種有早熟、中晚熟和晚熟品種，根據(jù)生育期長(zhǎng)短采樣6～8次，直至葡萄果實(shí)充分成熟為止)。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

各供試品種果實(shí)充分成熟時(shí)進(jìn)行最后1次采果，并于2015年10月末在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)對(duì)其糖酸含量檢測(cè)。

1.2.2.1 糖酸提取

參照董秀麗、成冰等[15-16]方法：將葡萄樣品在液氮保護(hù)下破碎除籽后，準(zhǔn)確稱取2 g放入研缽，加10 mL超純水后充分研磨。搖勻后取2 mL于離心管中，4℃ 10 000 r/min離心10 min，取足量上清液備用。

(1)糖提?。簻?zhǔn)確移取0.50 mL上清液并加入等體積乙腈后搖勻，4℃ 10 000 r/min離心10 min，取適量上清液經(jīng)0.45 μm Sep-Pak有機(jī)系微孔濾膜過(guò)濾，待測(cè)。

(2)酸提?。簻?zhǔn)確移取0.50 mL上清液并加入等體積磷酸鹽緩沖液(20 mM KH2PO4溶液，pH=2.6)后搖勻，4℃ 10 000 r/min離心10 min，取適量上清液經(jīng)0.45 μm Sep-Pak水系微孔濾膜過(guò)濾，待測(cè)。

1.2.2.2 糖、酸測(cè)定的液相色譜條件

(1)糖測(cè)定色譜條件

色譜柱為Agilent Zorbax NH2(4.6×250 mm，5 μm)，流動(dòng)相為乙腈∶水=75∶25，流速1.0 mL/min，進(jìn)樣量10 μL。檢測(cè)器：示差檢測(cè)器(Agilent RID G1362A)，柱溫30℃。

(2)有機(jī)酸測(cè)定色譜條件

色譜柱為 Agilent SB-AQ(4.6×250 mm，5 μm)，流動(dòng)相為甲醇—20 mM KH2PO4(5∶95)溶液，用磷酸調(diào)節(jié)pH值至2.6，流速為0.7 mL/min，進(jìn)樣量10 μL。檢測(cè)器：可變波長(zhǎng)紫外檢測(cè)器(Agilent VWD G1314B)，檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm，柱溫25℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試葡萄成熟果實(shí)中可溶性糖組成、含量及糖酸比

研究表明，供試葡萄總糖含量139.82～236.82 mg/g FW，其中北冰紅(236.82 mg/g FW)含量最高，紅地球(139.82 mg/g FW)最低。葡萄糖和果糖兩種還原糖為葡萄果實(shí)中最主要的可溶性糖，含量占總糖含量99.78%(藤稔)以上，葡萄糖含量為71.33(紅地球)～122.21(北冰紅)mg/g FW，均值為94.67 mg/g FW，果糖含量為67.73(維多利亞)～114.34(北冰紅)mg/g FW，均值84.16 mg/g FW。葡萄糖含量略高于果糖，在葡萄果實(shí)發(fā)育階段蔗糖含量始終極少。除高妻外釀酒葡萄總糖含量整體高于鮮食葡萄，鮮食葡萄糖酸比高于釀酒葡萄，口味偏甜，口感較好。表2

表2 供試葡萄成熟果實(shí)中可溶性糖含量及糖酸比變化

2.2 葡萄不同發(fā)育階段果實(shí)糖組分及總糖含量變化

2.2.1 不同發(fā)育階段果實(shí)中果糖含量變化

研究表明，在果實(shí)發(fā)育階段，所有供試品種果實(shí)中的果糖含量整體呈上升趨勢(shì)，均在成熟期達(dá)到峰值。各品種果實(shí)發(fā)育階段果糖含量的變化存在差異，其中高妻、紅地球、雙優(yōu)、雙紅、北冰紅果糖形成積累較晚，前期均停留在10 mg/g FW以內(nèi)，于花后60 d才開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，而其余3個(gè)品種在花后33 d或47 d便開(kāi)始了快速積累。紅地球、 北冰紅和雙紅果糖含量均呈現(xiàn)出“升-降-升”的變化趨勢(shì)，而其他5個(gè)品種則表現(xiàn)為持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。除維多利亞(早熟品種)在花后33 d果糖快速積累，其余品種成熟期越晚的果糖進(jìn)入迅速積累階段的時(shí)間也越晚。圖1

圖1 果實(shí)發(fā)育過(guò)程中果糖含量變化

2.2.2 不同發(fā)育階段果實(shí)葡萄糖含量變化

研究表明，供試葡萄品種葡萄糖含量總體為上升趨勢(shì)并在果實(shí)充分成熟時(shí)達(dá)到最高值。在各個(gè)發(fā)育階段，除雙紅外，其他品種葡萄糖含量的動(dòng)態(tài)變化與果糖基本保持一致。鮮食葡萄維多利亞在花后33和60 d有2個(gè)迅速積累期，而紅地球在花后100 d前后葡萄糖含量表現(xiàn)為升-降-升的趨勢(shì)，高妻和藤稔則表現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。釀酒葡萄北冰紅在花后100 d前后也表現(xiàn)出升-降-升的趨勢(shì)，其余品種為持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。葡萄糖的動(dòng)態(tài)積累特征與果糖類似，成熟期越晚的品種進(jìn)入快速積累期的時(shí)間越長(zhǎng)。圖2

圖2 果實(shí)發(fā)育過(guò)程中葡萄糖含量變化

2.2.3不同發(fā)育階段果實(shí)總糖含量變化

研究表明，葡萄果實(shí)中葡萄糖和果糖含量占總糖含量99.78%以上，故葡萄果實(shí)總糖的變化主要受果糖和葡萄糖含量的影響。各品種總糖含量的變化與果糖、葡萄糖基本上保持一致。8個(gè)供試品種分別在花后33～60 d糖分開(kāi)始快速積累，在此之前總糖及各糖組分含量極低且穩(wěn)定。成熟期越晚(生育期越長(zhǎng))的品種，果實(shí)糖分進(jìn)入快速積累期也就越晚。維多利亞、藤稔、左優(yōu)紅果實(shí)糖分快速積累時(shí)長(zhǎng)約70 d，其余品種約57 d。果實(shí)糖分快速積累的時(shí)間與各品種生育期長(zhǎng)短無(wú)相應(yīng)關(guān)系。圖3

圖3 果實(shí)發(fā)育過(guò)程中總糖含量變化

2.3 供試葡萄成熟果實(shí)中有機(jī)酸組成及含量

研究表明，供試品種有機(jī)酸含量差異明顯，在3.96～12.69 mg/g FW，平均含量為7.64 mg/g FW。釀酒葡萄有機(jī)酸含量普遍高于鮮食葡萄。檢測(cè)分析4種主要有機(jī)酸，分別是酒石酸、蘋果酸、檸檬酸和草酸。其中，酒石酸和蘋果酸為主要有機(jī)酸，占有機(jī)酸總量80.48%(高妻)～93.43%(維多利亞)。

供試葡萄品種各組分有機(jī)酸含量及比例差異較大。其中，歐美雜交種藤稔和高妻以蘋果酸為主，占有機(jī)酸總含量分別為52.60%和53.77%，酒石酸次之(占比35.17%和26.54%)。其余6個(gè)品種果實(shí)以酒石酸為主，含量占比為47.39%～66.16%，蘋果酸次之(27.27%～42.93%)，高妻果實(shí)中的檸檬酸含量(占比16.27%)和藤稔中的草酸含量(占比11.16%)相對(duì)較高，其余6個(gè)品種檸檬酸和草酸含量占有機(jī)酸的比例均在10%以內(nèi)。表3

表3 供試葡萄成熟果實(shí)中有機(jī)酸含量及比例變化

2.4 葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中主要有機(jī)酸組分及含量變化

2.4.1 不同發(fā)育階段果實(shí)酒石酸含量變化

研究表明，葡萄果實(shí)中的有機(jī)酸主要為酒石酸和蘋果酸，其次為檸檬酸和草酸，其中酒石酸含量最高，占有機(jī)酸49.68%，其次為蘋果酸。不同品種果實(shí)發(fā)育階段的酒石酸含量變化有所差異，高妻、 雙優(yōu)和北冰紅、雙紅、左優(yōu)紅總體呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，其中雙優(yōu)在花后74 d達(dá)到峰值，高達(dá)22.64 mg/g FW；藤稔、紅地球、維多利亞表現(xiàn)為持續(xù)下降的趨勢(shì)，藤稔及維多利亞在采摘前期酒石酸含量略有上升。不同品種酒石酸含量差異顯著，釀酒葡萄果實(shí)酒石酸含量普遍高于鮮食品種。果實(shí)發(fā)育初期，北冰紅的酒石酸含量最高，雙紅次之，藤稔最低。各供試品種在花后90 d之后酒石酸含量變化趨于平緩。圖4

圖4 果實(shí)發(fā)育過(guò)程中酒石酸含量變化

2.4.2 同發(fā)育階段果實(shí)蘋果酸含量變化

研究表明，供試品種蘋果酸含量變化均呈先升后降的趨勢(shì)(紅地球表現(xiàn)為不斷下降的趨勢(shì))，高妻、左優(yōu)紅在采摘前略有上升。鮮食葡萄高妻、藤稔和維多利亞均在花后47 d左右蘋果酸含量達(dá)到峰值，4個(gè)釀酒品種果實(shí)酒石酸含量在花后60 d達(dá)到最大值。高妻、左優(yōu)紅在采摘前果實(shí)蘋果酸含量略有回升。圖5

圖5 果實(shí)發(fā)育過(guò)程中蘋果酸含量變化

2.4.3 不同發(fā)育階段果實(shí)總酸含量變化

研究表明，各供試品種總酸含量的變化有所差異：其中高妻、藤稔、雙優(yōu)、雙紅、左優(yōu)紅均表現(xiàn)為“升-降”的趨勢(shì)，維多利亞、北冰紅表現(xiàn)為“降-升-降”的趨勢(shì)，而紅地球表現(xiàn)為持續(xù)下降的趨勢(shì)。總酸的動(dòng)態(tài)變化與總糖恰好相反，表現(xiàn)出逐漸分解的趨勢(shì)。不同品種總酸含量不同，果實(shí)發(fā)育初期，高妻、北冰紅、紅地球 和雙紅總酸含量較高，均在26.29 mg/g以上，左優(yōu)紅總酸含量最低(19.58 mg/g)。高妻、藤稔和維多利亞總酸含量在花后33～47 d達(dá)到最高值，而4個(gè)釀酒葡萄品種則在花后47～60 d達(dá)到峰值，之后各品種總酸含量開(kāi)始下降。圖6

圖6 果實(shí)發(fā)育過(guò)程中總酸含量變化

3 討論

3.1 供試葡萄可溶性糖構(gòu)成及特點(diǎn)

水果中可溶性糖主要為葡萄糖，果糖以及蔗糖[17]，不同種類甚至同一種類不同品種的水果，可溶性糖構(gòu)成可能存在差異，多數(shù)水果以果糖、蔗糖和葡萄糖中的某一種為主[18]。這3種糖在甜度上存在差異，果糖甜度是葡萄糖的2.33倍，是蔗糖的1.75倍，果實(shí)中糖分種類構(gòu)成差異對(duì)果實(shí)的甜度也存在一定的影響[19-20]。

大多中晚熟葡萄品種，由于生長(zhǎng)期和糖分積累時(shí)間較長(zhǎng)，含糖量相對(duì)較高。如果果糖積累過(guò)多，就會(huì)使得葡萄過(guò)于甜膩而影響口感。好在大多中晚熟葡萄品種(如高妻、藤稔等)葡萄糖比例較大(55.60%及55.75%)，減緩果糖的甜度而使其口感比較適中。8個(gè)供試品種果實(shí)成熟時(shí)葡萄糖、果糖含量平均值為1.12∶1，只含少量或不含蔗糖，在確保果實(shí)甜度的同時(shí)又保持了果實(shí)的適口性。

供試葡萄品種果實(shí)成熟時(shí)以葡萄糖和果糖為最主要的可溶性糖，二者含量接近于1.1∶1，與LIU Huaifeng等[21]的研究結(jié)果一致。所選用的4個(gè)鮮食品種果實(shí)在成熟時(shí)總糖含量略低于可溶性固形物含量。釀酒葡萄可溶性糖含量總體高于鮮食品種，其中北冰紅可溶性糖高達(dá)236.82 mg/g FW，與宋潤(rùn)剛等[22]的研究結(jié)果相近。

試驗(yàn)分析了山歐雜交種(北冰紅、左優(yōu)紅)和山葡萄(雙優(yōu)、雙紅)在不同發(fā)育階段可溶性糖和有機(jī)酸含量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，并發(fā)現(xiàn)歐山雜種和山葡萄在花后47～60 d(膨大期)可溶性糖含量開(kāi)始迅速增長(zhǎng)；鮮食品種相較于釀酒葡萄，略早一點(diǎn)進(jìn)入快速積累階段。生育期越短的品種越早進(jìn)入糖分快速積累階段。

3.2 供試葡萄有機(jī)酸構(gòu)成及特點(diǎn)

與可溶性糖含量相比，葡萄中的有機(jī)酸含量很低，但有機(jī)酸在增強(qiáng)果實(shí)口感，平穩(wěn)果實(shí)風(fēng)味[23]以及調(diào)節(jié)著葡萄酒的酸堿平衡，影響葡萄酒口感、色澤及生物穩(wěn)定性等方面有著重要作用[24]。葡萄果實(shí)中的酒石酸和蘋果酸占總酸含量的90%以上[25]，而酒石酸是葡萄果實(shí)的特征酸，在其他水果中少有積累，其酸度很強(qiáng)，也是葡萄、葡萄酒酸度的最主要貢獻(xiàn)者。酒石酸和蘋果酸的酸度也存在一定差異(pKa：3.04與3.40)，相同濃度下酒石酸的酸度比蘋果酸要強(qiáng)。不同用途的葡萄對(duì)果實(shí)中的酸含量與構(gòu)成比例有一定的差異，釀酒葡萄品種要求果實(shí)中的酒石酸/蘋果酸的比例要高，以增加酒的穩(wěn)定性，而鮮食葡萄要求果實(shí)中的蘋果酸的含量適度、酒石酸的含量較低,以增加葡萄的適口性和清爽感,減輕酒石酸粗糙生硬的感覺(jué)[26]。有機(jī)酸在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中的一般規(guī)律為：在果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中有機(jī)酸逐漸積累，在進(jìn)入成熟過(guò)程中有機(jī)酸含量下降[27]。

研究發(fā)現(xiàn)，四倍體的歐美雜交種高妻和藤稔果實(shí)以蘋果酸為主要有機(jī)酸(分別占總酸含量52.60%和53.76%)，其余葡萄品種以酒石酸為主，與之前認(rèn)為葡萄為酒石酸優(yōu)勢(shì)型水果[10、23、28]的結(jié)論有所差異。藤稔、高妻的高蘋果酸特性是否與其所屬種群、倍性存在相應(yīng)關(guān)聯(lián)有待進(jìn)一步擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)群體予以驗(yàn)證。

鮮食葡萄果實(shí)有機(jī)酸在花后20～47 d便開(kāi)始快速分解，釀酒葡萄有機(jī)酸則在花后47～60 d開(kāi)始快速分解。生長(zhǎng)發(fā)育期較長(zhǎng)的品種，有機(jī)酸進(jìn)入快速分解階段也越慢。

4 結(jié) 論

4.1供試葡萄品種果實(shí)成熟時(shí)總糖平均含量為182.74 mg/g FW，葡萄糖和果糖為主要的可溶性糖，二者含量動(dòng)態(tài)變化一致，均隨果實(shí)的發(fā)育持續(xù)增加；總酸平均含量為7.64 mg/g FW，酒石酸、蘋果酸和檸檬酸總體上隨葡萄果實(shí)的發(fā)育呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后逐漸降低的趨勢(shì)。歐美雜交種葡萄藤稔、高妻成熟果實(shí)中有機(jī)酸主要是蘋果酸，其余葡萄成熟果實(shí)有機(jī)酸則以酒石酸為主，存在明顯區(qū)別。在葡萄果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，有機(jī)酸逐漸積累，自轉(zhuǎn)色期開(kāi)始有機(jī)酸開(kāi)始分解。

4.2各品種果實(shí)進(jìn)入糖分快速積累、有機(jī)酸迅速分解階段的先后與其生育期的長(zhǎng)短存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，而糖分快速積累及有機(jī)酸快速分解所需時(shí)間長(zhǎng)短與各品種生長(zhǎng)發(fā)育周期的長(zhǎng)短并無(wú)對(duì)應(yīng)正比例關(guān)系。