柿果實(shí)發(fā)育成熟過程中重要農(nóng)藝性狀變化

葉令帥 刁松鋒 買旖旎 王藝儒 傅建敏

(中國林業(yè)科學(xué)研究院 經(jīng)濟(jì)林研究所，鄭州 450003)

果實(shí)是園藝產(chǎn)品的最主要類型，在人們?nèi)粘Ｉ畹娘嬍辰Y(jié)構(gòu)改善、人體營養(yǎng)平衡和攝取維生素等方面具有不可替代的作用[1]。根據(jù)果實(shí)成熟期的生理變化，可以將果實(shí)劃分為呼吸躍變型果實(shí)和非呼吸躍變型果實(shí)。呼吸躍變型果實(shí)包括：桃、李和香蕉等，非呼吸躍變型果實(shí)包括櫻桃、草莓和柑橘等，而柿果呼吸類型居于二者之間，屬于“末期上升型”[2]。柿(DiospyroskakiThunb.)，后熟易軟化，長距離運(yùn)輸易引起果實(shí)采后品質(zhì)劣變，影響果實(shí)采后商品性[3]。柿果實(shí)不宜早采，早采的柿果不僅果實(shí)小，果面外觀和內(nèi)在品質(zhì)差，而且貨架期明顯縮短[4]，故恰當(dāng)?shù)氖凉麑?shí)商熟采收期是柿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題，具有較為重要的實(shí)際意義。商熟期的果實(shí)品質(zhì)很大程度上影響了后續(xù)的運(yùn)輸、銷售以及加工等程序，從而間接的決定了柿產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

商熟期作為果實(shí)發(fā)育進(jìn)程的一個(gè)階段，期間的果實(shí)既要兼顧營養(yǎng)價(jià)值和商業(yè)品質(zhì)，又要考慮采后的運(yùn)輸加工以及銷售。在生產(chǎn)中，果實(shí)的采收期標(biāo)準(zhǔn)較為模糊，最常用的是適口性和糖度，缺乏明確的判斷標(biāo)準(zhǔn)。柿果實(shí)的色澤、硬度以及可溶性固形物、單寧和抗壞血酸含量是柿果實(shí)商熟期重要的品質(zhì)性狀[5]。在生產(chǎn)上，生產(chǎn)者也根據(jù)這些農(nóng)藝性狀判斷其商熟期品質(zhì)的好壞。果實(shí)色澤是最明顯簡易的判斷依據(jù)，色澤的轉(zhuǎn)變預(yù)示著果實(shí)發(fā)育進(jìn)入到了成熟階段[6-7]；果實(shí)的大小作為商熟期重要的品質(zhì)特性，對果實(shí)的商品性有著重要影響；果實(shí)的硬度，對果實(shí)的采收、運(yùn)輸與處理等多個(gè)過程至關(guān)重要；果實(shí)的可溶性固形物是反映果實(shí)成熟度、內(nèi)在品質(zhì)和口感的重要指標(biāo)之一，在很大程度上決定果實(shí)糖含量[8]；單寧作為柿果實(shí)可食性的主要限制因素，其含量與組分限制了果實(shí)的脫澀難易[9]，且對于甜柿而言，單寧的含量決定著果實(shí)的適口性；而抗壞血酸在柿果實(shí)中具有較強(qiáng)的抗氧化和抗褐化能力[10]，能夠在運(yùn)輸過程中有效保持較好的果實(shí)商品性。

近年來，國內(nèi)外有關(guān)于柿果實(shí)栽培方面的研究多集中采后處理、軟化脫澀以及活性物質(zhì)提取等，而關(guān)于果實(shí)發(fā)育成熟過程的相關(guān)研究較少。鄭國華等[11]以3個(gè)完全澀柿為材料研究了其發(fā)育成熟過程中的內(nèi)源赤霉素(GAs)活性和脫落酸(ABA)含量的變化規(guī)律；費(fèi)學(xué)謙等[12]以2個(gè)完全甜柿和2個(gè)不完全甜柿為材料研究了其發(fā)育過程的單寧和糖類的變化關(guān)系；石瑞婷等[13]以完全澀柿品種‘磨盤柿’和‘蓮花柿’為試材探索了澀柿果實(shí)生長發(fā)育及成熟過程中內(nèi)源激素、單寧物質(zhì)等生理指標(biāo)及活性氧代謝等物質(zhì)的變化規(guī)律；韓衛(wèi)娟等[10]通過對‘無核君遷子’發(fā)育過程中單寧和總酚等生理指標(biāo)的測定，明晰了其成熟過程中生理指標(biāo)的變化趨勢。以往的研究試材多為單一類型柿果實(shí)，且研究內(nèi)容多集中于成熟機(jī)理，而對生產(chǎn)中的主栽品種的重要栽培農(nóng)藝性狀尚未有系統(tǒng)性研究。明確柿果實(shí)重要農(nóng)藝性狀發(fā)育過程的變化規(guī)律，是研究柿果實(shí)的商熟采收期的關(guān)鍵，但目前有關(guān)柿果實(shí)整個(gè)發(fā)育成熟相關(guān)的系統(tǒng)研究較少。本研究以18個(gè)不同甜澀類型的柿種質(zhì)資源為材料，研究了其果實(shí)發(fā)育成熟過程中的果實(shí)色澤、大小、硬度以及可溶性固形物、單寧和抗壞血酸含量的變化，旨在明確柿果實(shí)重要農(nóng)藝性狀的變化規(guī)律，從而為柿果實(shí)的最佳商熟采收期提供理論依據(jù)，以促進(jìn)柿產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料采自北方主要名優(yōu)經(jīng)濟(jì)樹種國家種質(zhì)資源庫(中國林科院經(jīng)濟(jì)林研究所孟州試驗(yàn)基地，34°86′ N，112°71′ E)，供試品種有：澀柿：‘中柿6號(hào)’‘紅燈籠’‘黑柿’‘新安牛心柿’‘刀根早生’‘平核無’‘大平核’‘中柿1號(hào)’‘博愛八月黃’‘中柿3號(hào)’；甜柿：‘甜寶蓋’‘興津20’‘陽豐’‘花御所’‘富有’‘早秋’‘太秋’‘藤原御所’。2021年盛花期為05-15—05-20。每個(gè)品種的果實(shí)取自改接4～5年(砧木為君遷子)土肥水管理一致且樹勢健壯的單株，每次采樣分別從3個(gè)單株外圍的陰面和陽面采取大小均一且健康的果實(shí)共10個(gè)。自盛花期后20 d開始采樣，每10 d采樣1次，每次采樣均在早8：00—9：00完成，取樣后冰盒保存低溫運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室。首先進(jìn)行表型測定，然后將皮肉分離，混合切碎，經(jīng)液氮速凍后保存于-80 ℃超低溫冰箱內(nèi)，以備后續(xù)使用。

1.2 試驗(yàn)方法

單果重的測定：使用電子天平(精度0.01 g)對10個(gè)供試果實(shí)進(jìn)行稱量并記錄，最后計(jì)算均值。

果實(shí)色澤測定：使用柯尼卡美能達(dá)CR-400色差儀測定果實(shí)色澤。每個(gè)果實(shí)沿赤道位置測量3個(gè)數(shù)值，共測量10個(gè)果實(shí)，記錄L*、a*和b*值，最終取均值并計(jì)算色澤指數(shù) (Color index，CI)。色澤指數(shù)=1 000×a*/(L*×b*)[14]。

果實(shí)硬度測定：采用GY-3型硬度計(jì)(探頭規(guī)格：3.5 mm；壓入深度10 mm)對果實(shí)赤道部位3個(gè)位置進(jìn)行測量，共測量10個(gè)果實(shí)，然后計(jì)算均值。

可溶性固形物含量測定：使用WYT-Ⅲ手持型糖度計(jì)(精度0.50%)進(jìn)行測定，每個(gè)果實(shí)測量3次，共測量10個(gè)果實(shí)，取均值。

單寧含量測定：參考Oshida等[15]方法，采用Folin Ciocalteu法對可溶性單寧與不溶性單寧進(jìn)行測量。以單寧酸(科密歐，天津)為標(biāo)準(zhǔn)品，總單寧含量以可溶性單寧與不溶性單寧之和計(jì)。

抗壞血酸含量測定參考張嘉嘉等[16]方法，以維生素C為標(biāo)準(zhǔn)品(索萊寶，北京)，使用高效液相色譜法進(jìn)行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

均值和方差等數(shù)據(jù)處理使用WPS軟件，Duncan檢驗(yàn)和方差分析使用SPSS 23.0軟件進(jìn)行，制圖使用Graphpad prism 2019軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 單果重變化

在果實(shí)成熟后(所選品種由于果實(shí)發(fā)育成熟期長短不一致，故對應(yīng)的花后天數(shù)不同，最后一次采樣均為果實(shí)成熟時(shí)狀態(tài)，下同)，澀柿中‘博愛八月黃’單果重最大(圖1(d))，花后140 d為(185.00±5.20)g，‘中柿3號(hào)’的單果重最小(圖1(j))，花后170 d為(57.50±2.40)g；而在甜柿中‘甜寶蓋’的單果重最大(圖1(r))，花后160 d為(211.46±11.37) g，‘花御所’的單果重相對較小(圖1(m))，花后140 d為(136.00±9.30)g。總體而言，18個(gè)柿果實(shí)發(fā)育成熟過程中，果實(shí)的發(fā)育曲線均呈現(xiàn)單“S”型生長曲線，即分為第1快速生長期、緩慢生長期和第2快速生長期。澀柿果實(shí)的3個(gè)時(shí)期劃分較為明顯，即緩慢生長期的生長速率與2個(gè)快速生長期差別較大，能夠明顯的與快速生長期區(qū)分開來(圖1(a)～(j))；而對于甜柿果實(shí)而言，其緩慢生長期的生長速率較澀柿相對較快，與其快速生長期的生長速率差異較小，從而使其生長速率的3個(gè)生長階段劃分相對不明顯(圖1(k)～(r))。

誤差棒上不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。下同。Different lowercase letters on the error bar superscript indicate a significant difference in the 0.05 level. The same below.

2.2 色澤指數(shù)變化

色澤指數(shù)(CI)是評價(jià)果實(shí)色澤的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)CI值由小到大表示黑色到綠色，CI值為0表示紅、黃、藍(lán)和綠色的中間混合色，而正CI值由小到大則表示黃色到紅色。各柿果實(shí)的CI值最初均呈相對穩(wěn)定趨勢，但在果實(shí)的緩慢生長期，果實(shí)的CI值發(fā)生明顯變化，預(yù)示著果實(shí)進(jìn)入轉(zhuǎn)色過程。除‘黑柿’外(圖2(c))，其他柿品種的CI值隨著果實(shí)發(fā)育而呈上升趨勢，這表明柿果實(shí)的顏色由綠色向黃色以及紅色轉(zhuǎn)變。18個(gè)品種成熟后，紅色型柿果實(shí)‘紅燈籠’(圖2(g))的CI值最高，花后160 d的CI值為13.02。

圖2 果實(shí)發(fā)育過程中色澤指數(shù)的變化Fig.2 Changes in the color index during fruit development

2.3 硬度變化

18個(gè)柿品種的果實(shí)硬度變化表明(圖3)：果實(shí)的硬度前期變化呈平緩趨勢，然后隨著果實(shí)發(fā)育逐漸呈下降趨勢，且甜柿和澀柿果實(shí)的硬度均在果實(shí)發(fā)育的第2快速生長期顯著下降。但相對于甜柿而言，澀柿的下降趨勢較為緩慢。在果實(shí)成熟后，澀柿中‘中柿3號(hào)’的硬度最大(圖3(j))，花后170 d為(32.36±0.36)N；‘紅燈籠’次之(圖3(g))，花后160 d為(32.07±0.32)N；最小的為‘中柿6號(hào)’(圖3(a))，花后120 d為(19.82±0.37)N。甜柿中，‘花御所’的硬度最大(圖3(m))，花后140 d為(30.68±0.23)N；‘早秋’最小(圖3(k))，花后140 d為(20.50±0.39)N。值得注意的是：在所有的供試品種中硬度較大的以小果型果實(shí)(‘中柿3號(hào)’‘紅燈籠’)為主(圖3(j)和(g))。

圖3 果實(shí)發(fā)育成熟過程中硬度的變化Fig.3 Changes in hardness during fruit maturation

2.4 可溶性固形物含量變化

大多數(shù)甜柿和澀柿果實(shí)的可溶性固形物含量變化趨勢差異不大(圖4)，均呈先下降再上升的“V”型變化趨勢，且各柿果實(shí)可溶性固形物含量的最小值均出現(xiàn)在第1快速生長期與緩慢生長期的銜接點(diǎn)附近。但小果型柿果實(shí)‘中柿3號(hào)’‘紅燈籠’的可溶性固形物含量變化趨勢不符合“V”型變化趨勢(圖4(j)和(g))。總的來看，澀柿成熟后的可溶性固形物含量要比甜柿高。在成熟后的澀柿中‘中柿3號(hào)’的可溶性固形物最高(圖4(j))，花后170 d為(29.36±1.03)%；‘大平核’最低(圖4(i))，花后160 d為(25.87±0.69)%。在甜柿中‘藤原御所’最高(圖4(p))，花后150 d為(20.37±0.76)%；‘興津20’最低(圖4(n))，花后140 d為(14.00±0.37)%。

2.5 單寧含量變化

就單寧含量而言(圖5)，18個(gè)柿品種的可溶性單寧以及總單寧含量總體呈下降趨勢，但甜柿與澀柿之間存在相對差異。甜柿在第1快速生長期的單寧含量呈快速下降趨勢，之后可溶性單寧以及總單寧含量保持在較低水平(圖5(k)～(r))。在緩慢生長期，甜柿中‘太秋’‘早秋’的可溶性單寧含量相對較低，澀味極大下降，幾乎達(dá)到了可食用的水平(圖5(k)和(q))；而澀柿的可溶性單寧以及總單寧含量在第1生長期下降趨勢并不明顯，從緩慢生長期到第2生長快速期的時(shí)間段內(nèi)有明顯的下降趨勢，且在成熟后可溶性單寧的含量較高，需進(jìn)一步進(jìn)行脫澀才能食用(圖5(a)～(j))。

圖5 果實(shí)發(fā)育過程中單寧含量變化Fig.5 Changes in tannin content during fruit development

2.6 抗壞血酸含量變化

在柿果實(shí)的發(fā)育過程中，抗壞血酸含量總體呈下降趨勢，但是甜柿與澀柿之間存在相對差異(圖6)。對于澀柿而言，在果實(shí)發(fā)育的第1快速生長期和緩慢生長期，下降趨勢較緩，而在第2快速生長期保持在較低水平(圖6(a)～(j))；但甜柿中抗壞血酸含量在第1快速生長期就下降到較低水平，之后在緩慢生長期和第2快速生長期保持穩(wěn)定(圖6(k)～(r))。

圖6 果實(shí)發(fā)育過程中抗壞血酸的變化Fig.6 Changes in ascorbic acid content during fruit development

3 討論與結(jié)論

果實(shí)顏色變化是果實(shí)成熟的一個(gè)非常重要的視覺標(biāo)志，同時(shí)也是評價(jià)果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)[17]。果實(shí)著色主要由于果皮中色素的含量與種類決定，其中主要的呈色色素為葉綠素、黃酮與類胡蘿卜素等[18-19]。在果實(shí)的發(fā)育成熟期間，色素種類與含量的相對變化表現(xiàn)為果實(shí)的逐漸著色過程。而柿果實(shí)的呈色主要由葉綠素的降解與類胡蘿卜素積累所形成[20]。本研究發(fā)現(xiàn)：無論是甜柿還是澀柿，果實(shí)色澤的轉(zhuǎn)變均從果實(shí)的緩慢生長期開始，主要形成于第2快速生長期。果實(shí)著色后，色澤逐漸鮮艷，此時(shí)最易產(chǎn)生鳥害，尤其是甜柿。故此時(shí)應(yīng)進(jìn)行套袋等以防治鳥害為主的栽培工作[21]。果實(shí)的硬度主要由細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和成分決定[22]，本研究發(fā)現(xiàn)柿果實(shí)發(fā)育過程中，甜柿和澀柿果實(shí)的硬度均在第2快速生長期末期下降，而在前期并無顯著改變。這說明柿果實(shí)在成熟后期，細(xì)胞壁組分膠物質(zhì)發(fā)生降解，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)而導(dǎo)致硬度下降[23-24]。為了保證商熟期果實(shí)的品質(zhì)，應(yīng)在此時(shí)進(jìn)行鈣素果面肥的噴施[25]和及時(shí)采摘等工作。但對于小果型果實(shí)，其成熟后的硬度較大，可能是由于其生長速率小，果實(shí)密度大的原因。

可溶性固形物含量的變化與果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)、糖酸含量以及口感等密切相關(guān)[26]。在生產(chǎn)實(shí)踐中，糖酸等物質(zhì)的測定成本較高且操作復(fù)雜，故常用可溶性固形物含量的高低來判定柿果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)[27]。在柿果實(shí)中，可溶性固形物含量的變化在第1快速生長期呈下降趨勢，自緩慢生長期開始呈上升趨勢。這可能是由于果實(shí)的第1快速生長期生長速率較快，細(xì)胞膨脹，果實(shí)變大，水分含量相對較高，對果實(shí)的內(nèi)含物起到了稀釋作用[28]，從而造成了可溶性固形物含量的下降。而對于小果型柿果實(shí)并未表現(xiàn)出此現(xiàn)象，可能是由于其果實(shí)的增長速率相對較小，變化趨勢并不明顯。同時(shí)，自緩慢生長期開始到第2快速生長期果實(shí)的可溶性固形物含量又表現(xiàn)為上升趨勢，這表明緩慢生長期是柿果實(shí)內(nèi)含物積累的關(guān)鍵時(shí)期，果實(shí)的內(nèi)含物從此時(shí)開始主要形成于第2快速生長期，這一結(jié)果也與前人研究相一致[12]。此時(shí)應(yīng)實(shí)施相應(yīng)的栽培措施，保證水肥供應(yīng)充足。甜柿的單寧含量在第1快速生長期就下降到較低水平，而在緩慢生長期基本脫澀，遠(yuǎn)早于其成熟期，之后甜柿的栽培重點(diǎn)應(yīng)該在提升果實(shí)品質(zhì)；澀柿的單寧含量在成熟后期有下降趨勢，但在成熟后可溶性單寧含量較高，需進(jìn)一步脫澀才能食用。成熟后的澀柿的可溶性固形物含量相對高于甜柿，可能是由于成熟后的澀柿單寧含量高于甜柿，從而使得其可溶性固形物含量的數(shù)值較高。甜柿和澀柿單寧含量的變化可能是由于其脫澀機(jī)理的不同。甜柿的脫澀機(jī)理主要是由于“凝固效應(yīng)”與“稀釋效應(yīng)”所引起，澀柿的脫澀原因主要是可溶性單寧可與揮發(fā)性物質(zhì)(乙醇和乙醛，主要是乙醛)作用而轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄詥螌嶽29]。本研究結(jié)果表明：不管是甜柿還是澀柿，單寧與抗壞血酸含量的變化趨勢相似，存在一定的相關(guān)性，這與先前報(bào)道的研究一致[13,30]。甜柿和澀柿的抗壞血酸含量均呈下降趨勢，且甜柿的抗壞血酸在第1快速生長期下降到較低水平，而澀柿在緩慢生長期下降到最低水平，這一生物學(xué)性狀是甜柿和澀柿的重要生物學(xué)差異特性。相關(guān)研究表明，在柿果實(shí)發(fā)育過程中的抗壞血酸含量的下降，可能是由于果實(shí)變大后的稀釋，而非降解[31]。而在本研究中，抗壞血酸含量的變化與果實(shí)的生長曲線表現(xiàn)出了明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，進(jìn)一步佐證了這一說法。

本研究同時(shí)也證明了緩慢生長期是柿果實(shí)發(fā)育的重要時(shí)期。在果實(shí)的緩慢生長期間，雖然果實(shí)的單果重增長速率較小，但其對果實(shí)品質(zhì)形成起到了關(guān)鍵作用。先前的研究表明：山桐子在緩慢生長期有較大的光能、CO2利用率以及較高的凈光合速率[32]；蘋果梨果實(shí)在其緩慢生長期糖類的積累在整個(gè)果實(shí)發(fā)育過程中占重要地位[33]；在緩慢生長期處理葡萄能夠有效的調(diào)控其成熟期[34]。而在本研究中，無論是甜柿還是澀柿，緩慢生長期都是其果實(shí)發(fā)育的重要階段。緩慢生長期開始，果實(shí)色澤開始轉(zhuǎn)變，果實(shí)外觀品質(zhì)逐漸形成；可溶性固形物含量的變化趨勢開始由下降開始轉(zhuǎn)為上升，內(nèi)含物逐漸積累。因此，在果實(shí)的緩慢生長期應(yīng)加強(qiáng)果實(shí)栽培管理以提高果實(shí)品質(zhì)。甜柿的栽培管理要求相對澀柿更高，甜柿自緩慢生長期開始就應(yīng)注重防止鳥害和蟲害。

本研究明確了當(dāng)前主栽柿品種在發(fā)育過程中與生產(chǎn)實(shí)際較貼切的重要農(nóng)藝性狀變化規(guī)律，為柿產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。在生產(chǎn)實(shí)踐中可以根據(jù)果實(shí)的色澤和可溶性固形物含量來評定果實(shí)的發(fā)育成熟狀況，從而進(jìn)行相應(yīng)的栽培和采收措施，為柿栽培“提質(zhì)增效”提供技術(shù)支撐。