壳聚糖对葡萄果实品质的影响

王 琰，胡容平，陈庆东，李红春，陈 松，夏 丹，廖明安，范中菡

（1.四川省农业科学院植物保护研究所，农业部西南作物有害生物综合治理重点实验室，成都 610066；2.四川农业大学园艺学院，成都 611130；3.眉山市彭山区农业农村局，四川 眉山 620860）

葡萄（Vitis viniferaL.）为多年生落叶藤本植物，其果实在我国主要用于鲜食，也可制干、酿酒，栽培价值极高，深受各国消费者的喜爱[1]。据统计，2018年葡萄在我国种植面积达 72.5 万hm2，产量达1 366.7万t，居世界第1 位[2]。近10 年来，葡萄种植呈现出西迁、南移的发展趋势[3]。四川是西南地区葡萄的主产区，2018 年末四川葡萄园面积达3.24 万hm2，产量37.6 万t，带来了巨大的经济效益[2]。但葡萄耐旱忌湿，性喜干燥，而四川的大部分地区气候温暖湿润，日照不充分，于葡萄成熟季节昼夜温差小，制约了高品质葡萄的生产[4]。针对这一问题，在生产上常施用植物生长调节剂，以达到增大葡萄果实、促进着色、提高含糖量、降低含酸量等目的[5]。但研究表明，生产上因存在滥用生长调节剂、施用不规范带来的生长调节剂残留的问题，导致葡萄的安全生产存在一定风险隐患[6]。因此，探究一种来源广泛、成本低廉、安全高效的新型植物生长调节剂产品，可为四川地区葡萄产业的发展带来更好的前景。

壳聚糖又名脱乙酰几丁质，是一种高分子量的阳离子多聚糖[7]。我国河流众多，海域广阔，甲壳类动物资源十分丰富，除可为人们提供鲜美的海鲜、河鲜食品外，也为人们留下了大量亟待处理的废弃动物外壳。从这些外壳中提取出甲壳素，再经脱乙酰后制成的产物就是壳聚糖。将壳聚糖加以合理利用，不仅提高了资源利用效率，也减轻了环境压力，有利于推动可持续农业的发展。壳聚糖具有无毒无味、来源广泛、环境相溶性好、易降解等优点，应用前景十分广阔[8]。目前，壳聚糖在果蔬上的应用主要集中在提高植物抗逆性与果蔬采后保鲜上[9-11]，但是作为植物生长调节剂在植物生长调控上的应用研究还很少[12]，对葡萄果实品质影响的研究更是鲜有报道。因此，探究壳聚糖处理对葡萄果实品质及养分吸收的影响，不仅可拓宽壳聚糖的使用渠道，也可为葡萄的安全优质生产提供新方法、新思路。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019 年5 月至8 月在崇州市四川农业大学现代研发基地（北纬30°33′46″，东经103°39′36″）进行。选取树势健壮，无病虫害，长势基本一致的4 a 生早熟品种夏黑葡萄为试材，株行距1.5 m×3.0 m，移栽密度2 250 株/hm2，均为大棚避雨栽培，棚内为平地壤土，田间土肥水管理一致。

1.2 试验设计

试验共设5 个处理，分别为喷施0、1、2、4、6 g/L 的壳聚糖溶液，其中以喷施去离子水为对照（0 g/L，CK）。于长势基本一致的15 株葡萄（每个处理重复3次，1 株葡萄为1 个重复）上分别选取3 串长势一致的果穗进行挂牌。分别在果实膨大期（5 月20 日）和果实转色期（6 月20 日）进行喷施处理，每次喷施时将壳聚糖溶液均匀喷布于葡萄的正反叶面及茎杆上，同时对挂牌果穗进行浸穗处理，以叶片和果穗滴水为标准，每次用量为2 L/株。待果实成熟后（7 月25 日）进行采样。采样时，从挂牌果穗的上、中、下部位各摘取3 颗果实，即每个处理共81 颗果实，放入冰盒带回实验室，用于后续指标测定。

1.3 测定指标及方法

用电子秤称取10 颗果实重，计算平均值记为1次重复，重复3 次。用数显卡尺分别测量10 颗果实的纵横径，计算平均值记为1 次重复，重复3 次。用CYHD-1 型硬度计直接测定果实硬度。果形指数=果实横径/果实纵径。采用2,6-二氯酚靛酚溶液滴定法测定维生素C 含量，用手持式折光仪直接测定可溶性固形物含量，采用氢氧化钠滴定法测定可滴定酸含量，采用蒽酮-硫酸法测定可溶性糖含量[13]。称取0.2 g果实干样，用浓硫酸-过氧化氢溶液消煮，消煮液转入100 mL 容量瓶中定容，供矿物质含量的测定。用奈氏比色法测定氮含量，钒钼酸铵比色法测定磷含量，火焰光度计法测定钾和钠含量，三乙醇胺-氢氧化钠比色法测定钙和镁含量，高锰酸钾滴定法测定锰含量，邻菲啰啉比色法测定铁含量，姜黄素法测定硼含量[14-15]。

1.4 数据处理

数据采用SPSS 22.0 进行方差分析，Duncan 新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 葡萄果实外观品质

由表1 可知，与对照（CK）相比，喷施不同浓度壳聚糖均不同程度增加了葡萄果实的单果重、纵径、横径和硬度。当壳聚糖浓度为1、2、4、6 g/L 时，单果重较CK 分别显著增加2.60%（P＜0.05）、2.60%（P＜0.05）、9.76%（P＜0.05）和4.59%（P＜0.05），果实横径分别显著增加4.89%（P＜0.05）、4.94%（P＜0.05）、8.74%（P＜0.05）和7.08%（P＜0.05），果实纵径在壳聚糖浓度为4 g/L 时达最大值，较CK增加2.82 mm。果实硬度，壳聚糖浓度为1 g/L 和2 g/L 时硬度显著高于CK，壳聚糖浓度为4 g/L 和6 g/L时高于CK，但差异不显著。此外，不同浓度壳聚糖处理对果实的果形指数无显著影响。

表1 葡萄果实外观品质

2.2 葡萄果实内在品质

由表2 可知，喷施不同浓度壳聚糖对葡萄果实内含物含量影响较大。经壳聚糖处理后葡萄VC 含量普遍降低，仅在壳聚糖浓度为2 g/L 时有所增加，较CK 增加24.72%（P＜0.05）。果实可溶性固形物含量在壳聚糖浓度为4 g/L 时达最大值，较CK 显著增加18.14%（P＜0.05），而在2 g/L 和6 g/L 壳聚糖处理时含量比CK 稍低，差异不显著。果实可溶性糖含量也在壳聚糖浓度为4 g/L 时达最大值，较对照增加21.31%（P＜0.05），但其他浓度壳聚糖处理较CK均降低，但差异不显著。与可溶性固形物和可溶性糖相反，可滴定酸含量在4 g/L 壳聚糖处理时含量最低，较CK 降低27.40%（P＜0.05）。就糖酸比而言，当壳聚糖浓度为4 g/L 时达最大值，较CK 显著增加67.27%（P＜0.05），其余浓度壳聚糖处理均降低了果实的糖酸比。

表2 葡萄果实内在品质

2.3 葡萄果实大量元素含量

由表3 可知，与CK 相比，4 g/L 壳聚糖处理显著增加了葡萄果实氮含量，较CK 增加了11.93%（P＜0.05），而6 g/L 壳聚糖处理降低了果实氮含量。葡萄果实磷含量，壳聚糖浓度为1、2、4 g/L 时较CK显著增加，且4 g/L 处理达最大值，较CK 增加48.99%（P＜0.05）。葡萄果实钾含量变化趋势与磷相似，1、2、4 g/L 壳聚糖处理显著增加了果实钾含量，1 g/L 壳聚糖处理的果实钾含量最高，较CK 增加40.89%（P＜0.05），6 g/L 壳聚糖处理较CK 无显著差异。

表3 葡萄果实大量元素含量

2.4 葡萄果实中微量元素含量

由表4 可知，与CK 相比，4 g/L 和6 g/L 壳聚糖处理降低了果实钠含量，其余处理较CK 无显著差异。与CK 相比，4 g/L 壳聚糖处理增加了果实钙含量，而2 g/L 和6 g/L 壳聚糖处理降低了果实钙含量。壳聚糖处理后葡萄果实的镁和锰含量均高于CK，表现为：4 g/L ＞2 g/L ＞6 g/L ＞1 g/L ＞0 g/L。葡萄果实铁含量，当壳聚糖浓度为1 g/L 和4 g/L 时较CK 显著增加，而2 g/L 壳聚糖处理降低了果实铁含量。壳聚糖处理后葡萄果实的硼含量表现为：1 g/L ＞6 g/L ＞0 g/L ＞4 g/L ＞2 g/L。

表4 葡萄果实中微量元素含量

3 结论与讨论

不同浓度的壳聚糖处理均不同程度地增加了葡萄果实的单果重和纵横径，其中4 g/L 壳聚糖处理的单果重和横纵径达最大值；低浓度的壳聚糖处理可增加果实硬度。4 g/L 壳聚糖处理可增加果实的可溶性固形物和可溶性糖含量，降低可滴定酸含量。在果实矿质养分吸收方面，适宜浓度的壳聚糖处理能够促进葡萄果实对矿质元素的吸收。综合分析，以4 g/L 的壳聚糖处理的葡萄果实糖酸比最高，口感风味佳，能够提高葡萄的果实品质和养分吸收。

有研究表明，壳聚糖可促进植物在不同阶段的生长发育，从而显著提高农产品的产量和品质[16]。此试验中，在葡萄果实膨大期和转色期喷施壳聚糖后，葡萄果实的单果重、纵横径较对照均有所增加，当壳聚糖浓度为4 g/L 时葡萄单果重和纵横径达最大值。因果实纵横径较对照均同步增加，因此果形指数较对照无显著变化。此试验结果表明，壳聚糖在一定程度上可以促进葡萄果实膨大并提升葡萄的外观品质。这与雷菲、张爱华[17-18]等在关于壳聚糖处理对樱桃番茄、香蕉的影响上一致。分析原因，可能是壳聚糖处理增加了植物叶片的光合色素含量，从而增强了植物的光合作用，使同化物积累增多，产量增大[19-20]。硬度是硬度计测定葡萄果实达到一定变形所需要的力，与葡萄品种和成熟度有关，也是衡量果实耐储运的重要指标。此试验中，在喷施壳聚糖后，葡萄果实硬度增大，壳聚糖在低浓度（1～2 g/L）时，果实硬度达最大值，这与刘亚平[21]的结果一致。这可能与低浓度的壳聚糖处理降低葡萄果实中的ABA 含量、增加了ZR 和GA3含量，从而延缓了果实衰老有关[21]。因此，采前喷施低浓度的壳聚糖溶液，有助于夏黑葡萄果实硬度的保持，延缓其软化速度，有利于葡萄贮藏和运输。

许多研究表明，壳聚糖处理可通过提高可溶性固形物、可溶性糖含量，降低总酸含量，提高糖酸比来提高香蕉、葡萄、番木瓜和柑橘等水果的果实品质[18,21-23]。此试验结果表明，与对照相比，4 g/L 壳聚糖处理显著提高了葡萄果实的可溶性固形物和可溶性糖含量，降低了可滴定酸含量，提高了糖酸比，这与前人的研究结果一致[7,18]，原因可能在于壳聚糖处理提高了糖代谢相关酶活性，从而导致可溶性糖含量增加[24]。植物生长调节剂可提高不同葡萄品种如阳光玫瑰、赤霞珠等的内在品质，增加果实的可溶性固形物和总糖含量，降低总酸含量[25-26]。壳聚糖对葡萄品质的改良效果与其他生长调节剂类似，有利于提高葡萄的内在品质。

水果是人体摄入必须营养元素的重要来源，大量元素和中微量元素也是果实的重要组分，可以起到维持果实品质和提高果实营养价值的作用。此试验中，1 g/L 和4 g/L 壳聚糖处理均增加了葡萄果实氮含量，这可能与壳聚糖的来源与成分有关，壳聚糖来源于甲壳素，含有丰富的碳、氮元素，是自然界中除蛋白质以外含氮最为丰富的有机氮源[27]。1、2、4 g/L 壳聚糖处理也增加了果实的磷钾含量，表明壳聚糖有助于植物对磷钾元素的吸收和磷钾元素向果实的分配。此试验中，与对照相比，1 g/L 和4 g/L 壳聚糖处理增加了果实的钙、铁含量，1 g/L 和6 g/L 壳聚糖处理增加了果实的硼含量，1、2、4、6 g/L 浓度壳聚糖处理均促进了果实对镁和锰元素的吸收。以上结果表明，适宜浓度的壳聚糖处理能够促进葡萄果实对中微量元素的吸收，维持果实营养元素在一个较高的水平，这可能是壳聚糖处理提高了葡萄树体向土壤吸收养分元素的能力，从而提高了果实向树体吸收养分元素的能力。