套袋对日光温室桃果实品质及香气组分的影响

Effect of bagging on fruit quality and aroma components of peach fruit in solar greenhouse

摘要

为探讨套袋对温室栽培桃果实品质及香气组分的影响，以温室栽培‘春雪’‘中桃红玉’桃为试材，设置外黄内黑双层袋套袋处理，以不套袋作为对照，采用常规测量方法和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法研究套袋处理下果实单果重、果皮色泽、可溶性糖、总糖、有机酸、总酸含量及果实中挥发性香气成分的变化。结果表明：与对照（不套袋）相比，套袋处理显著提高了果实的单果重和挥发性香气成分总含量，显著降低了葡萄糖、蔗糖及苹果酸含量，果糖、山梨醇、酒石酸和柠檬酸含量无显著变化。在桃果实中共检测出44种主要香气物质，分别为醛类、酯类、醇类、内酯类、萜类、烃类和酮类；其中，醛类物质含量最高，酯类、醇类和内酯类次之，萜类、烃类和酮类最低。套袋后，醛类、酮类及香气含量总量显著升高；己醛、Z-3-己烯醛、E-2-己烯醛、乙酸己酯和β-紫罗兰酮是‘春雪’‘中桃红玉’桃果实的主要呈香物质。综上，套袋可增加果实果个大小、改善果面色泽、改变糖酸组分含量、提高果实的挥发性香气含量，提升果实的外观质量、使得果实风味变得更加青香。

Abstract

In order to investigate the effects of bagging on fruit quality and aroma components of peach in solar greenhouse， two peach varieties， ‘Chunxue’ and ‘Zhongtaohongyu’， were selected for inner black and outer yellowish double-layer bag covering treatment and fruit without bagging treatment were used as control. The traditional methods and HS-SPME-GC-MS were used to determine the fruit weight， skin color， soluble sugar， total sugar， organic acid， total acid content and volatile aroma components of ‘Chunxue’ peach and ‘Zhongtaohongyu’ peach. The results showed that： Compared with control， the bagging treatment improved the fruit weight and total volatile aroma components significantly， but decreased the contents of glucose， sucrose and malate， while the contents of fructose， sorbitol， tartaric acid and citric acid had no significant change. A total of 44 main volatile aroma components belonging to seven classes （aldehydes， esters， alcohols， lactones， terpenes， hydrocarbons，ketones） were detected in all samples. Among these compounds， aldehydes were the most abundant， followed by esters， alcohols and lactones， and terpenoids， hydrocarbons and ketones were the lowest. The contents of aldehydes， ketones and aroma increased significantly after bagging. Hexal， Z-3-hexenal， E-2-hexenal， hexyl acetate and β-ionone were identified as key aroma-active compounds of ‘Chunxue’ peach and ‘Zhongtaohongyu’ peach. In conclusion， the bagging treatment can increase fruit size， improve the color of fruit surface， change the content of sugar and acid components， increase the volatile aroma content of fruit， and significantly improve the appearance quality as well as strong aroma.

Graphical abstract

关键词

桃 / 套袋 / 挥发性香气成分 / 气相色谱-质谱 / 品质

Key words

peach / bagging / aroma volatile components / gas chromatography-mass spectrometry / quality

日光温室促早栽培是河北和山东等中国北方地区桃树生产的重要栽培模式，通过改变桃树正常的季节生长规律，可以提前鲜食桃果实的成熟期，填补市场空挡，显著提高桃产业的经济效益和社会效益^［1-3］。

目前，日光温室栽培条件下，桃果实品质的研究主要集中在病虫害防治^［4］、花果管理^［5］、桃子成熟、后熟或储存过程中香气物质的变化等^［6-16］方面。套袋处理改变了果实所处的微环境，是改善果实品质的重要因素之一。丁勤等^［17］证明套袋可显著降低果实的裂果率。陈栋等^［18］研究发现套双层纸袋后‘八月桃’‘北京24号’桃单果重和可溶性糖含量等指标低于未套袋果。因此可通过套袋处理影响日光温室内果实的内在和外在品质。

桃果实对于生长微环境比较敏感，其生长发育受到套袋处理的显著影响，但目前关于套袋处理对日光温室内桃果实品质影响的研究鲜有报道。故本研究以日光温室促早栽培的‘春雪’‘中桃红玉’桃为试材，探究套袋处理对其果实外观及内在品质的影响，以期为日光温室桃优质高效生产提供参考。

1　材料与方法

1.1　供试材料及试验设计

试验在河北省农林科学院昌黎果树研究所（河北昌黎）日光温室中进行，日光温室东西长63 m，南北跨度10 m。供试材料为‘春雪’‘中桃红玉’，树龄3年，树形为开心形，树体强健，生长势一致，株行距为1.0 m×1.8 m，按常规栽培技术管理。试验所用外黄内黑双层袋（透光率为0）购自四川绿果林制袋有限公司，规格型号为149 mm×187 mm。

‘春雪’和‘中桃红玉’两品种的花期均在12月28日左右，成熟期为4月上旬。试验于果实硬核期结束、果实大小50 g左右时进行，选取位置、大小和发育相对一致的果实进行套袋，以不套袋作对照，5株为一小区，3次重复；于果实成熟前7 d摘袋，对果面进行上色；上色结束后，每个处理随机选取大小一致、无病虫害和机械损伤的50个果实，先分别测定单果重、果实色泽等指标，其余样品液氮速冻，-80 ℃保存，用于测定糖酸组分和挥发性香气成分，3次重复。

1.2　测定方法

1.2.1　果实袋内外温、湿度检测

于4月初将温湿度二氧化碳检测仪（南京格乐机电设备有限公司，中国）置于植株外围果实的果袋内， 对袋内温度和湿度进行不间断实时监测，对于不套袋的果实则将温湿度记录仪固定于果实旁边进行检测。试验测定期间以晴好天气为主。选择外黄内黑双层袋摘袋前7 d的温度和湿度数据进行分析。

1.2.2　果实外观品质测定

用精度为 0.1 g的电子天平测定单果质量。使用SPH 860（Colorlite公司，德国）色差仪测定每个果实果皮的L^*、a^*、b^*和C^*。色泽参数值L^*为亮度变量，值越大表示所测样品表面越亮；a^*表示红色或绿色值，正值为红色，负值偏绿色，绝对值越大颜色越深；b^*表示黄色或蓝色值，正值为黄色，负值偏蓝色；C^*为色泽饱和度或着色强度。色泽饱和度表示颜色的彩度，其值越大，颜色越纯^［19］。

1.2.3　果实内在品质测定

糖酸组分采用高效液相色谱法^［20］，使用仪器为岛津液相色谱仪（LC-20A）。称取1 g果肉匀浆到10 mL离心管中，加入8 mL超纯水，80 ℃水浴超声提取1 h；冷却后8 000 r/min离心15 min，取上清液，用微孔滤膜（0.22 μm×25 mm）过滤到样品瓶，用于上机测定。糖组分测定条件：色谱柱为Phenomenex Luna C18 250×4.6 mm 5 μm，流动相为V（乙腈）∶V（水）=75∶25，流速0.8 mL/min，进样量10 μL，柱温30 ℃，检测器为岛津RID-10A示差检测器。有机酸组分测定条件：色谱柱为Supelco apHera NH₂ 250×4.6 mm 5 μm，流动相为10 mmol V（KH₂PO₄（磷酸调节pH=2.1））∶V（甲醇）=97∶3，流速0.8 mL/min，进样量10 μL，柱温30 ℃，检测器为岛津SPD-20A紫外检测器，检测波长为210 nm。试验所配制的流动相均经过0.45 μm微孔滤膜过滤，检测样品均经过0.22 μm针孔滤膜过滤。

挥发性香气成分采用HS-SPME方法^［9］并略有改动。挥发性香气成分提取：从-80 ℃冰箱中取出样品进行液氮研磨，涡旋混合均匀，每个样本称取约500 mg于顶空瓶中；分别加入饱和NaCl溶液、10 μL（50 μg/mL）内标溶液；全自动HS-SPME进行样本萃取，以供GC-MS分析。每个处理3次重复，取平均值。

HS-SPME萃取条件：在60 ℃恒温条件下震荡5 min，将120 µm DVB/CWR/PDMS萃取头插入样品顶空瓶顶空萃取15 min，于250 ℃下解析5 min，然后进行GC-MS分离鉴定。采样前萃取头在老化装置（Fiber conditioning station）中250 ℃下老化5 min（注：新萃取头在萃取前在老化装置中老化2 h）。采用120 μm DVB/CWR/PDMS萃取头，固相微萃取装置为固相微萃取针头（SPME arrow），其灵敏度可达传统SPME纤维头的10倍。

色谱条件：气质联用仪型号为GC-MS/MS 8890-7000D（Agilent公司，美国）。色谱柱为DB-5MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm， Agilent公司，美国）；载气为高纯氦气（纯度不小于99.999%），恒流流速1.2 mL/min，进样口温度250 ℃，不分流进样，溶剂延迟3.5 min。程序升温：40 ℃保持3.5 min，以10 ℃/min升至100 ℃，再以7 ℃/min升至180 ℃，最后以25 ℃/min升至280 ℃，保持5 min。

质谱条件：电子轰击离子源（EI），离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃，质谱接口温度280 ℃，电子能量70 eV，扫描方式为选择离子检测模式（SIM），定性定量离子精准扫描（GB 23200.8—2016）^［21］。

1.3　挥发性香气成分定性定量测定

基于多物种、文献、部分标品、保留指数、保留时间（Retention time，RT）以及定性定量离子进行精准扫描，每种化合物分别选择1个定量离子，2~3个定性离子。每组所有需要检测的离子按照出峰顺序分时段分别检测，如果检出的保留时间与标准参考相一致，并且在扣除背景后的样品质谱图中所选择的离子均出现，判定为该物质^［22］；选择定量离子进行积分和校正工作，增强定量的准确性。

定量分析：以3-己酮为内标，根据内标物的浓度、样品中各组分的峰面积与内标峰面积的比值，计算样品中各组分含量。

1.4　气味活度值（Odor active value，OAV）计算

OAV是指测定的化合物浓度或含量与该化合物的阈值之比，以此来表示该化合物对样本整体香气的贡献度。当OAV>0.1时，该物质能在一定程度上增加果实的整体香气；当OAV≥1时，说明该物质对样本整体的香气具有较大的贡献^［23］。查阅文献得到不同物质在水中的阈值，再根据定量物质含量计算各物质的OAV，计算公式如下：

\mathrm{O}\mathrm{A}\mathrm{V}=\frac{C_i}{T_i}

式中：C_i 为该物质的质量分数，μg/kg；T_i 为该物质在水中的阈值，μg/kg。

1.5　数据处理及分析

试验数据采用SPSS 26.0软件进行差异显著性分析（P<0.05表示差异显著），使用Origin 2021软件进行主成分分析与聚类分析并绘图。

2　结果与分析

2.1　温室内果实袋内温、湿度日变化特征

摘袋前7 d袋内外温度与湿度日变化见图1，可见温度（图1（a））与湿度（图1（b））呈相反的变化趋势。在摘袋前7 d，外黄内黑双层袋袋内的温度在 12：00左右达到最高值，且在7：00-13：00时间段，温度变化幅度较大；一天中湿度最大值出现在3：00-7：00，在8：00-16：00时间段内出现较大的波动，表明白天时无论果实套袋与否，湿度变化幅度均较大。

2.2　套袋对果实单果质量及果皮色泽的影响

套袋后，果实的单果重及果面色泽均发生了不同程度的改变（表1）。果实套袋与对照之间单果质量出现显著差异（P<0.05），且套袋单果质量显著高于对照；套袋果实表面的亮度值L^*、红色饱和度a^*值及色泽饱和度C^*值显著增加（P<0.05），黄色饱和度b^*值显著降低（P<0.05），说明套袋改善了‘春雪’‘中桃红玉’桃果实的果面色泽。

2.3　套袋对果实糖、酸组分及含量的影响

套袋对桃果实糖酸组分含量的影响见表2。桃果实可溶性糖以蔗糖为主，占总糖含量的46.61%~58.76%，其次为果糖、葡萄糖，山梨醇含量最低。套袋后，果实的总糖及各单糖含量较对照呈降低趋势，其中葡萄糖和蔗糖含量显著低于对照（P<0.05），而果糖、山梨醇含量与对照差异不明显；套袋后可溶性固形物含量显著降低（P<0.05）。有机酸以苹果酸为主，占总酸含量的67.00%~84.93%，其次为柠檬酸，酒石酸含量最少。套袋后，总酸和苹果酸含量较对照显著减少（P<0.05），柠檬酸和酒石酸的含量与对照差异不明显。

2.4　套袋后果实挥发性香气成分的变化

采用HS-GC-MS对桃果实样品的香气成分进行测定分析，共检测出44种主要香气成分，包括醛类10种、酯类5种、醇类5种、内酯类3种、萜类14种、烃类3种以及酮类4种（表3）。其中，萜类又分为10种单萜和4种倍半萜。由此表明，桃果实中挥发性香气成分组成丰富。

不同品种不同处理间检测到的挥发性香气成分组成没有差异，但含量差异较大。由表3可知，果实套袋后，两品种果实中醛类和酮类质量分数差异明显，其余各类物质的含量均有不同程度下降，但香气含量总量高于未套袋果实的香气含量总量。

2.5　套袋果实的特征香气分析

通过气味活度值辅助验证，认定24种香气成分具有较明显的香气，其香气描述及OAV值如表4所示。醇类OAV>0.1的物质共有3种，OAV≥1的物质共有1种；醛类OAV≥1的物质有8种；酯类OAV≥1的物质有1种；内酯类OAV>0.1的物质共有3种，OAV≥1的物质共有2 种；萜类OAV>0.1的物质共有8种，OAV≥1的物质共3种；烃类OAV≥1的物质有1种。其中，醛类物质如己醛（400~1 100 μg/kg）、Z-3-己烯醛（300~750 μg/kg）、

E-2-己烯醛（70~200 μg/kg）、（E，E）-2，4-壬二烯醛（80~220 μg/kg），酯类物质乙酸己酯（500~600 μg/kg），萜类物质β-紫罗兰酮（1 100~1 400 μg/kg）等物质OAV得分较高，是构成桃果实的主要呈香物质，对果实整体香气的形成具有重要贡献。果实套袋后，其主要呈香物质的OAV值升高，套袋后果实的香气变得更加浓郁可能是该原因导致。

2.6　套袋桃果实挥发性香气成分的PCA

采用Origin 2021软件对上述24个特征香气成分进行PCA分析并作图。如表5所示，第1主成分的方差贡献率为51.9%，第2主成分的方差贡献率为22.7%，第3主成分的方差贡献率为10.3%，累计达到84.9%，可有效反映原数据的大部分信息。通过主成分分析，将原有的24个组分，减少到3个主成分，从而使引起不同桃品种套袋挥发性香气成分差异的多维数据降到二维，差异更加明显化。对套袋桃挥发性香气进行主成分分析表明套袋桃挥发性香气成分差异较大，通过PCA能将其区分开（图2（a））。由图2（b）可知，苯甲醛和γ–十二内酯在‘春雪’套袋桃果实中的含量相对较高，己醇、α-蒎烯和β-罗勒烯在‘春雪’未套袋桃果实中的含量相对较高，脱氢芳樟醇、己醛、E-2-己烯醛和Z-3-己烯醛在‘中桃红玉’套袋桃果实中的含量相对较高，E-2-辛烯醛、E-2-癸烯醛和柠檬烯在‘中桃红玉’未套袋桃果实中的含量相对较高。

2.7　套袋后果实挥发性香气成分的聚类分析

为进一步确认套袋与未套袋桃样本间的差异，对表4中挥发性香气成分进行聚类分析（图3）。通过聚类分析使得样品中相似度高的物质聚集在一起，样品之间的差异得以直观呈现。由图3可知，图中树状为不同处理的样品聚类，填充的颜色深浅表示样品中的各类挥发性香气成分含量的高低。‘春雪’与‘中桃红玉’两品种间其同一香气成分的含量存在显著差异，这可能是导致不同品种之间特有风味的原因；同一品种套袋与未套袋之间同一香气成分的含量存在显著差异，这可能是造成同一品种套袋与未套袋果实香味浓度不同的原因。

3　讨　论

日光温室栽培使得温室内外环境的温度出现很大差别，对于果实的同一生长发育阶段，温室内低温有利于增加细胞分裂，增加细胞数量，提高设施栽培果实的大小和重量^［24］。桃果实的生长发育经历幼果膨大期、硬核期、果实迅速生长和成熟期，果实重量的增加主要出现在第三时期，该时期内果实重量的增加占总单果重的50%~70%。本试验中，日光温室内两品种桃果实的单果重套袋果实都显著高于未套袋果实，可能是果实生长后期袋内温度低于袋外温度引起的。本试验套袋后，果实果面色泽发生了明显改变，果皮的 L^* 、a^*和C^*值显著提高，果皮的亮度、红绿色差和色泽饱和度提高；果皮的b^*值减小，果皮的黄色面积降低，该结果与Jia等^［25］、李桂祥等^［26］研究结果相一致；但与在枇杷、金沙柚上的研究结果相反^［27-28］，可能与试验所用树种不同有关。

果实套袋后其所处的微环境的光照降低使其光合能力受到限制，果实糖积累受到严重影响，同时套袋对整个植株也有一定的遮光作用，会降低植株的光合作用，进而影响果实中光合产物的积累和分配^［29-30］。本研究表明，套袋使桃果实生长在一个相对封闭的环境，使其在白天微环境中的温度高于袋外的温度，当夜间温度降低时，温度最小值也高于对照。套袋营造的温度高、光照低的微环境，使果实总糖和总酸含量均显著降低，其中蔗糖、葡萄糖和有机酸下降较明显，这与苹果^［31-32］、桃^{［17-18，33］}、梨^［34］等果实中糖酸组分的变化趋势相似。套袋后可溶性固形物含量显著降低。对于‘春雪’和‘中桃红玉’品种，套袋后果实糖、酸及可溶性固形物含量的降低可能是导致2个品种口感上甜味略有变淡、酸味减轻的原因。

目前已从桃果实中鉴定出100多种香气物质，不同品种其香气物质种类和含量不尽相同^［35-40］，且果实所处的环境如果发生改变，也会影响其香气物质种类及含量^{［15，41-43］}。套袋处理改变了果实所处的环境。Jia等^［25］研究‘Hakuho’桃时发现，套袋增加了其挥发性香气成分的含量，进而提高了果实的风味品质；而Wang等^［44］研究发现，套袋使‘晚蜜’桃果实的C₆化合物、酯类、内酯类和总挥发物的总量显著降低，风味变淡。本试验中桃果实套袋后，显著提高了果实中醛类和酮类物质的含量，醇类和酯类等物质的含量降低，但果实香气含量总量明显高于未套袋果实的香气含量总量。桃果实中的醛类物质如Z-3-己烯醛、E-2-己烯醛是其主要的“青香型”香气物质，酯类和内酯类物质如乙酸己酯、δ-癸内酯、γ-己内酯是其主要的“果香型”香气物质，萜类物质如β-紫罗兰酮是其主要“花香型”香气物质^［39］。本试验结合OAV分析，明确了己醛、Z-3-己烯醛、E-2-己烯醛、乙酸己酯和β-紫罗兰酮为‘春雪’‘中桃红玉’桃果实的主要呈香物质，且这几种主要呈香物质在果实套袋后OAV值都明显升高，使得果实套袋后青香和花香味变得更加浓郁；而“果香型”香气物质如乙酸己酯、γ-十二内酯其OAV值虽略有升高但没有“青香型”和“花香型”物质明显，这可能是其果香味变化不大的原因。本试验仅分析了套袋对温室栽培桃果实外观和内在品质的影响，而对其他栽培技术并未涉及，后续的研究可进一步开展探索，为后续改善和提高温室栽培桃果实品质提供技术支撑。

4　结　论

日光温室栽培‘春雪’‘中桃红玉’两品种桃进行外黄内黑双层袋果袋套袋处理后，与未套袋相比较，可增加其果实果个大小、改善果面色泽、改变糖酸组分含量、明显提高果实中醛类和酮类挥发性香气成分含量，且香气含量总量显著升高；通过对桃香气物质的OAV分析，发现‘春雪’与‘中桃红玉’共有的重要香气物质为己醛、Z-3-己烯醛、E-2-己烯醛、乙酸己酯和β-紫罗兰酮，这些物质是桃的主要呈香物质，且套袋后这些物质OAV值都有升高。因此，综合果袋对果实外在和内在品质的影响结果，日光温室‘春雪’与‘中桃红玉’桃套袋后着色效果好，果实的外观质量提升，果实风味更加浓郁。

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基金资助

河北省现代农业产业技术体系创新团队建设项目(HBCT2023130205)

河北省农林科学院科技创新专项课题项目(2022KJCXZX-CGS-6)

热杂果现代种业科技创新团队项目(21326310D)

财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系资助项目(CARS-30-Z-02)

河北省农林科学院基本科研业务费青年基金项目(2023020102)