不同授粉方式對設施網紋甜瓜品質的影響

趙珊 吳嬌 何燕 高兆銀 鐘義海 韓文素 趙冬香 高景林 王釋婕

摘? ? 要：為探討不同授粉方式對設施網紋甜瓜品質的影響，以設施網紋甜瓜耀瓏25號為試材，分析在激素授粉和中華蜜蜂授粉下的果實外觀品質、有機酸和可溶性糖含量的變化并進行主成分分析。研究結果表明，激素授粉和蜜蜂授粉下，網紋甜瓜果實的檸檬酸含量是有機酸含量中最高的，且二者差異極顯著，分別為（800.67±6.84）μg·mL-1和（863.33±4.91）μg·mL-1;激素授粉和蜜蜂授粉網紋甜瓜果實的果糖含量是可溶性糖含量中最高的，且二者差異極顯著，分別為（190.67±4.84）μg·mL-1和（141.00±4.04）μg·mL-1。主成分分析結果表明，pH和蘋果酸、果糖、檸檬酸、琥珀酸、蔗糖、可溶性固形物含量可以作為區別激素授粉和蜜蜂授粉網紋甜瓜的品質指標。綜上所述，蜜蜂授粉的網紋甜瓜食用品質優于激素授粉，為網紋甜瓜果實品質調控和利用中華蜜蜂為設施農業授粉服務的可行性提供了理論依據。

關鍵詞：設施網紋甜瓜;中華蜜蜂;氯吡脲;品質;主成分分析

中圖分類號：S652 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）12-041-06

Abstract： In this study， in order to explore the effects of forchlorfenuron pollination and Apis cerana cerana pollination on the quality of netted melon， the appearance quality， organic acid and soluble sugar content of greenhouse netted melon Yaolong No. 25 were analysed together with principal component analysis. The results showed that the contents of citric acid in netted melons by forchlorfenuron pollination and honeybee pollination were significantly different， （800.67±6.84）μg·mL-1 and （863.33±4.91） μg·mL-1， respectively. For the contents of fructose there were significant differences between the netted melons by forchlorfenuron pollination and honeybee pollination， （190.67±4.84）μg·mL-1 and （141.00±4.04）μg·mL-1， respectively. The principal component analysis showed that pH， malic acid， fructose， citric acid， succinic acid， sucrose and Brix could be used as quality indexes to distinguish the netted melon by two pollination methods. This study demonstrated that the eating quality of the netted melon pollinated by honeybees was better compared to that of forchlorfenuron pollination， which will provide a theoretical basis for the quality control of netted melon fruit and the feasibility of using honeybees to provide pollination services for greenhouse agriculture.

Key words： Greenhouse netted melon; Apis cerana cerana; Forchlorfenuron; Quality; Principal component analysis

甜瓜（Cucumis melo L.）為葫蘆科黃瓜屬一年生蔓性草本植物，享有“甜于諸瓜，獨得甘甜”的美譽[1]。我國甜瓜栽培面積與總產量均居世界首位[2]，分別占世界總量的36.10 %和48.88 %[3]。消費者對甜瓜產量和營養品質的要求日益提高，且對品質的要求更趨向于個性化，因此提高甜瓜的產量和品質具有重要意義[4]。網紋甜瓜因其外觀獨特的紋路和特有的香氣已成為甜瓜中的佳品，其味美香甜、多汁爽口、營養豐富，含有人體必需的多種維生素、氨基酸和微量元素[5]。酸、糖組分及其含量對甜瓜果實內在品質有著重要的影響，是決定果實風味的重要指標[6]。甜瓜果實中的有機酸一般以檸檬酸為主，其次為蘋果酸、琥珀酸等[7-8]，而且甜瓜中主要有機酸種類和含量與果實發育和成熟度以及果實顏色（綠色或橘紅色）有關[9]。葡萄糖、果糖和蔗糖是甜瓜果實中主要可溶性糖組分[10]，此外，Chrost和Schmitz[11]已經證明在甜瓜各發育階段的果實組織中都含有少量的水蘇糖和棉子糖。

目前，我國甜瓜授粉主要依靠人工授粉和熊蜂授粉[12-13]。人工授粉不僅增加了勞動強度，而且最佳授粉時間難以掌握，特別在花期短、花量大的情況下，人工授粉效果不夠理想，同時人工授粉常使用激素，易造成果實畸形，影響果實口感風味，還會造成不同程度的污染和殘留積累[14-15]。在海南省，甜瓜以頂棚全膜結合過道網覆蓋的設施栽培模式為主[16]，高溫高濕的環境使得熊蜂不適宜為甜瓜授粉。因此，篩選適宜的授粉方式對設施栽培的甜瓜品質顯得尤為重要。近年來，國內對設施甜瓜蜜蜂授粉技術開展了初步研究，證明了蜜蜂授粉是一種更安全、更有效的授粉方式[17-21]。中華蜜蜂（Apiscerana cerana）具有耐高溫、高溫期訪花能力強等特點[22]，已被廣泛應用于設施與露天栽培作物的授粉。目前，應用中華蜜蜂授粉對設施網紋甜瓜果實品質的相關研究尚未報道。為此，筆者以設施網紋甜瓜為研究對象，通過比較分析中華蜜蜂授粉和激素授粉的設施網紋甜瓜果實外觀品質、有機酸含量及可溶性糖含量等的差異，探討兩種授粉方式的利弊，為網紋甜瓜果實品質調控和利用中華蜜蜂為設施農業授粉可行性提供了理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為授粉后第49天的設施網紋甜瓜耀瓏25號（海南富友種苗股份有限公司）。試驗于2018年1—5月在海南省樂東黎族自治縣黃流鎮網紋甜瓜設施棚內進行。土壤類型為濱海沙地，設施棚為鋼架結構，采用吊蔓立體栽培，拱棚間的過道和棚的外圍用防蟲網密封，采用常規的管理方法。在同一大棚內，同時進行激素授粉和蜜蜂授粉試驗。激素授粉處理組：將配制好的氯吡脲（四川施特優化工有限公司）和咯菌腈（先正達南通作物保護有限公司）混合溶液均勻快速地噴灑在雌花子房（瓜胎），再用網袋套住，并做好標記;蜜蜂授粉處理組：在雌花開放前1 d夜間將中華蜜蜂授粉蜂群（3張脾/箱，有蜂王）搬至大棚內，至少提前3 d停止噴施農藥，以保證蜜蜂安全，授粉期間禁止使用農藥，直至蜂箱移除。

水蘇糖（90.5%）、蔗糖（100.0%）、維生素C（抗壞血酸）（100.0%）、琥珀酸、D-木糖（99.9%）、果糖（99.7%）、檸檬酸（97.0%）、DL-酒石酸、草酸、反丁烯二酸（富馬酸）（99.4%）均購自中國食品藥品檢定研究院;棉子糖（99.6%）、乳酸（89.9%）均購自Dr. Ehrenstorfer GmbH;DL-蘋果酸購自中國藥品生物制品檢定所;（-）-莽草酸（≥98%）購自阿拉丁試劑;D-（-）-奎寧酸（≥98%）購自上海一基實業有限公司。

1.2 方法

1.2.1? ? 單果質量? ? 用電子天平稱取單果質量，每處理5個果實，取平均值。

1.2.2? ? 果實縱徑和橫徑? ? 縱徑、橫徑分別用鍍絡游標卡尺在果蒂到果臍的最大距離處和果實的赤道線處測2次，每處理5個果實，取平均值。

1.2.3? ? 體積? ? 用排水法測量。先將燒杯盛滿水，用量筒準確測量燒杯容積，將甜瓜全部浸入水中，排出水后取出甜瓜，再用量筒測量剩余水體積，測得甜瓜的體積。每處理5個果實，取平均值。

1.2.4? ? 硬度? ? 采用GY-4型果實硬度計測定果實硬度。在甜瓜赤道線上對稱取4點，用刀將瓜削去厚約0.2 mm皮。每處理5個果實，取平均值。

1.2.5? ? 可溶性固形物含量? ? 采用TD-45型手持式折光儀進行測定。將可食部分切成小塊，用2層紗布擠出勻漿汁液測定。每處理5個果實，取平均值。

1.2.6? ? pH值? ? 采用PHS-3E型pH計進行測定。將網紋甜瓜果肉勻漿，取待測勻漿后的樣品1 mL，用超純水定容至10 mL。平行測定3次，取平均值。

1.2.7? ? 可溶性總糖含量的測定? ? （1）標準曲線的繪制：準確稱取100 mg葡萄糖于500 mL容量瓶中定容，制成葡萄糖標準液（0.2 mg·mL-1）。分別取葡萄糖標準液0、0.5、1、2 mL并稀釋2 mL于試管中，再按順序加入0.5 mL蒽酮乙酸乙酯溶液（15 mg·mL-1），搖勻，再從試管正面以5～20 s時間加入5 mL濃硫酸，充分震蕩，立即將試管放入80 ℃沸水浴中加熱15 min，取出自然冷卻至室溫，然后在630 nm下測定波長。以糖含量為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，求出標準曲線方程。

（2）樣品的測定：取待測勻漿后的樣品2 mL，加乙酸鋅（10.95 g乙酸鋅，加1.5 mL冰醋酸，加水定容至50 mL）、亞鐵氰化鉀（5.3 g亞鐵氰化鉀，加水溶解定容至50 mL）各0.5 mL，用超純水定容至10 mL，80 ℃保溫20 min，混勻，部分轉入10 mL離心管，8000 r·min-1離心20 min，吸取20 μL上清液，稀釋2 mL于試管中，再按制作標準曲線的步驟，加熱顯色并測定吸光度。由標準曲線方程求出可溶性糖濃度。

1.2.8? ? 有機酸和可溶性糖的提取與測定? ? 色譜條件：超高效液相色譜儀（H-Class，美國Waters Acquity公司），色譜柱ACQUITY UPLC BEH C18 （1.7 μm×2.1 mm×50 mm），流速0.25 mL·min-1，進樣體積10 μL，流動相為水（A）和甲醇（B），采用梯度洗脫，進樣前用流動相預平衡色譜柱30 min。具體梯度洗脫條件見表1。

質譜條件：三重四極桿質譜儀配電噴霧離子源（AB SCIEX API4000+，美國AB SCIEX公司），Analyst Software數據采集和處理系統。測定條件見表2。

標準溶液的配置：準確稱取酒石酸30.9 mg、蘋果酸80.5 mg、乳酸44.8 mg、抗壞血酸108.7 mg、奎寧酸14.9 mg、莽草酸9.7 mg、富馬酸28.7 mg、草酸95.6 mg、琥珀酸9.8 mg與檸檬酸36.6 mg;木糖34.6 mg、果糖100.7 mg、蔗糖59.7 mg、棉子糖47.0 mg與水蘇糖22.0 mg，用50%甲醇溶解并定容至10 mL棕色容量瓶中。將上述溶液配制成不同濃度的混標，用0.45 μm濾膜過濾后，上機繪制各種有機酸的標準曲線。

樣品的測定：取待測勻漿后的樣品5 mL，用流動相定容到20 mL，經0.45 μm濾膜過濾后進行測定，用外標法定量，每個樣品3次重復，取其平均值。

1.3 統計與分析

采用SPSS 20.0軟件對試驗數據進行t檢驗和主成分分析，采用Origin 2019進行圖形分析。

激素授粉網紋甜瓜的可溶性總糖標準曲線為y=0.294 7x-0.005 6（r2=0.997 5），蜜蜂授粉網紋甜瓜的可溶性總糖標準曲線為y=0.292 3x-0.005 4（r2=0.995 7），相關系數均高于0.99，說明有較好的線性關系。

2 結果與分析

2.1 設施網紋甜瓜果實外觀性狀分析

在不同授粉方式處理下，激素授粉網紋甜瓜的單果質量、縱徑、橫徑、體積均大于蜜蜂授粉處理組，而蜜蜂授粉網紋甜瓜的硬度高于激素授粉處理組，且兩種處理的各指標差異不顯著（表3）。

2.2 設施網紋甜瓜營養品質比較分析

在不同授粉方式處理下，可溶性固形物含量、pH值及可溶性總糖含量指標結果見表4。激素授粉網紋甜瓜果肉的pH值和可溶性總糖含量極顯著高于蜜蜂授粉處理組，而蜜蜂授粉網紋甜瓜的可溶性固形物含量高于激素授粉處理組。

由圖1可知，檢測的10種有機酸中，激素授粉和蜜蜂授粉網紋甜瓜果實檸檬酸含量（ρ，后同）最高且差異呈極顯著水平，分別為（800.67±6.84） μg·mL-1和（863.33±4.91） μg·mL-1;富馬酸含量最低，分別為（1.90±0.07 ）μg·mL-1和（1.97±0.11） μg·mL-1。激素授粉網紋甜瓜果實草酸和乳酸含量均顯著高于蜜蜂授粉處理組，蘋果酸含量極顯著高于蜜蜂授粉處理組;蜜蜂授粉網紋甜瓜果實琥珀酸含量顯著高于激素授粉處理組。

由圖2可以看出，在所測定的5種可溶性糖中，激素授粉和蜜蜂授粉網紋甜瓜果實果糖含量最高且差異呈極顯著水平，分別為（190.67±4.84） μg·mL-1和（141.00±4.04） μg·mL-1;激素授粉網紋甜瓜果實木糖含量極顯著高于蜜蜂授粉處理組，而蜜蜂授粉網紋甜瓜果實蔗糖和水蘇糖含量顯著高于激素授粉處理組，且激素處理網紋甜瓜的水蘇糖含量最低，為0.10 μg·mL-1。

2.3 設施網紋甜瓜果實品質主成分分析

特征值大于1且方差累積貢獻率>90 %可提取3個主成分，前3個主成分的累積方差貢獻率為94.105 %，可以反映設施網紋甜瓜果實的品質信息（表5）。得分系數則反映了各個變量對主成分的影響程度，通過得分系數可以將主成分表示為各個變量的線性組合，由表5中的得分系數，可以將提取的3個主成分表示為：

第一主成分Z1=0.059X1（單果質量）+0.039X2（縱徑）+0.035X3（橫徑）+0.056X4（體積）-0.041X5（硬度）-0.026X6（可溶性固形物）+0.062X7（pH）+0.057X8（可溶性總糖）-0.065X9（檸檬酸）-0.062X10（琥珀酸）-0.054X11（抗壞血酸）-0.035X12（奎寧酸）-0.034X13（富馬酸）+0.057X4（草酸）+0.051X15（莽草酸）+0.059X16（乳酸）+0.058X17（酒石酸）+0.062X18（蘋果酸）-0.063X19（蔗糖）-0.059X20（水蘇糖）-0.057X21（棉子糖）+0.063X22（果糖）+0.058X23（木糖）;

第二主成分Z2=0.063X1+0.160X2+0.047X3+0.078X4+0.181X5+0.248X6+0.004X7+0.019X8+0.024X9+0.085X10+0.118X11+0.226X12+0.066X13+0.117X14+0.149X15+0.111X16+0.027X17+0.046X18+0.062X19-0.012X20+0.029X21-0.055X22-0.069X23;

第三主成分Z3=-0.134X1-0.173X2-0.273X3- 0.148X4+0.103X5+0.018X6+0.118X7+0.164X8-0.064X9+0.005X10-0.015X11-0.062X12+0.258X13+0.087X14+0.101X15+0.014X16-0.065X17+0.110X18+0.041X19- 0.078X20+0.073X21+0.083X22+0.096X23。

表5表示了提取出的主成分與原始數據之間的相關程度，即提取出的主成分含有原始變量的數據。第一主成分與pH、蘋果酸、果糖成正相關，與檸檬酸、琥珀酸、蔗糖成負相關，說明較全面的包括了設施網紋甜瓜品質的變化信息。第二主成分與可溶性固形物成正相關，其他指標的相關系數較低，對第二主成分的解釋程度較差。因此，通過該分析方法能夠清晰地反映在不同授粉方式下設施網紋甜瓜果實中有機酸和可溶性糖含量變化明顯，具有較強的代表性，可用于區別激素授粉和蜜蜂授粉網紋甜瓜。

3 討論與結論

果實品質是決定果實商品價值和營養價值的重要因素之一，甜瓜品質主要包括以色澤、形狀、大小為核心的外觀品質及以糖酸、質地為核心的內在品質[23]。果實大小是果實外觀品質的重要性狀。果實進入成熟階段以后，果實縱橫徑開始呈緩慢增加之后趨于平緩[24]。激素授粉網紋甜瓜單果質量和體積高于蜜蜂授粉，但是兩種處理的網紋甜瓜差異不顯著。此外，果肉硬度不僅影響果實口感，還與貯藏和加工性狀有密切關系，即果肉硬度大，耐貯性強。本研究結果表明，蜜蜂授粉的網紋甜瓜硬度高于激素授粉的網紋甜瓜，可見蜜蜂授粉的網紋甜瓜更耐貯存。

甜瓜的內在營養成分主要包括有機酸、糖、蛋白質及礦物質成分等。本研究結果表明，網紋甜瓜果實主要以檸檬酸為主，其次為奎寧酸、莽草酸與蘋果酸等10種有機酸，成分得分矩陣清晰反映出網紋甜瓜果實品質指標間的差異性，草酸、乳酸、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸、琥珀酸的含量可以區別不同授粉方式下網紋甜瓜。檸檬酸含量最高，是影響果實味感的主要因子。人味覺更易感知檸檬酸[25]，但酸性持續時間短[26]。蘋果酸酸味爽快柔和，比檸檬酸刺激性緩慢、保留時間較長[25]。網紋甜瓜果肉中檸檬酸的含量高于蘋果酸，而且蜜蜂授粉甜瓜中檸檬酸含量極顯著高于激素授粉甜瓜，激素授粉甜瓜中蘋果酸含量極顯著高于蜜蜂授粉甜瓜，由此推測激素授粉甜瓜的酸味保留時間更持久。另外，奎尼酸和莽草酸可能使果實產生苦味[27]，因兩者都是芳香物質合成的中間產物，間接對果實品質產生影響[25]。

在構成甜瓜果實品質的諸多因素中，糖含量是一個重要的品質性狀[9]。筆者在本文中通過主成分分析研究，發現不同授粉方式的設施網紋甜瓜果實可溶性總糖、果糖、蔗糖、水蘇糖、棉子糖、木糖含量變化明顯。不同品種的甜瓜含糖量有很大差異且果實中積累的糖分主要是蔗糖[28]。在完熟的甜瓜果實中，蔗糖含量占總糖含量的70%以上，蔗糖含量高低決定甜瓜質量的優劣[29]。本研究結果表明，蜜蜂授粉的網紋甜瓜中蔗糖含量顯著高于激素授粉，可見蜜蜂授粉網紋甜瓜品質優于激素授粉網紋甜瓜。另外，蜜蜂授粉的網紋甜瓜可溶性固形物含量高于激素授粉。這與包雪冰等[30]通過試驗證明利用蜜蜂為大棚哈密瓜授粉比人工授粉可溶性固形物含量提高0.2%～1.0%的結論相似。

綜上所述，蜜蜂授粉可提升設施網紋甜瓜的品質，能夠滿足人們對果實品質的高標準要求，是符合高品質設施甜瓜產業化發展的方式。

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