牛粪肥和贝壳肥对肥城桃内在品质的影响

赵亚楠，王钰馨，付喜玲，陈修德，李冬梅肖伟，高东升，李玲，朱翠英

1.山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安2710182.作物生物学国家重点实验室，山东泰安2710183.山东果蔬优质高效生产协同创新中心，山东泰安271018



牛粪肥和贝壳肥对肥城桃内在品质的影响

赵亚楠1，2，3，王钰馨1，2，3，付喜玲1，2，3，陈修德1，2，3，李冬梅1，2，3肖伟1，2，3，高东升1，2，3，李玲1，2，3，朱翠英1*

1.山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安271018
2.作物生物学国家重点实验室，山东泰安271018
3.山东果蔬优质高效生产协同创新中心，山东泰安271018

摘要：近年来，化肥过量使用、品种退化，导致肥城桃果实风味变淡，品质下降，而施用有机肥可以提高果实品质。对肥城桃分别施用贝壳肥和牛粪肥各20 kg/株、40 kg/株和80 kg/株，以不施用任何有机肥作为对照。结果表明，（1）从蔗糖和总糖含量来看，牛粪肥处理＞贝壳肥处理＞对照组，牛粪肥处理以40 kg/株的施肥量效果最好；（2）有机肥处理能显著降低草酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸和琥珀酸5种酸和总酸的含量。糖酸比以40 kg/株和80 kg/株牛粪肥处理效果较好；（3）牛粪肥和贝壳肥处理的肥城桃果实中各检测到42种和32种，分别比对照组多24种和14种。两种有机肥处理比对照组多检测到一类芳香化合物—萜类；（4）有机肥处理能提高特征香气的种类和含量，其中40 kg/株牛粪肥处理的特征香气含量和种类均较高于其他处理。在提高肥城桃果实内在品质方面牛粪肥效果要优于贝壳肥，牛粪肥中又以40 kg/株的施肥量效果最好，因此施用一定量的牛粪肥可以提高肥城桃的内在品质，而新型有机肥贝壳肥并不适用于肥城桃。

关键词：可溶性糖；有机酸；香气；牛粪肥；贝壳肥

肥城桃（Prunus persica（L.）Batsch cv. Feicheng），又名佛桃，是中国名优水果之一。肥城桃果实肥大，肉质细嫩，香气馥郁且汁多甘甜，古代贵为贡桃。近年来，由于施肥不当、品种退化等原因，造成肥城桃果实甜度降低、风味变淡、综合品质下降等现象普遍存在。果实风味主要包括甜味，酸味和香味[1]。糖和酸决定果实品质的基本感官，其中糖酸组分及其含量直接影响果实的甜酸风味[2-4]。苹果的风味除取决于糖、酸含量的绝对值外，还取决于糖、酸的配合，即糖酸比[5，6]。香气物质赋予果实特征风味，构成每种果实特有的“香气特征谱”或“香气指纹”，在果实风味构成中具有决定性作用[7，8]。香气物质对果实风味的影响不仅与其含量有关，还与其种类多少有关，由于感官互作，香气物质种类多的品种整体风味更浓[9]。不同品种的果实其香气成分的物质组成和质量均不相同[10]，芳香物质组合及其比例决定了水果的特有香味[11]。研究发现有机栽培可以提高红富士苹果香气成分的含量，香气种类比单施化肥多13种，醛类化合物的总含量是施化肥苹果的2.5倍，有机肥料的施入对提高烤烟中性香气成分效果明显[12，13]，生长期施用有机肥的鸭梨其香气物质的种类和含量比施用复合肥的增加[14]，施用有机肥是提高果实香气的有效途径。本试验以肥城桃为材料，以不施有机肥为对照，每株分别施用20 kg、40 kg、80 kg的牛粪肥或贝壳肥，采用高效液相，静态顶空和气相色谱-质谱联用技术，对完熟的肥城桃果实糖酸组分及香气成分和含量进行测定。确定提高肥城桃果实内在品质的有机肥的种类及施肥量，以期为改善肥城桃的栽培管理措施提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

试验于2011年10月～2014年10月在山东农业大学设施果树实验室进行，以15年生肥城桃为材料，种植于山东农业大学肥城市肥城桃研究中心，株行距5 m×5 m。以贝壳肥和牛粪肥作为有机肥处理，每株施肥量设20 kg、40 kg、80 kg三个梯度，以不施有机肥作为对照，每个处理15棵，共105棵树。试验所设有机肥均于落叶后一次性施入，重复3年，常规管理。

在每株树冠外围不同方向随机选取20个大小一致无病害的成熟果实，3次重复。将部分果实清洗去皮、去核，可食用部分破碎混匀，采用四分法取样，再打成匀浆。液氮速冻后于-80℃超低温冰箱保存用于糖酸组分测定。另一部分鲜桃用于测定香气组分。

1.2试验方法

1.2.1糖酸的测定糖酸测定参照李芳芳等[15]的方法，称取冷冻保存的果肉样品2 g放入研钵中，分3次加入8 mL80%的乙醇研磨，于37℃下水浴加热30 min，超声波提取20 min，12000 g离心15 min，把上清液转到25 mL的容量瓶中，重复提取3次，定容，然后取2 mL提取液在45℃，80～90 r/min下旋转浓缩蒸干，再用超纯水定容至1 mL，经过0.45 μm Sep-Pak微孔滤膜过滤后进行高效液相色谱（HPLC）分析。

HPLC分析条件：用于糖组分分析的色谱柱为YMC Polyamine II 250×4.6 mm 5µm，流动相为乙腈:水＝75:25（V:V）；流速：0.8 mL/min；进样量：10 μL；柱温：30℃。用于有机酸分析的色谱柱为美国Thermo Hypersil GOLD aQ 250×4.6 mm，5µL，流动相为10 mmL NH4H2PO4（磷酸调pH＝2.3）：甲醇＝98:2（V:V）；流速：0.8 mL/min；进样量：10 μL；柱温：28℃；使用Waters 2487双波长紫外检测器，检测波长为210 nm。

1.2.2香气的测定SPME取样：每实验样品取新鲜果实10个洗净去皮，果肉切碎混匀后准确称取40 g加入100 mL锥形瓶中，加入内标物3-壬酮（0.4 g/L）5 μL，加盖封口后放在磁力搅拌加热板上平衡10 min。将老化后的50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头插入样品瓶顶空部分，于45℃吸附40 min，吸附后的萃取头取出后插入气相色谱进样口，于250℃解吸3 min，同时启动仪器采集数据，每个处理重复3次。

GC-MS分析条件：采用Shimadzu GC/MS-QP2010气相色谱-质谱联用仪进行测定分析。色谱条件：色谱柱Rtx-5MS型弹性石英毛细管柱30 m×0.32 mm×0.25 μm，程序性升温，进样口温度250℃，起始温度40℃，保留2 min，以6℃/min升至120℃，以10℃/min升至180℃，保留5 min。载气为高纯氦气，不分流，恒流2.71 mL/min，检测器温度230℃。

质谱条件：GC-MS接口温度230℃，电离方式EI＋，电子能量70 eV，电流200 μA，检测电压350V，离子源温度200℃，质量范围45～400 amu。

1.2.3定性定量方法（1）定性方法。得到GC/MS分析总离子流图（TIC）后，经计算机检索同时与NIST05质谱库相匹配，并结合人工图谱解及资料分析，确认香味物质的各种化学成分。（2）定量方法。糖酸组分的含量（mg/g）＝各组分的质量浓度×25×稀释倍数/（样品质量g×1000）。香气各成分的含量（ng/g）＝各成分的峰面积/内标的峰面积×内标浓度（mg/mL）×内标体积（μL）×1000/样品重（g）

2　结果与分析

2.1不同有机肥处理对肥城桃糖组分和有机酸组分的影响

表1　不同有机肥处理肥城桃果实可溶性糖含量（mg/g.FW）Table 1 Contents of soluble sugars in Feicheng peach fruits treated by different organic fertilizers（mg/g·FW）

通过高效液相色谱法测定出肥城桃果实中可溶性糖主要包括果糖、葡萄糖、山梨醇糖和蔗糖，如表1所示。蔗糖含量最高，占总糖的75%以上，山梨醇糖次之，果糖最少，仅占1%左右。整体来说，蔗糖含量牛粪肥处理＞贝壳肥处理＞对照。贝壳肥中80 kg/株处理的蔗糖含量最高，20 kg/株和40 kg/株处理的含量相当，牛粪肥中40 kg/株处理的蔗糖含量最高。对照组山梨醇糖含量显著高于贝壳肥和牛粪肥，两种有机肥的山梨醇糖含量均随着施肥量的增加，先下降后上升，贝壳肥变化显著，牛粪肥变化不显著。葡萄糖和总糖的含量，贝壳肥处理均先下降，后上升，牛粪肥处理均以40 kg/株处理的含量最高，但对照的葡萄糖含量＞两种有机肥处理，总糖的含量则对照最低，80 kg/株的贝壳肥和40 kg/株的牛粪肥处理的总糖含量最高，二者之间差异不显著。果糖含量随着施肥量的递增，先上升后下降。

表2　不同有机肥处理肥城桃果实有机酸含量（mg/g·FW）Table 2 Contents of organic acids in Feicheng peach fruits treated by different organic fertilizers（mg/g·FW）

由表2可以看出，肥城桃果实中有机酸包括草酸、酒石酸、苹果酸、乙酸、柠檬酸、乳酸和琥珀酸6种。苹果酸、乙酸和琥珀酸含量相对较高，达18%以上，草酸、酒石酸、乳酸和柠檬酸含量较低，仅为0.1%～9%。总体来说，两种有机肥处理的草酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸和琥珀酸含量均小于对照组。乙酸含量则相反，两种有机肥处理显著高于对照组的含量。对照和40 kg/株贝壳肥处理的乳酸含量显著低于其它处理。随着施肥量的增加，贝壳肥处理果实中的草酸、乳酸、柠檬酸和牛粪肥的苹果酸含量先降低，后增加；两种有机肥处理的乙酸和牛粪肥处理的草酸、乳酸含量，40 kg/株的施肥量含量最高；贝壳肥处理的琥珀酸和牛粪肥处理的酒石酸含量，40 kg/株和80 kg/株显著降低，二者差异不显著；贝壳肥处理的苹果酸和牛粪肥处理的柠檬酸含量，20 kg/株和40 kg/株结果相当，80 kg/株显著降低。其中总酸含量20 kg/株的贝壳肥处理最高，80 kg/株的牛粪肥含量最低。

表3　不同有机肥处理肥城桃果实糖酸比Table 3 Sugar acid ratio in Feicheng peach fruits treated by different organic fertilizers

有机酸对果实风味品质的影响不仅与其组成含量有关，也取决于糖酸比。由于糖变化范围小而有机酸变化大，果实糖酸比主要由酸的含量决定[7]。通过不同有机处理肥城桃果实糖酸比比较分析可以看出，从整体上来看，牛粪肥＞贝壳肥＞对照。其中，牛粪肥处理的40 kg/株和80 kg/株是所有处理中最高的，二者差异不显著。

2.2不同有机肥处理对肥城桃芳香物质的影响

不同有机肥处理，成熟一致的肥城桃，经GC-MS分析后，检测出的芳香物质及其含量如表4和表5所示。所有处理的肥城桃果实中共检测到8类48种芳香化合物。总体上看，对照组检测到7 类18种芳香化合物，其中醇类6种，酯类5种，烃类3种，内酯类、酮类、醛类和醚类各1种，对照组中没有检测到萜类。贝壳肥处理检测到8类32种芳香化合物，牛粪肥处理检测到8类42种芳香化合物，比贝壳肥处理的酯类多9种，为19种，萜类多2种，为5种，但烃类少1种，仅5种。对照组的芳香化合物种类与20 kg/株贝壳肥和20 kg/株牛粪肥处理的种类相当，分别为18种、17种和16种。贝壳肥中，40 kg/株的施肥量处理中果实检测到26种，比20 kg/株处理多9种，随着施肥量的增加，施用80 kg/株的贝壳肥处理中检测出的化合物种类反而减少，仅为22种。施用牛粪肥处理结果显示，随着施肥量的增加，化合物种类增加，分别为16种、25种和37种。7个处理的香气化合物总含量以40 kg/株贝壳肥处理最高，为981.22 ng/g，20 kg/株牛粪肥处理最低，仅为229.39 ng/g。

在所有芳香化合物中酯类化合物含量最高，最低的也达165.68 ng/g，占总含量的72.14%。从含量来看，对照组酯类化合物占芳香化合物总含量的90%，百分比最高，其次为贝壳肥处理，约为84%，最低的为牛粪肥处理，占76%左右。从种类来看，80 kg/株牛粪肥处理的种类最多，为17种，比对照组、20 kg/株贝壳肥处理、20 kg/株牛粪肥处理多12种，比80 kg/株贝壳肥处理和40 kg/株牛粪肥处理多9种。贝壳肥处理中，以40 kg/株施肥量处理最多为9种。乙酸叶醇酯、乙酸己酯、反式-2-己烯乙酸酯和乙酸甲酯为6个处理所共有的，其中乙酸叶醇酯含量最高，最高可达250.58 ng/g，占酯类总含量的58%；其次为反式-2-己烯乙酸酯，占酯类含量的17%～47%；再次是乙酸己酯，最低也为15.98 ng/g，占10%。其它酯类中，乙酸丙酯、丁酸乙酯、异戊酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯、庚酸乙酯、13，16-十八二烯酸甲酯和乙酸-4-癸烯酸酯是80 kg/株牛粪肥处理所特有的。

内酯在桃中普遍存在，是对桃果实香味影响最大的特征香气物质，被称为“桃味”化合物，具有果香和甜香味[16]。在本试验中，共检测到γ-癸内酯、δ-癸内酯和γ-己内酯三种。对照组只检测到γ-癸内酯1种化合物，20 kg/株和40 kg/株贝壳肥处理的果实中检测到2种，比对照组多γ-己内酯。20 kg/株和40 kg/株的牛粪肥处理和80 kg/株的贝壳肥和牛粪肥处理检测到了3种。其中40 kg/株贝壳肥处理的内酯含量最高，20 kg/株牛粪肥处理的含量最低。γ-癸内酯在贝壳肥处理和牛粪肥处理中，以40 kg/株处理的含量最高，高达42.36 ng/g和27.15 ng/g，均比对照组高。δ-癸内酯则是随着施肥量的增加，贝壳肥处理的含量先增加后下降，而牛粪肥处理则增加。

C6醛和醇属于“青香型”香气物质[17，18]。醇类化合物中，对照、贝壳肥和牛粪肥处理随着施肥量的增加，分别含有6种、4种、5种、6种、3种、5种和6种，含量分别为20.95 ng/g、19.57 ng/g、38.10 ng/g、45.56 ng/g、10.93 ng/g、43.15 ng/g和38.02 ng/g。乙醇、顺-2-己烯-1-淳、3-壬醇是7个处理所共有的，环己醇是对照组是特有的，顺-2-异丙烯基-1-甲基环丁基乙醇为80 kg/株贝壳肥处理和牛粪肥处理共同特有的。仅检测到羟基丁醛、2-己烯醛2种醛。羟基丁醛是对照所特有，2-己烯醛为40 kg/株牛粪肥处理、80 kg/株牛粪肥、贝壳肥处理所特有。

萜类和酮类是桃果实中最主要的“花香型”香气物质[16，17]。表4中显示，二氢紫罗兰酮是对照组、贝壳肥处理和牛粪肥处理所共有的，但从含量来看，牛粪处理的结果要稍高于贝壳处理高于对照组。4-羟基-2-丁酮，反式--金合欢烯和植烷三种化合物是牛粪处理所特有的，橙化基丙酮是40 kg/株贝壳处理所特有，对照组中没有检测到萜类化合物。

表4　不同有机肥处理肥城桃果实香气成分的GC-MS分析结果统计Table 4 GC-MC analysis statistics of aroma compounds in Feicheng peach fruits treated by different organic fertilizers

表5　不同有机肥处理肥城桃果实重要香气成分的GC-MS分析结果Table5 GC-MC analysis results of important aroma compounds in Feicheng peach fruits treated by different organic fertilizers

注:“—”表示未检测到。Note：“—”represented for not detected.

表6　不同有机肥处理肥城桃果实特征香气成分的GC-MS分析结果Table6 GC-MC analysis results of characteristic aroma in Feicheng peach fruits treated by different organic fertilizers

由表5可以看出，肥城桃中共检测到8中特征香气，仅内酯就占3种。其中80 kg/株贝壳肥处理，40 kg/株和80 kg/株牛粪肥处理均检测出8种，20 kg/株牛粪肥处理中检测出了7种，比上述3个处理只少1种，贝壳肥处理的20 kg/株和40 kg/株的特种香气种类都为6种，对照组中的特征香气种类最少，仅为5种。对照组、20 kg/株、40 kg/株、80 kg/株贝壳肥处理和20 kg/株、40 kg/株、80 kg/株牛粪肥处理的特征香气总含量占香气物质总含量依次对应为77.8%、74.0%、61.0%、61.4%、43.1%、56.0%和41.1%，其中对照组所占百分比最高，牛粪肥处理所占百分比最低。反-2-己烯醛只在80 kg/株贝壳肥处理和40 kg/株、80 kg/株牛粪肥处理中检测到，γ-己内酯在对照、20 kg/株和40 kg/株贝壳肥中均未检测到，对照组不仅缺少以上两种化合物，还缺少δ-癸内酯。所有特征香气中，顺-3-己烯醇含量最高，占特征香气总含量的48%～68%，其次为乙酸己酯，最高可达156.11 ng/g，再次为γ-癸内酯。

3　讨论

肥城桃的可溶性糖中，蔗糖含量最高，占可溶性糖含量的81%以上，与Yang Z[19]的桃果实中，蔗糖是最主要的可溶性糖结论相符。肥城桃中山梨醇糖含量次之，葡萄糖、果糖含量相当，含量最低。这与果糖和葡萄糖的含量相当[20]，仅次于蔗糖，山梨醇含量低于前三者[21，22]的结论存在差异，这可能是肥城桃风味独特的原因。

桃果实中有机酸主要是柠檬酸和苹果酸[22]，但本试验中苹果酸，乙酸和琥珀酸含量较高，柠檬酸含量最低，可能是肥城桃口感独特香甜的原因。有机酸对果实风味的影响，不仅与其组成含量有关，也取决于糖酸比。由于糖变化范围小，而有机酸变化大，果实糖酸比主要由酸的含量决定[7]。由糖酸比数据可以看出，牛粪肥处理的效果整体优于贝壳肥处理的效果，而牛粪肥处理中，40 kg/株和80 kg/株的糖酸比值较高。

酯类被认为是果香型和花香型的香气物质，酯类含量高的桃风味更佳[23]。从肥城桃中共检测出18种酯类物质，含量占总芳香型化合物的60%以上。80 kg/株牛粪肥处理虽然含量相比于40 kg/株处理差异不显著，但种类达到17种，说明多施牛粪肥可以增加肥城桃酯类化合物的种类。

现如今，从桃果实中发现了醛、醇、酯、内酯、萜和酮类等化合物[24]，并不存在醚类化合物，但在贝壳处理和牛粪处理中都检测到了醚类物质，二甲醚具有轻微醚香味，含量相对较高，我们推测二甲醚可能是肥城桃的“香气指纹”之一。

桃的特征香气共有19种，包含醇类，醛类，酯类，内酯类酮类和萜类[16]，本研究中共检测到9种，分布在醇类，醛类，酯类，内酯类和酮类中，仅内酯类就占3种。但所有处理中均没有检测到萜类的特征香气，普通香气中虽然含有萜类化合物，但含量较低，最高的也仅占1.5%，萜类物质是广泛分布于生物界的一类天然产物，具有较高的抗氧化活性，可以延缓衰老，增强免疫力，植物的萜类物质通过甲羟戊酸（MVA）途径和2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸（MEP）途径合成，在萜类合酶的作用下合成萜类物质[25]，这可能是肥城桃中的MVA途径和MEP途径较弱或缺失造成的，致使肥城桃风味独特。

现有研究表明，桃果实成熟时香味最佳，这时“青香型”和“果香型”香气物质对香味的贡献明显不同，“青香型”香气成分含量的降低对香味的影响大于“果香型”香气成分的增加对香味的影响，当“青香型”与“果香型”香气成分的比值最低时果实香味最佳[26]。不同梯度浓度的贝壳肥和牛粪肥处理的青香型与果香型香气成分的比值分别为0.043，0.044，0.092，0.062，0.079和0.059，而品尝试验结果则为牛粪肥处理的优于贝壳肥处理，这与前人的研究不符，单纯的依靠青香型/果香型来评价果实风味还是不准确，不完善的。

4　结论

施用不同浓度的牛粪肥和贝壳肥处理肥城桃，能明显提高果实总糖含量和糖酸比，增加肥城桃的香气种类和含量。其中80 kg/株的贝壳肥和40 kg/株的牛粪肥处理的果实，总糖含量较高。40 kg/株和80 kg/株的牛粪肥处理的果实总酸含量较低。40 kg/株和80 kg/株的牛粪肥处理的果实糖酸比值较高。从香气种类和含量来看，效果较好的为40 kg/株和80 kg/株的牛粪肥，特征香气上效果较好的为80 kg/株贝壳肥和40 kg/株牛粪肥，品尝结果也以40 kg和80 kg牛粪肥处理的最佳。综上所述，牛粪肥效果优于贝壳肥，从节约的角度来看，牛粪肥中则是40 kg/株的施肥量效果较好。施用一定量的牛粪肥可以提高肥城桃的内在品质，而新型有机肥贝壳肥不适合肥城桃。

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The Effect of Cow Dung and Shell Fertilizer on the Intrinsic Quality of Feicheng Peach Fruit

ZHAO Ya-nan1，2，3，WANG Yu-xin1，2，3，FU Xi-ling1，2，3，CHEN Xiu-de1，2，3，LI Dong-mei1，2，3，XIAO Wei1，2，3，GAO Dong-sheng1，2，3，LI Ling1，2，3，ZHU Cui-ying1*
1. College of Horticulture Science and Engineering/Shandong Agricultural University, Tai’an 271018，China
2. State Key Laboratory of Crop Biology/Shandong Agricultural University, Tai’an 271018，China
3. ShandongCollaborativeInnovationCenterforFruitandVegetableProductionwithHighQualityandEfficiency,Tai’an271018，China

Abstract:In recent years，the excessive use of fertilizer and degeneration of variety resulted in fruit flavor and quality drop in Feicheng peach. Peach trees were treated with different concentration of shell fertilizer and cow dung（20 kg/strain，40 kg/strain and 80 kg/strain）and the concentration of 0 kg/strain was used as a control（CK）. The results indicated that the effect of cow dung treatment＞shell fertilizer treatment＞CK according the content of sucrose and total sugar，furthermore，40 kg/strain cow fertilizer treatment showed the best effect. Organic fertilizer treatment could significantly reduce the content of oxalic acid，tartaric acid，malic acid，citric acid and succinic acid. The result of acid-sugar ratio showed 40 kg/strain and 80 kg/strain cow dung treatment was better than other treatments. 42 aromatic compounds were identified from the peach fruit treated with cow dung and 32 aromatic compounds were identified from the peach fruit treated with shell fertilizer，each of them was more than 24 and 14 than CK. In addition，a kind of aromatic compounds-terpenes was identified in this two treatments which was not identified in CK. Organic fertilizer could improve the types and content of characteristic aroma，and the effect of 40 kg/strain cow fertilizer treatment was better than others. The effect of cow dung in improving Feicheng peach fruit intrinsic quality was better than shell fertilizer，and 40 kg/strain cow dung treatment was the best fertilizer levels. Therefore，a certain amount of cattle manure could improve the quality of Feicheng peach and shell fertilizer didn’t apply to Feicheng peach.

Keywords:Soluble sugar；organic acid；aroma；cow dung；shell fertilizer

*通讯作者：Author for correspondence. E-mail:chunying196217@163.com

作者简介：赵亚楠（1989-），女，山东烟台人，硕士. E-mail:18264812993@163.com

基金项目：山东省现代农业产业技术体系水果产业创新团队—栽培与设施装备（SDAIT-03-022-05）

收稿日期：2014-10-23修回日期：2015-01-10

中图法分类号：S66

文献标识码：A

文章编号：1000-2324（2016）01-0001-08