藍(lán)莓是杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vaccinium spp.）植物，其果實深紫，酸甜適口，富含VC、VE、花青素等營養(yǎng)元素，具有極高的營養(yǎng)價值?；ㄇ嗨厥撬{(lán)莓果實中含量最豐富的黃酮類化合物之一，被認(rèn)為是藍(lán)莓中最重要的營養(yǎng)成分?；ㄇ嗨鼐哂锌寡趸?、保護(hù)健康細(xì)胞、激活衰老細(xì)胞、提高人體活力、防癌抗癌等功效。此外，藍(lán)莓中的花青素是苯丙氨酸通過細(xì)胞質(zhì)中苯丙素和類黃酮途徑合成的代謝產(chǎn)物，其含量與藍(lán)莓生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)之間存在緊密聯(lián)系，已經(jīng)成為評價藍(lán)莓品質(zhì)和營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)。

殼寡糖（COS）是由2～20 個氨基葡萄糖通過β-1,4-糖苷鍵連接而成的低聚糖。COS的分子質(zhì)量遠(yuǎn)低于殼聚糖，分子間作用力較小，因而展現(xiàn)出優(yōu)良的水溶性，液態(tài)下黏度較低，較甲殼素和殼聚糖表現(xiàn)出更好的生物活性，應(yīng)用更加廣泛。當(dāng)前，COS在調(diào)節(jié)植物生長、增強(qiáng)植物抗逆性及改善其果實品質(zhì)方面已展露出十分巨大的應(yīng)用潛力。

中國海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院的黃海燕、薛勇、胡陽*等以聚合度3～5的COS為功效試劑，探究不同質(zhì)量濃度（25、50、100 mg/L）COS葉面噴施與灌根處理對藍(lán)莓果實單果質(zhì)量、可溶性固形物含量、硬度、VC含量、VE含量、類黃酮含量等品質(zhì)指標(biāo)的影響，同時采用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（HPLCMS/MS）檢測法研究COS葉面噴施對藍(lán)莓果實中花青素種類及含量的影響，此外采用京都基因與基因組百科全書（KEGG）及代謝通路分析法探討其作用機(jī)制，旨在為藍(lán)莓品質(zhì)改善提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

01

COS處理對藍(lán)莓果實一般物理性狀的影響

如表1所示，隨著COS處理質(zhì)量濃度增加，單果質(zhì)量、橫徑和縱徑和果型指數(shù)表現(xiàn)出先升高隨后降低的趨勢。50 mg/L COS處理時，單果質(zhì)量、橫徑達(dá)到最大值。相較于無COS處理的對照，50 mg/L COS處理藍(lán)莓單果質(zhì)量提升9.0%，橫徑增長2.7%，縱徑增長4.9%，有效提升了藍(lán)莓的產(chǎn)量。類似的研究表明，COS的噴施能夠有效提高豆類植株莖高與莖粗，促進(jìn)其生長并提高其產(chǎn)量。此外，藍(lán)莓果實的硬度隨著COS處理質(zhì)量濃度增加而增加，當(dāng)COS質(zhì)量濃度達(dá)到50 mg/L時開始進(jìn)入平臺期，藍(lán)莓果實硬度增長15.6%。果實硬度是決定果實耐儲運性的重要因素，能夠綜合反映果實的質(zhì)地特性。COS處理能夠改善藍(lán)莓硬度從而有利于果實的長途運輸?？傮w而言，在藍(lán)莓種植過程中噴施COS能改善藍(lán)莓果實品質(zhì)。

02

COS處理對藍(lán)莓果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響

可溶性固形物是由糖和酸等多種成分組成的混合物，其含量的多少決定了藍(lán)莓風(fēng)味品質(zhì)的優(yōu)劣，對藍(lán)莓果實的營養(yǎng)價值、風(fēng)味口感等方面有重要影響。如圖1A所示，不同質(zhì)量濃度COS處理對藍(lán)莓果實可溶性固形物含量的影響不同。COS處理后，可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對照顯著增加，且表現(xiàn)出一定的濃度依賴性。在50 mg/L COS處理組中，藍(lán)莓果實固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.97%，比對照提高18.4%。可滴定酸含量的變化可以用來體現(xiàn)果實內(nèi)在酸度，從而反映藍(lán)莓果實的口感。通常認(rèn)為，可滴定酸含量與果實品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，可滴定酸含量越低，果實酸的口感越弱，整體口感越好。由圖1B所示，COS處理后可滴定酸含量呈現(xiàn)降低趨勢。其中，25 mg/L與50 mg/L COS處理時，藍(lán)莓果實中可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，分別為0.43%和0.44%。這說明COS處理能夠降低藍(lán)莓的酸味口感?？扇苄怨绦挝锖康脑黾雍偷味ㄋ岷康慕档褪沟霉趟岜蕊@著提高，如圖1C所示。經(jīng)過COS處理后，固酸比與對照相比顯著提高，25、50 mg/L COS處理時藍(lán)莓固酸比分別提升了91.12%和87.15%。通常固酸比被用作衡量果實口感的重要指標(biāo)，固酸比越高表明果實的口感越好。因此，認(rèn)為COS處理質(zhì)量濃度為25 mg/L和50 mg/L時能夠得到品質(zhì)較好的藍(lán)莓果實。

VE和VC是藍(lán)莓中的重要活性成分，具有抗氧化、增強(qiáng)免疫力、防癌等功效。VC是一種典型的營養(yǎng)素，其含量通常被認(rèn)為是評價果實整體營養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo) 。如圖2A所示，25 mg/L COS處理即可提升藍(lán)莓果實中VC含量，比對照組提高68.8%，50 mg/L COS處理比對照組提高79.6%。然而進(jìn)一步提升COS處理質(zhì)量濃度并不能繼續(xù)提升藍(lán)莓果實中VC含量；當(dāng)COS處理質(zhì)量濃度為100 mg/L時，VC含量甚至略有下降。這可能是COS的強(qiáng)抗氧化性導(dǎo)致藍(lán)果實中VC含量升高，與COS處理增加番茄果實中VC含量的機(jī)理類似 。如圖2B所示，COS處理能顯著提升藍(lán)莓果實中VE含量。50 mg/L COS處理時，藍(lán)莓中VE含量比對照組提高19.8%。綜上，COS處理質(zhì)量濃度達(dá)到50 mg/L可有效改善藍(lán)莓中VC和VE含量，改善藍(lán)莓營養(yǎng)價值。

多酚含量是評價水果抗氧化能力的重要指標(biāo)之一。果實的多酚含量越高代表果實抗氧化能力越強(qiáng)。如圖3A所示，隨著COS質(zhì)量濃度的增加，總酚含量先升后降，但均遠(yuǎn)高于對照。其中，50 mg/L COS處理對總酚含量提升最大，比對照提高21.7%。因此，COS噴施能夠有效提升藍(lán)莓中的多酚含量。

黃酮類化合物是酚類化合物家族中的主要成員，是植物中重要次生代謝產(chǎn)物之一，具有抗過敏、抗氧化等功能。果實中類黃酮含量越高代表其抗氧化能力越高、品質(zhì)越好。如圖3B所示，COS處理能夠提升藍(lán)莓果實中類黃酮化合物的含量。類黃酮化合物含量隨COS噴施質(zhì)量濃度變化趨勢與花青素含量相似。使用50 mg/L COS處理對類黃酮含量提升最大，比對照提高28.6%。說明COS處理提高了果實中類黃酮的含量，改善了藍(lán)莓果實的抗氧化活性。

在藍(lán)莓果實的類黃酮物質(zhì)中，花青素為一種重要的成分。藍(lán)莓果實中花青素濃度也受到COS處理的影響。如圖3C所示，隨著COS噴施質(zhì)量濃度的提高，花青素含量呈先上升再下降的趨勢。在COS噴施質(zhì)量濃度為50 mg/L時，藍(lán)莓果實中花青素含量最高，為12.1 mg/g。這與何艷秋得出COS處理能延緩草莓中花青素含量變化的結(jié)果相似。

03

COS處理對藍(lán)莓果實影響的綜合評價

對藍(lán)莓果實各營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，隸屬函數(shù)排序結(jié)果如表2所示，當(dāng)COS處理質(zhì)量濃度為50 mg/L時，藍(lán)莓品質(zhì)改善程度最大，其次為25 mg/L和100 mg/L COS處理組。值得注意的是，盡管100 mg/L COS處理效果略有降低，但其果實綜合品質(zhì)仍優(yōu)于對照。綜上，COS噴施處理可以通過改善藍(lán)莓果實的果形指數(shù)、硬度等外觀品質(zhì)和營養(yǎng)成分含量從而提高藍(lán)莓果實的綜合品質(zhì)。這種品質(zhì)提升效果受到COS處理質(zhì)量濃度的影響，當(dāng)COS處理質(zhì)量濃度為50 mg/L時，藍(lán)莓品質(zhì)提升最明顯。

04

COS處理對藍(lán)莓果實中花青素的影響及機(jī)制解析

藍(lán)莓是以富含花青素而聞名的水果?；ㄇ嗨卦诔墒斓乃{(lán)莓果肉中大量積累，其種類主要包括飛燕草素、芍藥素和矮牽牛素等。本實驗通過HPLC-MS/MS首先探究了COS處理對藍(lán)莓中花青素種類的影響。由圖4可以看出，共檢測出59 種花青素，其中對照處理的藍(lán)莓果實中檢出57 種花青素，25 mg/L COS處理的藍(lán)莓果實中檢出56 種花青素，與對照相比多了飛燕草素-3-O-槐糖苷和芍藥花素-3-O-5-O-(6-O-對香豆酰)-二葡萄糖苷，而少了天竺葵素- 3-O-(6-O-丙二酰-β-D-葡萄糖苷)、矮牽牛素-3-O-桑布雙糖苷-5-O-葡萄糖苷和查耳酮；50 mg/L COS處理共檢測出55 種，與對照相比，缺少天竺葵素-3-O-蕓香糖苷和查耳酮；100 mg/L COS處理共檢測出57 種花青素，與對照相比多了飛燕草素-3-O-槐糖苷，少了查耳酮。總體而言，COS處理輕微減少了藍(lán)莓果實中花青素的種類，但并未造成較大影響。

藍(lán)莓中花青素主要是由飛燕草素、矢車菊素、錦葵色素和矮牽牛素及其衍生物組成。因此，本實驗對這4 類花青素進(jìn)行聚類分析。圖5展示了COS處理對4 類花青素含量聚類分析的結(jié)果。由于在取樣過程中藍(lán)莓植株間的個體差異，圖5中平行數(shù)據(jù)間存在一定差異。但現(xiàn)有數(shù)據(jù)仍能反映出不同COS處理質(zhì)量濃度對4 類花青素含量的影響。如圖5A所示，COS處理能夠提升飛燕草素的含量。其中，藍(lán)莓花青素中主要成分——飛燕草素-3-O-阿拉伯糖苷、飛燕草素-3-O-半乳糖苷在50 mg/L COS處理時含量顯著提高。矢車菊素類花青素，特別是矢車菊素-3-O-阿拉伯糖、矢車菊素-3-O-半乳糖苷，在COS處理質(zhì)量濃度為25 mg/L與50 mg/L時顯著提高（圖5B）。而對于錦葵色素類花青素，主要色素錦葵色素-3-O-阿拉伯糖苷在COS處理質(zhì)量濃度為50 mg/L時含量提升最多，錦葵色素-3-O-半乳糖苷和錦葵色素-3-O-葡萄糖苷在COS處理質(zhì)量濃度為25 mg/L和50 mg/L時含量最高（圖5C）。由圖5D可知，COS提升了矮牽牛素-3-O-阿拉伯糖苷含量，且以50 mg/L COS處理富集多?？偟貋碚f，經(jīng)過50 mg/L COS處理后，與對照CK組相比，藍(lán)莓果實中飛燕草素在總花青素含量占比提高了1.3%，總花青素含量提高了7.0%。這說明COS處理雖然減少了藍(lán)莓果實中花青素的種類，但是顯著提高了總花青素的含量。

本實驗進(jìn)一步探究了COS處理對藍(lán)莓中含量前10的花青素含量的影響。經(jīng)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，花青素含量在100 μg/g以上的有10 種，其中以錦葵色素含量最高，飛燕草素次之，最少的是天竺葵素，這與前人的研究 相符。其中，芍藥花素-3- O -阿拉伯糖苷、芍藥花素-3- O -半乳糖苷與對照相比變化不顯著，本研究不予討論。其余8 種花青素含量則受到COS處理濃度影響較大。如圖6A～F所示，矢車菊素-3- O -阿拉伯糖苷、矢車菊素-3- O -半乳糖苷、飛燕草素-3- O -阿拉伯糖苷、飛燕草素-3- O -半乳糖苷、錦葵色素-3- O -阿拉伯糖苷、錦葵色素-3- O -半乳糖苷的含量均隨著COS質(zhì)量濃度的增加表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。當(dāng)COS處理質(zhì)量濃度為50 mg/L時，上述6 種花青素含量最高。對于矮牽牛素-3- O -半乳糖苷而言，其含量在施用25 mg/L COS處理時即可達(dá)到最大值，且隨著COS質(zhì)量濃度進(jìn)一步提高而降低（圖6G）。錦葵色素-3- O -葡萄糖苷的含量則隨著COS處理質(zhì)量濃度升高而升高，在COS處理濃度為100 mg/L時達(dá)到峰值（圖6H）。綜合評價，經(jīng)50 mg/L COS處理的花青素含量提高最多，主要花青素苷矢車菊素-3- O -阿拉伯糖苷、矢車菊素-3- O -半乳糖苷、飛燕草素-3- O -阿拉伯糖苷的含量分別比對照提高4.2%、7.1%和15.8%。

Wei Zhiwen等研究得出不同波長光能都顯著提高果實中花青素合成基因的表達(dá)量和花青素含量，從而提高藍(lán)莓品質(zhì)。因此推測本實驗中COS處理也是通過影響花青素合成代謝途徑來影響花青素的合成過程。首先，為了進(jìn)一步分析差異代謝物，采用單變量統(tǒng)計分析和多變量統(tǒng)計分析相結(jié)合的方法，根據(jù)數(shù)據(jù)特性從多角度進(jìn)行分析。如表3所示，25 mg/L COS處理組與對照組有5 種代謝物差異，其中2 種差異代謝物上調(diào)，分別為飛燕草素-3-O-槐糖苷、芍藥花素-3-O-5-O-(6-O-對香豆酰)-二葡萄糖苷，3 種差異代謝物下調(diào)，分別為天竺葵素-3-O-(6-O-丙二酰-β-D-葡萄糖苷)、矮牽牛素-3-O-桑布雙糖苷-5-O-葡萄糖苷和查耳酮，且查耳酮含量為零；50 mg/L COS處理與對照相比，共有2 種下調(diào)差異代謝物，分別是天竺葵素-3-O-蕓香糖苷和查耳酮，且查耳酮含量下調(diào)至零；100 mg/L COS處理與對照組共有2 種差異代謝物，飛燕草素-3-O-槐糖苷和查耳酮代謝物，前者上調(diào)，后者下調(diào)。綜上，經(jīng)COS處理后，藍(lán)莓中查耳酮含量均下調(diào)，且降為零。

隨后，本實驗進(jìn)一步分析COS處理對藍(lán)莓中花青素相關(guān)代謝通路的影響。利用KEGG數(shù)據(jù)庫對代謝物進(jìn)行注釋，結(jié)果如圖7所示，天竺葵色素在 3MaT1 作用下形成天竺葵-3-丙二酰-葡萄糖苷；在 3RT 作用下轉(zhuǎn)化成天竺葵-3- O -蕓香糖苷。25 mg/L COS處理能夠下調(diào) 3MaT1 表達(dá)水平，降低天竺葵-3-丙二酰-葡萄糖苷的代謝量，從而使得天竺葵素-3- O -(6- O -丙二酰- β - D -葡萄糖苷)的代謝量顯著下降；50 mg/L COS處理則導(dǎo)致 3RT 的表達(dá)水平降低，使得代謝物天竺葵-3- O -蕓香糖苷含量顯著降低。與之對應(yīng)，在COS處理的作用下， 3GGT 顯著上調(diào)，使得飛燕草素-3- O -葡萄糖苷轉(zhuǎn)化成飛燕草素-3- O -槐糖苷。這與代謝產(chǎn)物分析結(jié)果相印證（表3）。因此，本研究初步證實，COS處理能夠調(diào)整花青素苷類產(chǎn)物代謝通路，抑制天竺葵類花青素相關(guān)基因（ 3MaT1 和 3RT ）的表達(dá)，強(qiáng)化飛草燕素相關(guān)基因（ 3GGT ）的表達(dá)，從而實現(xiàn)花青素總含量提升的效果。

結(jié)論

總體而言，COS的施用能夠提高藍(lán)莓果實中花青素、類黃酮、總酚、固形物、VC、VE等的含量，改善藍(lán)莓果實的硬度及固酸比等品質(zhì)指標(biāo)。藍(lán)莓果實的各營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的隸屬函數(shù)排序結(jié)果顯示，施用50 mg/L COS對藍(lán)莓品質(zhì)改善效果最好，25 mg/L COS處理次之，100 mg/L COS處理時效果較差。

50 mg/L COS處理使檢測到的花青素總含量較對照提高了7.0%。其中3 種含量較高的花青素分別為錦葵色素-3-O-半乳糖苷、錦葵色素-3-O-半乳糖苷、飛燕草素-3-O-半乳糖苷，其含量分別較對照提高4.2%、7.1%和15.8%。基于花青素苷生物合成代謝通路分析發(fā)現(xiàn)，COS處理能夠通過下調(diào)3MaT1、3RT，上調(diào)3GGT，從而使藍(lán)莓中花青素代謝發(fā)生變化，進(jìn)而提高果實中花青素含量發(fā)生改變。

本研究證明了COS可通過調(diào)整花青素代謝基因，增強(qiáng)藍(lán)莓中花青素合成代謝通路，從而提高總花青素含量，可為開發(fā)具有增強(qiáng)藍(lán)莓中花青素含量的復(fù)合肥提供理論基礎(chǔ)，為藍(lán)莓及相應(yīng)果蔬的品質(zhì)改善提供技術(shù)借鑒。此外，本研究也可為COS在果蔬種植、品質(zhì)改善方面的應(yīng)用拓展新的思路，對于全面開發(fā)甲殼素類天然多糖具有現(xiàn)實意義。

本文《殼寡糖處理改善藍(lán)莓果實品質(zhì)及提升花青素含量機(jī)制》來源于《食品科學(xué)》2025年46卷第9期20-29頁，作者：黃海燕，薛勇，毛相朝，姜 宏，胡 陽。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240823-181。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關(guān)信息。

實習(xí)編輯：南伊；責(zé)任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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