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研究成果|对不同果实发育阶段经UV-B 处理的葡萄香气和品质的系统分析
发布时间：
2026-06-16
来源：
食品风味感知创新
Food Research International：对不同果实发育阶段经UV-B 处理的葡萄香气和品质的系统分析
Food Research International
●光照是调节植物生长发育的重要环境因素。不同波长的辐射和光成分可导致植物酚类和芳香化合物在数量和质量上的变化。然而，紫外线 B（UV-B）辐射对葡萄浆果的潜在调节作用，尤其是在幼果期至成熟期，仍知之甚少。本研究采用发光二极管（LED）来探究 UV-B 辐射对葡萄浆果在整个葡萄发育过程中的影响。结果表明，UV-B 处理显著提高了可溶性固形物和可溶性糖（蔗糖、葡萄糖和果糖）的含量，同时加速了有机酸的降解。此外，该处理还增加了花青素、黄烷醇、总酚和黄酮类化合物的含量，某些单体酚类物质的含量增加更为显著。同时，游离态和结合态的香气化合物也存在显著差异，尤其是醛类、酮类、酯类和萜类化合物的积累。主成分分析（PCA）表明，UV-B 光是葡萄品质的总体促进因素。本研究证实了 UV-B 是水果发育的关键环境因素，并为通过 UV-B 增强植物源性食品中代谢物和香气的积累提供了新的见解。它进一步突出了 UV-B 在调节光质方面的独特调控作用，并表明该技术在提高葡萄浆果的营养保健价值和品质特性方面具有潜在的应用价值。
成果介绍
引言
葡萄（Vitis L.）是世界四大水果之一，种植广泛且经济价值高。葡萄浆果积累了一类初级代谢产物（糖类、有机酸、氨基酸）和多种次级代谢产物，包括酚类（花青素、黄烷醇、单宁等）、芳香化合物（萜烯、酮、醛、酯、醇等）。初级代谢产物同样影响浆果的发育、风味和加工品质。次级代谢产物和香气不仅有益于人体健康，还决定了浆果的外观品质、风味、耐储性和加工品质，在其商品价值中起着关键作用（Musingarabwi 等人，2016 年）。全面了解葡萄生长和发育动态、影响浆果品质的环境因素以及关键代谢物的生物合成和调控途径，将有助于基于环境的干预措施和优化葡萄园管理策略，从而提高鲜食品质和加工价值。
光是调节植物生长发育的主要环境信号。植物通过专门的光感受器感知光强、光谱、光周期和光的方向。对荔枝（Zhang 等人，2016 年）、葡萄（Guan 等人，2016 年）、苹果（Vimolmangkang 等人，2014 年）和梨（Yu 等人，2012 年）等各类果树进行遮光和套袋实验表明，光通过激活类黄酮生物合成基因诱导花青素积累，这是着色的必要条件；延长光照时间也能增加花青素和类黄酮的含量（Carvalho 等人，2010 年；Reyes 等人，2004 年）。在葡萄中，阳光是驱动浆果成分的关键气候因素，其数量和质量对次生代谢物的合成和储存有着深远的影响。增加光照时间可以提高酚类化合物的浓度（Blancquaert 等人，2019 年；Brandt 等人，2019 年），其中黄酮醇对光特别敏感，其含量与树冠光照强度密切相关（Downey 等人，2008 年；Martínez-Lüscher 等人，2019 年）。增强光照还能通过上调通路基因促进花青素的积累（Azuma 等人，2012 年；Guan 等人，2016 年；Sun 等人，2020 年）。此外，辐射水平还会影响浆果的香气，随着光照增强，萜类化合物的浓度会增加（Friedel 等人，2016 年；Zhang 等人，2017 年），而且在浆果发育期间，源自光保护类胡萝卜素的 C13-异戊二烯化合物也与光照强度显著相关（Asproudi 等人，2016 年；Bureau 等人，2000 年）。
除了光照强度和持续时间外，光谱质量也是光形态建成的关键调节因素，高等植物能感知从紫外线 B 到远红光的波长。葡萄园的树冠通常会接收到紫外线 A（315 - 400 纳米）和紫外线 B（280 - 315 纳米）辐射，它们是地面太阳辐射的重要组成部分。尽管植物吸收的紫外线 B 分量相对较少，但它在光形态建成、昼夜节律调节和光合作用中发挥着重要作用（Ries 等人，2000 年）。研究表明，紫外线 B 的生物效应与剂量有关，过度暴露会造成损害，而低剂量则能增强抗氧化能力、缩短节间、促进子叶扩展，从而改善农艺性状（Yadav 等人，2020 年）。实地实验表明，紫外线 B 暴露会导致许多酚类亚类的生物合成积累，例如花青素、黄酮醇和单宁，这是通过转录激活其生物合成途径对紫外线 B 辐射的适应性反应（Liu 等人，2015 年；Rizzini 等人，2011 年）。通常，UV-B 辐射能够促使总酚类和黄酮类物质的含量增加，并上调白藜芦醇和黄酮类物质合成途径中的基因（潘迪和阿格拉瓦尔，2020）。UV-B 还能刺激挥发性有机化合物的生物合成，尤其是单萜类化合物，这与它们在抵御非生物和生物胁迫中的保护作用相一致（艾伦等人，1999；卡德维尔等人，2007）。在叶片中，UV 能增强抗氧化能力，而在果实中则特异性诱导黄烷醇的生物合成。因此，适当补充 UV-B 能够促进果实着色、风味形成和抗逆性，最终提高市场价值，并为优化葡萄栽培中果实的内外品质提供了一个简单而有效的手段（米拉·德·奥尔杜尼亚，2010）。葡萄浆果的不同发育阶段表现出明显的阶段特异性，对应着糖类、有机酸和酚类化合物的不同积累模式。葡萄浆果发育的三个关键阶段已被确认（凯勒，2010；温克勒等人，1974）。第一阶段始于果实坐果，其特点是细胞迅速分裂和扩张，有机酸含量高而糖含量低（Harris 等人，2017 年；Kuhn 等人，2014 年）。第二阶段为缓慢生长期，这一阶段的显著特征是果实颜色开始变化。随后，第三阶段（成熟期）以大量己糖积累、果实变软以及芳香化合物等次生代谢产物的生物合成为特点（Coombe，1992 年；Lu 等人，2023 年）。大多数研究都集中在紫外线 B 对成熟期或采后贮藏期的影响上，然而，果实快速生长期和随后的缓慢生长期也具有强烈的生理活动和活跃的合成代谢。特别是在果实膨大期，这也是有机酸代谢、结合型芳香化合物形成以及果实生长发育的关键时期。
主要内容
对整个葡萄浆果发育周期中紫外线 B（UV-B）动态调节的系统分析有助于阐明影响果实品质形成的环境响应；然而，UV-B 对葡萄品质的影响尚未完全明确。为填补这一研究空白，本研究在幼果膨大期（EL-29）至果实成熟采收期（EL-38）对葡萄进行 UV-B 处理，并评估了果肉硬度、颜色参数、酸度、可溶性糖、酚类化合物和香气成分等关键品质指标。我们的研究结果将为提高葡萄栽培品质的研究提供理论依据。
亮点
• 从幼果期开始对葡萄进行紫外线 B（UV-B）处理可增强其着色和成熟度。
• 紫外线 B 促进了可溶性糖的积累，同时加快了有机酸的降解。
• 紫外线 B 显著促进了葡萄中酚类化合物的积累。
• 补充紫外线 B 改善了葡萄浆果的外观、风味和香气品质。
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