关于‘富士’苹果在不同树冠位置对二氧化碳（CO?）耐受性的研究

《Food Control》：Study on the CO 2 tolerance of 'Fuji' apples at different canopy positions

苹果树冠层位置影响CO?耐受性及储藏品质研究显示，上冠层苹果在3% CO?下保持更优硬度（+36.37%）、抗氧化酶活性（+9.19%）和酚类物质（1.44倍），而低冠层苹果在1% CO?时达到最大硬度（+38.25%）。差异源于冠层微环境（光照、糖分积累）与初始生理状态（膜完整性、抗氧化能力）的交互作用。

　　

卓小燕|段丽华|谢双|高亚楠|胡世婷|李宇航|陶胜|班兆军|李西红

天津科技大学食品科学与工程学院，天津，300457，中国

摘要

高浓度二氧化碳（CO₂）损伤是导致‘富士’苹果在控制气氛（CA）储存过程中损失的主要因素。苹果对CO₂的耐受性受到品种等内在因素以及温度、储存时间和压力浓度等外在因素的影响。然而，不同树冠层果实对CO₂的耐受性仍不明确。本研究选取了成熟度相同的上下树冠层的苹果，在不同CO₂浓度（0%、1%、3%、5%）下储存180天。结果表明，在3% CO₂条件下储存180天后，上层树冠层的苹果硬度比对照组高出36.37%，超氧化物歧化酶（SOD）/过氧化物酶（POD）活性增加了9.19%，总酚含量（TPC）达到2.50 mg/g，是对照组的1.44倍。而下层树冠层的苹果在1% CO₂条件下储存180天后硬度最高，比对照组高出38.25%，且丙二醛（MDA）含量较低。上层树冠层的苹果由于光照充足和糖分含量高，表现出更强的CO₂耐受性，更好地保持了硬度、糖分和抗氧化剂含量。而下层树冠层的苹果初始品质较低，对CO₂更为敏感。高浓度CO₂加速了果实软化，这一现象与初始抗氧化能力的差异有关。总之，树冠位置影响苹果对CO₂的耐受性，因此需要根据树冠位置分层制定控制气氛策略。

引言

数据显示，2023年中国苹果种植面积达到2.8927亿亩，年产量为4.96亿吨，占全球产量的55.16%。在苹果产业中，‘富士’苹果（Malus domestica Borkh. cv. ‘Fuji’）占据重要地位，占比达45%。由于其甜脆多汁的风味和较高的营养价值，‘富士’苹果在全球消费者中广受欢迎（Oyenihi等人，2022年）。然而，在采后储存过程中，苹果品质容易受到多种因素的影响，包括生理代谢、病害发生和环境条件。近年来，许多研究强调了树冠位置对苹果初始品质的影响。例如，王浩等人（2023年）发现，上层树冠层的苹果由于光照充足，糖分、硬度和抗氧化物质含量显著高于下层树冠层的苹果。同样，Kviklys等人（2022年）指出，下层树冠层的苹果由于光照不足，初始品质较差，更容易在储存过程中发生软化、变色和病害。因此，研究树冠位置对苹果储存品质的影响对于优化采收和储存策略具有重要意义。

控制气氛储存（CA）作为一种高效节能的果蔬保鲜技术，在苹果储存中得到了广泛应用（East等人，2013年）。其保鲜机制在于调节代谢酶的活性，有效抑制果实的呼吸作用和乙烯生物合成等生理过程（Bekele等人，2016年）。低氧（O₂）和高二氧化碳（CO₂）气氛控制是全球苹果长期储存的重要技术，普及率超过90%。此外，CO₂浓度是控制气氛的关键参数之一。低浓度CO₂可以有效抑制苹果的呼吸作用和乙烯产生，从而延缓成熟和衰老过程（Zhu等人，2013年）。近年来，关于CO₂浓度对苹果储存品质影响的研究逐渐增多。例如，Büchele等人（2023年）发现不同苹果品种对CO₂浓度的敏感性不同，‘富士’苹果在3% CO₂条件下储存效果最佳。另外，杜明等人（2021年）表明，1% CO₂的脉冲控制气氛处理对水芯苹果的品质有显著的保鲜效果。

目前，关于苹果控制气氛储存的研究大多局限于单因素分析，对于树冠位置与二氧化碳浓度对‘富士’苹果储存品质的相互作用关注不足。例如，Kviklys等人（2022年）发现果实生长和品质受树冠位置的影响，顶端果实发育更优。Kau?i?等人（2023年）研究了树冠位置对‘Braeburn’苹果品质参数和生物活性化合物的影响，但这些研究均未涉及CO₂浓度的调节作用。杜明等人（2021年）发现1% CO₂浓度对水芯苹果的保鲜效果最显著，而较高浓度的CO₂则会对苹果品质产生负面影响。Fabio Rodrigo Thewes等人（2023年）研究了CO₂浓度对苹果储存品质的影响，但未考虑树冠位置的差异。本研究结合树冠位置和采后气体调节，揭示了树冠位置通过调节果实的初始生理状态影响其对CO₂的响应，旨在为根据树冠位置制定差异化的控制气氛储存参数提供理论支持，并为分层采收和精准控制气氛储存技术提供新的见解。

实验部分

果实与处理

‘富士’苹果来自河北省农林科学院长利果树研究所，试验品种为‘矮化宫崎短枝富士’。种植间距为2米×4米，平均果实重量为250克。树形紧凑且半扩展型，具有明显的短枝特性，开花容易，结果率较高。在采前果实发育阶段，实验地点的日平均温度为

树冠位置对果实初始品质的影响

如表1所示，不同树冠位置的‘富士’苹果初始储存品质存在显著差异。上层树冠层的果实硬度、凝聚性和脆性分别比下层树冠层的果实高出0.64%、7.50%和1.44%；同时，其MDA含量较低，SOD活性更强，表明质地更好，抗氧化能力更强，细胞膜完整性更高。相比之下，下层树冠层的果实

讨论

本研究通过双因素方差分析（ANOVA）分析了不同树冠位置的‘富士’苹果对CO₂胁迫的响应，揭示了树冠微环境在果实采后生理调节中的关键作用。研究结果表明，上层树冠层的苹果对3% CO₂具有很强的适应性，硬度保持率比对照组高36.37%，SOD/POD活性增加9.19%，总酚含量达到2.50 mg/g。

结论

本研究调查了不同树冠层果实对不同浓度CO₂的耐受性。结果表明，上层树冠层的果实由于长期接受充足光照，并具有强大的营养和抗氧化系统，在3% CO₂条件下有效延缓了衰老过程，保持了良好的质地和颜色。而下层树冠层的果实长期处于低光照环境中，细胞膜脆弱，抗氧化能力减弱。在≥3% CO₂条件下，它们更容易发生细胞损伤

作者贡献声明

段丽华：方法学设计、数据分析。卓小燕：初稿撰写、数据整理。谢双：实验设计、数据整理。李西红：撰写、审稿与编辑、项目监督。班兆军：资源获取、资金申请。胡世婷：数据验证、数据分析。高亚楠：数据验证、方法学设计。陶胜：数据可视化、软件应用。李宇航：方法学研究、概念构思

未引用参考文献

DeEll和Ehsani-Moghaddam，2012；Drogoudi和Pantelidis，2011；Du和Bramlage，1994；Fraser和Chapple，2011；James和Jobling，2009；Jung和Watkins，2014；Mattheis和Rudell，2020；Saquet和Almeida，2017；Thewes等人，2023；Thewes等人，2021；Wang等人，2021；Wang等人，2023。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

数据获取

数据可应要求提供。

资助

本工作得到了宁夏回族自治区科技成果转化重点项目 [项目编号：2024CJE09020]和国家重点研发计划-政府间合作项目 [项目编号：2024YFE0197800]的支持。

致谢

作者衷心感谢天津科技大学提供的必要研究设施。