不同類型西瓜果實(shí)糖酸組分含量分析

趙勝杰+高磊+路緒強(qiáng)+何楠+劉文革

摘 要： 采用離子色譜法對(duì)20個(gè)不同西瓜種質(zhì)資源成熟果實(shí)中的可溶性糖和有機(jī)酸組分及含量進(jìn)行測(cè)定和分析。結(jié)果表明，西瓜果實(shí)中可溶性糖主要是果糖和蔗糖，共占總糖含量的80.06%，與總糖呈極顯著正相關(guān)，在不同種質(zhì)間變化幅度較大，變幅分別為3.02～41.58 mg·g-1和0～46.03 mg·g-1；果實(shí)中有機(jī)酸主要是蘋果酸，占總酸含量的83.88%，與總酸呈極顯著正相關(guān)，變幅為1.66～5.38 mg·g-1；不同種質(zhì)西瓜果實(shí)中的可溶性糖和有機(jī)酸含量存在明顯差異，黏籽西瓜中檸檬酸的變異系數(shù)最大，達(dá)到了133%，而蔗糖的變異系數(shù)最小為0。研究結(jié)果為了解西瓜種質(zhì)間的果實(shí)品質(zhì)差異提供科學(xué)依據(jù)，以及為今后開(kāi)展不同品種資源的品質(zhì)評(píng)價(jià)及品種選育提供參考。

關(guān)鍵詞： 西瓜；可溶性糖；有機(jī)酸

Abstract： Components and contents of soluble sugars and organic acids in mature fruit of watermelon germplasm were determined and analyzed by ion chromatography. The results indicated that the soluble sugars in watermelon were fructose and sucrose，which accounted for 80.06% of the value of total sugars and showed very significant positive correlation with total sugars，the value varied from 3.02-41.58 mg·g-1 and 0-46.03 mg·g-1 among germplasm respectively. The major organic acid was malic acid，which accounting for 83.88% of the value of total acids，showed very significant positive correlation with total acids，the value ranged from 1.66-5.38 mg·g-1. The content of soluble sugars and organic acids were highly different in different watermelon germplasm，and the variable coefficient of citric acid in Citrullus lanatus ssp. mucosospermus was up to 133% while the variable coefficient of sucrose is 0. These results provided scientific basis for understanding the difference of fruit quality in different watermelon germplasm and a reference for evaluation germplasm resources and variety breeding in the future.

Key words： Watermelon；Soluble sugars；Organic acids

西瓜[Citrullus lanatus （Thunb.） Matsum. & Nakai]是屬于葫蘆科西瓜屬的一年生蔓性草本植物，在世界園藝產(chǎn)業(yè)中始終占有重要地位，生產(chǎn)規(guī)模僅次于葡萄、香蕉、柑橘和蘋果，居第5位。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織2013年統(tǒng)計(jì)，世界上西瓜的收獲面積達(dá)到了水果收獲面積的5.4%，產(chǎn)量占13.4%，分別居世界水果收獲面積和產(chǎn)量的第7位和第1位。

可溶性糖和有機(jī)酸既是西瓜果實(shí)中的重要營(yíng)養(yǎng)成分，又是主要的風(fēng)味物質(zhì)，其組分含量及比例直接影響果實(shí)的酸甜風(fēng)味及口感、品質(zhì)和商品價(jià)值。研究可溶性糖和有機(jī)酸風(fēng)味物質(zhì)的組成及含量對(duì)果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)形成的影響，以及對(duì)西瓜品質(zhì)評(píng)價(jià)和品種改良具有重要意義。有關(guān)西瓜果實(shí)可溶性糖和有機(jī)酸組分及含量的研究已有相關(guān)報(bào)道。對(duì)西瓜果實(shí)可溶性糖的研究主要集中在QTL分析[1-3]、遺傳分析[4]及果實(shí)發(fā)育過(guò)程中不同糖的變化規(guī)律上[5]，楊玉梅等[6]研究認(rèn)為早熟西瓜種質(zhì)資源果實(shí)成熟時(shí)可溶性糖主要是果糖和葡萄糖，中晚熟種質(zhì)資源在果實(shí)成熟時(shí)的可溶性糖是蔗糖。

針對(duì)成熟西瓜果實(shí)中有機(jī)酸相關(guān)方面的研究不多，主要集中在成熟西瓜果實(shí)中有機(jī)酸的種類和含量上，結(jié)果也不一致。西瓜成熟果實(shí)中的有機(jī)酸含量總體偏少，主要成分是蘋果酸和檸檬酸，同時(shí)還含有少量的甲酸[7]。也有研究認(rèn)為成熟西瓜果實(shí)中的有機(jī)酸主要是蘋果酸和檸檬酸，還有微量的琥珀酸和富馬酸[8-9]。同時(shí)又有研究認(rèn)為西瓜果實(shí)中的有機(jī)酸主要是蘋果酸和酒石酸[10-11]。因此，可以將西瓜歸結(jié)為蘋果酸積累型果實(shí)。

目前對(duì)西瓜果實(shí)中可溶性糖和有機(jī)酸組分及含量在不同西瓜種質(zhì)資源上研究不足，限制了西瓜種質(zhì)資源在育種工作中的應(yīng)用。筆者以20份不同種質(zhì)資源類型的西瓜成熟期果實(shí)為研究對(duì)象，采用離子色譜技術(shù)，對(duì)果實(shí)中糖酸組分和含量進(jìn)行測(cè)定，并比較分析其在不同品種間的差異和糖酸組分的相關(guān)性，旨在為了解不同西瓜品種間的果實(shí)品質(zhì)差異提供科學(xué)依據(jù)，以期為今后開(kāi)展不同品種資源的品質(zhì)評(píng)價(jià)及品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

以中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹(shù)研究所多倍體西瓜育種課題組和國(guó)家西瓜甜瓜種質(zhì)資源中期庫(kù)保存的20份西瓜（包括14份栽培西瓜，3份黏籽西瓜：‘PI532722‘PI560014‘PI532732，3份野生西瓜：‘PI271769‘PI288522‘PI296339）為試驗(yàn)材料。具體名稱見(jiàn)表1。endprint

1.2 方法

1.2.1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì) 20份供試材料于2015年3月中旬播種于鄭州果樹(shù)研究所河南新鄉(xiāng)綜合試驗(yàn)基地，3葉1心時(shí)定植于塑料大棚內(nèi)。采用簡(jiǎn)單順序設(shè)計(jì)，每份西瓜材料15株，株行距0.6 m×1.5 m，雙蔓整枝，第二雌花留單瓜，按照常規(guī)栽培方式進(jìn)行管理，根據(jù)不同材料成熟情況于6月下旬開(kāi)始采收，調(diào)查果實(shí)甜度及中心可溶性固形物、有機(jī)酸、可溶性糖含量（以鮮質(zhì)量計(jì)）。

1.2.2 西瓜中心果肉可溶性固形物含量調(diào)查 果實(shí)成熟收獲后，每份西瓜材料取授粉日期相同、形狀大小一致的3個(gè)西瓜果實(shí)，沿縱軸平均切成兩半取中心瓜瓤進(jìn)行勻漿，采用手持折光儀（LH-T90）測(cè)定中心可溶性固形物含量；中心瓜瓤用液氮保存，用作果實(shí)可溶性糖和有機(jī)酸組分含量的測(cè)定。

1.2.3 西瓜果實(shí)甜度的計(jì)算 參照姚改芳等[12]的方法并略有修改，將蔗糖甜度設(shè)定為100，以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行甜度比較，則葡萄糖為70，果糖為175，山梨醇為40，甜度值=蔗糖含量×100+葡萄糖含量×70+果糖含量×175+山梨醇含量×40。

1.2.4 有機(jī)酸組分含量的測(cè)定 西瓜果實(shí)糖和有機(jī)酸組分的提取參照王軒[13]的方法進(jìn)行。準(zhǔn)確稱取5 g試樣，加入25 mL去離子水，80 ℃水浴提取30 min，冷卻，定容至50 mL，過(guò)濾，取5 mL依次過(guò)Dionex OnGrard II1cc Cartridge固相萃取小柱和0.22 μm孔徑濾膜。濾液上離子色譜測(cè)定，在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所農(nóng)業(yè)部果品及苗木質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行。

1.2.5 可溶性糖組分含量的測(cè)定 方法與有機(jī)酸含量測(cè)定基本一致，略有改進(jìn)：定容至50 mL，過(guò)濾，取100 μL濾液稀釋至10 mL，再依次過(guò)Dionex OnGrard II1cc Cartridge固相萃取小柱和0.22 μm孔徑濾膜。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 表型數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種西瓜果實(shí)中的有機(jī)酸組成及其含量

由表1可知，成熟西瓜果實(shí)中的有機(jī)酸主要包括蘋果酸、檸檬酸、甲酸、乳酸、琥珀酸和富馬酸，其中蘋果酸是構(gòu)成有機(jī)酸的主要成分，占總酸含量的83.88%，其次是檸檬酸，占12.17%，其余幾種有機(jī)酸含量較低，不足4%。不同材料之間蘋果酸和檸檬酸及總酸含量有較大差異，蘋果酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.66（‘糖炮彈）～5.38 mg·g-1（‘PI271769）之間；‘PI271769檸檬酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低（0.02 mg·g-1），‘綠貝雷檸檬酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高（0.97 mg·g-1）；總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.15（‘紅寶石）～5.48 mg·g-1（‘PI271769）范圍內(nèi)變化。

2.2 不同西瓜果實(shí)中的可溶性糖組成及其含量

由表2可知，果糖和蔗糖是成熟西瓜果實(shí)中的主要糖類，占總糖含量的80.06%，葡萄糖占19.84%，山梨醇含量很低，僅占0.1%。不同試驗(yàn)材料之間各種可溶性糖含量及其在總糖中的比例差異較大，果糖或蔗糖在不同材料總糖中的貢獻(xiàn)比例較大?！t燈果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高（41.58 mg·g-1，‘PI296339的果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低（3.02 mg·g-1），最高值為最低值的13.76倍；蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～46.03 mg·g-1（‘糖炮彈）之間，3份黏籽西瓜（‘PI532722‘PI660014‘PI532732）沒(méi)有檢測(cè)到蔗糖；葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為‘橙蘭（20.82 mg·g-1），最低為‘PI271769（0.49 mg·g-1）；總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化幅度較大，在4.15（‘PI296339）～85.87 mg·g-1（‘冰糖脆）之間；與黏籽西瓜、野生西瓜相比，栽培品種有較高的糖酸比、中心可溶性固形物含量和甜度值。

2.3 不同類型西瓜品種間糖酸變異分析

對(duì)栽培西瓜、黏籽西瓜以及野生西瓜間糖酸變異進(jìn)行分析，由表3可知，栽培西瓜各糖酸組分變異系數(shù)在14%～56%之間，其中，總酸變異系數(shù)最小，蔗糖變異系數(shù)最大；黏籽西瓜檸檬酸含量變異系數(shù)最大（133%），因不含有蔗糖，蔗糖變異系數(shù)為0；野生西瓜各糖酸組分變異系數(shù)都較小，在7%～33%之間。對(duì)同一種可溶性糖和有機(jī)酸各組分變異系數(shù)在不同類型西瓜中進(jìn)行比較，黏籽西瓜中果糖、葡萄糖、總糖、檸檬酸和糖酸比的變異系數(shù)大于栽培西瓜和野生西瓜，而栽培西瓜中蔗糖、蘋果酸和總酸的變異系數(shù)大于黏籽西瓜和野生西瓜。

2.4 不同類型西瓜果實(shí)中可溶性糖和有機(jī)酸之間的相關(guān)性分析

由表4可知，總糖含量與葡萄糖、果糖和蔗糖含量呈極顯著正相關(guān)，且與果糖的相關(guān)性最強(qiáng)（r=0.91），這與果糖含量在總糖中所占的比例最大相符合，反映了果糖是構(gòu)成西瓜果實(shí)總糖的最重要因素?？偹崤c蘋果酸呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)是0.95，這與蘋果酸是組成西瓜果實(shí)中有機(jī)酸的最主要成分相一致，且蘋果酸與糖酸比呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)是-0.76。糖酸比與葡萄糖、果糖、蔗糖和總糖呈極顯著正相關(guān)，且與總糖相關(guān)性最強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)是0.97。中心可溶性固形物與葡萄糖、果糖、蔗糖和總糖呈極顯著正相關(guān)，與總糖的相關(guān)性最高（r=0.93）。在各糖酸組分中，果糖和葡萄糖呈極顯著正相關(guān)（r=0.96），檸檬酸和富馬酸與蔗糖均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別是0.73和0.78。

3 討論與結(jié)論

成熟果實(shí)中糖的組成及含量是衡量果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)，由于不同果實(shí)中可溶性糖組分和含量的差異，導(dǎo)致不同風(fēng)味果實(shí)的形成，從而豐富了果品市場(chǎng)，滿足不同的消費(fèi)需求。據(jù)現(xiàn)有研究報(bào)道，蘋果[14]和黑莓[15]果實(shí)中以果糖為主，而杏[16]和桃[17]果實(shí)中蔗糖含量最高，果糖最低。對(duì)西瓜果實(shí)可溶性糖的組分及含量也有報(bào)道，楊玉梅等[6]研究認(rèn)為早熟西瓜種質(zhì)資源果實(shí)成熟時(shí)可溶性糖主要是果糖和葡萄糖，中晚熟種質(zhì)資源在果實(shí)成熟時(shí)的可溶性糖是蔗糖。這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果并不完全一致，3份黏籽西瓜種質(zhì)資源成熟期較晚，在果實(shí)成熟時(shí)卻沒(méi)有檢測(cè)到蔗糖；3份野生西瓜檢測(cè)到的蔗糖含量相對(duì)較低；栽培西瓜類型中‘橙蘭和‘ED2號(hào)屬于中熟品種，蔗糖含量低，而果糖和葡萄糖含量較高。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是西瓜果實(shí)糖分的積累除受自身遺傳因素決定外，同時(shí)受環(huán)境的影響較大。endprint

果實(shí)中不同糖種類對(duì)甜度的貢獻(xiàn)存在差異，在所測(cè)的4種糖中，果糖最甜，蔗糖次之，葡萄糖再次，山梨醇的甜度最低[18]?？扇苄蕴歉鹘M分含量及比例對(duì)西瓜果實(shí)的甜味形成具有重要意義。本研究測(cè)定的栽培西瓜果實(shí)中糖的主要成分是果糖和蔗糖，因而具有較高的甜度值，而個(gè)別品種（如‘浙2選‘橙蘭‘ED2號(hào)‘紅燈‘Sugar Baby）因蔗糖含量較低，決定了其較低的甜度值。測(cè)定的果糖、葡萄糖和山梨醇含量在不同栽培西瓜果實(shí)中差異較小，而蔗糖含量差異顯著，姚改芳等[12]研究認(rèn)為不同種類的可溶性糖在口中的停留時(shí)間不一樣，蔗糖含量高的梨有較好的果實(shí)風(fēng)味，推測(cè)可能與蔗糖在口中保留的時(shí)間較長(zhǎng)有關(guān)。因此，在西瓜育種工作中，可以將蔗糖含量作為一個(gè)果實(shí)風(fēng)味評(píng)價(jià)的指標(biāo)，從而選育出風(fēng)味好的西瓜新品種。

在西瓜常規(guī)育種工作中，由于可溶性固形物含量的測(cè)定簡(jiǎn)單快捷，因此通常利用可溶性固形物含量來(lái)評(píng)價(jià)西瓜果實(shí)的甜度和品質(zhì)。中心可溶性固形物含量與可溶性糖的相關(guān)性分析表明，中心可溶性固形物含量與果糖、蔗糖、葡萄糖和總糖均呈極顯著正相關(guān)，與總糖含量的相關(guān)性最高（r=0.93），這與張帆等[19]的研究結(jié)果相一致?？偺潜徽J(rèn)為是西瓜品質(zhì)育種中最為關(guān)鍵的因素，因此在西瓜常規(guī)育種工作中通過(guò)可溶性固形物含量來(lái)作為總糖含量的初步評(píng)價(jià)是合理的，且便捷迅速，可以顯著提高選擇效率。

根據(jù)不同果實(shí)內(nèi)有機(jī)酸的組成，可以將果實(shí)分為蘋果酸型、檸檬酸型和酒石酸型。筆者以20份不同西瓜種質(zhì)資源的成熟果實(shí)為研究對(duì)象，通過(guò)離子色譜法，檢測(cè)到西瓜成熟果實(shí)中心部位的有機(jī)酸主要為蘋果酸，其次是檸檬酸，王堅(jiān)[7]、Dune[8]、劉景安[9]、高磊等[20]的研究也得到了一樣的結(jié)論。但也有研究認(rèn)為[10-11]，西瓜成熟果實(shí)中的有機(jī)酸主要為蘋果酸和酒石酸，而本試驗(yàn)中的20份不同西瓜材料均未檢測(cè)到酒石酸，推測(cè)造成這種現(xiàn)象的原因可能是試驗(yàn)材料或果實(shí)發(fā)育過(guò)程中栽培環(huán)境的不同。因此可以將西瓜歸結(jié)為蘋果酸型果實(shí)。

成熟果實(shí)中可溶性糖和有機(jī)酸的組分及含量不同導(dǎo)致了果實(shí)不同的酸甜風(fēng)味。隨著人們生活習(xí)慣的改變，不同的消費(fèi)者對(duì)酸甜口味有不同的偏好，有研究表明，當(dāng)果實(shí)的含糖量都較高時(shí)，高酸含量的果實(shí)更受喜愛(ài)[21]。新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜研究中心已成功培育出一系列酸甜可口的風(fēng)味甜瓜品種，具有廣闊的應(yīng)用前景[22]。然而目前市場(chǎng)上的西瓜基本上是以甜味為主的品種，具有酸甜口味的風(fēng)味西瓜品種尚處于市場(chǎng)上的空白期。本研究中，可溶性糖和有機(jī)酸的組分與含量在不同西瓜類型中差異較大，因此可利用豐富的西瓜種質(zhì)資源培育酸甜口味的西瓜新品種，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，滿足消費(fèi)需求，從而推動(dòng)西瓜產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速健康發(fā)展。

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