四川安岳8個檸檬品種果實品質分析

黃 艷,涂勛良,馬曉麗,王 進,呂秀蘭,*

(1.四川農業大學果蔬研究所,四川成都 611130;2.四川省農業科學院園藝研究所,四川成都 610066;3.重慶三峽農業科學院,重慶 404155)

檸檬(Citruslimon(L.)Burman f.)是蕓香科(Rutaceae)柑橘屬(Citrus)枸櫞類多年生常綠小喬木[1],周年多次開花、結果,是鮮食、加工兼用的高檔水果,作為重要的天然香料和食品、工業原料,在食品、醫藥、化妝品、日用化工等行業均有廣泛應用[2]?，F全球檸檬種植主要分布于北美洲、拉丁美洲、亞洲、地中海沿岸等,我國為檸檬生產大國,主要分布在四川、云南、重慶等地[3]。

果實中的糖酸含量、糖酸組分和糖酸比是決定其果實風味的最重要指標[4-6],櫻桃主要含有葡萄糖和果糖,蘋果、梨等含有葡萄糖、果糖和蔗糖3種糖[7-9]。柑橘果實在發育過程中,通常以葡萄糖、蔗糖、果糖等可溶性糖,肌醇等糖醇類物質以及淀粉的形式積累碳水化合物。不同樹種果實的主要有機酸種類和含量也存在較大差異,桃[10]、杏果實的主要有機酸是檸檬酸和蘋果酸;葡萄[11]主要是蘋果酸和酒石酸;越橘[12-13]主要是檸檬酸。Albertini等[14]發現所有柑橘品種在果實發育的前50 d 主要以奎寧酸為主,而到發育后期在酸性品種中以檸檬酸為主,在無酸品種中以蘋果酸為主。而羅安才[15]發現檸檬酸是柑橘果實中最主要的有機酸,不同種類和品種的柑橘果實中,檸檬酸占整個果實有機酸含量的63.7%～96.7%,其次是蘋果酸。由此可見,不同柑橘品種的有機酸含量存在巨大差異。檸檬果實中含有豐富的有機酸類、氨基酸類和糖類,目前關于蘋果、梨、桃等果實的糖酸組分的研究已有較多報道[16-18],而關于檸檬的糖酸組分研究報道較少。果實品質是決定其果實市場競爭力的關鍵,目前我國檸檬主栽品種為尤力克,已顯現品種老化、品質差、單產低等問題,因此,選育、引進優良檸檬品種對促進我國檸檬生產具有重要意義。

研究檸檬果實的糖酸組分有利于深入掌握品種特性,更好地為檸檬生產提供技術支持。品質評價是良種選育和果品選優的重要依據,還能按其標準將果品進行等級劃分[19]。商品品質中果實形狀、大小和色澤等都是對檸檬分級標準和滿足消費者需求的重要指標。本試驗以四川省安岳縣同一檸檬高產優質示范資源圃內均為8年生的8個檸檬品種為研究對象,并以8年生的尤力克檸檬作為對照組,采用BSTFA衍生結合GC-MS技術對其糖酸組分進行分離鑒定,明確不同檸檬品種中糖酸的特征成分及差異,并對8個檸檬品種的果實品質進行比較研究,以期為實現檸檬提質增效、資源調查、品種更新以及產品深度開發提供理論依據,為篩選適宜四川地區的檸檬品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

檸檬(每個品種選取5株長勢、樹形基本一致的成年結果樹,于2016年10月從每株樹冠東、南、西、北、中5個方向采摘5個處于同一成熟度的成熟期果實,按各品種進行混合,帶回實驗室,于-20 ℃冷藏) 采自四川省安岳縣檸檬高產優質示范資源圃,均為8年生的尤力克、阿倫、費米耐勞、斐諾、庫托迪肯、蒙納蓋洛、維爾納和維拉弗蘭卡8個檸檬品種,并將主栽品種尤力克檸檬設為對照組;甲醇(色譜純) 美國Fisher公司;BSTFA(含1% TMCS)、甲氧胺鹽酸鹽吡啶、核糖醇 美國Sigma-Aldrich公司;氦氣(99.999%) 四川恒發氣體有限公司。

Agilent 7890A/5975C GC-MSD氣相-質譜聯用儀配備HP-5MS(30 m×250 μm,0.25 μm)色譜柱 美國Agilent公司;BT124S電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司;DN-12A氮氣吹干儀 天津東康科技有限公司;ST 16R高速冷凍離心機 美國Thermo Fisher Scientific公司;LGJ-12冷凍干燥機 北京松源華興科技發展有限公司;SB-600DTD超聲波清洗機 寧波新芝生物科技股份有限公司;UPH-Ⅱ-20T超純水機 四川沃特爾水處理設備有限公司。

1.2 檸檬果實外在品質指標的測定

參照檸檬等級指標[20],觀察帶回實驗室的8個檸檬品種果實,記載檸檬果實的果形、果面以及色澤。隨機選取30個果實,用電子天平(精度0.01 g)測定果實單果重;用萬分之一數顯游標卡尺測量果實縱徑、橫徑；計算果形指數即縱徑/橫徑。具體分級指標及標準見表1。

表1 檸檬果實等級指標Table 1 Grading indices of lemon fruit

1.3 檸檬果實內在品質指標的測定

1.3.1 果實TSS、總酸含量和出汁率的測定 用數顯測量儀測定可溶性固形物含量;將檸檬果實洗凈去皮榨汁,參照酸堿中和滴定法測定其總酸含量[21]。固酸比即為可溶性固形物含量與總酸含量的比值。將檸檬果汁榨出,稱果汁質量,計算出汁率。品質指標具體分級情況見表2。

表2 檸檬果實內在品質指標Table 2 Inner indices of lemon fruit

1.3.2 檸檬果實糖酸代謝組分測定

1.3.2.1 供試樣品溶液制備 參照Ruiz-Matute等[22]和Schummer等[23]的方法稍作改進。待測樣品經提取(濃縮凈化、氮氣吹干)-肟化-衍生化三個步驟制得,具體操作如下:將檸檬洗凈、去籽、切片,經50 ℃烘干、粉碎后過 200 目網篩,準確稱取0.1 g檸檬果實樣品粉末置于EP離心管中,加入70%甲醇溶液4 mL,于常溫、功率480 W條件下60 ℃超聲提取30 min后,3000 r/min離心10 min,吸取上清液1 mL于康氏試管中,將氮氣吹干后冷凍干燥,取出干燥后的康氏試管,加入20 mg·mL-1的甲氧胺鹽酸鹽吡啶溶液100 μL,用封口膜將管口密封,37 ℃保持90 min,撤膜再加入BSTFA(含有1% TMCS,易水解,操作時應注意環境相對濕度≤30%)100 μL,再次密封,70 ℃保持60 min,取出8000 r/min離心10 min,吸上清液,待機檢測,樣品應即制即測。

1.3.2.2 GC-MS條件及其方法學考察 GC條件:HP-5 MS毛細管柱(30 m×0.32 mm,0.25 μm);進樣體積1 μL;分流比100∶1;載氣為He(99.999%);升溫程序見表3。

表3 檸檬果實中糖酸組分升溫程序Table 3 Temperature program of carbohydrate and acid components in lemon fruit

MS條件:EI源(電子離子源)溫度230 ℃;電子能量70 eV;MS四極桿溫度150 ℃;接口溫度280 ℃;掃描范圍15～800 m/z、溶劑延遲5 min。

為了驗證儀器的穩定性和檢測檸檬糖酸代謝組分方法的可靠性,對該方法進行考察。精密度試驗:精確吸取尤力克檸檬供試溶液,重復進樣6次,計算主要色譜峰面積及其RSD。穩定性試驗:精確吸取尤力克供試樣品溶液1 μL分別于0、2、4、6、8、12和24 h后分別進樣測定,計算主要色譜峰面積及其RSD。

1.4 數據處理

采用Excel 2016(Microsoft,Redmond,USA)進行數據統計,SPSS 23.0(IBM Watson,Armonk,USA)進行方差分析(Analysis of Variance,ANOVA)。通過SPSS 23.0軟件對8個檸檬品種果實糖酸代謝組分的相對含量進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 8個檸檬品種果實外觀品質比較

由表4可知,其他7個品種與對照尤力克檸檬比較,果實的色澤沒有發生明顯變化，都呈現淡黃色,只有阿倫的色澤稍深,為黃色;8個品種果實光潔度未發生明顯變化。斐諾的平均單果重顯著大于維拉弗蘭卡、阿倫、費米耐勞、維爾納和蒙納蓋洛,高達216.88 g。斐諾和庫托迪肯的最大單果重明顯大于尤力克,分別達到277.95和256.45 g,維爾納、費米耐勞、維拉弗蘭卡、阿倫和蒙納蓋洛的最大單果重明顯小于尤力克,分別為211.40、210.31、209.86、190.79和182.65 g。維爾納的果形指數顯著大于尤力克和其他6個檸檬品種,高達1.60;斐諾的果形指數顯著大于蒙納蓋洛和費米耐勞,為1.42,維拉弗蘭卡、庫托迪肯和蒙納蓋洛的果形指數大于尤力克,但差異不顯著,分別為1.36、1.35和1.33,費米耐勞和蒙納蓋洛的果形指數小于尤力克,但差異不顯著,為1.28和1.31。8個檸檬品種的平均單果重和果形指數分別大于125 g和1.0,均達到優等果標準。

表4 8個檸檬品種果實外觀品質比較Table 4 Comparison of fruit appearance quality of eight lemon cultivars

2.2 8個檸檬品種果實內在品質比較

2.2.1 8個檸檬品種果實TSS、總酸、固酸比及出汁率的比較 由表5可知,其他7個檸檬品種與對照尤力克比較,斐諾和尤力克的TSS含量顯著高于其他6個品種,分別高達7.80%和7.71%,8個檸檬品種果實可溶性固形物的排列順序為:斐諾>尤力克>維爾納>維拉弗蘭卡>庫托迪肯>費米耐勞>蒙納蓋洛>阿倫。斐諾的總酸含量極顯著高于尤力克和其他6個品種,達6.89%,8個檸檬品種果實總酸含量的排列順序為:斐諾>尤力克>維拉弗蘭卡>維爾納>阿倫>庫托迪肯>費米耐勞>蒙納蓋洛。

表5 8個檸檬品種果實內在品質的比較Table 5 Comparison of interior quality of eight lemon cultivars

蒙納蓋洛的固酸比顯著高于維拉弗蘭卡,高達1.19,顯著高于費米耐勞和阿倫,且阿倫的固酸比顯著低于尤力克和其他6個檸檬品種,蒙納蓋洛的固酸比顯著高于維爾納,維爾納、斐諾、庫托迪肯和維拉弗蘭卡的固酸比低于尤力克,但差異不顯著,分別為1.14、1.13、1.13和1.12,而費米耐勞的固酸比顯著低于尤力克,為1.10。8個檸檬品種的出汁率各自呈現顯著水平。綜合8個檸檬品種的TSS、總酸和出汁率分析結果,尤力克、斐諾、維爾納和維拉弗蘭卡達到了優等果標準,阿倫、費米耐勞、庫托迪肯和蒙納蓋洛達到一等果的標準。

2.2.2 8個檸檬品種果實糖酸組分測定結果

2.2.2.1 8個檸檬品種果實糖酸組分測定方法學考察結果 精密度試驗結果顯示檸檬果實中糖酸代謝組分的主要色譜峰面積的RSD介于1.12%～2.85%之間,表明該方法精密度良好;穩定性試驗結果顯示檸檬果實糖酸代謝組分的主要色譜峰面積的RSD介于0.98%～2.74%之間,表明該方法穩定性好。

2.2.2.2 8個檸檬品種果實糖酸組分定性分析 本試驗成功建立了測定檸檬果實中糖酸組分的檢測方法,結果見表6、表7。8個檸檬品種共鑒定出糖酸組分34種,包括木糖醇、L-山梨糖、D-阿拉伯糖等23種糖及衍生物，氨基己酸、苯丙酸、丁二酸等11種有機酸及氨基酸。從阿倫中鑒定出13種糖酸組分,占總峰面積的82.90%;尤力克中鑒定出14種糖酸組分,占總峰面積的84.78%;費米耐勞中鑒定出14種糖酸組分,占總峰面積的81.10%;斐諾中鑒定出13種糖酸組分,占總峰面積的93.62%;庫托迪肯中鑒定出10種糖組分,占總峰面積的91.40%,未鑒定出酸組分;蒙納蓋洛中鑒定出10種糖酸組分,占總峰面積的88.46%;維爾納中鑒定出9種糖酸組分,占總峰面積的79.02%;維拉弗蘭卡中鑒定出12種糖酸組分,占總峰面積的88.41%,彼此間差異為0.05%～14.60%,8個檸檬品種果實代謝組分中化合物種類及相對含量間存在差異。

表6 8個檸檬品種果實糖組分及相對含量Table 6 Relative content of carbohydrate components in the fruits of eight lemon cultivars

表7 8個檸檬品種果實中酸組分及相對含量 Table 7 Relative content of acid components in the fruits of eight lemon cultivars

2.2.2.3 8個檸檬品種果實糖酸組分的相關性分析 以主栽品種尤力克作為標準進行相關性分析,結果見表8。由糖酸組分相似度計算結果可知,費米耐勞、斐諾、庫托迪肯、蒙納蓋洛、維爾納和維拉弗蘭卡彼此之間呈現極顯著正相關,相關系數介于0.8185和0.9872之間,尤力克與維拉弗蘭卡呈負相關,與其他6個品種都呈正相關,但差異不顯著,阿倫與其他6個品種都呈正相關,但差異不顯著。

表8 8個檸檬品種果實糖酸組分的相關性分析Table 8 Similarity evaluation results of carbohydrate acid components in the fruits of eight lemon cultivars

3 討論與結論

本研究成功建立了檸檬果實中糖酸代謝組分的GC-MS檢測方法,檢測結果顯示從8個檸檬品種中共鑒定出代謝組分34種,其中糖及衍生物類23種、有機酸和氨基酸類11種,本研究結果與其他植物[24-25]的研究都能很好地解釋GC-MS檢出對象均為糖、有機酸和氨基酸及其衍生物等初生代謝產物,而次生代謝產物難以同初生代謝產物一起檢出,這也是GC-MS分析代謝組分的局限性。分析結果發現,所檢測出的34種糖酸組分,糖及衍生物所占比例遠大于有機酸和氨基酸及其衍生物,這可能是由于BSTFA衍生試劑能更好的取代糖類化合物的活性氫,使硅烷化衍生物更易揮發,因此更易被檢測到。

8個檸檬品種的品質比較結果表明,阿倫、費米耐勞、斐諾、庫托迪肯、蒙納蓋洛、維爾納和維拉弗蘭卡7個檸檬品種果實的外觀品質和內在品質與主栽品種尤力克之間存在差異,這與魯劍巍等[26]、蔡躍臺[27]的研究結果相類似。8個檸檬品種的平均單果重大于125 g,果形指數大于1.0,均達到優等果的標準。斐諾和尤力克的TSS含量分別高達7.80%和7.71%,極顯著高于其他6個品種。斐諾的總酸含量極顯著高于尤力克和其他6個品種,達6.89%。