黃 艷,涂勛良,馬曉麗,王 進(jìn),呂秀蘭,*

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬研究所,四川成都 611130;2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所,四川成都 610066;3.重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)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(jié)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(yè)原料,在食品、醫(yī)藥、化妝品、日用化工等行業(yè)均有廣泛應(yīng)用[2]?，F(xiàn)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(guó)為檸檬生產(chǎn)大國(guó),主要分布在四川、云南、重慶等地[3]。

果實(shí)中的糖酸含量、糖酸組分和糖酸比是決定其果實(shí)風(fēng)味的最重要指標(biāo)[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(shí)在發(fā)育過(guò)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(zhì)以及淀粉的形式積累碳水化合物。不同樹種果實(shí)的主要有機(jī)酸種類和含量也存在較大差異,桃[10]、杏果實(shí)的主要有機(jī)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(fā)現(xiàn)所有柑橘品種在果實(shí)發(fā)育的前50 d 主要以奎寧酸為主,而到發(fā)育后期在酸性品種中以檸檬酸為主,在無(wú)酸品種中以蘋果酸為主。而羅安才[15]發(fā)現(xiàn)檸檬酸是柑橘果實(shí)中最主要的有機(jī)酸,不同種類和品種的柑橘果實(shí)中,檸檬酸占整個(gè)果實(shí)有機(jī)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(jī)酸含量存在巨大差異。檸檬果實(shí)中含有豐富的有機(jī)酸類、氨基酸類和糖類,目前關(guān)于蘋果、梨、桃等果實(shí)的糖酸組分的研究已有較多報(bào)道[16-18],而關(guān)于檸檬的糖酸組分研究報(bào)道較少。果實(shí)品質(zhì)是決定其果實(shí)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵,目前我國(guó)檸檬主栽品種為尤力克,已顯現(xiàn)品種老化、品質(zhì)差、單產(chǎn)低等問(wèn)題,因此,選育、引進(jìn)優(yōu)良檸檬品種對(duì)促進(jìn)我國(guó)檸檬生產(chǎn)具有重要意義。

研究檸檬果實(shí)的糖酸組分有利于深入掌握品種特性,更好地為檸檬生產(chǎn)提供技術(shù)支持。品質(zhì)評(píng)價(jià)是良種選育和果品選優(yōu)的重要依據(jù),還能按其標(biāo)準(zhǔn)將果品進(jìn)行等級(jí)劃分[19]。商品品質(zhì)中果實(shí)形狀、大小和色澤等都是對(duì)檸檬分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和滿足消費(fèi)者需求的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)以四川省安岳縣同一檸檬高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)示范資源圃內(nèi)均為8年生的8個(gè)檸檬品種為研究對(duì)象,并以8年生的尤力克檸檬作為對(duì)照組,采用BSTFA衍生結(jié)合GC-MS技術(shù)對(duì)其糖酸組分進(jìn)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(duì)8個(gè)檸檬品種的果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行比較研究,以期為實(shí)現(xiàn)檸檬提質(zhì)增效、資源調(diào)查、品種更新以及產(chǎn)品深度開發(fā)提供理論依據(jù),為篩選適宜四川地區(qū)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(gè)品種選取5株長(zhǎng)勢(shì)、樹形基本一致的成年結(jié)果樹,于2016年10月從每株樹冠東、南、西、北、中5個(gè)方向采摘5個(gè)處于同一成熟度的成熟期果實(shí),按各品種進(jìn)行混合,帶回實(shí)驗(yàn)室,于-20 ℃冷藏) 采自四川省安岳縣檸檬高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)示范資源圃,均為8年生的尤力克、阿倫、費(fèi)米耐勞、斐諾、庫(kù)托迪肯、蒙納蓋洛、維爾納和維拉弗蘭卡8個(gè)檸檬品種,并將主栽品種尤力克檸檬設(shè)為對(duì)照組;甲醇(色譜純) 美國(guó)Fisher公司;BSTFA(含1% TMCS)、甲氧胺鹽酸鹽吡啶、核糖醇 美國(guó)Sigma-Aldrich公司;氦氣(99.999%) 四川恒發(fā)氣體有限公司。

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

1.2 檸檬果實(shí)外在品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定

參照檸檬等級(jí)指標(biāo)[20],觀察帶回實(shí)驗(yàn)室的8個(gè)檸檬品種果實(shí),記載檸檬果實(shí)的果形、果面以及色澤。隨機(jī)選取30個(gè)果實(shí),用電子天平(精度0.01 g)測(cè)定果實(shí)單果重;用萬(wàn)分之一數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量果實(shí)縱徑、橫徑；計(jì)算果形指數(shù)即縱徑/橫徑。具體分級(jí)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 檸檬果實(shí)等級(jí)指標(biāo)Table 1 Grading indices of lemon fruit

1.3 檸檬果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定

1.3.1 果實(shí)TSS、總酸含量和出汁率的測(cè)定 用數(shù)顯測(cè)量?jī)x測(cè)定可溶性固形物含量;將檸檬果實(shí)洗凈去皮榨汁,參照酸堿中和滴定法測(cè)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(zhì)量,計(jì)算出汁率。品質(zhì)指標(biāo)具體分級(jí)情況見表2。

表2 檸檬果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)Table 2 Inner indices of lemon fruit

1.3.2 檸檬果實(shí)糖酸代謝組分測(cè)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(jìn)。待測(cè)樣品經(jīng)提取(濃縮凈化、氮?dú)獯蹈?-肟化-衍生化三個(gè)步驟制得,具體操作如下:將檸檬洗凈、去籽、切片,經(jīng)50 ℃烘干、粉碎后過(guò) 200 目網(wǎng)篩,準(zhǔn)確稱取0.1 g檸檬果實(shí)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?dú)獯蹈珊罄鋬龈稍?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(shí)應(yīng)注意環(huán)境相對(duì)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(jī)檢測(cè),樣品應(yīng)即制即測(cè)。

1.3.2.2 GC-MS條件及其方法學(xué)考察 GC條件:HP-5 MS毛細(xì)管柱(30 m×0.32 mm,0.25 μm);進(jìn)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(shí)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(yàn)證儀器的穩(wěn)定性和檢測(cè)檸檬糖酸代謝組分方法的可靠性,對(duì)該方法進(jìn)行考察。精密度試驗(yàn):精確吸取尤力克檸檬供試溶液,重復(fù)進(jìn)樣6次,計(jì)算主要色譜峰面積及其RSD。穩(wěn)定性試驗(yàn):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(jìn)樣測(cè)定,計(jì)算主要色譜峰面積及其RSD。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016(Microsoft,Redmond,USA)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),SPSS 23.0(IBM Watson,Armonk,USA)進(jìn)行方差分析(Analysis of Variance,ANOVA)。通過(guò)SPSS 23.0軟件對(duì)8個(gè)檸檬品種果實(shí)糖酸代謝組分的相對(duì)含量進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 8個(gè)檸檬品種果實(shí)外觀品質(zhì)比較

由表4可知,其他7個(gè)品種與對(duì)照尤力克檸檬比較,果實(shí)的色澤沒有發(fā)生明顯變化，都呈現(xiàn)淡黃色,只有阿倫的色澤稍深,為黃色;8個(gè)品種果實(shí)光潔度未發(fā)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(fèi)米耐勞、維爾納和蒙納蓋洛,高達(dá)216.88 g。斐諾和庫(kù)托迪肯的最大單果重明顯大于尤力克,分別達(dá)到277.95和256.45 g,維爾納、費(fèi)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(shù)顯著大于尤力克和其他6個(gè)檸檬品種,高達(dá)1.60;斐諾的果形指數(shù)顯著大于蒙納蓋洛和費(fèi)米耐勞,為1.42,維拉弗蘭卡、庫(kù)托迪肯和蒙納蓋洛的果形指數(shù)大于尤力克,但差異不顯著,分別為1.36、1.35和1.33,費(fèi)米耐勞和蒙納蓋洛的果形指數(shù)小于尤力克,但差異不顯著,為1.28和1.31。8個(gè)檸檬品種的平均單果重和果形指數(shù)分別大于125 g和1.0,均達(dá)到優(yōu)等果標(biāo)準(zhǔn)。

表4 8個(gè)檸檬品種果實(shí)外觀品質(zhì)比較Table 4 Comparison of fruit appearance quality of eight lemon cultivars

2.2 8個(gè)檸檬品種果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)比較

2.2.1 8個(gè)檸檬品種果實(shí)TSS、總酸、固酸比及出汁率的比較 由表5可知,其他7個(gè)檸檬品種與對(duì)照尤力克比較,斐諾和尤力克的TSS含量顯著高于其他6個(gè)品種,分別高達(dá)7.80%和7.71%,8個(gè)檸檬品種果實(shí)可溶性固形物的排列順序?yàn)?斐諾>尤力克>維爾納>維拉弗蘭卡>庫(kù)托迪肯>費(fèi)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(gè)品種,達(dá)6.89%,8個(gè)檸檬品種果實(shí)總酸含量的排列順序?yàn)?斐諾>尤力克>維拉弗蘭卡>維爾納>阿倫>庫(kù)托迪肯>費(fèi)米耐勞>蒙納蓋洛。

表5 8個(gè)檸檬品種果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)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(dá)1.19,顯著高于費(fèi)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(gè)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(kù)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(fèi)米耐勞的固酸比顯著低于尤力克,為1.10。8個(gè)檸檬品種的出汁率各自呈現(xiàn)顯著水平。綜合8個(gè)檸檬品種的TSS、總酸和出汁率分析結(jié)果,尤力克、斐諾、維爾納和維拉弗蘭卡達(dá)到了優(yōu)等果標(biāo)準(zhǔn),阿倫、費(fèi)米耐勞、庫(kù)托迪肯和蒙納蓋洛達(dá)到一等果的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 8個(gè)檸檬品種果實(shí)糖酸組分測(cè)定結(jié)果

2.2.2.1 8個(gè)檸檬品種果實(shí)糖酸組分測(cè)定方法學(xué)考察結(jié)果 精密度試驗(yàn)結(jié)果顯示檸檬果實(shí)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(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果顯示檸檬果實(shí)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(wěn)定性好。

2.2.2.2 8個(gè)檸檬品種果實(shí)糖酸組分定性分析 本試驗(yàn)成功建立了測(cè)定檸檬果實(shí)中糖酸組分的檢測(cè)方法,結(jié)果見表6、表7。8個(gè)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(jī)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(fèi)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(kù)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(gè)檸檬品種果實(shí)代謝組分中化合物種類及相對(duì)含量間存在差異。

表6 8個(gè)檸檬品種果實(shí)糖組分及相對(duì)含量Table 6 Relative content of carbohydrate components in the fruits of eight lemon cultivars

表7 8個(gè)檸檬品種果實(shí)中酸組分及相對(duì)含量 Table 7 Relative content of acid components in the fruits of eight lemon cultivars

2.2.2.3 8個(gè)檸檬品種果實(shí)糖酸組分的相關(guān)性分析 以主栽品種尤力克作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果見表8。由糖酸組分相似度計(jì)算結(jié)果可知,費(fèi)米耐勞、斐諾、庫(kù)托迪肯、蒙納蓋洛、維爾納和維拉弗蘭卡彼此之間呈現(xiàn)極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)介于0.8185和0.9872之間,尤力克與維拉弗蘭卡呈負(fù)相關(guān),與其他6個(gè)品種都呈正相關(guān),但差異不顯著,阿倫與其他6個(gè)品種都呈正相關(guān),但差異不顯著。

表8 8個(gè)檸檬品種果實(shí)糖酸組分的相關(guān)性分析Table 8 Similarity evaluation results of carbohydrate acid components in the fruits of eight lemon cultivars

3 討論與結(jié)論

本研究成功建立了檸檬果實(shí)中糖酸代謝組分的GC-MS檢測(cè)方法,檢測(cè)結(jié)果顯示從8個(gè)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(jī)酸和氨基酸類11種,本研究結(jié)果與其他植物[24-25]的研究都能很好地解釋GC-MS檢出對(duì)象均為糖、有機(jī)酸和氨基酸及其衍生物等初生代謝產(chǎn)物,而次生代謝產(chǎn)物難以同初生代謝產(chǎn)物一起檢出,這也是GC-MS分析代謝組分的局限性。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),所檢測(cè)出的34種糖酸組分,糖及衍生物所占比例遠(yuǎn)大于有機(jī)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(fā),因此更易被檢測(cè)到。

8個(gè)檸檬品種的品質(zhì)比較結(jié)果表明,阿倫、費(fèi)米耐勞、斐諾、庫(kù)托迪肯、蒙納蓋洛、維爾納和維拉弗蘭卡7個(gè)檸檬品種果實(shí)的外觀品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)與主栽品種尤力克之間存在差異,這與魯劍巍等[26]、蔡躍臺(tái)[27]的研究結(jié)果相類似。8個(gè)檸檬品種的平均單果重大于125 g,果形指數(shù)大于1.0,均達(dá)到優(yōu)等果的標(biāo)準(zhǔn)。斐諾和尤力克的TSS含量分別高達(dá)7.80%和7.71%,極顯著高于其他6個(gè)品種。斐諾的總酸含量極顯著高于尤力克和其他6個(gè)品種,達(dá)6.89%。