新疆吐魯番地區不同品種甜瓜營養成分分析及品質綜合評價

邵旭鵬，李寐華，沈 琦，范盈盈，方曉彤，王 成，劉峰娟,

（1.新疆農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，新疆烏魯木齊 830091；2.農業農村部農產品質量安全風險評估實驗室，新疆烏魯木齊 830091；3.新疆農產品質量安全重點實驗室，新疆烏魯木齊 830091；4.新疆農業大學食品科學與藥學學院，新疆烏魯木齊 830052；5.新疆農業科學院哈密瓜研究中心，新疆烏魯木齊 830091；6.新疆農業科學院科研管理處，新疆烏魯木齊 830091）

甜瓜屬于葫蘆科甜瓜屬，一種蔓性草本植物，其果實香甜，營養物質含量豐富，口味獨特，是深受我國消費者喜愛的水果之一[1]。甜瓜果實中富含有機酸、可溶性固形物、糖、維生素C等物質，除此之外，還含有一些功能性物質，如類黃酮、總酚等，具有抗癌、抗氧化、抗炎的作用[2?5]。目前，對甜瓜采后貯藏[6]、鮮切處理[7]、栽培技術[8]、產量提升[9]、營養成分[10]報道較多。王佳豪等[11]測定了不同品種‘羊角脆’類甜瓜的營養品質并進行了綜合評價，潘好斌等[12]測定了不同薄皮甜瓜成熟期的質地品質，黃倩等[13]測定了北京地區不同品種甜瓜的維生素C、可溶性固形物、可溶性糖等營養品質，胡國智等[14]對不同施肥量的甜瓜風味品質進行了測定分析。現有研究主要對甜瓜部分營養物質或不同處理引起甜瓜成分變化進行研究，缺乏不同品種甜瓜營養品質評價的較為系統的研究。

本實驗通過測定新疆吐魯番地區種植的甜瓜俊秀、西州密17 號、西州密25 號、風味5 號、風味8 號、比謝克辛、納斯蜜、花玫8 個不同品種的單果重、縱橫徑、果肉厚、硬度、可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白質、葡萄糖、蔗糖、果糖、檸檬酸、蘋果酸、丁二酸、富馬酸等14 個常規營養指標以及總酚、類黃酮、對DPPH及ABTS自由基清除率，并通過主成分分析、系統聚類分析，建立了甜瓜綜合品質評價體系，以期為甜瓜選育及優質甜瓜篩選提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗甜瓜（納斯蜜、花玫、西州密17 號、西州密25 號、風味5 號、風味8 號、比謝克辛、俊秀）均統一種植于新疆農業科學院吐魯番所實驗基地，盡量避免其他因素如光溫條件、施肥條件、肥水管理等對甜瓜果實品質的影響，使得品種差異是影響甜瓜品質的主要因素。在甜瓜成熟期，隨機挑選成熟度適中，無病蟲害的各品種甜瓜分別20 個，于24 h內運回新疆農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所實驗室，運回后，對其中10 個甜瓜馬上測量其可溶性固形物、縱橫徑、重量等生理指標，其余甜瓜根據四分法切分后，全果打漿處理置于?20 ℃冰箱冷藏，待測；抗壞血酸 分析純，鄭州市化學試劑三廠；濃鹽酸、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、硫酸、硫酸銅、磷酸等分析純，天津市致遠化學試劑有限公司；甲醇、乙腈、無水乙醇 色譜純，美國Fisher Scientific公司；2,2-聯氮雙（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH) 分析純，安寶科學儀器（上海）有限公司；果糖、葡萄糖、蔗糖、蘋果酸、檸檬酸、富馬酸等 色譜純，上海山浦化工有限公司。

DW-86W100 醫用低溫保存箱(海爾) 青島海爾特種電器有限公司；ST-16gR高速冷凍離心機Thermo Fisher ScientificThermo electron led gmbh（德國）；UV-2700 紫外分光光度計 SHIMADZUshimadzu corporation（日本）；HHH.S11-6 電熱恒溫水浴鍋 上海博訊實業有限公司醫療設備廠；Model XSE204 分析天平 METTLER TOLEDO（瑞士）；Waters2695 型高效液相色譜儀 美國Waters公司；BSA223s型電子天平 美國賽多利斯公司；GY-4 數顯水果硬度計 溫州韋度電子有限公司；LB20T手持式糖度計 廣州市速為電子科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 果實外觀品質測定 隨機挑選10 個甜瓜果實，使用電子天平稱量其單果重；沿瓜赤道部位切開，在橫切面上選取6 個點測量果實硬度，使用硬度儀測量硬度；利用直尺測量甜瓜縱橫徑以及果肉的厚度，果形指數由如下公式計算：

1.2.2 果實營養品質及功能指標的測定

1.2.2.1 可溶性固形物含量的測定 采用手持糖度計測定，取5.0 g甜瓜果實研磨后，過濾后取汁測定。

1.2.2.2 維生素C含量的測定 使用2,6-二氯靛酚滴定法測定[13]，稱取10.0 g甜瓜樣品置于研缽中，加入少量2%草酸溶液，在冰浴條件下研磨成漿狀，轉入到100 mL容量瓶中，用2%草酸液沖洗研缽后，亦倒入容量瓶中，再用2%草酸溶液定容至刻度，搖勻、提取10 min后，過濾收集溶液備用。用移液器吸取10.0 mL濾液置于100 mL的三角瓶中，用已標定的2,6-二氯酚靛酚溶液滴定至出現微紅色，且15 s不褪色為止，記下染料的用量。同時，以10.0 mL 2%草酸溶液作為空白按同樣方法進行滴定，重復三次。2,6-二氯酚靛酚溶液的標定：取10.0 mL標準抗壞血酸溶液于錐形瓶中，用2,6-二氯酚靛酚溶液滴定至微紅色，15 s不褪色即為終點，根據消耗的2,6－二氯酚靛酚溶液的量計算出每1 mL染料溶液相當的抗壞血酸毫克數（重復三次，取平均值）。

1.2.2.3 可溶性蛋白含量的測定 使用紫外吸收法測定[13]，以牛血清蛋白為標準品，制作標準曲線，得到回歸方程：y=0.1128x+0.0057，R2=0.995；稱取2.0 g甜瓜樣品，加入5.0 mL蒸餾水，研磨成勻漿后，于4 ℃、12000×g離心20 min，收集上清液即為可溶性蛋白質提取液，低溫保存備用，將提取液倒入石英比色皿中，于280 nm波長測定其吸光度值，根據標準曲線計算可溶性蛋白質含量。

1.2.2.4 酚類物質類黃酮及總酚含量的測定 使用紫外比色法測定[15]，稱取2.0 g甜瓜樣品，加入少許經預冷的1% HCl-甲醇溶液，在冰浴條件下研磨成勻漿，轉入20 mL刻度試管中。用1% HCl–甲醇溶液沖洗研缽，一并轉移到試管中，定容至刻度，混勻，于4 ℃避光提取20 min，期間搖動數次。然后過濾，收集濾液待用。以1% HCl–甲醇溶液作空白參比調零，取濾液分別于波長280 nm和325 nm處測定溶液的吸光度值，重復三次。以每克鮮重果蔬組織在波長280 nm處吸光度值表示總酚含量，即OD280nm/g FW；在波長325 nm處吸光度值表示類黃酮物質含量，即OD325nm/g FW。

1.2.2.5 ABTS和DPPH自由基清除率測定 參考Larrauri[16]的方法。a.DPPH自由基清除率的測定：準確稱取25 mg DPPH，用無水乙醇定容至50 mL，制成的DPPH溶液濃度為0.5 g/mL，量取此溶液24 mL，無水乙醇定容至100 mL制成濃度為0.12 g/mL的DPPH溶液。吸3.8 mL DPPH溶液（0.12 g/mL）于試管中，加入200 μL待測液，搖勻后，置于黑暗室溫下放置30 min，在517 nm處測定吸光值，同時以200 μL無水乙醇代替待測液做空自對照。DPPH自由基清除率(%)=式中：Ai為1 mL酶液與3.8 mL DPPH混合液吸光度；Af為1 mL無水乙醇與3.8 mL DPPH混合液吸光度。

b.ABTS自由基清除率的測定：ABTS原液10 mL（7 mmol/L）與過硫酸鉀179 μg（140 mmol/L在室溫黑暗環境中反應16 h生成ABTS自由基陽離子），將準備好的ABTS混合液用去離子水稀釋至在734 nm處分光光度計分光度值為0.700±0.050。然后吸取0.1 mL的樣品加入3.9 mL的ABTS稀釋液，搖勻，在避光室溫條件下反應6 min，然后在734 nm處測吸光值。式中：A1為0.1 mL提取酶液和3.9 mL ABTS工作液吸光度；A0為0.1 mL磷酸緩沖液和3.9 mL ABTS工作液吸光度。

1.2.2.6 糖酸組分的測定 檸檬酸、蘋果酸、酒石酸等有機酸和葡萄糖、蔗糖、果糖等糖類物質含量的測定方法均為液相色譜法[17]。

1.3 數據處理

采用Excel 2019 進行數據統計分析，指標的均值間比較均用Duncan新復極差法進行差異顯著性分析（P<0.05）[18]，所有的指標測定均有三次重復，結果用測定指標的平均值±標準誤差表示，使用SPSS 20.0軟件進行主成分分析[19]和系統聚類分析[20]，SIMCA 14.1軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同品種甜瓜果實外觀品質分析

由表1 可知，不同品種甜瓜的物性指標存在差異。八種甜瓜的單果重分布為0.696～2.069 kg，其中甜瓜俊秀的單果重最高，單果重最低的為風味5 號，比謝克辛、風味8 號單果重低于1 kg，其他品種甜瓜均介于1～2 kg之間，品種對單果重的影響差異顯著（P<0.05）。八種甜瓜的硬度在2.74～4.55 N/cm2之間，其中甜瓜花玫硬度最高，風味8 號、西州密25 號的硬度大于4 N/cm2，比謝克辛硬度最低為2.74 N/cm2。根據果形指數可發現，研究的8 個甜瓜果實指數均大于1，表明8 個品種甜瓜均呈現橢圓或長圓形，其中甜瓜比謝克辛和風味8 號的果形指數較低分別為1.27、1.29，與其他甜瓜果形指數呈現顯著性差異（P<0.05）。從果肉厚度看，花玫果肉最厚，為4.6 cm，比謝克辛最薄，為2.7 cm。

表1 不同品種甜瓜物性指標比較Table 1 Comparison of physical properties of different varieties of melon

2.2 不同品種甜瓜果實營養價值及抗氧化活性分析

由表2 可知，可溶性固形物在本研究的8 個甜瓜品種中差異顯著（P<0.05）：納斯蜜可溶性固形物含量最大，其次為比謝克辛、花玫、西周密25 號，其余甜瓜可溶性固形物含量小于15%，風味8 號的可溶性固形物的含量最小，為9.3%，顯著低于其他品種（P<0.05）；維生素C在人體中有很大的作用，可以預防多種疾病[21]，在8 個不同品種甜瓜中，維生素C的含量差異顯著（P<0.05），其中納斯蜜含量最高，每100 g的果實中有18.9 mg維生素C，其次西州密25 號果實中也有較多的維生素C，為16.6 mg/100 g，而甜瓜俊秀、花玫中分別只有3.77、6.66 mg/100 g維生素C，其余甜瓜維生素C含量均大于10 mg/100 g。蛋白質作為人體必需的營養素之一，在甜瓜中也有較大的含量，甜瓜納斯蜜、花玫的含量較多，分別為27.71、27.41 μg/mL，是最低風味系列甜瓜的25 倍，二者與其他品種甜瓜差異顯著（P<0.05）；不同品種類黃酮含量在0.093～0.341 OD325nm/g FW之間，其中風味8 號含量最高，為0.341 OD325nm/g FW，與其他甜瓜有著顯著差異（P<0.05），甜瓜西州密25 號類黃酮含量最低，為0.093 OD325nm/g FW；總酚含量在不同品種甜瓜間差異顯著（P<0.05），在0.354～0.454 OD280nm/g FW之間，最高為花玫，最低為西州密25 號；DPPH、ABTS自由基清除率是衡量果實抗氧化活性的指標，從表中可以看出，DPPH自由基清除率最高的甜瓜品種是風味5 號，為40.52%，其次為風味8 號，為39.58%，與其他品種有著顯著差異（P<0.05），最低的為西州密17 號，有23.74%的清除率。ABTS自由基清除率中最高的是風味5 號及風味8 號，分別為48.91%、45.19%，與其余甜瓜也呈現出顯著差異（P<0.05），最低的是甜瓜花玫，為29.18%。

表2 不同品種甜瓜果實營養品質及抗氧化活性Table 2 Nutritional quality and antioxidant activity of different varieties of melon fruits

2.3 不同品種甜瓜果實糖酸組分分析

糖酸含量是形成果品營養價值和風味特點的重要基礎物質[22]，如表3 所示，在本研究的8 種甜瓜中檢測到的有機酸有蘋果酸、檸檬酸、丁二酸、富馬酸這四種，其中富馬酸的含量均小于0.1 g/kg，含量不多，在西州密25 號中有0.0231 g/kg，為8 個品種中最高，其次為納斯蜜，有0.0178 g/kg的富馬酸，均與其他甜瓜有著顯著差異（P<0.05）；檸檬酸含量最高的為風味5 號有4.75 g/kg，其次為風味8 號有3.93 g/kg，均顯著高于（P<0.05）其他品種甜瓜，其中俊秀的檸檬酸含量最低，為0.07 g/kg，較其他種類甜瓜低40～68 倍；蘋果酸中含量最高的風味5 號為2.88 g/kg，最低的比謝克辛為0.52 g/kg，在不同品種間也呈現出顯著差異（P<0.05）；丁二酸在甜瓜風味5 號中含量最高，高出最低甜瓜比謝克辛5 倍。可溶性糖在甜瓜中檢測到的主要為蔗糖、果糖、葡萄糖，其中果糖是甜瓜甜度的直觀表示，在本研究的8 個品種甜瓜中，納斯蜜果糖含量最高，為3.85 g/100 g，高出最低甜瓜比謝克辛1 倍，同樣在不同品種間果糖含量呈現出顯著差異（P<0.05）；葡萄糖納斯蜜的含量也是最高，為4.26 g/100 g，最低的西州密17 號僅有0.22 g/100 g的葡萄糖，二者差異18 倍；蔗糖含量同樣也是品種納斯蜜中最高，為4.52 g/100g，與其他品種差異顯著（P<0.05），其次花玫有1.67 g/100 g，其余甜瓜品種的蔗糖均小于1 g/100 g。

表3 不同品種甜瓜糖酸比較Table 3 Comparison of sugar and acid of different varieties of melon

2.4 不同品種甜瓜果實品質主成分分析

由表4 可知，利用主成分分析法對本研究數據進行分析，提取到4 個主成分，累積的方差貢獻率達到89.409%，反映了絕大多數的原始數據信息。其中荷載矩陣的因子荷載值主要反映了甜瓜各營養品質指標對主成分荷載的相對大小和影響的方向[17]，如表4 和表5 所示，第1 主成分的方差貢獻率為35.104%，其中荷載值較大的是富馬酸、可溶性固形物、維生素C和可溶性蛋白質，均為正值且大于0.8，荷載值較高為負值的指標為總酚，荷載值為?0.875，主要反映了甜瓜的內在品質，可稱為內在品質因子；第2 主成分在ABTS自由基清除率、檸檬酸和蘋果酸上有著較大的荷載值且呈正向，方差貢獻率為26.730%，可稱為抗氧化和風味因子；第3 主成分主要在葡萄糖、果糖、蔗糖上有著較大的荷載值，方差貢獻率為19.032%，稱為甜味因子；第4 主成分中果形指數的荷載值較大，為0.892，方差貢獻率為8.543%，稱之為外觀因子。

表4 甜瓜品質評價因子的特征值和累積方差貢獻率Table 4 Characteristic values and cumulative variance contribution rate of melon quality evaluation factors

表5 主成分荷載矩陣Table 5 Principal component load matrix

由圖1a可知，不同品種甜瓜樣品的區分效果較好，8 個實驗樣品數據點均分步于95%的置信區間內，將得分圖分為4 個象限，可以看到，不同品種甜瓜分別位于不同的象限，甜瓜‘風味5 號’分布于第一象限，與第4 象限的‘風味8 號’有著較好的聚集性，說明其含有的營養品質含量相近，但這二種甜瓜果實遠離其他甜瓜，說明其營養品質含量差異較大；‘納斯蜜’和‘西州密25 號’位于第二象限；‘比謝克辛’、‘西州密17 號’和‘俊秀’位于第三象限，其中‘比謝克辛’和‘西州密17 號’有較好的聚集性；‘花玫’分別于PC2分隔線上，說明其分別特征主要受主成分1 的影響。

由圖1b可知，‘風味5 號’和‘風味8 號’中的DPPH自由基清除率、ABTS自由基清除率、類黃酮、總酚和葡萄糖等含量較高，故分布于PC1 正方向；‘納斯蜜’中的蔗糖、維生素C、蘋果酸和蔗糖等含量較高，故分布于PC2 正向；‘俊秀’的單果重最大，故分布于PC2 負向，綜上可得，正是這些營養品質含量的差異造成不同品種甜瓜樣品之間的差異。

圖1 不同品種甜瓜的PCA得分圖（a）和荷載圖（b）Fig.1 PCA score diagram (a) and load diagram (b) of different varieties of melon

2.5 不同品種甜瓜果實品質綜合評價

為了消除不同單位及數據量綱的影響，對營養品質等原始數據進行標準化處理，即處理完均值為0，標準差為1 的無量綱數據。根據標準化后的各品質指標及因子荷載矩陣計算個主成分得分，公式如下：

以4 個主成分分別對應的方差貢獻率占累積方差貢獻率的比例作為權重，計算不同品種甜瓜的綜合評價得分。

根據綜合評價模型計算不同甜瓜的得分并進行排序，如表6 所示，綜合得分越高表明綜合品質越好。排名前三的是納斯蜜、西州密25 號、花玫，較其他甜瓜品種來說，這三種甜瓜綜合品質較優，其中甜瓜納斯蜜的得分遠遠大于其他甜瓜得分，最差的是甜瓜俊秀，表明其綜合品質不如其他7 種甜瓜。

表6 不同品種甜瓜果實品質預測評價Table 6 Prediction and evaluation of different varieties of melon fruit quality

2.6 不同品種甜瓜果實品質聚類分析

利用系統聚類法對不同品種甜瓜的品質等指標進行聚類分析，根據聚類分析結果，取遺傳距離為7.5，將8 種甜瓜分為4 類，如圖2 所示，第1 類為風味8 號和風味5 號；第2 類為西州密17 號、西州密25 號、比謝克辛及納斯蜜；第3 類為花玫；第4 類為俊秀。其中第1 類的2 種甜瓜為特色甜瓜，除了甜之外，還有著酸的口感，其檸檬酸含量顯著高于其他類甜瓜（P<0.05），蘋果酸含量風味5 號最高，風味8 號也較高，DPPH、ABTS自由基清除率顯著高于其他甜瓜（P<0.05）；第2 類的4 種甜瓜的維生素C含量均顯著高于其余甜瓜（P<0.05），其他指標如可溶性固形物、可溶性蛋白質、葡萄糖等均有較高的含量。第3 類果形指數、果肉厚度、硬度顯著高于其他品種甜瓜（P<0.05）；第4 類甜瓜俊秀的單果重顯著高于其他甜瓜（P<0.05），維生素C的含量最低。

圖2 8 種甜瓜聚類分析Fig.2 Cluster analysis of 8 melons

可以看出不同品種甜瓜品質等指標的聚類分析結果與主成分分析結果相近，較好的體現了甜瓜不同品種之間的差異性，因此，本研究采取系統聚類分析法是可行的，可為甜瓜種間差異分析、營養評價及挑選優良品種等提供實質的參考。

3 討論與結論

甜瓜的果實品質是決定其是否有市場競爭力的重要因素，而富含生物活性的品種隨著人們越來越重視自身保健，必將會成為消費者的首選，對于不同品種甜瓜營養品質進行分析，能更好了解該品種品質的特性，對新品種選育乃至指導品種產業結構調整都有重要意義。

本研究測定的8 個不同品種的甜瓜均種植于新疆農業科學院吐魯番所基地，保證了8 個甜瓜品種的生長環境、光溫條件、海拔高度和水肥管理等相同，避免了其對甜瓜品質的干擾[23]，使得本研究所得到的大多數數據是由品種的品質特性決定的。對不同品種甜瓜營養品質測定，發現不同品種間多數指標均存在顯著差異。古娜斯·葉爾肯等[2]在對新疆甜瓜營養品質測定中，以‘風味8 號’為試材，測定到其可溶性固形物含量為10.2%±1.23%，與本試驗測定無較大的差異。黃月瓊等[24]以‘西州密17 號’及‘西州密25 號’等作為試材，比較不同品種甜瓜果實差異，結果表明其二種甜瓜果實中維生素C含量分別為4.43 mg/100 g、1.62 mg/100 g；而張敬敬等[25]的結果表明這二種甜瓜維生素C的含量分別為9.49 mg/100 g、24.05 mg/100 g，均與本試驗測定結果有著較大的差異，可能是由于產地[26]、種植環境、溫光條件以及采收期[27]不同造成這種現象。潘好斌等[12]對不同品種甜瓜的與質地有關的品質指標進行了測定，測定的14 個與質地相關的品質指標中，除了彈性、水分質量分數之外，其他12 個質地指標均在不同品種甜瓜中呈現出顯著差異（P<0.05），并對甜瓜的質地品質進行了綜合評價，得到甜瓜‘玉美人’、‘彩虹七號’綜合質地品質最優。

果實的糖酸組成是果實主要的內在品質，糖酸種類及含量與甜瓜風味緊密相關。在本研究中，發現甜瓜中主要的糖為蔗糖、果糖及葡萄糖，各品種間均有著較為顯著的差異，8 個品種中‘納斯蜜’蔗糖、果糖及葡萄糖均為最高，分別為4.52、3.85 和4.26 g/100 g。發現甜瓜中主要有機酸為蘋果酸、檸檬酸、丁二酸和酒石酸，在本研究8 個品種中‘風味5 號’和‘風味8 號’這兩個具有酸甜口感的甜瓜的檸檬酸顯著大于其他品種甜瓜（P<0.05）。王樂樂[28]對32 份甜瓜種質主要品質性狀評價分析，發現甜瓜中糖種類組成為蔗糖、果糖及葡萄糖，這與本研究一致。本研究還發現，不同品種間總酚和類黃酮含量也呈現出明顯差異，顯然是由不同品種遺傳特性差異造成的。基于甜瓜各品種果實性狀不同聚類分析將8 個甜瓜品質聚為4 類，發現糖酸含量、單果重和維生素C等含量的差異是聚為4 類的主要影響因素。通過主成分分析將18 個指標以4 個因子代替，更清楚表現不同品種甜瓜的品質差異。

綜上分析，不同品種的甜瓜在營養品質上有著較大的差異，根據本研究構建的綜合評價模型，得到甜瓜‘納斯蜜’最優，其次為‘西州密25 號’和‘花玫’，其余甜瓜品種較差，這與基本營養成分、活性物質分析及抗氧化活性分析的結果一致。本研究結果可為甜瓜的品種選育及推廣等提供一定的理論依據。