黃皮種質資源果實糖組分及其含量特征分析

陳慧瓊，彭 程，常曉曉，陳 喆，陸育生，邱繼水

（廣東省農業科學院果樹研究所/農業農村部南亞熱帶果樹生物學與遺傳資源利用重點實驗室/廣東省熱帶亞熱帶果樹研究重點實驗室，廣東 廣州 510640）

【研究意義】黃皮〔Clausena lansium(Lour.)Skeels〕為蕓香科黃皮屬植物，是我國南方特有的水果［1-2］。黃皮果實風味獨特、營養豐富，且具有抗氧化、防衰老、抑腫瘤等功效［3-5］，是深受消費者喜愛的食藥兩用型水果。近年來，我國南方地區黃皮產業蓬勃發展，已成為推動鄉村振興發展的重要支撐力量［6］。隨著生活水平的提高，人們對黃皮果實品質的要求也越來越高。已知可溶性糖的組分、含量及構成比例不僅是果實風味形成的重要基礎，而且是果實品質的關鍵評價指標以及消費者接受度的重要衡量標準［7-9］。分析不同黃皮資源果實可溶性糖含量特點及遺傳多樣性，可為黃皮果實品質性狀及育種親本的選擇提供科學依據，對推動黃皮產業的高質量發展具有重要意義。【前人研究進展】甜度是果實風味的重要衡量指標，受可溶性糖組成及構成比例的影響［10］。研究表明，不同水果果實中的可溶性糖種類大同小異，以蔗糖、果糖和葡萄糖為主，構成比例因樹種不同存在顯著差異［8-9］。例如，柿果實和櫻桃果實糖組分以葡萄糖為主，其次為果糖和蔗糖［11-12］；梨果實糖組分以蔗糖為主，其次為山梨醇和果糖［13］；蘋果果實糖組分含量由大到小依次為果糖、蔗糖、葡萄糖、山梨醇［14］；芒果果實糖組分以蔗糖為主，果糖和葡萄糖次之［15］。近年來，黃皮果實糖、酸含量的研究也陸續被報道，主要集中在總糖和有機酸，關于可溶性糖組成的研究甚少。張澤煌等［16］利用高效液相色譜法（HPLC）分析了大雞心黃皮和無核黃皮兩個品種的果實糖、酸含量，發現成熟果以檸檬酸為主、蘋果酸含量較少。孫德權等［17］分析了9 種黃皮果實中的糖酸組分，發現可溶性糖中果糖含量最高，屬于單糖積累型。陸育生等［18］分析了78 份不同黃皮種質果實中的糖含量、酸含量、單果質量、果形指數等14 項品質指標，發現不同黃皮種質的果實品質性狀存在豐富的多樣性，其中糖酸比的變異系數達105.24%，多樣性顯著；該研究通過相關性分析還發現，可滴定酸（TA）和可溶性糖組分在不同種質果實中的含量差別可能在一定程度上決定了黃皮果實風味的差異，為后續果實風味評價提供了理論依據。彭程等［19］分析了184 份黃皮種質資源的有機酸成分，結果顯示黃皮果實以檸檬酸為主，且絕大部分資源總酸含量偏高。【本研究切入點】糖是果實生長發育過程中的基礎物質，其含量和種類是決定果實內在品質的重要指標［20］。然而，目前針對黃皮種質資源風味評價的研究主要集中在總糖含量、糖酸比分析、固酸比分析或有機酸成分及含量分析等方面，存在種質資源數量不具代表性且對糖組分的分析不夠全面等問題。【擬解決的關鍵問題】本研究以農業農村部廣州黃皮資源圃中篩選的核心種質資源果實為研究材料，采用蒽酮比色法和酸堿滴定法分析果實總糖和總酸含量，利用HPLC 法分析果實糖組分及含量，通過主成分分析方法綜合分析核心黃皮種質品質，篩選出綜合品質高的優良品系，為后續以優質黃皮選育為目的的分子遺傳改良提供重要的材料基礎，也為黃皮產業結構調整提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以課題組前期利用SSR 分子標記對農業農村部廣州黃皮資源圃保存的黃皮種質資源進行基因分型后，篩選出的64 份黃皮核心種質資源果實為試驗材料（表1），該核心種質最大程度保持了原群體的遺傳多樣性。試驗材料均種植在農業農村部廣州黃皮資源圃（地理位置113°22′E、23°09′N，海拔20 m）和育種圃中，種質資源樹齡均在15 年以上，土肥管理一致，每年能夠正常開花結果。本研究以2020、2021 年兩年數據作為分析依據，這兩年氣候條件接近，果實表型數據特征一致。

表1 供試64 份黃皮種質資源Table 1 64 wampee germplasm resources for test

1.2 試驗方法

1.2.1 果實外在品質測定 每份黃皮資源選取30 個果實，用電子天平稱量單果質量，采用游標卡尺測量果實縱徑和橫徑（測量部位為果實中心處十字切面），計算果形指數（果形指數=縱徑/橫徑）。

1.2.2 果實內在品質測定 每份黃皮種質資源，選取長勢一致的3 棵黃皮樹，在每棵樹的東、南、西、北4 個方位選取大小一致、成熟度一致的15 個果實，將采集到的180 顆黃皮果實充分混勻，分成3 等份，為3 個生物學重復。將每個生物學重復的60 顆果實去核，果肉切碎混勻，在組織研磨儀中磨成勻漿，分別測定TA 和可溶性固形物（TSS）含量；將用于測定可溶性糖和糖組分的勻漿用液氮速凍，-80 ℃保存備用。TSS 含量采用Atago PAL-1手持型可溶性固形物測定儀測定，可溶性總糖采用蒽酮比色法測定，TA 含量采用酸堿滴定法測定，每個樣品3 次重復，糖酸比=可溶性總糖/TA，固酸比=TSS/TA。

1.2.3 糖組分含量測定 采用HPLC 對黃皮果實中糖組分及其含量進行測定，分析儀器為Agilent 1290 超高壓液相色譜儀，色譜柱為Agilent Zorbax Carbohydrate 柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）。色譜條件：流動相為乙腈/水（75/25），流速為1.0 mL/min，柱溫箱為30℃，檢測器RID 溫度為30℃，每次進樣體積為5 μL。采用外標法定量分析每個樣品中糖組分的含量，試驗所用果糖、葡萄糖、蔗糖等標樣均購自Sigma 公司。總糖含量為果糖、葡萄糖和蔗糖之和。

試驗數據采用Excel 2019 處理，運用SPSS 22.0 進行差異顯著性、相關性和因子分析。

2 結果與分析

2.1 64 份黃皮種質資源果實基本品質指標分析

由表2 可知，64 份黃皮種質資源果實單果質量分布在3.82～13.17 g 之間，平均單果質量為7.34 g，變異系數為27.63%；果形指數為1.57～0.94，平均1.16，變異系數為12.40%；TSS含量10.96%～24.55%，平均18.08%，變異系數為14.35%；可溶性總糖含量8.04%～16.96%，平均11.88%，變異系數為14.70%；TA含量0.11%～1.95%，平均1.01%，變異系數45.01%；糖酸比變異系數為130.69%，固酸比變異系數為125.39%，且糖酸比和固酸比在黃皮種質資源間趨勢基本一致。其中，潮州冰糖（119）糖酸比最高，大目埕5 號（222）糖酸比最低。因此，64份黃皮種質資源果實糖酸比變異系數最大，果形指數變異系數最小，表明不同核心種質黃皮果實間品質存在較大差異。

表2 64 份黃皮種質資源果實基本品質指標分析Table 2 Analysis of basic quality indexes of fruits from 64 wampee germplasm resources

（續表2）

2.2 64 份黃皮種質資源果實品質指標相關性分析

對64 份黃皮核心種質果實果形指數、單果質量、TSS 含量、可溶性總糖含量、TA 含量、糖酸比、固酸比進行相關性分析，結果（表3）表明，果形指數與單果質量、TA 含量呈極顯著正相關關系，與糖酸比、固酸比呈極顯著負相關關系；糖酸比與固酸比呈極顯著正相關關系。

表3 64 份黃皮種質資源果實品質指標間的相關系數Table 3 Correlation coefficient among basic quality indexes of fruits from 64 wampee germplasm resources

2.3 64 份黃皮種質資源果實糖含量分析

由表4 可知，64 份黃皮種質資源果實葡萄糖、果糖和蔗糖三者總含量分布在41.15～134.40 mg/g之間，平均86.93 mg/g，變異系數為15.61%，其中早豐黃皮（010）總糖含量最高、二蝥雞心（125）總糖含量最低。64 份黃皮種質資源果實蔗糖含量分布在18.65～74.85 mg/g 之間，平均44.28 mg/g，變異系數為16.39%，蔗糖占比平均為50.94%；果糖含量分布在11.15～46.85 mg/g之間，平均22.56 mg/g，變異系數為16.53%，果糖占比平均為25.95%；葡萄糖含量介于9.70～32.10 mg/g，平均20.00 mg/g，變異系數為16.39%，葡萄糖占比平均為23.11%。由此可知，黃皮種質資源果實糖組分中以蔗糖含量最高、占比最大，果糖含量次之，葡萄糖含量最低，表明黃皮種質資源果實糖組分以蔗糖為主。

表4 64 份黃皮種質資源果實糖含量分析Table 4 Analysis of sugar contents of fruits from 64 wampee germplasm resources

2.4 64 份黃皮種質資源果實糖組分含量與總糖含量的相關性分析

為進一步了解黃皮果實中各糖組分含量之間的關聯度，對3 種糖組分含量進行相關性分析，結果（表5）表明各糖組分含量之間的相關程度較高。其中，果糖含量、葡萄糖含量、蔗糖含量以及總糖含量相互間均呈極顯著正相關關系，蔗糖含量與總糖含量之間的相關系數最高為0.701，也進一步證實蔗糖為黃皮果實糖組分的主成分。

表5 各糖組分含量之間的相關性分析Table 5 Analysis of correlation among various sugar components contents

2.5 主成分分析

對64 份核心黃皮種質基本品質指標和糖組分進行主成分分析，結果（表6）表明前5 個主成分的累積貢獻率為87.231%，可以基本表達10個品質指標所代表的遺傳信息。第1 主成分貢獻率為32.645%，主要是總TA含量、糖酸比、固酸比；第2 主成分貢獻率為21.710%，主要是果糖含量、葡萄糖含量和蔗糖含量。第3 主成分貢獻率為13.660%，主要是單果質量。第4 主成分貢獻率為11.059%，主要是可溶性總糖含量。第5 主成分貢獻率為8.157%，主要是果形指數和TSS 含量。

表6 各主成分的特征值、貢獻率和累積貢獻率Table 6 Characteristic value,contribution rate and accumulative contribution rate of main components

（續表4）

以主成分貢獻率為權重，計算各樣品前5 個主成分的分值與相應權重之積的累加之和，得到綜合分值和排名（表7）。從綜合品質性狀上來看，綜合分值越高，排名越靠前。綜合排名前10 位（綜合分值＞3.5）的分別是遲熟雞心（021）、海珠尖嘴（098）、鷹嘴黃皮（008）、早豐黃皮（010）、大果雞心（046）、金豐黃皮（067）、叢城甜黃皮（050）、塔下甜皮（086）、瓊15 號（101）、祿田獨核（091）。

表7 主成分得分及排名Table 7 Scores and rankings of main components

3 討論

蕓香科黃皮屬植物在全球約有30 種，主要見于亞洲、非洲及大洋洲。我國約有10 種及2 個變種，分布于長江以南地區，其中以廣東、廣西以及云南栽培種類最多［21-22］。我國有長期的黃皮栽培歷史，是世界黃皮遺傳資源多樣性中心，僅農業農村部廣州黃皮資源圃就保存有250 多份黃皮種質資源，這些種質資源的遺傳多樣性極其豐富［23-24］。本研究選取其中64 份黃皮特色種質資源，這些種質資源涵蓋許多特色優良種質，能夠充分代表原始種質的多樣性。因此，分析黃皮核心種質資源的基本品質和糖組分及含量，可為黃皮的遺傳改良和新品種的培育提供依據。

甜味是果實品質的重要指標，也是消費者判斷果實成熟度的重要依據［7］。孫德權等［17］報道黃皮果實中可溶性糖主要由果糖、葡萄糖和蔗糖組成，其中果糖占比最高［17］。但本研究通過分析64 份核心種質黃皮果實中的糖組分發現，蔗糖為黃皮果實中主要糖組分，果糖和葡萄糖次之，屬于蔗糖積累型。孫德權等只選取9 個黃皮品種進行研究，而本研究所選試驗樣本量較大，且遺傳多樣性豐富，試驗結果更具有代表性。同時，本研究發現，黃皮果實蔗糖含量、果糖含量、葡萄糖含量比例約為2 ∶1 ∶1，與柑橘糖組分比例2.5 ∶1 ∶1［25］相近，這可能與黃皮和柑橘同屬于蕓香科柑橘亞科有關。已有研究表明，柑橘亞科其他屬植物果實糖組分均以蔗糖為主，其次為果糖和葡萄糖［26-27］，進一步表明本研究結果的可靠性。另外，本研究發現，供試64 份核心種質黃皮果實糖組分變異系數在15.61%～16.39%之間，表明不同種質黃皮果實間糖組分含量差異大，也充分表明篩選出的64 份核心種質能夠充分代表黃皮種質資源的多樣性。目前已知果實糖、酸含量屬于數量性狀，由多基因控制，表現型易受到環境影響［28］，對不同黃皮品種間糖組分含量差異的調控機制有待進一步探究。

本研究通過對核心黃皮種質果實品質指標和糖組分含量進行降維分析，綜合評價黃皮果實品質情況，并從中篩選出10 份果實品質性狀優良的黃皮種質。其中，金豐黃皮（067）的肉質細嫩甜酸、風味濃，該品種2015 年通過廣東省農作物品種審定，為廣東省農業主導品種；早豐黃皮（010）果肉黃色，肉質脆嫩，味清甜、有蜜味，果汁含量多，該品種2010 年通過廣東省農作物品種審定；叢城甜黃皮（050）口味清甜、有蜜味，該品種2008年通過廣東省農作物品種審定，為廣州市從化區黃皮主要栽培種之一；以上品種的審定及推廣進一步表明本研究結果的可靠性。以主成分貢獻率為權重的綜合品質評分前十名的品種還有遲熟雞心（021）、海珠尖嘴（098）、鷹嘴黃皮（008）、大果雞心（046）、塔下甜皮（086）、瓊15 號（101）和祿田獨核（091）等，目前這些品種還未進行審定及推廣種植，可為后期黃皮產品產業調整和推廣提供優質的材料基礎。

4 結論

黃皮種質資源果實糖組分以蔗糖為主，為蔗糖積累型，且黃皮果實蔗糖含量、果糖含量、葡萄糖含量比例約為2 ∶1 ∶1。黃皮果實糖酸比變異系數最大、達13.69%，果形指數變異系數最小、僅為12.40%，表明不同核心種質黃皮果實間品質存在較大差異，糖酸比不同使黃皮不同品種（系）風味各異。綜合品質評分前十名的品種中，鷹嘴黃皮（008）可溶性總糖含量高達16.96%，可作為高糖黃皮品種；塔下甜皮（086）果糖占比高達35.41%、糖酸比高達102.14，可作特色風味黃皮品種。本研究可優化黃皮的品種結構，為后續黃皮雜交育種、新品種選育及黃皮產業結構調整提供重要的候選材料和理論依據。