李属（Prunus）果树品种资源果实糖和酸的组分及其构成差异

刘 硕，刘有春，刘 宁，张玉萍，章秋平，徐 铭，张玉君，刘威生

（辽宁省果树科学研究所，辽宁营口 115009）

李属（Prunus）果树品种资源果实糖和酸的组分及其构成差异

刘 硕，刘有春，刘 宁，张玉萍，章秋平，徐 铭，张玉君，刘威生

（辽宁省果树科学研究所，辽宁营口 115009）

【目的】分析李属主要种果实糖酸含量及构成特点，为李品种资源品质性状的科学评价、挖掘优异种质和育种利用提供依据。【方法】应用高效液相色谱（HPLC）技术对李属8个主要种、3份新疆野生欧洲李和4份李杏杂交种等共57份代表品种的果实糖酸组分、含量进行检测。【结果】（1）李果实中的可溶性糖包括蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇；蔗糖含量在供试品种间差异显著，樱桃李（Prunus cerasifera Enrhart）、美洲李（P. americana Marsh）、黑刺李（P. spinosa L.）和野生欧洲李（Wild type of P. domestica L.）不含蔗糖，欧洲李（P. domestica L.）、加拿大李（P. nigra Ait.）和李杏杂交种蔗糖含量居中（12.78—20.25 mg·g-1FW），而杏李（P. simonii Carr）、中国李（P. salicina Lindl.）和乌苏里李（P. ussuriensis Kov.et Kost.）蔗糖含量较高（37.55—57.83 mg·g-1FW）；欧洲李、野生欧洲李和黑刺李果实糖组成共同特点是葡萄糖为主，山梨醇次之；供试种中，杏李总糖含量最高，其次是中国李、乌苏里李和欧洲李，樱桃李最低。（2）欧洲李果实中以奎宁酸和苹果酸为主，占总酸含量的93.12%，而其他种均以苹果酸为主，占总酸的比例在63.24%—96.05%，其中樱桃李、美洲李、加拿大李、黑刺李和野生欧洲李等果实中除苹果酸外还有较高含量的奎宁酸；供试种中樱桃李总酸含量最高，其次是野生欧洲李和黑刺李，乌苏里李最低。（3）供试李果实糖酸含量的前3个主成分（PCs）累积方差贡献率为 71.26%，直观反映了各品种和类型果实糖酸含量的构成特点。【结论】供试李属栽培种类型（欧洲李除外）以蔗糖为主，其次是葡萄糖和果糖，苹果酸是主要有机酸。野生种类型不含蔗糖，以葡萄糖、果糖和山梨醇为主，苹果酸为主要有机酸，奎宁酸次之。主栽类型中欧洲李果实糖酸组成有别于其他种/类型，以葡萄糖和山梨醇为主，奎宁酸和苹果酸是主要的有机酸组分；而中国李糖组分以蔗糖为主，其次是葡萄糖和果糖，苹果酸是主要的有机酸组分，由此形成二者不同的风味。

李属；品种资源；糖；有机酸；高效液相色谱

0　前言

【研究意义】李是中国古老的水果之一，色泽鲜亮，口感酸甜，是深受人们喜爱的传统水果之一。中国是中国李（Prunus salicina Lindl.）的起源中心，拥有丰富的地方品种，自20世纪80年代开始，科技工作者在全国范围内考察和收集李杏地方品种、野生类型等资源，发现了一批珍稀和特异的品种资源，并在新疆发现了欧洲李的野生群落，于1986年建立了“国家果树种质熊岳李杏圃”［1］，之后不断搜集李杏品种资源，并从国外引进优良育成品种，经几代人的努力，现该圃保存包括中国李（Prunus salicina Lindl.）、杏李（P. simonii Carr.）、乌苏里李（P. ussuriensis Kov.et Kost.）、欧洲李（P. domestica L.）、樱桃李（P. cerasifera Ehrhart.）、美洲李（P. americana Marsh.）、加拿大李（P. nigra Ait.）和黑刺李（P. spinosa L.）等李属主要种的品种共计600余份［2］，是中国唯一的李、杏品种资源国家级专业保存圃，也是世界上保存李、杏资源份数最多、多样性最丰富的资源圃，被公认为“世界李、杏多样性中心”。对丰富的李品种资源进行品质性状，如糖、酸等性状的精准鉴定，分析各个种的果实糖酸构成特点，有助于品种资源的科学评价和优异品种资源的挖掘利用。【前人研究进展】对于李果实糖酸含量的研究较少，赵密珍等［3］测定了中国地方品种‘青脆李’‘玫瑰李’‘小黄李’和‘桃李’果实发育过程中的总糖和总酸含量的变化。赵树堂等［4］研究发现，‘大石早生’和‘龙园秋李’果实中蔗糖含量最高，果糖次之，葡萄糖含量最低；而‘黑宝石’中以葡萄糖和蔗糖为主，果糖含量相对较低；品种‘安哥诺’则以果糖和葡萄糖为主。SINGH等［5］研究发现，‘Amber Jewel’果实中果糖含量最高，葡萄糖和山梨醇次之，蔗糖含量最低。在有机酸方面，中国李果实中苹果酸含量较高，约占总酸含量的90%［5］；而欧洲李果实中除苹果酸外还含有一定量的奎宁酸，柠檬酸含量较少［6］。【本研究切入点】此前，“国家果树种质熊岳李杏圃”的常规调查工作也仅限于总糖、总酸含量的观测上［7］。圃内虽发现李品种资源糖、酸含量差异明显，并发现一些高糖、低酸或高酸的特异品种［8］，但各品种糖酸的组分及含量等构成特点尚不清楚，目前尚无从品种资源水平上开展李属主要种糖、酸构成特点的研究。【拟解决的关键问题】本研究以“国家果树种质熊岳李杏圃”保存的李属主要种的代表品种或品系为试材，采用高效液相色谱技术精确测定57份李资源成熟果实的可溶性糖、有机酸的组分和含量，了解李属主要种果实糖、酸构成特点，为该属品种资源品质性状的科学评价、优异品种挖掘和育种利用提供依据。

1　材料与方法

试验于2013年6—12月在辽宁省果树所分析化验中心进行。

1.1 试验材料

供试材料为李属主要种典型的品种资源，共计57份，所有试材均取自“国家果树种质熊岳李杏圃”（辽宁熊岳），详见表1。

1.2 果实采收及糖酸提取

采样按照张丽丽等［9］的方法并稍作调整，即在75%果实进入鲜食成熟期时，选择园内管理水平一致、树势健壮的植株采样，每个品种选3株，单株作为一次重复，每次重复即每株取3个果实。选取树冠外围具有本资源典型特征（包括果实大小、果皮颜色等）、成熟度一致（果皮充分着色、果肉有弹性）、能够充分体现本资源的固有风味（如口感、香气等）的果实采收。不同品种果实成熟度判断参照往年果实生育期及可溶性固形物含量记录，取样由同一人完成。果肉（带皮）与果核分离后，除测定可溶性固形物外，其余部分切碎混匀，用锡箔纸包裹，在-70℃超低温冰箱中保存备用。

表1　供试品种Table 1 A list of cultivars tested

1.3高效液相色谱测定条件

糖和酸采用高效液相色谱仪（Dionex Ultimate 3000和wps 3000自动进样系统）测定，糖色谱条件参照刘有春等［10］的方法，酸色谱条件参照黄桂颖等［11］的方法，并稍作调整，如下：（1）糖测定色谱条件 色谱柱为Agilent ZORBAX NH2（250 mm×4.6 mm，5 µm），柱温35℃，流动相为75%乙腈：25%超纯水，流速1.2 mL·min-1，检测器为示差检测器（ShodexRF-101）。（2）有机酸测定的色谱条件 色谱柱为Agilent ZORBAX SB-C18（250 mm×4.6 mm，5 µm），柱温 20℃，流动相为 0.2%偏磷酸，流速1.0 mL·min-1，检测器为紫外UV检测器，检测波长为214 nm。

1.4 糖、酸定性定量测定

可溶性固形物用数显折光仪测定（申光 WZB 65），果实糖、酸提取参考刘有春等［10］的方法，用外标法进行糖、酸组分定性和定量。可溶性糖和有机酸标准品，即蔗糖（sucrose）、葡萄糖（glucose）、果糖（fructose）、山梨醇（sorbitol），酒石酸（tartaric acid）、奎宁酸（quinic acid）、苹果酸（malic acid）、莽草酸（shikimate acid）和柠檬酸（citrate acid）均购自Sigma公司，标样配置参照刘有春等［10］的方法。

1.5 数据统计分析方法

试验样品采用3 次重复测定的平均值作统计分析，总糖为蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇含量的总和，总酸为酒石酸、奎宁酸、苹果酸、莽草酸和柠檬酸含量的总和。

应用SPSS 19.0做箱图分析57份李资源果实糖、酸含量及范围，并进行李属主要种糖、酸含量的方差分析，应用S-plus软件进行主成分分析。

2　结果

图1　供试李品种果实糖、可溶性固形物含量及分布范围Fig. 1 A range of sugars and total soluble solids in fruits of plum cultivar resources tested

2.1 李属供试品种果实糖酸含量及范围

如图1-A所示，供试品种中的蔗糖含量分布最为广泛，范围在0—67.00 mg·g-1FW，其中樱桃李、加拿大李、黑刺李及新疆野生欧洲李品种不含蔗糖或含有微量蔗糖，而中国李品种‘奎丰’‘美丽’及杏李品种‘香蕉李’和‘香扁李’蔗糖含量大于60 mg·g-1FW。葡萄糖平均含量为28.89 mg·g-1FW，仅欧洲李品种‘女皇’的葡萄糖含量达到55.59 mg·g-1FW，明显高于其他品种。果糖平均含量为18.48 mg.g-1FW，低于葡萄糖含量平均值。山梨醇含量在品种间差异大，以欧洲李品种‘欧提斯’含量最高，为34.40 mg.g-1FW，而‘泰安杏梅’最低，仅0.24 mg·g-1FW。供试品种总糖含量最高和最低的品种分别是‘奎丰’和‘大果001’，总糖含量分别为 152.03 mg·g-1FW 和 24.80 mg·g-1FW，前者是后者的6.13倍（表2）。供试李品种可溶性固形物（图1-B）平均为14.55%，有54.39%的品种可溶性固形物≥14%，其中樱桃李‘大果001’最低，仅9.93%，中国李‘奎丰’高达20.37%。

供试李果实中苹果酸和奎宁酸所占比例较高（图2-A），分别占总酸含量的70.44%和25.26%，酒石酸、莽草酸和柠檬酸只占很低的比例（图 2-B）。奎宁酸在品种间差异较大，其中杏李的5个品种中均未检测到奎宁酸，而在欧洲李的多数品种中奎宁酸含量大于20 mg·g-1FW。供试品种的总酸含量范围11.82—66.38 mg·g-1FW，其中樱桃李总酸含量最高，均值大于 55 mg·g-1FW（表3）。

2.2 李属不同种类果实糖酸构成特点

如表2所示，李属不同种类果实中的总糖、糖组分含量及构成比例存在显著差异，甚至存在种的特异性。中国李（图 3-A）和乌苏里李果实总糖含量中等偏上，可溶性糖构成相似，以蔗糖、葡萄糖和果糖为主，其中葡萄糖和果糖含量接近1∶1；杏李（图3-C）总糖含量最高，蔗糖是最主要的糖组分，明显高于葡萄糖和果糖，蔗糖含量与其他种的差异达到极显著水平；欧洲李（图 3-E）糖组成明显区别于其他种，以葡萄糖和山梨醇为主，占总糖的65.27%，其次是蔗糖和果糖，葡萄糖∶果糖＞2；樱桃李（图3-G）、加拿大李、黑刺李和野生欧洲李果实可溶性糖构成的共同特点是总糖含量低，不含蔗糖或含有极微量蔗糖，以葡萄糖为主，山梨醇含量也较高（加拿大李除外），其中野生欧洲李山梨醇含量大于25 mg·g-1FW；美洲李则以葡萄糖、果糖为主，占总糖含量的74.46%，其次是蔗糖。

如表3所示，供试李属不同类型的果实有机酸构成的共同特点是以苹果酸或奎宁酸为主，莽草酸（莽草酸峰值高仅因其色谱响应值高［10］，实际含量极低，见表 3）和柠檬酸含量极低，可忽略不计，但又各有特点，其中中国李（图 3-B）、杏李（图 3-D）、乌苏里李和李杏杂交种果实中苹果酸占绝对优势，分别占总酸的81.97%、96.04%、92.73%和93.03%；而欧洲李果实奎宁酸含量大于苹果酸（图 3-F），占总酸含量的 65.36%，苹果酸占 27.46%；樱桃李总酸含量在供试材料间最高（图3-H），其构成特点与美洲李、加拿大李、黑刺李和野生欧洲李相似，即以苹果酸为主，奎宁酸次之，苹果酸/奎宁酸比值接近或大于2∶1。

2.3 供试品种果实糖酸含量主成分分析

前 3个主成分（PCs）的累积方差贡献率为71.26%，基本可以反映原来 12个糖酸指标的信息。如主成分平面图所示（图4-A），蔗糖、果糖、总酸、莽草酸、奎宁酸、酒石酸和山梨醇的特征值较大，是PC1的主要方差构成因素。PC2正方向代表了主要酸含量的变异，以苹果酸含量方差贡献值最大，负方向则代表了主要糖含量的变异，以葡萄糖、总糖、可溶性固形物和山梨醇含量的方差贡献值较大；PC3主要代表苹果酸和总酸含量的变异，糖组分所占比重较小（图4-B）。

图2　供试李品种果实酸含量及分布范围Fig. 2 A range of acids in fruits of plum cultivar resources tested

主成分散点图结果表明，供试品种均分布于PC1—PC2、PC2—PC3整个平面图上，从PC1—PC2图（图4-C）中发现欧洲李、野生欧洲李、樱桃李、黑刺李、美洲李和加拿大李分布于PC1轴右侧，表明上述品种酸含量，尤其是奎宁酸、总酸、酒石酸含量较高，山梨醇和葡萄糖含量也相对较高。中国李、杏李、乌苏里李和李杏杂交种分布于PC1轴左侧，表明这些品种糖含量，尤其是蔗糖和果糖含量较高。如PC2—PC3图（图4-D）所示，PC2正方向主要分布高酸品种，越往右酸含量越高，包括部分中国李、全部李杏杂种、黑刺李和樱桃李，而负方向分布高糖品种，包括大多数欧洲李、中国李、全部杏李和乌苏里李。

图3　部分李品种糖、酸色谱图Fig. 3 Chromatogram of sugar and acid in plum cultivars

3　讨论

中国李（P. salicina）是李属植物中变种类型最多、多样性最丰富、口感风味最多样的种，就果实糖组分而言存在较大差异，如SINGH等［5］发现品种‘Amber Jewel’中果糖含量最高，葡萄糖和山梨醇次之，蔗糖含量最低。而同属中国李的品种‘大石早生’和‘龙园秋李’果实中蔗糖含量最高，果糖次之，葡萄糖含量最低，品种‘黑宝石’中以葡萄糖和蔗糖为主，果糖含量相对较低，品种‘安哥诺’则以果糖和葡萄糖为主［4］。本研究供试的中国李共计24个品种，包括来自中国各省市的地方品种和从日本、美国引进的品种，涵盖大果、小果、黄肉、红肉等多种类型，但可溶性糖存在共性特征，即以蔗糖为主，其次是葡萄糖和果糖，且葡萄糖和果糖含量接近1∶1，山梨醇含量较低，但以单个品种看，也存在个例，其中有3种糖组分含量接近的品种——‘帅李’‘上海芙蓉李’以及以葡萄糖和果糖为主的品种（‘紫云五月李’），与SINGH等［5］、赵树堂等［4］的结果有所差异，原因是其以少数品种为试材，反映的是品种的个性特征，而本试验结果反映的是多类型中国李的共性特征，可见，同一个种内的不同品种可溶性糖组分存在共性，但品种之间存在差异。本试验还发现，果肉颜色与山梨醇含量有相关性，其中红肉类型，如‘广东红李’‘上海芙蓉李’‘册享鸡血李’等山梨醇含量大于15 mg·g-1FW，而黄肉品种除‘奎丰’外山梨醇含量在 0.86—7.2 mg·g-1FW，山梨醇是否参与花青苷的合成尚需进一步研究。

图4　糖酸含量前3主成分分析图Fig. 4 Plots of sugars and acids for the first three PCs

李属各个种糖组分中，蔗糖含量存在显著差异，杏李、中国李、乌苏里李等栽培种中含量较高，而在樱桃李、加拿大李、黑刺李和野生欧洲李等野生种中几乎不含蔗糖（表 2），牛景等［12］也发现桃地方品种和鲜食品种等栽培类型中蔗糖含量最高，而在野生种中含量最低，可见蔗糖含量与品种类型密切相关。本研究还发现，欧洲李和野生欧洲李糖酸组分相似，即以葡萄糖和山梨醇为主，葡萄糖含量是果糖的近 3倍，酸以奎宁酸和苹果酸为主，所以本研究从生理层面进一步支持林培钧［13］认为在新疆伊犁河谷发现的野生欧洲李隶属欧洲李（P. domestica）范畴的观点。

果实的品质很大程度上取决于总糖和总酸的含量，但糖酸组分的种类和构成比例与果实的甜度和酸度密切相关［14］。据报道各糖组分对甜度的贡献差异很大，果糖约为1.75，蔗糖为1，葡萄糖0.75，山梨醇较低［15-17］。中国李和欧洲李是作为商品李栽培的重要种［18］，从本试验结果来看，中国李和欧洲李总糖含量相当，但二者在糖组分的含量上存在差异，其中中国李的主要糖组分含量由高到低依次是蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇，欧洲李依次是葡萄糖、山梨醇、蔗糖和果糖。按赵剑波等［19］的方法计算，本试验供试的中国李甜味值为9 887.8，欧洲李为8 170.3，意味着即便在总糖含量同等条件下，中国李甜度高于欧洲李；此外，本试验检测到中国李和欧洲李的主要有机酸组分不同，中国李以苹果酸为主，而欧洲李奎宁酸为主，虽欧洲李的总酸大于中国李，但相比之下，苹果酸比奎宁酸能达到更高的酸度，所以，人们对中国李酸味的感知度高于欧洲李。综上所述，与欧洲李相比，中国李具有较高的甜味值和酸度值，加之苹果酸味道柔和，并具有特殊的香气和清爽感［20］，故果实成熟时口感酸甜，风味浓郁，有香气，而欧洲李果实中奎宁酸酸度低，葡萄糖对甜味的贡献值不高，但具有香甜绵软之感［17］，因此，欧洲李果实成熟时即便总糖或固形物含量很高，也不会过于甜腻，口感较佳。可见，糖酸组分及含量的差异形成了中国李和欧洲李明显不同的风味和口感。

表2　李属主要种果实糖含量Table 2 Sugar content of Prunus main species tested

果实中有机酸组分很多，但大多数果实通常以1种或2种为主，其他组分仅以少量或微量存在，按照成熟果实中所积累的主要有机酸，大体可将果实分为苹果酸型、柠檬酸型和酒石酸型 3大类［21］。根据前人的研究，葡萄是酒石酸型果实［22］，砂梨、杏有柠檬酸型和苹果酸型两种类型［23-27］，桃和甜樱桃为苹果酸型果实［14，27-28］，越橘为柠檬酸型果实［10，29-31］等，可见不同种类的果实有机酸组分呈现各自的组成特点。目前，李果实有机酸积累类型的报道较少，仅GARCIA-MARIN等［6］发现在欧洲李‘Damson’果实发育过程中奎宁酸和苹果酸是最主要有机酸，与本研究检测的欧洲李果实中奎宁酸和苹果酸是主要有机酸，平均含量占总酸含量 93.12%的结果一致。但从品种的层面看，供试12份欧洲李品种中，4份奎宁酸含量大于20 mg·g-1FW，占总酸的比例超过85%，属奎宁酸型果实，5份品种奎宁酸和苹果酸含量接近1∶1，其余3份苹果酸∶奎宁酸约为2∶1，品种间存在差异。另外，鲜食李类型，如中国李、杏李、乌苏里李及李杏杂种有机酸以苹果酸为主，属苹果酸型果实，而樱桃李、美洲李、加拿大李、黑刺李和野生欧洲李等野生种类型果实中除苹果酸外，还有较高含量的奎宁酸，据报道奎宁酸带有苦涩味［32］，加之这几个种果实酸含量高，导致果实口感酸涩。

表3　李属主要种果实酸含量Table 3 Acid content of Prunus main species tested

在品种资源评价过程中，往往涉及多个性状且某些性状间具有高度的相关性，使得含在这些观测数据间的信息有一定的重叠，增加了资源评价工作的复杂性和工作量，而主成分分析（PCA）应用于品种资源或杂交后代性状变异的研究，能够赋予每个供试材料基于测量指标的准确定位，使得供试品种资源或杂交个体的比较和评价更全面、更直观（图 4）。目前已在杏［33］、桃［14，27］、葡萄［34］、越橘［35］等多种果树品种资源评价或杂种群体的糖、酸遗传分析中应用。

4　结论

供试不同种/类型的李成熟果实中可溶性糖和有机酸组分既有共性特征又有特异性存在。中国李、杏李、乌苏里李及李杏杂种资源的糖组分以蔗糖为主，其次是葡萄糖和果糖，有机酸以苹果酸为主，属苹果酸型果实；樱桃李、美洲李、加拿大李、黑刺李和野生欧洲李等野生种类型果实不含或含有微量蔗糖，美洲李和加拿大李以葡萄糖和果糖为主，其他野生种除葡萄糖和果糖外均含有较高含量的山梨醇；欧洲李果实糖酸组成区别于其他种/类型，糖组分以葡萄糖和山梨醇为主，其次是蔗糖和果糖，奎宁酸和苹果酸是主要的有机酸组分。

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（责任编辑 赵伶俐）

Sugar and Organic Acid Components in Fruits of Plum Cultivar Resources of Genus Prunus

LIU Shuo， LIU You-chun， LIU Ning， ZHANG Yu-ping， ZHANG Qiu-ping， XU Ming，
ZHANG Yu-jun， LIU Wei-sheng
（Liaoning Institute of Pomology， Yingkou 115009， Liaoning）

【Objective】 The aim of this study is to provide a basis for the evaluation and utilization of plum cultivar resources by measuring the components of sugars and organic acids in fruits of Prunus species.【Method】The sugar and organic acid contents in 57 representative accessions of plum， including eight Prunus species， four wild types of European plum and three plum × apricot hybrids， were detected using the high performance liquid chromatography （HPLC） method. 【Result】 The highest content of the total soluble sugar， including sucrose， fructose， glucose and sorbitol， existed in Prunus simonii Carr，followed by P. salicina Lindl.， P. ussuriensis Kov.et Kost. and P. domestica L.， while the lowest existed in P. cerasifera Enrhart.A significant difference in sucrose contents was observed among plum species. No sucrose was detected in P. cerasifera， P. americana Marsh， P. spinosa L. and wild type of P. domestica L.， but a middle concentrations in P. domestica， P. nigra Ait. and plum×apricot hybrids， and a high concentrations in P. simonii， P. salicina and P. ussuriensis were detected. The sugar components were similar in P. domestica， wild type of P. domestica and P. spinosa， mainly containing glucose and sorbitol. P. cerasifera contained the highest total organic acid content， followed by wild type of P. domestica and P. spinosa， while P. ussuriensis contained the lowest. The main organic acids in P. domestica were quinic and malic acids， accounting for 93.12% of the total acids， while malic acid was main organic acid， accounting for more than 60% of total acids in other species. A high content of quinic acid was also detected in P. cerasifera， P. americana， P. nigra， P. spinosa and wild type of P. domestica in comparison with malic acids. The first three PCs accounted for 71.26% of total variance， indicating the sugar and acid component profile in Prunus species. 【Conclusion】 In the cultivated species of plum， except P. domestica， sucrose is the main sugar， followed by glucose and fructose， and malic acid is main organic acid components， while in wild Prunus species， fructose and glucose are main sugar components， followed by sorbitol， and malic and quinic acids are main organic acid components. A high glucose and sorbitol in sugar components and a high quinic and malic acids in organic acid components presented in cultivated P. domestica， while the main sugar and organic acid components are sucrose and malic acid in P. salicina， which contributed to the special flavors of P. domestica and P. salicina.

Prunus； cultivar resources； sugar； organic acid； high performance liquid chromatography （HPLC）

2016-01-25；接受日期：2016-04-07

国家科技支撑计划（2013BAD02B03-4）

联系方式：刘硕，E-mail：liushuo028@163.com。刘有春，E-mail：liuyouchun911@126.com。刘硕和刘有春为同等贡献作者。通信作者刘威生，E-mail：wsliulaas@163.com