8个南方李品种果实营养品质分析与评价

姜翠翠,林炎娟,王小安

(福建省农业科学院果树研究所,福建省落叶果树工程技术研究中心,福州,350013)

李在全世界广泛栽培,是一种重要水果[1]。李可以鲜食,也可以制作罐头等,抗氧化能力强,含有对人体有益的物质如花青苷、酚类化合物、类黄酮、类胡萝卜素、糖、果胶、矿物质和有机酸等,近年来越来越受到人们的关注[2-3]。李果实营养成分的组成和含量因品种不同而存在差异,开展不同品种李果实营养品质的分析与评价具有重要意义。

果实的成熟由一系列生理生化和感官指标如可溶性固形物、可滴定酸、色泽和硬度等呈现[4]。前人对欧洲李和日本李的营养物质如糖、酸、酚类化合物和花青素含量进行了研究,结果表明,不同李品种生理生化特性存在显著差异[5-7]。宋永宏等[8]对15个李品种果实外观性状进行聚类分析的结果表明,不同李品种果实大小差异显著。安佰义等[9]研究了20个李品种的果实品质,包括可滴定酸、可溶性固形物和花青苷等10个指标,并进行了综合评价,筛选出2个品质较好的品种。欧昱岑等[10]研究了川渝地区20份脆李资源的外观性状及营养成分,筛选出8个综合性状优良的脆李品种。夏乐晗等[11]研究了河南地区13个李品种的营养品质,结果表明不同李品种的果形大小、营养成分、功能性成分及抗氧化活性均存在显著差异。陆致成等[12]对8个品种李果实的酚类物质和总黄酮含量进行了测定,8个品种果实总酚平均含量为2 934.05 mg/kg,总黄酮平均含量为2 155.70 mg/kg。Nisar等[13]对16个欧洲李的营养物质进行测定,结果表明可溶性固形物含量为8.17%～16.23%,可滴定酸含量为1.52%～2.34%,糖含量在25.27～65.00 g/kg。Diaz-Mula等[14]对黄皮李和紫皮李的总酚含量及抗氧化活性进行了研究,结果表明不同李品种中总酚含量为1 310～4 370 mg/kg。Sahamishirazi等[15]研究了178个欧洲李品种的多酚及抗氧化活性,结果表明李多酚含量变异幅度较大,具有丰富的多样性。

果实中除酚类物质和花色苷以外,糖和有机酸决定水果的风味和营养品质。糖影响果实的风味和热值[16]。有机酸影响果实的风味和pH值,可以改变果实口感[17]。水果一般采用糖酸比(或固酸比)来评价成熟果实的风味和品质。李果实中含有3种主要可溶性糖,即葡萄糖、果糖和蔗糖,它们的含量因品种而异[7,18-19]。各种水果中含有不同的有机酸。如柠檬酸是柑桔类果实[20-21]的主要有机酸,而苹果[22]、枇杷[23]和李[24]中的主要有机酸是苹果酸。

南方是我国李栽培的主要产区之一,南方李种质资源丰富,具有短低温的特点。尽管对李果实中糖、有机酸和一些次生代谢物质已有研究报道[15,24-25],但关于南方李种质的营养品质分析及综合评价未见相关报道。本研究以近年来在南方地区主栽的8个李品种为试材,测定了果实的基本品质性状(单果质量、大小、硬度和可溶性固形物)、果实营养品质指标(总酚、花青苷、类黄酮、可溶性糖和有机酸组分)及代谢相关酶活性,建立李果实品质综合评价方法,为李资源开发利用和选育李新品种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

2016年进行试验。材料采自南方李主产区福建省和广东省。其中,芙蓉李、胭脂李、红李、秋姬李和黑琥珀李采自福建省古田县;华蜜大蜜李、白脆鸡麻李和红线李采自广东省翁源县。所有品种皆以毛桃作为砧木,树龄6年生左右,果园栽培管理水平一致。在各品种李果实成熟期(80%的果实表现出该品种固有的成熟期性状)采样,最早在6月初采样(广东李品种),最晚在8月上旬采样(芙蓉李)。每个品种选择树势较为一致的植株3株,每株从树体东、南、西、北4个方向选取大小均匀的无病虫害果实10个。果实采后去核切块,迅速放入液氮中冷冻,冷冻后放入-80 ℃冰箱备用。

NaH2PO4、NaCl、CaCl2、甲醇、硫酸、硝酸、高氯酸和盐酸均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

Agilent 1100高效液相色谱仪,美国Agilent公司。TD20002 电子天平,宁波金诺天平仪器有限公司。Kromasil C18反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),瑞典AkzoNobel公司。GC-2010气相色谱仪,GCMS-TQ 8040质谱仪,UV-1750分光光度计,日本Shimadzu公司。

1.3 试验方法

1.3.1 果实外观性状测定 成熟的果实采摘当天立即使用游标卡尺测量果实纵径和横径,使用电子天平称量单果质量,使用GY-3测定果实硬度,具体方法:将李果皮削去1 cm2左右的皮,用手握硬度计,使硬度计垂直于果皮表面,压头均匀压入水果至刻度线(10 mm),指示针指示的读数即为李果实的硬度,单位kg/cm2。上述参数的测量均有20个重复(每个重复1个果实)。

1.3.2 果实总酚、类黄酮和花青苷含量测定 参照Lu等[26]的方法,用Folin-ciocalteu试剂提取和测定不同样品(新鲜果肉,下同)中的总酚含量。根据Krizek等[27]的方法提取和测定不同样品中的类黄酮含量。用酸化甲醇(甲醇∶盐酸=99∶1)提取花青苷,用矢车菊素-3-O-葡萄糖苷含量来计算,消光系数为26 900 L·mol-1·cm-1[28]。

1.3.3 果实有机酸组分及含量测定 称取新鲜果肉0.25 g,加入0.5 mL预冷蒸馏水,移入离心管内,超声提取60 min,离心取上清液,残渣用0.2 mL蒸馏水超声提取20 min,离心取上清液。合并上清液,用蒸馏水定容至1 mL,混匀,经0.45 μm微孔滤膜过滤后待测。

采用Agilent 1100高效液相色谱仪进行测定。选用Kromasil C18反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)。流动相A为0.01 mol/L NaH2PO4的磷酸缓冲液,流动相B为甲醇(pH值2.8),V流动相A∶V流动相B=96∶4,等度洗脱。进样量为10 μL。流速为0.8 mL/min。柱温为25 ℃。走样时间为20 min。检测波长214 nm。

1.3.4 果实可溶性糖含量测定 称取新鲜果肉0.25 g,研磨过夜浸提,8 000 g、4 ℃离心10 min,取上清液,经0.45 μm微孔滤膜过滤后待测。采用Agilent 1100高效液相色谱仪测定。色谱柱为 Kro-masil NH2(250 mm×4.6 mm),RID-10示差检测器,流动相为蒸馏水,等度洗脱,流速为0.6 mL/min,柱温为80 ℃,进样量为10 μL。

1.4 数据分析

用SPSS 18.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 果实品质性状

试验结果看出,8个李品种果实具有不同的色泽、大小和形状,品种间单果质量、硬度和可溶性固形物含量差异均存在显著性。秋姬李、白脆鸡麻李和红线李果皮为绿色,其L*值最高,而a*值为负值,b*值最高;黑琥珀李果皮颜色为黑紫色,其b*值最低,a*值也相对较低;8个李品种中h*最低为黑琥珀李(7.62),最高为白脆鸡麻李(109.04);C*表示颜色的彩度,C*值越大表示颜色越纯,8个李品种中,黑琥珀李的C*值最低,红线李和白脆鸡麻李的C*值最高。红李和黑琥珀李的单果质量最大,胭脂李单果质量最小;黄肉品种的果实硬度显著大于红肉品种,秋姬李果实硬度最大,芙蓉李果实硬度最小;芙蓉李可溶性固形物含量最高,黑琥珀李可溶性固形物含量最低(见图1和表1)。

表1 我国南方主栽的8个李品种果实的品质性状指标

图1 我国南方主栽的8个李品种的果实

图2 我国南方主栽的8个李品种在果实品质指标第一主成分和第二主成分上的得分

2.2 果实总酚、花青苷和类黄酮含量

试验结果看出,8个李品种果实总酚含量(以鲜质量计,下同)在1.09～2.09 mg/g之间,华蜜大蜜李的总酚含量最高,其次是芙蓉李,黑琥珀李的总酚含量最低。不同李品种花青苷含量差异显著,含量范围在4.91～228.54 mg/g之间,芙蓉李花青苷含量最高(228.54 mg/g),红线李、白脆鸡麻李和秋姬李花青苷含量低(分别为4.91、8.13和10.53 mg/g)。8个李品种中,黑琥珀李类黄酮含量最高,其次为胭脂李,白脆鸡麻李类黄酮含量最低(见表2)。

表2 我国南方主栽的8个李品种果实的总酚、花青苷和类黄酮含量

2.3 果实可溶性糖含量

试验结果看出,李果实的主要可溶性糖为葡萄糖、果糖和蔗糖,品种间葡萄糖、果糖、蔗糖和可溶性总糖的差异均有显著性。芙蓉李和秋姬李的葡萄糖含量较高(分别为48.95和48.88 mg/g),红线李的葡萄糖含量较低(20.90 mg/g)。8个李品种果实的果糖含量在16.83～39.34 mg/g之间,其中,白脆鸡麻李和黑琥珀李的含量较低,秋姬李和芙蓉李的含量较高。8个李品种果实的蔗糖含量在4.02～29.31 mg/g之间,红李和黑琥珀李的含量较低,华蜜大蜜李的含量较高。8个李品种中,芙蓉李果实的总糖含量较高,黑琥珀李的含量较低(见表3)。

表3 我国南方主栽的8个李品种果实可溶性糖组分及含量 mg/g

2.4 果实有机酸含量

试验结果看出,李果实的主要有机酸为苹果酸,其次为柠檬酸和异柠檬酸,其他有机酸包括草酸、酒石酸、琥珀酸和富马酸,且在品种间的含量差异均达显著性。在8个李品种中,秋姬李果实的苹果酸含量较高(8 574.93 mg/kg),芙蓉李含量最低(6 448.58 mg/kg);秋姬李、黑琥珀李和胭脂李果实的柠檬酸含量高(分别为179.56、178.74和178.48 mg/kg),白脆鸡麻李的含量最低(108.39 mg/kg);8个李品种果实的异柠檬酸含量在25.98～53.85 mg/kg之间;秋姬李果实的总有机酸含量高(8 840.97 mg/kg),芙蓉李的含量低(6 498.31 mg/kg),不同品种间总有机酸含量差异趋势基本与苹果酸含量差异趋势一致(见表4)。

表4 我国南方主栽的8个李品种果实有机酸组分及含量 mg/kg

2.5 不同李品种基于果实品质的分类

对供试品种果实的各品质指标进行主成分分析的结果显示,第一主成分PC1和第二主成分PC2分别包含了原来信息的32.07%和24.93%。秋姬李、黑琥珀李和红李位于PC1和PC2的右侧,果实的有机酸含量较高,单果质量较大;胭脂李和芙蓉李位于PC1和PC2的第四区间,果实总糖、花青苷和可溶性固形物含量高,果实高甜度,果皮红色,是我国南方地区优良李品种的特点;第二区间是果实硬度较高和果皮颜色更亮的品种,包括红线李和白脆鸡麻李,这表明果皮色泽和果实硬度存在一定的相关性。

3 讨论

在长期的引种、驯化和栽培过程中,李果实的大小和质地发生了较大的变化。南方李与北方李相比,具有短低温和资源丰富的优势。南方已成为我国李栽培的主要产区,且我国南方李栽培已形成以地方特色品种为主的产业发展趋势。广东省和福建省李栽培面积和产量均居南方李产区的前列。本研究以这两个产区的主栽李品种为试材,对其营养品质进行分析评价,旨在为李资源引种、区试及新品种选育提供参考。

果实大小是影响外观品质的一个重要因素。在本研究中,福建李品种的果实大小总体大于广东省李品种,在生产实践中也发现,整体上贵州、四川、广西等南方地区的李果实较小。这可能和当地的气候条件以及地方品种有关。硬度是用来判断李果实成熟度的一个重要指标[29]。在本研究中,不同李品种的果实硬度存在显著差异,其中,黑琥珀李果实的硬度最高,其次是红李、红线李和白脆鸡麻李,芙蓉李的果实硬度最低,呈现为果肉黄色或绿色的品种比果肉红色的品种具有更高的硬度,这一结果对李的生产和采后保鲜具有一定的参考价值。可溶性固形物含量是反映果实营养品质的又一个重要指标。不同李品种果实的可溶性固形物含量差异较大[5]。在本研究中,8个李品种的可溶性固形物在11.3%～14.3%之间,高于一些传统的李品种(如Santa Rosa、Laetitia和Songold在10%～12%之间)[30]。先前的研究表明,李不同成熟期的可溶性固形物含量不同,早熟李的含量往往低于晚熟和中熟李品种[15]。芙蓉李的可溶性固形物含量在商业成熟期为14.3%,在完全成熟期可达到17.0%。李为呼吸跃变型果实,采后极易软化,生产上早采是一种常见的现象,而早采的李果含有较低的可溶性固形物含量和较高的酸含量,鲜食口感较差。因此,选择适宜的采摘时期,研究其采后保鲜方法是今后鲜食李产业发展的一个重要方向。

有研究表明,不同李品种间总酚含量差异较大,紫红色李品种的总酚含量高于绿色或黄色品种[15,31-32]。在本研究中,不同李品种果皮颜色与总酚含量之间相关性不显著,但总体上也有果皮红色的品种总酚含量较高而果皮绿色品种总酚含量较低的趋势。花青苷影响果实颜色,是李果实成熟度和品质的最重要指标[33]。有研究表明,不同李品种的花青苷含量存在显著差异[6,34-36]。在本研究中,芙蓉李果实的花青苷含量显著高于其他品种,这与之前的研究一致,即晚熟品种的花青苷含量较高[15],且随着成熟度的增加而增加[25]。不同品种间花青苷含量的差异可能存在遗传变异,也可能受环境条件(如:温度、光照等)和农业生产措施等的影响[37]。

李果实的甜度主要由可溶性糖组分及含量决定。有研究表明,黑宝石李的葡萄糖和蔗糖含量较高,果糖含量最低,安哥诺李主要含葡萄糖和蔗糖[18]。在本研究中,红李、芙蓉李和秋姬李中葡萄糖含量较高;黑琥珀李和红线李的葡萄糖和果糖含量无显著差异;芙蓉李、胭脂李、华蜜大蜜李和白脆鸡麻李有较高的蔗糖含量。这些结果表明,中熟或晚熟的李品种含有较高的葡萄糖和果糖含量。其可能的原因是其品种的遗传背景差异或者成熟期在7月下旬和8月上旬时昼夜温度差异较大[15]。本研究表明,苹果酸是李果实主要的有机酸,与其他李品种的研究结果相一致[35,38-39]。传统李品种Blood 和Santa Rosa果实苹果酸含量分别为1 728和21 800 mg/kg[30],在更早的研究中,李果实苹果酸含量更是高达11 400～25 400 mg/kg[40]。在本研究中的中国南方主栽李品种果实苹果酸含量总体较低,与中国消费者对低酸果实的需求相符。

果实的品质在很大程度上取决于总糖和总酸的含量,但糖和酸成分的类型和比例与果实的甜度和酸度密切相关[41]。主成分分析结果表明,苹果酸对李果实的酸味起主要作用,其次是柠檬酸;单果质量和果面色泽是影响李果实外观的主要因素,果实越大,色泽越鲜艳,对消费者的吸引力就越大;胭脂李和芙蓉李的果实品质属于一个类群,其特征是糖含量和花青苷含量较高,果实品质较优,是福建主栽的李品种。

4 结论

南方不同李品种间的果实大小、外观及营养品质差异较大,果皮色泽、果肉硬度和可溶性固形物含量是评价李果实品质的重要指标。在8个品种中,芙蓉李的总酚、花青苷、可溶性糖含量最高,有机酸含量最低,可作为进一步选育优质李新品种的亲本材料。目前南方李各产区栽培主要以地方品种为主,引种较少,本研究结果可为李资源引种、区试及新品种选育提供参考。