王 刚,王 涛,潘德林,贾展慧,张计育,郭忠仁
(江苏省中国科学院植物研究所,南京210014)
不同品种猕猴桃果实有机酸组分及含量分析
王 刚,王 涛,潘德林,贾展慧,张计育,郭忠仁
(江苏省中国科学院植物研究所,南京210014)
有机酸是猕猴桃风味形成的重要因素之一,测定猕猴桃有机酸组分及含量变化为研究其风味形成及有机酸代谢途径提供基础。以分属2个栽培种的12个猕猴桃品种资源为试材,利用高效液相色谱法(HPLC)对果实的有机酸组分和含量进行测定。结果表明,12个猕猴桃品种果实中的总酸含量差别较大,其范围是21.207~42.708 mg/(g·FW);其中中华猕猴桃总酸含量均值[33.030 mg/(g·FW)]要高于美味猕猴桃[27.665 mg/(g·FW)]。12个猕猴桃果实中主要组分为奎宁酸、苹果酸和柠檬酸,含量变化范围分别是0.000~15.559、5.103~26.426、4.173~9.843 mg/(g·FW)。猕猴桃中的有机酸组分和含量既有共性特征又有特异性存在。
猕猴桃;高效液相色谱法;有机酸
猕猴桃原产中国,为猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia)多年生藤本果树,其中栽培利用最广泛的2个物种是中华猕猴桃(A.chinensis)和美味猕猴桃(A.deliciosa)[1-2]。猕猴桃果实中含有丰富的有机酸、糖、蛋白质和矿物质微量元素等营养成分,对人体健康具有重要作用[3-4]。
有机酸作为植物初生代谢的产物及代谢中间产物,是衡量果实内在品质的重要指标之一,其具有软化血管、促进微量元素吸收、帮助胃液消化等功能[5]。猕猴桃果实中有机酸含量丰富,其抗坏血酸Vc含量高达每100 g鲜果中120~380 mg,比一般水果高几倍甚至百倍[6-7]。已有研究通过高效液相色谱(HPLC)技术对柑橘[8]、梨[9]、苹果[10]、桃[11-12]、李[12-13]、杏[14]等多种果树果实中的有机酸组分与含量进行了测定,而对猕猴桃中有机酸成分的报道多集中于对单一品种或特定区域主栽品种的研究,而有机酸组分和含量在不同猕猴桃品种中的分布是不同的。因此,笔者测定不同品种猕猴桃的有机酸组分和含量,并比较品种间的差异性,对研究其品质特征和加工利用具有一定意义,同时也为研究其风味形成及有机酸代谢途径提供参考。
供试猕猴桃分别为‘海沃德’、‘徐香’、‘翠香’、‘米良1号’、‘金阳’、‘早鲜’、‘金艳’、‘翠玉’、‘Hort16A’、‘红阳’、‘晚红’和‘青皮红香’,其中前4个属于美味猕猴桃,其余的均属于中华猕猴桃。选择树体、树龄、栽培和管理条件基本一致的果树,于各品种的成熟期从每个品种树体外围果枝中部取10个果实作为样品,室温放置熟软,混合均匀取样,设3个重复。
草酸、酒石酸、奎宁酸、苹果酸、莽草酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、富马酸、琥珀酸标准样品(美国Sigma公司);高效液相色谱仪Agilent lloo Series(美国Agilent公司);甲醇为色谱纯;其他试剂均为分析纯。
1.3.1 色谱条件 有机酸的测定采用HPLC法[15-16],XBC18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),柱温35℃,检测波长 215 nm,流速1 mL/min,流动相为0.02 mol/L KH2PO4水溶液(H3PO4调至pH 2.38)。
1.3.2 标准品的配制 标准品的配制参照刘文静等(2011)的方法[17]。将10种标准品分别配成标液,然后制成不同浓度的混标,用0.45 μm的滤膜过滤后,上机测定,以峰面积(X)对质量浓度(Y)求回归方程和相关系数,绘制各种有机酸的标准曲线。
1.3.3 样品处理 有机酸提取也参照刘文静等[17]的方法并进行改良。称取2.0 g新鲜果肉,用5 mL 0.02 mol/L的KH2PO4(H3PO4调至pH 2.38)冰浴研磨,定容至10 mL,9500 r/min离心10 min,取上清经0.45 μm滤膜过滤后置于进样瓶中待色谱测定,进样量10 μL。根据样品峰面积和标准曲线计算有机酸各组分的含量。
1.3.4 数据处理 所有数据采用Excel 2003和SPSS 13.0软件进行处理。
不同品种猕猴桃果实有机酸的组分与含量见表1。结果表明,猕猴桃果汁中主要有机酸组分为苹果酸、奎宁酸(‘晚红’‘、海沃德’和‘米良1号’除外)和柠檬酸;乳酸和莽草酸含量较低;草酸、乙酸、富马酸和琥珀酸含量极低;酒石酸几乎没有。不同品种之间总酸含量存在较大的差异,总酸含量的变化范围为21.207~42.708 mg/(g·FW),含量比较低的有‘金艳’‘、海沃德’、‘米良1号’等品种,含量比较高的主要是中华猕猴桃品种‘红阳’‘、早鲜’‘、青皮红香’等。中华猕猴桃总酸含量均值[33.030 mg/(g·FW)]要高于美味猕猴桃[27.665 mg/(g·FW)]。
中华猕猴桃中的不同品种间有机酸含量和比例有差异,苹果酸最高的是‘早鲜’[26.426 mg/(g·FW)],最低的是‘翠玉’[5.103 mg/(g·FW)];奎宁酸最高的是‘金阳’[15.559 mg/(g·FW)],最低的是‘晚红’(几乎没有);柠檬酸最高的是‘晚红’[9.843 mg/(g·FW)],最低的是‘金艳’[4.173 mg/(g·FW)]。美味猕猴桃的4个品种中的苹果酸[变化范围为9.682~13.859 mg/(g·FW)]和柠檬酸[变化范围为8.449~10.824 mg/(g·FW)]差异不大,‘徐香’和‘翠香’中的奎宁酸也没有显著差异,但‘海沃德’和‘米良1号’中的奎宁酸含量极低。
对不同猕猴桃品种中的有机酸组分和含量(抗坏血酸除外)的分析发现,猕猴桃中的有机酸组分和含量既有共性特征又有特异性存在。研究结果表明猕猴桃中有机酸含量丰富,尤其以苹果酸、奎宁酸和柠檬酸最多,而酒石酸几乎没有,不同之处在于各有机酸所占比例不同,苹果酸最高的是‘早鲜’[26.426 mg/(g·FW)],奎宁酸最高的是‘金阳’[15.559 mg/(g·FW)],柠檬酸最高的是‘晚红’[9.843 mg/(g·FW)],这3个品种都属于中华猕猴桃,它们含量的差异一定程度上决定了品种的风味及口感的差异。同时结果也表明,12个猕猴桃品种果实中的总酸含量差别较大,其范围是21.207~42.708mg/(g·FW),其中中华猕猴桃总酸含量均值[33.030mg/(g·FW)]要高于美味猕猴桃[27.665 mg/(g·FW)]。
果实中的有机酸有助于改善消化道活动并促进食欲[5],不同树种果实中的有机酸类型存在较大的差异,其组分与含量也就存在差异,从而使果实具有独特风味[14]。果实中有机酸组分很多,但大多数果实通常以1~3种为主,其他组分仅以少量或微量存在。梨[9]和甜
樱桃[18]中主要的有机酸是苹果酸;杏[14]、桃[11,19]、果梅[20]果实中有机酸主要是柠檬酸和苹果酸;荔枝[21]、葡萄[22]主要为苹果酸和酒石酸;石榴[23]主要有机酸成分有柠檬酸、草酸、苹果酸和琥珀酸;越橘[24]为柠檬酸,可见不同种类的果实有机酸组分呈现各自的组成特点。
表1 不同品种猕猴桃中有机酸组分及含量mg/(g·FW)
目前,猕猴桃果实有机酸的报道较少,仅有研究测过3种猕猴桃品种(‘哑特’、‘华优’、‘果丰楼’)果实中的有机酸组成,主要为抗坏血酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸和奎宁酸[25],与本研究检测的猕猴桃果实中苹果酸、奎宁酸和柠檬酸是主要有机酸的结果略有不同,本研究供试的12份猕猴桃品种中几乎没有酒石酸。而且从品种的层面看,品种间存在差异,供试12份猕猴桃品种中,‘晚红’、‘海沃德’和‘米良1号’中基本没有奎宁酸,属苹果酸和柠檬酸型果实,其余9份中苹果酸、奎宁酸和柠檬酸占总酸的比例超过85%,属苹果酸、奎宁酸和柠檬酸型果实。一些研究中根据果实中苹果酸、奎宁酸和柠檬酸的含量高低,分为苹果酸优势型、奎宁酸优势型和柠檬酸优势型品种,基于此笔者发现本研究中,‘金阳’、‘Hort 16A’、‘徐香’和‘翠玉’属于奎宁酸优势型品种,其余8个品种均属于苹果酸优势型。合理调控果实中有机酸含量一直是人们关注的研究热点[26]。果实中奎宁酸含量多会导致果实口感酸涩,而苹果酸含量多,果实的酸味会柔和。通过对猕猴桃有机酸组分及含量的测定为进一步研究猕猴桃中各有机酸的代谢途径提供基础,进而改变有机酸组分的比例,从而提高果实的品质,这可能为生产上改善果实品质提供了一种新途径。
[1]徐小彪,张秋明.中国猕猴桃种质资源的研究与利用[J].植物学通报,2003,20(6):648-655.
[2]张计育,莫正海,宣继萍,等.猕猴桃果肉颜色相关色素代谢研究进展[J].中国农学通报,2013(13):77-85.
[3]Du Guorong,Li Mingjun,Ma Fengwang.Antioxidant capacity and the relationship with polyphenol and vitamin C in Actinidia fruits[J].Food Chemistry,2009,113:557-562.
[4]张计育,莫正海,黄胜男,等.21世纪以来世界猕猴桃产业发展以及中国猕猴桃贸易与国际竞争力分析[J].中国农学通报,2014(23):48-55.
[5]Tavarini S,Degl innocenti E,Remorini D,et al.Antioxidant capacity,ascorbic acid,total phenols and carotenoids changes during harvest and after storage of Hayward kiwifruit[J].Food chemistry,2008,107:282-288
[6]潘德林,黄胜男,张计育,等.猕猴桃在南京地区开花物候期的观察[J].农学学报,2016(10):63-66.
[7]Chen F X,Liu X,Chen L S.Developmental changes in pulp organic acid concentration and activities of acid-metabolising enzymes during the fruit development of two loquat(Eriobotrya japonicaLindl.)cultivarsdiffering in fruitacidity[J].Food chemistry,2009,114:657-664
[8]Silva F O,Ferraz V.Microwave-assisted preparation of sugars and organic acids for simultaneous determination in citric fruits by gas chromatography[J].Food Chemistry,2004,88(12):609-612.
[9]姚改芳,杨志军,张绍铃.梨不同栽培种果实有机酸组分及含量特征分析[J].园艺学报,2014(4):755-764.
[10]梁俊,郭燕,刘玉莲.不同品种苹果果实中糖酸组成与含量分析[J].西北农林科技大学学报:社会科学版,2011,39(10):163-170..
[11]Sylvie B,Benedicte Q T,Veronnique S,et al.Determination of the composition in sugars and organic acids in peach using mid infrared spectroscopy:comparison of prediction results according to data sets and different reference methods[J].Analytical Chemistry,2013,85(23):113-128.
[12]Bae H,Yun S K,Jun J H,et al.Assessment of organic acid and sugar composition in apricot,plumcot,plum,and peach during fruit development[J].Journal of Applied Botany and Food Quality,2014,87(2):24-29.
[13]刘硕,刘有春,刘宁,等.李属(Prunus)果树品种资源果实糖和酸的组分及其构成差异[J].中国农业科学,2016(16):3188-3198.
[14]陈美霞,陈学森,慈志娟,等.杏果实糖酸组成及其不同发育阶段的变化[J].园艺学报,2006,33(4):805-808.
[15]Nisperos-Carriedo M O,Buslig B S.Shaw P E.Simultaneous detection of dehydroascorbic,ascorbic,and some organic acids in fruits and vegetables by HPLC[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1992,40:1127-1130.
[16]Barboni T,Cannac M,Chiaramoni N.Effect of cold storage and ozone treatment on physicochemical parameters,soluble sugars and organic acids inActinidia deliciosa[J].Food chemistry,2010,121:946-951.
[17]刘文静,潘葳.采用反相高效液相色谱法同时测定杨梅果实中的有机酸[J].热带作物学报,2011,32(1):172-175.
[18]魏国芹,孙玉刚,孙杨,等.甜樱桃果实发育过程中糖酸含量的变化[J].果树学报,2014,31(增刊):103-109.
[19]牛景,赵剑波,吴本宏,李绍华,刘国杰,姜全.不同来源桃种质果实糖酸组分含量特点的研究[J].园艺学报,2006,33(1):6-11.
[20]刘雅兰,靳志飞,陈红.果梅果实发育过程中有机酸含量及相关代谢酶活性的变化特征[J].西北植物学报,2017,37(1):130-137
[21]胡志群,王惠聪,胡桂兵.高效液相色谱测定荔枝果肉中的糖、酸和维生素[J].果树学报,2005,22(5):582–585.
[22]Liu Huai-feng,Wu Ben-hong,Fan Pei-ge,et al.Sugar and acid concentrations in 98 grape cultivars analyzed by principal component analysis[J].Journal of the Science of Food and Agricultural,2006,86(10):1526-1536.
[23]杨雪梅,尹燕雷.石榴果实发育期有机酸组分及含量变化[J].江西农业大学学报,2015,37(5):804-810.
[24]张春雨,李亚东,刘海广,等.越橘糖酸组分及含量分析[J].园艺学报,2010,37(4):619-624.
[25]周元.猕猴桃中的有机酸高效液相色谱法分析[J].食品研究与开发,2013,34(19):85-87.
[26]周先艳,朱春华,李进学,等.果实有机酸代谢研究进展[J].中国南方果树,2015,44(1):120-125.
The Components and Contents of Organic Acid in Kiwifruit Fruits from Different Cultivars
Wang Gang,Wang Tao,Pan Delin,Jia Zhanhui,Zhang Jiyu,Guo Zhongren
(Institute of Botany,Jiangsu Province and Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210014,Jiangsu,China)
Organic acids are one of the main sources of flavor.The analysis of organic acid components and contents of kiwifruit fruits from different cultivars can provide a basis for the study on flavor formation and organicacidmetabolismway.Inthisstudy,thecomponentsandcontentsoforganicacidintwelvekiwifruitcultivars oftwocultivatedspeciesatmaturityweredeterminedbythehighperformanceliquidchromatography(HPLC).The resultsindicatedthatthetotalorganicacidcontentintwelvekiwifruitcultivarsvariedgreatlywitharangeof 21.207-42.708 mg/(g·FW).The mean of total organic acid content inActinidia chinensis[33.030 mg/(g·FW)]was higher than that ofA.deliciosa[27.665 mg/(g·FW)].Quininic acid,malic acid and citric acid were the predominant organic acids in kiwifruit fruits,which varied with the range of 0.000-15.559,5.103-26.426,4.173-9.843 mg/(g·FW).The components and contents of organic acid in kiwifruit were both common and specific.
Kiwifruit;High Performance Liquid Chromatography;Organic Acid
S662.3
A论文编号:cjas17050014
江苏省科技项目“宁镇丘陵地区特色果品产业优化升级关键技术集成创新与示范”(BE2015350);泰州市科技项目“猕猴桃细菌性溃疡病防控技术体系研究与示范”(TN201511)。
王刚,男,1984年出生,山西兴县人,助理研究员,博士,从事猕猴桃遗传育种和分子育种工作。通信地址:210014江苏省南京市玄武区中山门外前湖后村1号江苏省中国科学院植物研究所,Tel:025-84347033,E-mail:wg20092011@163.com。
张计育,男,1982年出生,山西沁县人,副研究员,博士,主要从事猕猴桃遗传育种与栽培技术研究。通信地址:210014江苏省南京市玄武区中山门外前湖后村1号江苏省中国科学院植物研究所,Tel:025-84347033,E-mail:maxzhangjy@163.com。郭忠仁,男,1960年出生,江苏南京人,研究员,硕士,主要从事果树种质资源的收集和利用。通信地址:210014江苏省南京市玄武区中山门外前湖后村1号江苏省中国科学院植物研究所,Tel:025-84347003,E-mail:zhongrenguo@cnbg.net。
2017-05-11,
2017-06-22。