有机硒肥对薄皮甜瓜香气成分和营养品质的影响

夏美玲 鲁秀梅 任琴琴 柯思佳 钱春桃 陈劲枫

摘 要： 以薄皮甜瓜新品种（系）‘G6×4为试材，研究叶面喷施不同浓度有机硒肥对薄皮甜瓜香气成分和营养品质的影响。以喷施清水为CK（对照），叶片喷施有机硒浓度分别为6、12、18、24和30 mg·L-1。结果表明，有机硒肥处理对甜瓜果实的香气种类和含量具有显著的影响。乙酸己酯、2，3-丁二醇-二乙酸酯、3-（甲硫基）乙酸丙酯、辛醇、3-羟基丁酮等特征香气成分的含量随着有机硒肥处理先升高后下降，在有机硒质量浓度12～18 mg·L-1处理下，甜瓜果实的特征香气成分含量相对较高。有机硒质量濃度18～24 mg·L-1时，有助于甜瓜果实可溶性固形物等营养物质含量的提高。综上所述，叶面喷施18 mg·L-1有机硒是提高薄皮甜瓜香气成分和营养品质的适宜施硒处理。

关键词： 薄皮甜瓜； 有机硒肥； 香气成分； 营养品质

Abstract： A foliar spraying experiment was carried out to study the effects of organic selenium fertilization on the aromatic compounds and nutritional quality of the ‘G 6-4oriental sweet melon fruits. Spraying the same amount of water was set as CK （control） in the spraying concentration test， organic selenium with different concentration（6， 12， 18， 24 or 30 mg·L-1）were respectively applied on the leaves of the oriental sweet melon. The results showed that under the different organic selenium levels， the varieties and contents of the fruits' aromatic compounds were significantly different. The contents of the characteristic aromatic compounds， such as acetic acid-hexyl ester， 2， 3-Butanediol-diacetate， 3-（Methylthio） propyl acetate and 1-octanol， were increased at first and then decreased under the increase of the organic selenium application levels. Under the 12-18 mg·L-1 organic selenium level， the contents of the characteristic aromatic compounds were relatively high. The level of organic selenium （18-24 mg·L-1） was helpful to improve the nutrient content of fruits. In conclusion， spraying 18 mg·L-1 organic selenium on the leaf surface was a suitable organic selenium treatment for improving the aroma components and nutritional quality of oriental sweet melon.

Key words： Oriental sweet melons； Organic selenium fertilization； Aromatic compounds； Nutritional quality

薄皮甜瓜（Cucumis melo var. makuwa Makino）是中国重要的甜瓜品种资源，以其特有的香气、优良的口感和独特美观的外观深受广大消费者欢迎。硒是人体必须的14种微量元素之一，具有抗癌、抗衰老、提高免疫力的作用[1]。此外，硒对自身免疫性甲状腺疾病、心血管疾病、糖尿病、病毒感染、癌症等均有一定的调节作用[2]。由于硒的特殊作用以及硒缺乏症发生在世界上的许多地区，特别是在中国、非洲、印度和东欧[3]，因此，从食物中摄取硒成为了人体补硒的重要途径。硒分为无机硒和有机硒两种，无机硒不能被人体直接利用，只能通过有机硒的方式来补充人体内的硒。瓜菜中的硒都是以有机硒的形态存在的，这种硒对于生命健康是最直接有效的[4]，富硒甜瓜的一大特点是有很强的保健作用，能极大提高各种生理功能。因此，发展富硒甜瓜，可产生巨大的经济效益，具有广阔的市场前景。

果品品质包括风味、香气等感官品质和包含人体所需要的营养、保健成分的营养品质等[5]。香气成分是衡量甜瓜果实品质高低的重要指标之一，它是由不同挥发性物质组成的混合物，主要包括醇类、醛类、酮类、酯类以及含硫化合物等[6-9]，但是，并非所有挥发性香气成分都决定果蔬的特征风味，只有较少的成分甚至某一种化合物决定某种果蔬的特征风味，这类化合物被称为特征效应化合物[10-11]。甜瓜的营养物质主要有维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白等，这些物质的含量越高，甜瓜的营养品质也越高。有关施肥对甜瓜营养品质的影响前人已经做了相关的研究[12-14]，但有关硒肥处理对薄皮甜瓜香气成分和营养品质的影响的研究还未见报道。本研究采用不同浓度有机硒肥叶面喷施方法，来探讨不同浓度有机硒肥对薄皮甜瓜果实中香气成分和含量的影响，对薄皮甜瓜营养品质的影响，旨在寻找出适宜的叶面喷施硒肥处理，以探讨提高薄皮甜瓜品质的最佳有机硒肥的施用量，为富硒甜瓜的优质生产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验在南京农业大学溧水白马科研基地进行，试验材料为‘G6×4，由薄皮甜瓜蔓枯病抗源‘PI 420145（含有抗病基因Gsb-6）为母本和‘PI 482398（含有抗病基因Gsb-4）为父本杂交后经过多代自交，为南京农业大学葫芦科作物遗传与种质创新实验室多年培育的稳定自交系。2017年7月28日播种到72孔育苗穴盘中，育苗基质为体积比为2∶1的草炭和蛭石。甜瓜幼苗长到2片真叶时，于2017年8月12日定植于白马网室，2017年10月26日采收。

试验设1个CK，用清水处理，5个有机硒浓度处理，分别为6、12、18、24、30 mg·L-1，每个处理3次重复，10株甜瓜为1个重复，分别于开花前期、盛花期、幼果期3次全株喷施。单蔓整枝，每株留 1个瓜。采成熟度和大小均匀一致的果实进行芳香物质和营养品质的分析，每个重复取6个果实测定。有机富硒液体肥购置于唐山津国农业技术开发有限公司，有机硒质量浓度为6 g·L-1，可用于有机生物液肥生产，无毒易吸收。

1.2 方法

1.2.1 香气成分测定方法 样本前处理：用精度为0.1 mg的电子天平准确称取300 mg，放入1.5 mL的离心管中。依次加入2颗小钢珠，800 μL的乙酸乙酯，在-80 ℃冰箱中放置2 min。放入研磨机中研磨（60 Hz，2 min），然后超声提取30 min，-20 ℃静置30 min，离心10 min（12 000 rpm，4 ℃），取600 μL的上清液装入玻璃衍生瓶中。用冷冻浓缩离心干燥器挥干样品至剩余200～300 μL。每个离心管中加入10 mg的无水硫酸钠。涡旋30 s，取上清装入进样小瓶中准备进样。

气相色谱-质谱分析条件：分析仪器为安捷伦公司（Agilent Technologies Inc. CA，UAS）的7890B-5977A GC/MSD气质联用仪。色谱条件：DB-5MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm， Agilent J&W; Scientific， Folsom， CA， USA），载气为高纯氦气（纯度不小于99.999%），流速1.0 mL·min-1，进样口的温度为260 ℃。进样量1 μL，不分流进样。程序升温：柱温箱的初始温度为60 ℃，以8 ℃·min-1程序升温至125 ℃ ，4 ℃·min-1升温至210 ℃；5 ℃·min-1升温至270 ℃，10 ℃·min-1升温至305 ℃保持3 min。质谱条件：电子轰击离子源（EI），离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃，电子能量70 eV。扫描方式为全扫描模式（SCAN），质量扫描范围：50～500 m·z-1。

定性与定量方法：未知化合物质谱图经计算机检索与NIST library质谱库相匹配，并结合人工图谱解析进行定性。按峰面积归一法求各种香气成分的相对百分含量。

1.2.2 果实营养品质的测定 可溶性固形物含量（ω，后同）利用日本ATAGO公司的数字折射计ACT-1E测定；可溶性糖采用蒽酮比色法测定[15]；维生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法进行测定[16]；可溶性蛋白質用考马斯亮蓝G-250染色法测定[16]。

2 结果与分析

2.1 不同有机硒肥处理对薄皮甜瓜香气成分的影响

从表1可以看出，有机硒肥处理对‘G6×4的香气成分种类和含量的具有显著的影响。不同浓度有机硒肥处理下，‘G6×4共分离检测出了72种香气成分，主要以酯类、醇类、酸类、烃类和酮类为主。‘G6×4在CK组中，共检测出了67种香气成分，未检测出亚硫酸-二戊酯、异丙醇、5-甲基-十二烷、甲基-甲氧基-羟甲基-胺、异樱花素共5种组分。有机硒肥6 mg·L-1处理下共检测出了70种香气成分，未检测出2-正丙基-1-庚醇和N-异戊酰氨基乙酸共2种组分，有机硒12 mg·L-1处理下共检测出了66种香气成分，未检测出丙二酸-氧代-双（1-甲基乙基）酯、N-异戊酰氨基乙酸、N-乙酰基-L-天冬氨酸、L-高瓜氨酸、十一烷和三十碳六烯共6种组分，有机硒肥18 mg·L-1处理下共检测出了66种香气成分，未检测出丙二酸-氧代-双（1-甲基乙基）酯、2-正丙基-1-庚醇、N-乙酰基-L-天冬氨酸、L-高瓜氨酸、5-甲基-十二烷和2，3，6-三甲基-癸烷共6种组分，有机硒肥24 mg·L-1处理下共检测出了67种香气成分，未检测出乙酸庚酯、异丙醇、2，4，6-三甲基-辛烷、壬醛和N-异戊酰氨基乙酸共5种组分，有机硒肥30 mg·L-1处理下共检测出了58种香气成分，未检测出乙酸庚酯、乙酸辛酯、1，2，3-丙三醇-1-乙酸酯、亚硫酸-二戊酯、邻苯二甲酸二辛酯、3-乙基-4-甲基戊-1-醇、10-氯-1-癸醇、异丙醇、L-高瓜氨酸、2，3，6-三甲基-癸烷、2，4，6-三甲基-辛烷、三十碳六烯、O-癸基-羟胺和异樱花素共14种组分。在检测出的香气成分中，CK和5种有机硒肥处理共同含有的香气成分为49 种，含量相对较高（大于1%）组分为2-甲基丁酸乙酯、乙酸己酯、2，3-丁二醇-二乙酸酯、3-（甲硫基）乙酸丙酯、辛醇和3-羟基丁酮6种。

其中，‘G6×4在CK组中，酯类成分占其香气成分的54.70%、醇类15.12%、酸类4.32%、烃类7.54%、酮类5.08%、醛类 1.19%和其他3.48%。有机硒肥6 mg·L-1处理下，酯类成分占其香气成分的55.47%、醇类18.26%、酸类2.03%、烃类5.24%、酮类6.25%、醛类 1.00%和其他1.18%。有机硒肥12 mg·L-1处理下，酯类成分占其香气成分的58.21%、醇类20.16%、酸类2.29%、烃类7.50%、酮类7.37%、醛类 1.36%和其他2.27%。有机硒肥18 mg·L-1处理下，酯类成分占其香气成分的56.18%、醇类16.59%、酸类4.57%、烃类7.33%、酮类7.74%、醛类 0.69%和其他2.04%。有机硒肥24 mg·L-1处理下，酯类成分占其香气成分的49.32%、醇类13.23%、酸类2.99%、烃类8.40%、酮类6.76%、醛类 0.60%和其他2.18%。有机硒肥30 mg·L-1处理下，酯类成分占其香气成分的37.02%、醇类12.45%、酸类1.39%、烃类4.81%、酮类6.18%、醛类 0.35%和其他22.64%。不同浓度有机硒肥处理下，果实中酯类、醇类和酮类含量呈先升高后下降的趋势。当有机硒12 mg·L-1时酯类含量最高为58.21%，比CK处理提高了6.42%；当有机硒24 mg·L-1和30 mg·L-1时酯类含量远低于CK。当有机硒12 mg·L-1时醇类含量最高，为20.16%，比CK处理提高了33.33%；当有机硒24 mg·L-1和30 mg·L-1时醇类含量低于CK。当有机硒18 mg·L-1时酮类含量最高为7.74%，比CK处理提高了52.36%；当有机硒24 mg·L-1和30 mg·L-1时酮类含量高于CK处理。果实中酸类、烃类、醛类及其他含量各异。

从表2可以看出，‘G6×4在不同有机硒肥处理下，其特征香气成分含量存在显著差异。乙酸己酯、2，3-丁二醇-二乙酸酯、3-（甲硫基）乙酸丙酯、辛醇和3-羟基丁酮的含量都随着有机硒肥处理浓度的升高呈先升高后下降的趋势。在有机硒肥18 mg·L-1处理时，乙酸己酯的含量最高，为3.04%，与其他处理间存在显著差异。在有机硒肥12 mg·L-1处理时，2，3-丁二醇-二乙酸酯的含量最高，为28.05%，与有机硒肥6、18和24 mg·L-1处理间无显著差异，与CK处理和有机硒30 mg·L-1处理存在显著差异；在有机硒肥12 mg·L-1处理时，3-（甲硫基）乙酸丙酯的含量最高，为14.89%，与有机硒肥6 mg·L-1处理无显著差异，与其他处理间存在显著差异；在有机硒肥12 mg·L-1处理时，辛醇的含量最高，为17.96%，与其他处理间存在显著差异。在有机硒肥18 mg·L-1处理时，3-羟基丁酮的含量最高，为7.74%，与其他处理间存在显著差异。2-甲基丁酸乙酯的含量随着有机硒处理含量各异，CK处理下2-甲基丁酸乙酯的含量最高，为12.36%，在有机硒肥30 mg·L-1处理下的含量最低，为3.84%。

2.2 不同有机硒肥处理对甜瓜营养品质的影响

如图1所示，‘G6×4在有机硒肥处理下，成熟果实中的可溶性固形物含量（如图1 A）、可溶性糖含量（如图1 B）、可溶性蛋白含量（如图1 C）和维生素C含量（如图1 D）营养物质含量呈先上升后下降的趋势。有机硒肥处理下可溶性固形物含量分别比CK处理提高了2.0%、4.0%、8.7%、14.0%和3.0%，有机硒处理在24 mg·L-1时，可溶性固形物含量（ω，后同）最高，达11.4%。

有机硒肥处理下可溶性糖含量分别比CK处理提高了0.1%、2.3%、3.3%、3.0%和-10.7%。有机硒处理在18 mg·L-1时，可溶性糖含量最高，达84.78 mg·g-1。有机硒肥处理下可溶性蛋白质含量分别比CK处理提高了0.6%、4.8%、13.0%、7.9%和-6.2%，有机硒处理18 mg·L-1时，可溶性蛋白含量最高，达142.67 mg·100 g-1。不同有机硒肥处理下维生素C含量分别比CK处理提高了4.4%、11.2%、14.0%、18.3%和-6.5%，且在有机硒处理 24 mg·L-1维生素C含量最高，达15.17 mg·100 g-1。

3 讨论与结论

Fernández等[17]对PS SC以及其近等位基因系的成熟甜瓜果实香气物质进行分析发现，酯类在大多数甜瓜中含量丰富且差异较大（38%～96%），是果实的主要香气成分。本研究结果表明，CK处理的‘G6×4薄皮甜瓜果实中酯类物质占54.70%，有机硒处理6、12、18、24 mg·L-1处理时，甜瓜果实酯类物质分别占55.47%、58.21%和56.18%和49.32%与前人研究相符，而当有机硒处理30 mg·L-1时甜瓜果实中酯类物质占37.02%，表明过高浓度的有机硒肥不利于酯类物质的合成。甜瓜果实在CK组和5个有机硒处理分别检测到67种、70种、66种、66种、67种和58种香气成分，且未检测到的香气成分随有机硒肥处理种类各异，而当有机硒处理30 mg·L-1时甜瓜果实中香气成分58种相比CK处理减少9种，表明有机硒肥处理对甜瓜果实香气成分的形成有一定的影响且过高浓度的有机硒肥不利于香气成分的合成。

甜瓜特征香气成分的组成和含量是衡量甜瓜品质的重要指标[18]。赵光伟等[19]研究表明，甜瓜的特征香气成分是由酯类、含硫酯类、醛类、醇类、酮类等化合物决定的。其中本研究试材‘G6×4甜瓜果实中检测出2-甲基丁酸乙酯、乙酸己酯、2，3-丁二醇-二乙酸酯、3-（甲硫基）乙酸丙酯、辛醇和3-羟基丁酮等特征香气成分。据相关研究，2-甲基丁酸乙酯有苹果香[20-21]，乙酸己酯有苹果和樱桃香[20，22]，3-（甲硫基）乙酸丙酯和辛醇有草香味[22-23]因此，‘G6×4薄皮甜瓜特征风味很可能由这几种物质相互作用的结果。其中乙酸己酯、2，3-丁二醇-二乙酸酯、3-（甲硫基）乙酸丙酯、辛醇和3-羟基丁酮含量随着有机硒肥处理先升高后下降，表明适宜浓度有机硒肥有助于提高甜瓜果实香气含量，而过高浓度反而大大降低果实香气含量，因此叶面喷施有机硒处理12～18 mg·L-1时，有助于‘G6×4甜瓜果实特征香气成分的形成。

适量有机硒可以提高果实品质。本研究结果表明，有机硒处理为18 mg·L-1 时，可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C含量分别比CK处理提高了8.7%、3.3%、13.0%和14.0%；有机硒处理为24 mg·L-1时，可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C含量分别比CK處理提高了14.0%、3.0%、7.9%和18.3%，因此，叶面喷施有机硒处理18～24 mg·L-1时，有助于‘G6×4甜瓜果实营养物质的形成。本研究发现适宜浓度的有机硒肥对‘G6×4甜瓜果实的营养品质具有明显的促进作用，但过高浓度的有机硒肥对果实的营养品质的提高具有抑制作用，可能高浓度的硒肥对薄皮甜瓜植株具有一定的毒害作用，从而影响果实中营养物质的合成，这与在厚皮甜瓜[24]、芥菜[25]和莴苣[26]等蔬果作物上研究相一致。

本研究结果表明，叶面喷施适宜浓度的有机硒肥，可促进薄皮甜瓜果实重要香气成分含量地形成，并显著提高果实营养品质。因此，建议对薄皮甜瓜进行叶面喷施18 mg·L-1有机硒肥。本试验中的主要香气成分只检测到大部分，而有些已知成分在本次研究中并未检测出且试验数据为一年所得。因此，下一步将采用更加精密检测技术进行验证同时进行多年数据收集。

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