黄皮种质资源果实糖组分及其含量特征分析

陈慧琼，彭 程，常晓晓，陈 喆，陆育生，邱继水

（广东省农业科学院果树研究所/农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室/广东省热带亚热带果树研究重点实验室，广东 广州 510640）

【研究意义】黄皮〔Clausena lansium(Lour.)Skeels〕为芸香科黄皮属植物，是我国南方特有的水果［1-2］。黄皮果实风味独特、营养丰富，且具有抗氧化、防衰老、抑肿瘤等功效［3-5］，是深受消费者喜爱的食药两用型水果。近年来，我国南方地区黄皮产业蓬勃发展，已成为推动乡村振兴发展的重要支撑力量［6］。随着生活水平的提高，人们对黄皮果实品质的要求也越来越高。已知可溶性糖的组分、含量及构成比例不仅是果实风味形成的重要基础，而且是果实品质的关键评价指标以及消费者接受度的重要衡量标准［7-9］。分析不同黄皮资源果实可溶性糖含量特点及遗传多样性，可为黄皮果实品质性状及育种亲本的选择提供科学依据，对推动黄皮产业的高质量发展具有重要意义。【前人研究进展】甜度是果实风味的重要衡量指标，受可溶性糖组成及构成比例的影响［10］。研究表明，不同水果果实中的可溶性糖种类大同小异，以蔗糖、果糖和葡萄糖为主，构成比例因树种不同存在显著差异［8-9］。例如，柿果实和樱桃果实糖组分以葡萄糖为主，其次为果糖和蔗糖［11-12］；梨果实糖组分以蔗糖为主，其次为山梨醇和果糖［13］；苹果果实糖组分含量由大到小依次为果糖、蔗糖、葡萄糖、山梨醇［14］；芒果果实糖组分以蔗糖为主，果糖和葡萄糖次之［15］。近年来，黄皮果实糖、酸含量的研究也陆续被报道，主要集中在总糖和有机酸，关于可溶性糖组成的研究甚少。张泽煌等［16］利用高效液相色谱法（HPLC）分析了大鸡心黄皮和无核黄皮两个品种的果实糖、酸含量，发现成熟果以柠檬酸为主、苹果酸含量较少。孙德权等［17］分析了9 种黄皮果实中的糖酸组分，发现可溶性糖中果糖含量最高，属于单糖积累型。陆育生等［18］分析了78 份不同黄皮种质果实中的糖含量、酸含量、单果质量、果形指数等14 项品质指标，发现不同黄皮种质的果实品质性状存在丰富的多样性，其中糖酸比的变异系数达105.24%，多样性显著；该研究通过相关性分析还发现，可滴定酸（TA）和可溶性糖组分在不同种质果实中的含量差别可能在一定程度上决定了黄皮果实风味的差异，为后续果实风味评价提供了理论依据。彭程等［19］分析了184 份黄皮种质资源的有机酸成分，结果显示黄皮果实以柠檬酸为主，且绝大部分资源总酸含量偏高。【本研究切入点】糖是果实生长发育过程中的基础物质，其含量和种类是决定果实内在品质的重要指标［20］。然而，目前针对黄皮种质资源风味评价的研究主要集中在总糖含量、糖酸比分析、固酸比分析或有机酸成分及含量分析等方面，存在种质资源数量不具代表性且对糖组分的分析不够全面等问题。【拟解决的关键问题】本研究以农业农村部广州黄皮资源圃中筛选的核心种质资源果实为研究材料，采用蒽酮比色法和酸碱滴定法分析果实总糖和总酸含量，利用HPLC 法分析果实糖组分及含量，通过主成分分析方法综合分析核心黄皮种质品质，筛选出综合品质高的优良品系，为后续以优质黄皮选育为目的的分子遗传改良提供重要的材料基础，也为黄皮产业结构调整提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以课题组前期利用SSR 分子标记对农业农村部广州黄皮资源圃保存的黄皮种质资源进行基因分型后，筛选出的64 份黄皮核心种质资源果实为试验材料（表1），该核心种质最大程度保持了原群体的遗传多样性。试验材料均种植在农业农村部广州黄皮资源圃（地理位置113°22′E、23°09′N，海拔20 m）和育种圃中，种质资源树龄均在15 年以上，土肥管理一致，每年能够正常开花结果。本研究以2020、2021 年两年数据作为分析依据，这两年气候条件接近，果实表型数据特征一致。

表1 供试64 份黄皮种质资源Table 1 64 wampee germplasm resources for test

1.2 试验方法

1.2.1 果实外在品质测定 每份黄皮资源选取30 个果实，用电子天平称量单果质量，采用游标卡尺测量果实纵径和横径（测量部位为果实中心处十字切面），计算果形指数（果形指数=纵径/横径）。

1.2.2 果实内在品质测定 每份黄皮种质资源，选取长势一致的3 棵黄皮树，在每棵树的东、南、西、北4 个方位选取大小一致、成熟度一致的15 个果实，将采集到的180 颗黄皮果实充分混匀，分成3 等份，为3 个生物学重复。将每个生物学重复的60 颗果实去核，果肉切碎混匀，在组织研磨仪中磨成匀浆，分别测定TA 和可溶性固形物（TSS）含量；将用于测定可溶性糖和糖组分的匀浆用液氮速冻，-80 ℃保存备用。TSS 含量采用Atago PAL-1手持型可溶性固形物测定仪测定，可溶性总糖采用蒽酮比色法测定，TA 含量采用酸碱滴定法测定，每个样品3 次重复，糖酸比=可溶性总糖/TA，固酸比=TSS/TA。

1.2.3 糖组分含量测定 采用HPLC 对黄皮果实中糖组分及其含量进行测定，分析仪器为Agilent 1290 超高压液相色谱仪，色谱柱为Agilent Zorbax Carbohydrate 柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）。色谱条件：流动相为乙腈/水（75/25），流速为1.0 mL/min，柱温箱为30℃，检测器RID 温度为30℃，每次进样体积为5 μL。采用外标法定量分析每个样品中糖组分的含量，试验所用果糖、葡萄糖、蔗糖等标样均购自Sigma 公司。总糖含量为果糖、葡萄糖和蔗糖之和。

试验数据采用Excel 2019 处理，运用SPSS 22.0 进行差异显著性、相关性和因子分析。

2 结果与分析

2.1 64 份黄皮种质资源果实基本品质指标分析

由表2 可知，64 份黄皮种质资源果实单果质量分布在3.82～13.17 g 之间，平均单果质量为7.34 g，变异系数为27.63%；果形指数为1.57～0.94，平均1.16，变异系数为12.40%；TSS含量10.96%～24.55%，平均18.08%，变异系数为14.35%；可溶性总糖含量8.04%～16.96%，平均11.88%，变异系数为14.70%；TA含量0.11%～1.95%，平均1.01%，变异系数45.01%；糖酸比变异系数为130.69%，固酸比变异系数为125.39%，且糖酸比和固酸比在黄皮种质资源间趋势基本一致。其中，潮州冰糖（119）糖酸比最高，大目埕5 号（222）糖酸比最低。因此，64份黄皮种质资源果实糖酸比变异系数最大，果形指数变异系数最小，表明不同核心种质黄皮果实间品质存在较大差异。

表2 64 份黄皮种质资源果实基本品质指标分析Table 2 Analysis of basic quality indexes of fruits from 64 wampee germplasm resources

（续表2）

2.2 64 份黄皮种质资源果实品质指标相关性分析

对64 份黄皮核心种质果实果形指数、单果质量、TSS 含量、可溶性总糖含量、TA 含量、糖酸比、固酸比进行相关性分析，结果（表3）表明，果形指数与单果质量、TA 含量呈极显著正相关关系，与糖酸比、固酸比呈极显著负相关关系；糖酸比与固酸比呈极显著正相关关系。

表3 64 份黄皮种质资源果实品质指标间的相关系数Table 3 Correlation coefficient among basic quality indexes of fruits from 64 wampee germplasm resources

2.3 64 份黄皮种质资源果实糖含量分析

由表4 可知，64 份黄皮种质资源果实葡萄糖、果糖和蔗糖三者总含量分布在41.15～134.40 mg/g之间，平均86.93 mg/g，变异系数为15.61%，其中早丰黄皮（010）总糖含量最高、二蝥鸡心（125）总糖含量最低。64 份黄皮种质资源果实蔗糖含量分布在18.65～74.85 mg/g 之间，平均44.28 mg/g，变异系数为16.39%，蔗糖占比平均为50.94%；果糖含量分布在11.15～46.85 mg/g之间，平均22.56 mg/g，变异系数为16.53%，果糖占比平均为25.95%；葡萄糖含量介于9.70～32.10 mg/g，平均20.00 mg/g，变异系数为16.39%，葡萄糖占比平均为23.11%。由此可知，黄皮种质资源果实糖组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，表明黄皮种质资源果实糖组分以蔗糖为主。

表4 64 份黄皮种质资源果实糖含量分析Table 4 Analysis of sugar contents of fruits from 64 wampee germplasm resources

2.4 64 份黄皮种质资源果实糖组分含量与总糖含量的相关性分析

为进一步了解黄皮果实中各糖组分含量之间的关联度，对3 种糖组分含量进行相关性分析，结果（表5）表明各糖组分含量之间的相关程度较高。其中，果糖含量、葡萄糖含量、蔗糖含量以及总糖含量相互间均呈极显著正相关关系，蔗糖含量与总糖含量之间的相关系数最高为0.701，也进一步证实蔗糖为黄皮果实糖组分的主成分。

表5 各糖组分含量之间的相关性分析Table 5 Analysis of correlation among various sugar components contents

2.5 主成分分析

对64 份核心黄皮种质基本品质指标和糖组分进行主成分分析，结果（表6）表明前5 个主成分的累积贡献率为87.231%，可以基本表达10个品质指标所代表的遗传信息。第1 主成分贡献率为32.645%，主要是总TA含量、糖酸比、固酸比；第2 主成分贡献率为21.710%，主要是果糖含量、葡萄糖含量和蔗糖含量。第3 主成分贡献率为13.660%，主要是单果质量。第4 主成分贡献率为11.059%，主要是可溶性总糖含量。第5 主成分贡献率为8.157%，主要是果形指数和TSS 含量。

表6 各主成分的特征值、贡献率和累积贡献率Table 6 Characteristic value,contribution rate and accumulative contribution rate of main components

（续表4）

以主成分贡献率为权重，计算各样品前5 个主成分的分值与相应权重之积的累加之和，得到综合分值和排名（表7）。从综合品质性状上来看，综合分值越高，排名越靠前。综合排名前10 位（综合分值＞3.5）的分别是迟熟鸡心（021）、海珠尖嘴（098）、鹰嘴黄皮（008）、早丰黄皮（010）、大果鸡心（046）、金丰黄皮（067）、丛城甜黄皮（050）、塔下甜皮（086）、琼15 号（101）、禄田独核（091）。

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

3 讨论

芸香科黄皮属植物在全球约有30 种，主要见于亚洲、非洲及大洋洲。我国约有10 种及2 个变种，分布于长江以南地区，其中以广东、广西以及云南栽培种类最多［21-22］。我国有长期的黄皮栽培历史，是世界黄皮遗传资源多样性中心，仅农业农村部广州黄皮资源圃就保存有250 多份黄皮种质资源，这些种质资源的遗传多样性极其丰富［23-24］。本研究选取其中64 份黄皮特色种质资源，这些种质资源涵盖许多特色优良种质，能够充分代表原始种质的多样性。因此，分析黄皮核心种质资源的基本品质和糖组分及含量，可为黄皮的遗传改良和新品种的培育提供依据。

甜味是果实品质的重要指标，也是消费者判断果实成熟度的重要依据［7］。孙德权等［17］报道黄皮果实中可溶性糖主要由果糖、葡萄糖和蔗糖组成，其中果糖占比最高［17］。但本研究通过分析64 份核心种质黄皮果实中的糖组分发现，蔗糖为黄皮果实中主要糖组分，果糖和葡萄糖次之，属于蔗糖积累型。孙德权等只选取9 个黄皮品种进行研究，而本研究所选试验样本量较大，且遗传多样性丰富，试验结果更具有代表性。同时，本研究发现，黄皮果实蔗糖含量、果糖含量、葡萄糖含量比例约为2 ∶1 ∶1，与柑橘糖组分比例2.5 ∶1 ∶1［25］相近，这可能与黄皮和柑橘同属于芸香科柑橘亚科有关。已有研究表明，柑橘亚科其他属植物果实糖组分均以蔗糖为主，其次为果糖和葡萄糖［26-27］，进一步表明本研究结果的可靠性。另外，本研究发现，供试64 份核心种质黄皮果实糖组分变异系数在15.61%～16.39%之间，表明不同种质黄皮果实间糖组分含量差异大，也充分表明筛选出的64 份核心种质能够充分代表黄皮种质资源的多样性。目前已知果实糖、酸含量属于数量性状，由多基因控制，表现型易受到环境影响［28］，对不同黄皮品种间糖组分含量差异的调控机制有待进一步探究。

本研究通过对核心黄皮种质果实品质指标和糖组分含量进行降维分析，综合评价黄皮果实品质情况，并从中筛选出10 份果实品质性状优良的黄皮种质。其中，金丰黄皮（067）的肉质细嫩甜酸、风味浓，该品种2015 年通过广东省农作物品种审定，为广东省农业主导品种；早丰黄皮（010）果肉黄色，肉质脆嫩，味清甜、有蜜味，果汁含量多，该品种2010 年通过广东省农作物品种审定；丛城甜黄皮（050）口味清甜、有蜜味，该品种2008年通过广东省农作物品种审定，为广州市从化区黄皮主要栽培种之一；以上品种的审定及推广进一步表明本研究结果的可靠性。以主成分贡献率为权重的综合品质评分前十名的品种还有迟熟鸡心（021）、海珠尖嘴（098）、鹰嘴黄皮（008）、大果鸡心（046）、塔下甜皮（086）、琼15 号（101）和禄田独核（091）等，目前这些品种还未进行审定及推广种植，可为后期黄皮产品产业调整和推广提供优质的材料基础。

4 结论

黄皮种质资源果实糖组分以蔗糖为主，为蔗糖积累型，且黄皮果实蔗糖含量、果糖含量、葡萄糖含量比例约为2 ∶1 ∶1。黄皮果实糖酸比变异系数最大、达13.69%，果形指数变异系数最小、仅为12.40%，表明不同核心种质黄皮果实间品质存在较大差异，糖酸比不同使黄皮不同品种（系）风味各异。综合品质评分前十名的品种中，鹰嘴黄皮（008）可溶性总糖含量高达16.96%，可作为高糖黄皮品种；塔下甜皮（086）果糖占比高达35.41%、糖酸比高达102.14，可作特色风味黄皮品种。本研究可优化黄皮的品种结构，为后续黄皮杂交育种、新品种选育及黄皮产业结构调整提供重要的候选材料和理论依据。