贮藏时间对不同西瓜品种类胡萝卜素组分及含量的影响

柳帆红，张 洋，唐中祺，武 玥，罗石磊，于 健，刘晓奇，郁继华，2，肖雪梅

（1.甘肃农业大学园艺学院 兰州 730070； 2.省部共建干旱生境作物学国家重点实验室 兰州 730070）

西瓜是葫芦科西瓜属一年生蔓性双子叶草本植物。因其清凉解暑，被称为寒瓜或夏瓜。西瓜起源于非洲，有“生存水壶”的美称，由“西域”经过丝绸之路传入我国，故名为西瓜。西瓜果实味甜多汁，清凉爽口且有清香，含有多种类胡萝卜素、矿物盐和维生素类物质，具有生津止渴解暑、利尿消炎降压的功效，因此深受消费者喜爱。

瓤色是西瓜的一个重要性状。目前，西瓜果肉颜色有白色、黄色、橙色、黄红色、深红色、猩红色、淡黄色、金丝雀黄色和绿色。除绿色果肉西瓜外，西瓜含有多种类胡萝卜素，其含量使瓜瓤呈现不同瓤色。与其他果蔬一样，类胡萝卜素是西瓜的主要功能成分和微量营养素。类胡萝卜素具有抗氧化活性，特别是淬灭自由基能力，能够参与降低疾病的风险。其中番茄红素具有较强的清除自由基能力。类胡萝卜素是一类天然产物，由异戊二稀类物质组成的C40 萜类大分子化合物，大约有800多种。由于携带不同官能团，导致其呈现出红色、粉红色、橙黄色及无色等。番茄红素是西瓜瓜瓤色变深的原因，β-胡萝卜素是使西瓜呈现橙色和黄色的主要色素，而叶黄素、新黄质和紫黄质是黄色果肉的色素。

近年来，随着人们的消费水平日益提高，消费者不仅追求果实外观和风味等感官品质，对其内在营养价值要求也不断提高。因此，西瓜果实品质特性会影响其商品价值。而影响西瓜果实风味和营养品质形成的物质主要包括糖、类胡萝卜素、矿物盐和维生素类物质等。其中，类胡萝卜素是西瓜的营养和风味品质的重要指标。目前国内外对贮藏期间西瓜品质研究方面的报道较多，主要集中于西瓜的瓜皮厚度、质量、可溶性固形物含量、葡萄糖含量和果糖含量的变化，对贮藏期不同品种西瓜瓤中类胡萝卜素的各组分及含量变化报道较少。因此，笔者采用高效液相色谱仪，分析8 个不同品种西瓜不同瓤色的类胡萝卜素组分及含量，并探究不同西瓜品种在室温贮藏条件下类胡萝卜素含量的变化，为西瓜品质评价和营养育种的领域提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

标准品：紫黄质（Violaxanthin；HPLC≥99%）购自Sigma 公司；叶黄素（Lutein；HPLC≥99%）、番茄红素（Lycopene；HPLC≥99%）及β-胡萝卜素（β-Carotene；HPLC≥99%）购买于上海源叶生物科技有限公司。

供试西瓜共有8 个品种，均为小果型西瓜，详见表1。

表1 不同西瓜品种及简称

1.2 试验设计

试验在甘肃白银市靖远县东湾高科技农业示范园区日光温室进行。2019 年3 月18 日将8 个不同品种西瓜种子播种在32 孔的穴盘中，长至2 叶1 心时于4 月23 日定植。采用槽式栽培，槽长、宽、深为9.00 m×0.40 m×0.25 m，每槽填基质1.00 m（基质购自甘肃省绿能农业股份有限公司），共42 槽。试验采用单因素随机区组设计，即8 个品种为8 个处理，各处理随机排列，3 次重复，每个重复定植1 垄，2 垄之间的间距为1.00 m，每垄定植38 株，株行距为0.20 m×0.40 m，双蔓整枝，每株留1 个果实生长。应用水肥一体化设备进行灌水施肥，采用膜下滴灌模式，肥料依据甘肃农业大学番茄营养液配方施用。依据各品种的成熟期于6 月20 日采收成熟果实。各品种选取颜色均匀、大小形状一致、成熟度相近、无病虫害和机械损伤的果实各50 个，置于室温贮藏。分别在采收后贮藏0、5、10、15、20 d 取样，将瓜瓤用匀浆机打碎混匀后冻在-80 ℃冰箱中等待测定类胡萝卜素组分和含量。每个品种每次取3 个西瓜为1 个重复，共3 次重复。

1.3 方法

1.3.1 提取方法 采用Kang 等方法，有所改动。取5 g 鲜样，用石油醚和丙酮（体积比2∶1）在超声波条件下提取类胡萝卜素，将提取液收集到棕色瓶中，直至除去所有颜色，然后将合并的滤液转移到分液漏斗中，用250 mL 蒸馏水洗涤两次，排出水相后，在真空下用砂芯漏斗过滤，倒入圆底烧瓶中，在＜45 ℃下旋转蒸发将石油醚提取物减少至干燥；最后用∶∶=55∶20∶25 的溶液溶解，并通过0.22 μm 膜进行过滤，上机。

1.3.2 测定条件 将10 μL 样品注入HPLC C18 柱（250.0 mm×4.6 mm，5 μm，Waters Symmetry），柱温25 ℃，流速1.8 mL·min，流动相为∶∶=70∶2∶28，在450 nm 处检测化合物。使用配备有1525 泵和2998 光电二极管阵列检测器的Waters 液相色谱系统进行类胡萝卜素HPLC 分析。使用Empower Software（Waters，USA）分析数据。基于它们的保留时间和吸收光谱鉴定类胡萝卜素，与标准品进行比较，并根据它们的标准曲线进行定量。

1.4 数据分析

所有试验数据运用Microsoft Excel 2010 软件处理并作图，用SPSS 17.0 软件进行方差分析，并采用单因素方差分析（ANOVA）进行不同处理间的两两比较，数据表示为“平均值±标准误”，3 次重复。

2 结果与分析

2.1 不同品种西瓜类胡萝卜素组分和含量比较

由图1 可以看出，采摘当日，不同品种西瓜瓜瓤中类胡萝卜素组分及含量不同。在绿色果皮黄色瓜瓤西瓜GY-1 中类胡萝卜素只含有紫黄质和叶黄素；黄红瓤西瓜GY-2、GY-3 和GY-4 瓜瓤中番茄红素含量极低；其他品种西瓜瓜瓤中类胡萝卜素含有紫黄质、叶黄素、番茄红素及β-胡萝卜素。

图1 不同品种西瓜中紫黄质（A）、叶黄素（B）、番茄红素（C）、β-胡萝卜素（D）及总类胡萝卜素（E）含量

黄瓤和黄红瓤西瓜瓜瓤中紫黄质含量均显著高于红瓤西瓜，黄色瓜瓤中紫黄质含量是红瓤西瓜的4.78～22.00 倍，黄红瓤西瓜瓜瓤中紫黄质含量是红瓤西瓜的4.30～45.40 倍。其中黄红瓤西瓜GY-4 瓜瓤中紫黄质含量最高，其次是GY-2、GY-3；红瓤西瓜瓜瓤中GR-1 紫黄质含量最高，其次是YR、GR-2、GR-3；而黄瓤西瓜GY-1 瓜瓤中紫黄质含量与黄红瓤西瓜GY-3 无显著差异。

8 个品种西瓜瓜瓤中，黄瓤西瓜GY-1 叶黄素含量（，后同）最低，为0.48 μg·g，红瓤西瓜GR-1 叶黄素含量最高，达1.31 μg·g。

红瓤西瓜瓜瓤中番茄红素含量均显著高于黄红瓤西瓜，红瓤西瓜瓜瓤中番茄红素含量是黄红瓤西瓜的30.61～55.63 倍。黄皮红瓤西瓜YR 瓜瓤中番茄红素含量显著高于绿皮红瓤西瓜，而3 个绿皮红瓤西瓜品种之间瓜瓤中番茄红素含量没有显著差异。

8 个西瓜品种中，红瓤西瓜GR-1 瓜瓤中β-胡萝卜素含量最高，为4.23 μg·g，黄红瓤西瓜中GY-2的β-胡萝卜素含量最低，为0.06 μg·g，不同瓤色西瓜瓜瓤中β-胡萝卜素含量无明显规律。

红瓤西瓜瓜瓤中总类胡萝卜素含量均显著高于黄瓤和黄红瓤西瓜，红瓤西瓜瓜瓤中总类胡萝卜素含量是黄瓤和黄红瓤西瓜的11.00～37.92 倍。黄皮红瓤西瓜（YR）瓜瓤中总类胡萝卜素含量与GR-1 无显著差异，但显著高于其他供试西瓜品种，黄瓤、黄红瓤西瓜之间瓜瓤中总类胡萝卜素含量差异均不显著。

2.2 贮藏时间对不同品种西瓜中紫黄质含量的影响

由图2 可以看出，随着贮藏时间的延长，红瓤西瓜GR-1 瓜瓤中紫黄质含量呈现先下降后上升再下降的趋势，GR-2 瓜瓤中紫黄质含量呈现先下降后上升的趋势，GR-3 瓜瓤中紫黄质含量呈现先上升后下降的趋势，YR 瓜瓤中紫黄质含量呈现先上升后下降再上升的趋势；黄红瓤西瓜中，GY-4 瓜瓤中紫黄质含量呈现先下降后上升的趋势，GY-2、GY-3 瓜瓤中紫黄质含量呈现先下降后上升再下降的趋势；绿皮黄瓤西瓜GY-1 瓜瓤中紫黄质含量随贮藏时间呈现先显著上升后显著下降的趋势。红瓤西瓜瓜瓤中紫黄质的含量均在0～0.43 μg·g，而黄瓤和黄红瓤西瓜瓜瓤中紫黄质含量在0.49～3.16 μg·g，黄瓤和黄红瓤西瓜中紫黄质的含量是红瓤西瓜的0.49～7.37 倍。

图2 贮藏时间对不同品种西瓜瓜瓤中紫黄质含量的影响

2.3 贮藏时间对不同品种西瓜中叶黄素含量的影响

由图3 可以看出，在红瓤西瓜中，随着贮藏时间延长绿皮红瓤西瓜GR-1 瓜瓤中叶黄素含量呈现先降低后升高再降低的趋势，且5 个贮藏时间之间均存在显著差异；GR-2 瓜瓤中叶黄素含量呈现出随贮藏时间延长升高的趋势，GR-3 瓜瓤中叶黄素含量呈先升高后下降的趋势，黄皮红瓤西瓜YR 中叶黄素含量呈先上升后下降再上升最后下降的趋势；绿皮黄瓤西瓜GY-1 和黄红瓤西瓜GY-2、GY-3瓜瓤中叶黄素含量呈先上升后下降的趋势。

图3 贮藏时间对不同品种西瓜瓜瓤中叶黄素含量的影响

2.4 贮藏时间对不同品种西瓜中番茄红素含量的影响

由图4 可以看出，GR-2 瓜瓤中番茄红素含量随着贮藏时间的延长呈现先升高后降低再升高的趋势，GR-1 瓜瓤呈现先降低后升高再降低的趋势，其他品种瓜瓤呈现显著的先升高后降低的趋势。其中红瓤西瓜番茄红素含量为47.48～109.20 μg·g，黄瓤和黄红瓤西瓜番茄红素含量为0～7.58 μg·g，红瓤西瓜中番茄红素含量是黄瓤和黄红瓤的14.41～47.48 倍。综上所述，整个贮藏期间红瓤西瓜中番茄红素含量高于黄瓤和黄红瓤西瓜。

图4 贮藏时间对不同品种西瓜瓜瓤中番茄红素含量的影响

2.5 贮藏时间对不同品种西瓜β-胡萝卜素含量的影响

由图5 可以看出，红瓤西瓜中，GR-1 和GR-3瓜瓤中β-胡萝卜素含量呈现出随贮藏时间延长先升高后降低的趋势，而GR-2 和YR 瓜瓤中β-胡萝卜素含量呈现随贮藏时间延长一直升高的趋势；黄瓤和黄红瓤中GY-1 和GY-4 瓜瓤中β-胡萝卜素含量整体呈现先升高后下降的趋势，黄红瓤GY-2 瓜瓤β-胡萝卜素含量整体呈现先降低后升高再降低后升高的趋势。随着贮藏时间的延长红瓤西瓜中β-胡萝卜素含量在4.23～24.76 μg·g，黄瓤西瓜中β-胡萝卜素含量在0～6.32 μg·g。综上所述，整个贮藏时间红瓤西瓜中的β-胡萝卜素含量高于黄瓤和黄红瓤西瓜。

图5 贮藏时间对不同品种西瓜瓜瓤中β-胡萝卜素含量的影响

2.6 贮藏时间对不同品种西瓜中总类胡萝卜素含量的影响

由图6 可以看出，随着贮藏时间的延长，GR-2瓜瓤中总类胡萝卜素含量呈现先升高后降低再升高的趋势，GR-1 瓜瓤中总类胡萝卜素含量呈现先降低后升高再降低的趋势，GY-4 瓜瓤中总类胡萝卜素含量呈现先降低再升高后降低的趋势，其他品种西瓜瓜瓤中总类胡萝卜素含量呈现先升高后降低的趋势。随着贮藏时间延长红瓤西瓜中总类胡萝卜素含量在56.67～132.00 μg·g，黄瓤和黄红瓤西瓜中总类胡萝卜素含量在1.58～16.42 μg·g，红瓤西瓜中总类胡萝卜素含量是黄瓤和黄红瓤西瓜的8.04～35.87倍。综上所述，整个贮藏期间红瓤西瓜中的总类胡萝卜素含量高于黄瓤和黄红瓤西瓜。

图6 贮藏时间对不同品种西瓜瓜瓤中总类胡萝卜素含量的影响

3 讨论与结论

西瓜瓤色的差异是由于所含类胡萝卜素的种类和含量不同。已有研究表明，红瓤西瓜主要的类胡萝卜素组分为番茄红素，番茄红素含量最高达75.72 mg·kg，橙瓤西瓜中类胡萝卜素主要含有紫黄质、叶黄素、β-胡萝卜素，黄瓤西瓜中类胡萝卜素主要含有紫黄质和叶黄素。笔者研究表明，在采摘当天黄瓤西瓜中类胡萝卜素只检测到紫黄质和叶黄素，黄红瓤西瓜类胡萝卜素组分主要有紫黄质、叶黄素、β-胡萝卜素及痕量番茄红素，红瓤西瓜胡萝卜素组分主要有番茄红素、β-胡萝卜素及少量的紫黄质和叶黄素，这与前人的研究结果一致。

基因型是西瓜成熟果实类胡萝卜素含量变异程度的主要决定因素。Bollinedi H 等分析了西瓜果实发育过程中9 个类胡萝卜素合成代谢相关酶基 因（、、、、、、、及）的表达情况。研究结果显示，黄瓤与红瓤西瓜中的表达具有显著差异，红瓤西瓜中番茄红素的积累与LCYB 的表达下调有关；的表达上调促进类胡萝卜素的分解代谢，导致黄瓤西瓜中仅含少量类胡萝卜素。笔者研究表明，黄瓤和黄红瓤西瓜中紫黄质含量均高于红瓤西瓜，红瓤西瓜中番茄红素含量高于黄红瓤西瓜，黄皮红瓤西瓜中番茄红素含量高于绿皮红瓤西瓜，而绿皮红瓤西瓜之间番茄红素含量没有显著差异；红瓤西瓜瓜瓤中总类胡萝卜素含量均显著高于黄瓤和黄红瓤西瓜，并且黄皮红瓤西瓜总类胡萝卜素含量与绿皮红瓤西瓜GR-1 无显著性差异，但黄皮红瓤西瓜总类胡萝卜素含量显著高于其他绿皮红瓤西瓜，这可能与不同品种西瓜基因型有关。供试的8 个品种西瓜中，随着贮藏时间的延长，不同品种西瓜中的类胡萝卜素各组分及含量有不同的变化。笔者研究表明，黄瓤西瓜在贮藏当天没有检测到番茄红素，但是随着贮藏时间的延长检测到了痕量的番茄红素，这可能是由于西瓜成熟产生大量的乙烯，从而诱导了胡萝卜素合成酶的表达。本研究结果表明，随着贮藏时间的延长，不同品种西瓜瓜瓤中类胡萝卜素各组分含量的变化可能与西瓜中的类胡萝卜素合成代谢相关酶基因的上调或者下调表达有关，需要进一步从分子水平研究类胡萝卜素在贮藏期的变化机制。