甘肃陇东地区10个苹果品种的糖酸组分及抗氧化物质

Study on sugar and acid components and three antioxidants of 10 apple cultivars in Longdong area of Gansu Province

摘要

目的 研究陇东地区近年来引种的10个苹果品种的糖酸组分及3种抗氧化物质的含量与差异，为品种的栽培推广提供参考依据。 方法 测定中秋王、瑞阳、伊美、福丽、凉香、华红、瑞雪、延长红、寒富、烟富3号（CK）10个品种的糖酸组分及总酚、类黄酮、VC含量，并进行综合评价。 结果 10个品种的糖酸组分及3种抗氧化物质含量差异较大，基于隶属函数分析，综合排名为福丽>瑞阳>瑞雪>伊美>凉香>华红>延长红>寒富>烟富3号>中秋王。福丽的总酚含量和类黄酮含量显著高于其他品种，分别为1.84 和0.79 mg/g；瑞阳的甜酸比较高，为26.01；瑞雪的总糖、总酸含量较高，分别为96.79和6.462 mg/g，是对照品种烟富3号的1.14倍和1.67倍。 结论 福丽、瑞阳、瑞雪这3个品种的综合品质较好，综合排名靠前，但作为陇东地区优异鲜食苹果品种推广，还需进一步结合生长结果等特性进行考察。

Abstract

Objective To study the contents and differences of sugar and acid components and three antioxidants in 10 cultivars introduced in the Longdong area in recent years，and to provide a reference for the cultivation and promotion of the cultivars. Method Indicators including sugar and acid content，total phenolic content，flavonoid content and VC content of 10 cultivars were measured and comprehensively analyzed. Result The contents of sugar and acid components and three antioxidants of ten cultivars were significantly different，and based on the membership function analysis，the comprehensive ranking of ten cultivars was Fuli > Ruiyang > Ruixue > Envy > Liangxiang > Huahong > Yanchanghong > Hanfu > Yanfu No. 3 > Zhongqiuwang. The total phenolic content and flavonoid content of Fuli were significantly higher than those of other cultivars，which were 1.84 and 0.79 mg/g，respectively.The sweet-acid ratio of Ruiyang was 26.01 and the total sugar and total acid contents of Ruixue were 96.79 and 6.462 mg/g，respectively，which were 1.14 and 1.67 times higher than those of the control cultivars. Conclusion Fuli，Ruiyang and Ruixue had good overall quality of sugar and acid components and three antioxidants，and ranked first in the overall ranking； however，as excellent fresh apple cultivars promoted in Longdong area，further research should be conducted in combination with growth results and other characteristics.

Graphical abstract

关键词

苹果 / 抗氧化物质 / 糖酸组分 / 风味 / 陇东地区

Key words

apple / antioxidants / sugar and acid components / special flavor / Longdong area

Author summay

张学良，硕士研究生。E-mal：[e-mail]

苹果（Malus domestica）是目前世界上4大主栽水果之一，果实含有大量的营养物质和微量元素，深受消费者喜爱^［1］。苹果果实中的可溶性糖与有机酸的含量、种类及组成比例是构成风味和果实品质的重要指标，糖酸组分的研究也是苹果引种评价工作中的重要一环^［2］。王海波等^［3］对6个早熟苹果品种的糖酸组分进行研究，得出所有糖组分中果糖和蔗糖含量对早熟品种的糖类总含量影响最大，酸组分中苹果酸在不同品种中存在较大差异。VC^［4］、多酚^［5］、类黄酮^［6］是果实中重要的抗氧化物质，近年来也成了品质评价中的重要内容^［7］，它们与糖酸物质共同作用在果实风味的形成中发挥着重要的作用^［8］。但抗氧化物质含量的高低可能会影响果实的糖酸风味，目前有关成熟果实中抗氧化物质与糖酸物质含量研究较少。

甘肃陇东地区位于黄土高原中部，是我国主要的鲜食苹果产区，平凉、庆阳两市已建成全国优质红富士苹果生产基地^［9］。截至2016年，庆阳市苹果栽培品种累计有279个，以富士系和元帅系为主，其中烟富3号在全市8个县区大量栽培。烟富6号和新品种瑞阳、瑞雪在全市有少量栽培^［10］。近年来，为促进陇东地区苹果产业的发展，改善品种种植格局，当地进行了大量的引种试验^［11-14］。

本研究在前期研究的基础上选取近年引种栽植的10个苹果品种为研究对象，以烟富3号为对照品种，比较各品种间VC、总酚、类黄酮、糖酸组分的差异，以期为陇东地区发展优异鲜食品种提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年在西北农林科技大学甘肃庆城苹果试验示范站（N 36°0′13″，E 107°54′56″）开展。试验站位于陇东黄土高原中部地区，海拔1 285 m，温带大陆性气候，年均温8.3 ℃，年均降水量537 mm，年平均气温9.4 ℃，极端最低气温-14 ℃，年均无霜期169 d，年均日照时数2 420 h，土壤pH7.4~8.4。试验地土壤肥力均匀，园区内施肥、灌水、病虫防控等果园日常管理操作一致。

1.2 试验材料

试验材料为10个中晚熟品种，每个品种5株，分别为中秋王、瑞阳、伊美、福丽、凉香、华红、瑞雪、延长红、寒富，对照品种为烟富3号。均为2017年栽植，M₂₆矮化自根砧。

1.3 取样方法

于果实成熟期在每棵树内膛、中部随机采集3个大小一致、着色接近、无病虫伤的果实，每个品种采摘15个果实。去核后取果实中部阴阳两面果肉切成小块混匀，于-80 ℃超低温冰箱中保存备用。

1.4 指标测定

可溶性固形物含量：取阴阳两面果肉混合后榨汁，用手持日产ATAGO数显糖度仪测定^［15］；

可滴定酸含量：取阴阳两面果肉混合榨汁后稀释，采用FRUIT ACIDZTY METERGMK-835F型酸度计测定^［15］；

总酚含量：采用Folin-Ciocalteu试剂法测定，具体方法参考郭子微等的方法^［16］；

类黄酮含量：参考曹建康等^［17］的方法并稍作改动。将冷冻样品研磨后，称取0.5 g果肉粉，加入2 mL的盐酸-甲醇溶液，在4 ℃遮光条件下进行提取，离心取上清液，利用分光光度计测定325 nm下吸光度值，带入公式计算类黄酮含量。

VC含量：采用钼蓝比色法，利用分光光度计测定760 nm下的吸光度值，带入公式计算VC含量^［18］。

糖酸组分测定：采用高效液相色谱法对苹果的糖酸组分及含量进行测定，样品制备参考王艳颖等^［19］的方法。称5 g果肉研磨成匀浆，用Milli-Q Direct超纯水一体化系统（美国Millipore公司）所制超纯水稀释至25 mL，80 ℃水浴提60 min，冷却后10 000 r/min离心15 min，上清液通过0.45 μm滤膜，于-20 ℃保存待测。

使用Sugar-Pak TM I（300 mm×6.5 mm）色谱柱（美国Waters公司）和2414示差折光检测器（美国Waters公司）进行可溶性糖组分测定，柱温80 ℃，流动相为超纯水，流速0.5 mL/min，检测池温度35 ℃，进样量20 μL。使用Symmetry C18（250 mm×4.6 mm）色谱柱（美国Waters公司）和2998二极管阵列检测器（美国Waters 公司）进行有机酸组分测定，流动相为pH 2.7的0.02 mol/L NaH₂PO₄溶液；流速0.8 mL/min；检测波长210 nm；进样量20 μL。

准确称取果糖、葡萄糖、蔗糖，山梨醇、苹果酸、奎宁酸、柠檬酸、草酸、莾草酸（美国Sigma公司）25.0 mg置于25 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释、定容，配制成5 mg/mL混合标准液。使用前用蒸馏水稀释成所需浓度的标准工作溶液。

将之前处理好的苹果样品溶液在上述色谱条件下测定色谱峰面积，采用外标法，以峰面积计算样品中各组分糖和有机酸的含量^［20-21］。

总糖含量=蔗糖+葡萄糖+果糖+山梨醇

总酸含量=苹果酸+奎宁酸+柠檬酸+草酸+莽草酸

甜度值=果糖×1.75+蔗糖×1+葡萄糖×0.7+山梨醇×0.4

甜酸比=甜度值/总酸

1.5 数据处理与分析

各综合指标的隶属函数值：

U（X_j ）=（X_j -X_min）/（X_max-X_min）×100%，j=1，2，…，n（1）

式中：X_j 表示第j个综合指标，U（X_j ）表示第j个综合指标的隶属函数值，X_min与X_max分别表示第j个综合指标的最小值与最大值^［22］。

各综合指标的权重：

W_j ={\sum }_{j=\mathrm{1}}^n\left|P_j\right|,j=1，2，3，…，n（2）

式中：W_j 表示第j个综合指标在所有综合指标中的重要程度即权重，P_j 为各品种第j个综合指标的贡献率^［23］。

各品种综合排名值：

D={\sum }_{j=\mathrm{1}}^n\left|U(X_j)W_j\right|,j=1，2，3，…，n（3）

式中的D为各品种的综合评价值^［23］。

使用Microsoft Office Excel 2010进行数据统计与整理，使用SPSS 20.0统计软件进行主成分分析、聚类分析、相关性分析，Duncan’s法进行各处理间的显著性分析。

2 结果与分析

2.1 抗氧化物质含量及分析

由表1可知，不同品种的3种抗氧化物质含量存在显著差异。福丽的总酚含量显著高于其他品种，为1.84 mg/g，约为烟富3号的2.7倍，瑞雪的总酚含量低于烟富3号，为0.64 mg/g，瑞阳、凉香、瑞雪、烟富3号的总酚含量均小于1 mg/g。类黄酮含量最高的为福丽0.79 mg/g，其次是延长红0.7 mg/g和寒富0.68 mg/g，分别为烟富3号的2.2倍、1.9倍、1.89倍，其余品种的类黄酮含量均低于0.6 mg/g，华红的类黄酮含量低于烟富3号。果实中凉香的VC含量显著高于其他品种，为9.66 mg/100 g，VC含量低于烟富3号的有寒富、延长红、伊美、瑞雪、瑞阳、中秋王。参试品种中，总酚含量由高到低的顺序为福丽>伊美>寒富>华红>延长红>中秋王>瑞阳>凉香>烟富3号>瑞雪，类黄酮含量由高到低的顺序为福丽>延长红>寒富>瑞阳>伊美>瑞雪>凉香>中秋王>烟富3号>华红，VC含量由高到低的顺序为凉香>华红>福丽>烟富3号>寒富>延长红>伊美>瑞雪>瑞阳>中秋王。由此可见，福丽的3种抗氧化物质含量排名均靠前，寒富排名居中。

2.2 糖酸组分及含量分析

2.2.1 糖组分及含量分析

由表2可知，总糖含量的变化范围在73.89~96.79 mg/g之间，总糖含量较高的品种有瑞雪和华红，分别为96.79和90.57 mg/g。中秋王、瑞阳的总糖含量较低，为73.89和78.96 mg/g，其次是寒富和延长红，这4个品种的总糖含量均低于烟富3号。果实的甜度值与总糖含量的变化趋势大致相同，变化范围在94.46~117.69之间，甜度值较高的品种有瑞雪、凉香，分别为117.69、115.28，中秋王、瑞阳、寒富的甜度值小于100，且均小于烟富3号。福丽的可溶性固形物含量显著高于其他品种，为16.38%，其次是瑞雪16.09%。中秋王的可溶性固形物含量低于烟富3号，除这两个品种外，其余品种的可溶性固形物含量均大于15%。

10个品种的糖组分主要检测果糖、蔗糖、葡萄糖、山梨醇，各组分含量顺序为果糖>蔗糖>葡萄糖>山梨醇，伊美、瑞雪、华红的蔗糖含量大于果糖含量，果糖含量在总糖中占比最高的品种是凉香（46%）。品种间各组分含量的差异较大，果糖含量的变化范围在26.14~41.36 mg/g之间，含量最高的为凉香41.36 mg/g，除凉香和延长红外，其余品种均低于烟富3号。蔗糖含量的变化范围在24.75~53.65 mg/g之间，伊美的蔗糖含量达53.65 mg/g，显著高于其他品种，约为烟富3号的1.6倍。品种间葡萄糖含量的差异较大，变化范围在2.61~16.57 mg/g之间，寒富的葡萄糖含量为16.57 mg/g，显著高于其他品种，含量低于烟富3号的品种有华红、延长红、中秋王、瑞雪、伊美，其中伊美的葡萄糖含量显著低于其他品种，2.61 mg/g。山梨醇含量的变化范围在2.01~5.45 mg/g之间，含量最高的为瑞雪5.45 mg/g，瑞阳和中秋王的含量低于烟富3号。

2.2.2 酸组分及含量分析

由表3可知，总酸含量的变化范围在3.788~6.653 mg/g之间，除瑞阳外，其余品种总酸含量均高于烟富3号，总酸含量较高的品种有瑞雪和中秋王。品种间可滴定酸含量的差异较大，瑞阳、福丽的可滴定酸含量较低，其次是瑞雪，华红的可滴定酸含量显著高于其他品种，为0.61%，除此之外其余品种的可滴定酸含量均小于0.5%。甜酸比=甜度值/总酸，变化范围在15.4~26.57之间，甜酸比较高的品种有延长红、瑞阳。

酸组分主要检测苹果酸、奎宁酸、柠檬酸、草酸、莽草酸5种，酸组分当中苹果酸占比最高。9个品种的苹果酸含量均高于烟富3号，寒富的苹果酸含量最高，为6.163 mg/g。奎宁酸含量瑞雪最高，为0.659 mg/g，中秋王、延长红和瑞阳的含量低于烟富3号，分别为0.23、0.27、0.326 mg/g。不同品种的柠檬酸含量相近，含量最高的为寒富和中秋王，均为0.065 mg/g，9个品种的柠檬酸含量均高于烟富3号。草酸含量延长红的最高，为0.062 mg/g，除延长红外，其余品种草酸含量均小于0.040 mg/g。莽草酸在酸组分中占比最小，其中中秋王的含量最高，为0.008 9 mg/g，其次是福丽0.006 4 mg/g，华红、延长红、瑞阳的莽草酸含量低于烟富3号。

2.3 糖酸评价指标的确定

对10个品种的糖酸指标进行相关性分析，各糖酸指标间存在一定的相关性（表4）。总糖与多个糖组分存在显著正相关关系，与果糖相关性最强（r=0.788**），总糖与可溶性固形物呈极显著正相关，相关系数为0.784。甜度值与可溶性固形物、果糖、山梨醇、总糖、奎宁酸存在正相关关系，与果糖（r=0.553**）和总糖（r=0.949**）呈极显著正相关。总酸与奎宁酸（r=0.373*）、柠檬酸（（r=0.713**））、苹果酸（r=0.994**）存在正相关关系。甜酸比与总酸、奎宁酸、柠檬酸、苹果酸存在相关关系，其中与苹果酸和总酸呈极显著负相关，相关系数分别为-0.975、-0.959，苹果酸与柠檬酸呈显著正相关，与总酸呈极显著正相关，相关系数为0.994。

对10个品种的糖酸指标进行Pearson系统聚类，结果如图1。15项糖酸指标聚为3类，第1类包括柠檬酸、草酸、莽草酸、可滴定酸、奎宁酸、苹果酸、总酸、山梨醇、可溶性固形物、葡萄糖、甜酸比，包含全部酸指标和少量糖指标和风味指标；第2类包括蔗糖、果糖，此类为部分糖指标和风味指标；第3类为甜度值和总糖，此类为甜度指标。根据相关性分析结果（表4），总糖与多个糖指标间存在显著关系，总酸与多个酸指标间存在显著关系，选取总糖和总酸作为描述苹果糖、酸的指标，甜酸比与多个有机酸组分呈负相关，且与总糖呈显著正相关，可作为描述风味的指标，因此选取总糖、总酸、甜酸比指标对苹果糖酸风味进行综合评价。

2.4 各品种综合评价

由表5可知，通过主成分分析，将总酚、类黄酮、VC、总糖、总酸、甜酸比6个指标转化为3个主成分，3个主成分的贡献率分别为36.006%、28.503%、22.433%，累计贡献率86.942%，表明这3个主成分已体现出参试品种6个指标86.942%的信息。因此，通过公式（2）可求出其权重，经计算3个综合指标的权重为0.414、0.328、0.258（表6）。

根据公式（1）计算各个品种的隶属函数值，根据公式（3）计算各个品种的D值，并根据D值对参试品种进行综合排序（表6），顺序为福丽>瑞阳>瑞雪>伊美>凉香>华红>延长红>寒富>烟富3号>中秋王。

3 讨论

果实糖酸的成分和含量是评价苹果果实品质的重要指标。糖酸组分及含量的不同会造成苹果果实品质的差异，影响果实的风味^［24］。近年来的引种试验表明^［25-26］，适宜陇东地区种植的品种需具有着色好、含糖量高、果肉细脆、耐贮运的特点。贺雅娟等^［27］研究结果表明，不同品种苹果果实中果糖在糖组分中占比最高，占总糖含量的48.82%，苹果酸在酸组分中含量最高，占总酸含量的57.44%，且甜度值、甜酸比、总酸这3个指标共同影响果实风味。本研究中，7个品种的果糖含量在糖组分中占比最高，果糖含量占比最高的品种为凉香，达46%，相关性分析结果表明，甜度值与总糖呈极显著相关（r=0.949），甜酸比与总酸呈极显著负相关（r=-0.959）。这与贺雅娟等^［27］研究结果相似但略有差异，这种差异可能是因为苹果品种、生长的地域环境以及园区栽培管理水平不同所导致。本研究综合考虑各糖酸指标的相关性与聚类分析结果并结合试验方法，采用总糖、总酸、甜酸比作为评价品种糖酸风味的指标，这与李娅楠等^［28］的研究思路相似。甜度值较高的果实其风味不一定较甜，果实风味偏酸其酸含量不一定较高，糖酸风味与甜酸比有一定的关系^［29］。本研究中，瑞阳的甜度值相对较低，而甜酸比较高，果实风味自然较甜，瑞雪的甜度值较高，而总酸含量相对更高，甜酸比则相对较低，因此果实风味偏酸。

果实中的抗氧化物质是内在品质中的重要内容，这些物质的含量在果实成熟过程中的影响因素是多方面的^［30-31］，目前已有研究将抗氧化物质作为果实品质评价的内容^［32-34］。本研究中，选取总酚、类黄酮、VC 3种抗氧化物质进行果实品质综合评价，结果显示不同品种间的抗氧化物质含量差异较大，福丽的总酚和类黄酮含量均显著高于其他品种，分别为对照品种的2.7倍和2.2倍；VC含量最高的品种是凉香，达9.66 mg/100 g；福丽的3种抗氧化物质含量排名均靠前。造成不同品种抗氧化物质含量差异的原因可能与合成途径和相关基因表达有关，MYB111等转录因子及FLS等与类黄酮生物合成相关的结构基因的表达差异可造成不同品种类黄酮的组分及含量产生差异^［35］。果实中的抗氧化物质还会直接影响果实的色泽、口感、硬度、风味等^［36］，研究抗氧化物质对果实品质的影响，以及与果实品质的关系是一个值得深 度研究的方向。

本研究应用隶属函数法对10个品种的糖酸品质及抗氧化物质进行综了合评价，结果显示各品种综合评价指数排序为福丽>瑞阳>瑞雪>伊美>凉香>华红>延长红>寒富>烟富3号>中秋王。说明福丽的综合品质最优，其次是瑞阳和瑞雪，本研究结果可为陇东地区发展优异鲜食品种提供依据。但是本研究的试验园品种栽植规模较小，所有品种均采用统一的栽培管理措施，且主要研究了果实的内在品质，若对这些品种进行推广发展，还需结合各品种的相应配套栽培管理措施，并对生长结果、产量等特性进行研究。

4 结论

福丽、瑞阳、瑞雪3个品种的糖酸组分及抗氧化物质含量综合评价较好，经隶属函数分析，综合排名较高。但作为陇东地区优异鲜食品种推广，还需结合生长结果等特性进行考察。

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基金资助

国家现代农业（苹果）产业技术体系建设专项(CARS-27)