檸檬和寬皮柑橘果肉的氨基酸組成特征分析

李文云， 羅 懌， 柏自琴， 王小柯， 李金強(qiáng)

(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 果樹科學(xué)研究所， 貴州 貴陽 550006)

檸檬(CitruslimonBurm)屬蕓香科(Rutaceae)柑橘屬(CitrusL.)植物，主要分布于四川、云南、廣西、福建等地[1]。因其風(fēng)味濃郁芳香和較高的營養(yǎng)價(jià)值而備受消費(fèi)者喜愛，素有“美容之果”的美譽(yù)。研究表明，檸檬果實(shí)富含氨基酸、類黃酮、礦物質(zhì)、微量元素和維生素等多種營養(yǎng)物質(zhì)，具有美容養(yǎng)顏、清除自由基、抗氧化、抗過敏、預(yù)防腫瘤等多種功效，對(duì)人體健康具有較高的保健價(jià)值，是一種藥食兼用的水果[2-4]。氨基酸是評(píng)價(jià)果實(shí)綜合品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，同時(shí)也具有一定的呈味特性，對(duì)果實(shí)口感和風(fēng)味具有一定影響[5-6]。如天冬氨酸和谷氨酸為鮮味氨基酸；絲氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸和蘇氨酸為甜味氨基酸；異亮氨酸、精氨酸、組氨酸、纈氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸和色氨酸為苦味氨基酸[7-8]。不同柑橘品種果實(shí)中氨基酸組成和含量存在顯著差異，陳源等[9]對(duì)茂谷橘橙、夏橙和檸檬3個(gè)柑橘品種果實(shí)不同部位氨基酸含量進(jìn)行檢測的結(jié)果表明，柑橘果實(shí)富含天門冬氨酸、脯氨酸、谷氨酸，且檸檬果肉中藥用氨基酸含量高于茂谷橘橙和夏橙。張迪等[10]分析檸檬、寬皮柑橘、甜橙等 5個(gè)柑橘品種果肉氨基酸含量表明，柑橘不同品種在營養(yǎng)上存在較大差異。柑橘種質(zhì)資源多樣、遺傳背景復(fù)雜，不同產(chǎn)地、不同品種間營養(yǎng)物質(zhì)組成和含量存在較大差異，賦予各個(gè)品種特有的種質(zhì)屬性[11-12]。筆者所在課題組從2010年開始陸續(xù)從重慶、四川等地引進(jìn)檸檬品種定植于貴州羅甸縣、惠水縣、松桃縣、從江縣、錦屏縣、畢節(jié)市等地并引種成功3個(gè)檸檬品種(尤力克檸檬、四季檸檬和阿特摩檸檬)，為評(píng)價(jià)3個(gè)檸檬品種在貴州的品質(zhì)表現(xiàn)，開展了檸檬與寬皮柑橘的對(duì)比分析試驗(yàn)，以當(dāng)?shù)?個(gè)特色寬皮柑橘品種(牛肉紅朱橘和朱紅橘)為對(duì)照，利用GC-MS分離和檢測了5個(gè)品種果肉中的氨基酸含量，分析不同品種間氨基酸組成和含量差異，以及不同種類柑橘氨基酸含量的種質(zhì)特異性，探索檸檬果實(shí)和寬皮柑橘的風(fēng)味和營養(yǎng)差異，以期為檸檬生產(chǎn)栽培、營養(yǎng)評(píng)價(jià)和綜合利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

尤力克檸檬、四季檸檬和阿特摩檸檬于2014—2015年從重慶引進(jìn)，定植于貴州省惠水縣好花紅鎮(zhèn)好花紅村；牛肉紅朱橘和朱紅橘(對(duì)照)，采摘于貴州省惠水縣好花紅鎮(zhèn)好花紅村。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 2017年12月采收尤力克檸檬、四季檸檬、阿特摩檸檬、朱紅橘和牛肉紅朱橘完全成熟果實(shí)立即帶回實(shí)驗(yàn)室，蒸餾水清洗果面，用手術(shù)刀分離果肉，用液氮冷凍。置于真空冷凍干燥儀中低溫干燥后存于-80℃超低溫冰箱待測。尤力克檸檬、四季檸檬、阿特摩檸檬、朱紅橘和牛肉紅朱橘分別簡寫為YLK、SJNM、ATM、ZHJ和NRH。

1.2.2 氨基酸的檢測 利用華中農(nóng)業(yè)大學(xué)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS，Thermo，ISQⅡ,美國)，參照SHENG等[13]和宋鑫等[14]方法分離檢測氨基酸成分，進(jìn)樣體積為1 μL。每個(gè)品種設(shè)置4次重復(fù)，取算術(shù)平均值，根據(jù)內(nèi)標(biāo)峰面積和濃度，以及待測物質(zhì)的峰面積進(jìn)行相對(duì)定量分析，濃度以mg/g DW(Dry Weight，干重)表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Office Excel(Microsoft, Seattle, WA)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖，應(yīng)用SPSS進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 檸檬和寬皮柑橘果肉氨基酸的含量

從5個(gè)柑橘品種中共檢測到脯氨酸、絲氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和甘氨酸等9種氨基酸，其中3個(gè)檸檬品種中9種氨基酸都被檢測到；而2個(gè)寬皮柑橘中僅檢測到8種氨基酸，未檢測到纈氨酸。從圖1可知，5個(gè)柑橘品種間氨基酸組成和含量均存在較大差異。

尤力克檸檬：果肉氨基酸含量為0.06～3.20 mg/g。其中脯氨酸含量最高，占氨基酸總量的32%；其次是絲氨酸(18%)、4-氨基丁酸(16%)、天冬氨酸(12%)和丙氨酸(10%)；纈氨酸含量最低，僅占1%。

四季檸檬：果肉中氨基酸含量為0.08～2.98 mg/g。脯氨酸含量最高，占氨基酸總量的32%；其次是絲氨酸(19%)和4-氨基丁酸(14%)，天冬氨酸和丙氨酸占比均為13%；谷氨酸(4%)、5-焦谷氨酸(4%)、甘氨酸(2%)和纈氨酸(1%)的含量較低。

阿特摩檸檬：果肉中氨基酸含量為0.10～3.04 mg/g。脯氨酸含量最高，占氨基酸總量的32%；其次是絲氨酸、天冬氨酸、4-氨基丁酸和丙氨酸，分別占氨基酸總量的20%、16%、14%和13%。

牛肉朱紅橘：果肉中氨基酸含量為0.15～2.94 mg/g。脯氨酸的含量最高，占氨基酸總量的32%；其次是4-氨基丁酸和絲氨酸，分別占氨基酸總量的21%和11%；其他幾種氨基酸均在10%以下。

圖1 5個(gè)柑橘類品種的氨基酸含量占比

紅朱橘：果肉中氨基酸含量為0.11～1.56 mg/g，脯氨酸含量最高，占氨基酸總量的32%；其次是4-氨基丁酸，占27%、丙氨酸，占12%和絲氨酸，占10%；其余氨基酸均在10%以下。

2.2 9種氨基酸在檸檬和寬皮柑橘間的分布特征

從圖2可知5個(gè)品種氨基酸含量特征。

脯氨酸：5個(gè)品種果肉中脯氨酸含量以尤力克檸檬最高，顯著高于其余4個(gè)品種，分別是四季檸檬、阿特摩檸檬、朱紅橘和牛肉紅朱橘的1.08倍、1.05倍、1.09倍和2.05倍。

絲氨酸： 5個(gè)品種果肉中的絲氨酸含量依次為阿特摩檸檬>四季檸檬>尤力克檸檬>朱紅橘>牛肉紅朱橘，品種間含量差異顯著。

4-氨基丁酸：5個(gè)品種果肉中4-氨基丁酸含量依次為阿特摩檸檬>尤力克檸檬>朱紅橘>四季檸檬>牛肉紅朱橘，且阿特摩檸檬顯著高于其余4個(gè)品種(P< 0.05)。

丙氨酸：5個(gè)品種果肉中的丙氨酸含量依次為阿特摩檸檬>四季檸檬>尤力克檸檬>朱紅橘>牛肉紅朱橘。其中，朱紅橘和牛肉紅朱橘間的丙氨酸含量差異不顯著。阿特摩檸檬的丙氨酸含量分別是四季檸檬、尤力克檸檬、朱紅橘和牛肉紅朱橘的1.23倍、1.60倍、2.66倍和2.82倍。

天冬氨酸：5個(gè)品種果肉中的天冬氨酸含量依次為阿特摩檸檬>四季檸檬>尤力克檸檬>牛肉紅朱橘>朱紅橘。朱紅橘和牛肉紅朱橘間的天冬氨酸含量差異不顯著，均顯著低于其余3個(gè)品種。阿特摩檸檬的天冬氨酸含量分別是四季檸檬、尤力克檸檬、牛肉紅朱橘和朱紅橘的1.49倍、1.65倍、6.37倍和6.38倍。

谷氨酸：阿特摩檸檬和尤力克檸檬果肉中谷氨酸含量較高，兩者均顯著高于其余3個(gè)品種，朱紅橘和牛肉紅朱橘間無顯著差異。阿特摩檸檬含量分別是朱紅橘和牛肉紅朱橘的3.44倍和3.90倍。

注：同組氨基酸不同小寫字母表示差異顯著性(P< 0.05)。

Note: Different lowercase letters indicate significance of difference atP< 0.05 level.

圖25個(gè)柑橘品種的氨基酸含量

Fig.2 Amino acid content in pulp of five citrus cultivars

5-焦谷氨酸：朱紅橘果肉中的5-焦谷氨酸含量最高，顯著高于其余4個(gè)品種。四季檸檬、阿特摩檸檬和牛肉紅朱橘間的5-焦谷氨酸含量無顯著差異，尤力克檸檬含量最低，顯著低于其余4個(gè)品種。

甘氨酸：阿特摩檸檬果肉中甘氨酸含量最高，5個(gè)品種間含量差異顯著。其含量依次為阿特摩檸檬>四季檸檬>尤力克檸檬>朱紅橘>牛肉紅朱橘。阿特摩檸檬甘氨酸含量是四季檸檬、尤力克檸檬、朱紅橘和牛肉紅朱橘的1.41倍、1.65倍、2.16倍和3.14倍。

纈氨酸：纈氨酸在果肉中含量較低，朱紅橘和牛肉紅朱橘果肉中未檢測到。3個(gè)檸檬品種間的纈氨酸含量差異顯著，其中阿特摩檸檬含量最高，其次是四季檸檬。阿特摩檸檬含量分別是四季檸檬和尤力克檸檬的1.28倍和1.67倍。

2.3 檸檬與寬皮柑橘果肉中的氨基酸平均含量

從表1可知，檸檬和寬皮柑橘9種氨基酸平均含量的比值在0.89～4.84。其中天冬氨酸的比值最大，達(dá)4.84；其次是谷氨酸(3.37)、絲氨酸(3.33)、丙氫酸(2.22)、甘氨酸(1.98)、脯氨酸(1.37)和4-氨基丁酸(1.12)、5-焦谷氨酸的比值最低，為0.89。除5-焦谷氨酸在檸檬中的平均含量(A3)稍低于2個(gè)寬皮柑橘中的平均含量(A2)外，其余氨基酸含量均為參試檸檬高于寬皮柑橘。表明，檸檬果肉中氨基酸的平均含量和種類均高于寬皮柑橘，推測檸檬果肉營養(yǎng)價(jià)值可能高于寬皮柑橘。

表1檸檬和寬皮柑橘果肉中氨基酸平均含量

Table 1 Average amino acid content in pulp of lemon and loose-skin mandarin

氨基酸 Amino acidA3 /(mg/g) A2/(mg/g)A3/A2脯氨酸 Proline3.072.251.37絲氨酸 Serine2.060.623.334-氨基丁酸 4-Aminobutyric acid1.591.421.12丙氨酸 Alanine1.320.602.22天冬氨酸 Aspartic acid1.500.314.84谷氨酸 Glutamate0.480.143.375-焦谷氨酸 5-Glutamate0.410.460.89甘氨酸 Glycine0.260.131.98纈氨酸 Valine0.080/

注：A3，表示3個(gè)檸檬品種果肉中氨基酸的平均含量；A2，表示2個(gè)寬皮柑橘果肉中氨基酸的平均含量，下同。

Note: A3, Average amino acid content in pulp of three lemon cultivars. A2，Average amino acid content in pulp of two loose-skin mandarin cultivars. The same below.

2.4 檸檬與寬皮柑橘果肉中呈味氨基酸的含量

從表2看出，檸檬果肉中甜味氨基酸的平均含量為0.26～3.07 mg/g，寬皮柑橘為0.13～2.25 mg/g；檸檬果肉中鮮味氨基酸的平均含量為0.48～1.50 g/g，寬皮柑橘為0.14～0.31 mg/g。檸檬果肉中甜味氨基酸和鮮味氨基酸含量均顯著高于寬皮柑橘，特別是影響檸檬風(fēng)味的鮮味氨基酸總含量與寬皮柑橘總含量的比值達(dá)4.40。此外在檸檬果實(shí)中還檢測到少量的苦味氨基酸-纈氨酸，而寬皮柑橘中未檢測到苦味氨基酸。

表2 檸檬和寬皮柑橘果肉呈味氨基酸平均含量

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

研究結(jié)果表明，在3個(gè)檸檬品種與2個(gè)寬皮柑橘品種中共檢測到9種氨基酸，其中脯氨酸、絲氨酸、丙氨酸和天冬氨酸含量較高，含量為0.31～3.20 mg/g；纈氨酸含量極低且僅在3個(gè)檸檬品種中檢測到。除5-焦谷氨酸外，其他8種氨基酸在3個(gè)檸檬品種中的平均含量均顯著高于2個(gè)寬皮柑橘。檸檬果肉中各呈味氨基酸含量顯著高于寬皮柑橘，其中，甜味氨基酸和鮮味氨基酸是寬皮柑橘的1.86倍和4.40倍。總體來看，檸檬果肉中氨基酸種類和含量均高于寬皮柑橘。

3.2 討論

氨基酸是蛋白質(zhì)的基本單位，主要用于維持機(jī)體氮素平衡，以及生物體內(nèi)各類蛋白質(zhì)、酶、抗體和激素的合成，具有促進(jìn)機(jī)體生長發(fā)育和維持滲透平衡的作用[15-16]。同時(shí)，氨基酸也是果實(shí)中一類重要的生物活性物質(zhì)，是評(píng)價(jià)果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)[17-19]。氨基酸種類和含量在品種間存在較大差異，除脯氨酸和5-焦谷氨酸外，阿特摩檸檬果肉氨基酸含量均顯著高于其他4個(gè)品種，由此推測氨基酸含量可能在柑橘不同品種間存在種質(zhì)特異性，該結(jié)果與何莎莎等[20]對(duì)尤力克檸檬、紐荷爾臍橙、梁平柚和大紅袍紅桔的檢測結(jié)果較一致。此外，在2個(gè)寬皮柑橘果肉中均未檢測到纈氨酸積累，由此推測氨基酸在不同種質(zhì)間的積累特征具有種質(zhì)特異性。

通過綜合比較3個(gè)檸檬品種和2個(gè)寬皮柑橘果肉中氨基酸平均含量特征結(jié)果表明，除5-焦谷氨酸在2個(gè)寬皮柑橘中的平均含量稍高于3個(gè)檸檬品種中的平均含量外，其他8種氨基酸在3個(gè)檸檬品種中平均含量均顯著高于2個(gè)寬皮柑橘，表明檸檬果肉中氨基酸含量更豐富，與陳源等[9]結(jié)果一致。

氨基酸含量及組成不但影響果實(shí)品質(zhì)、營養(yǎng)價(jià)值和保健價(jià)值，還與果實(shí)風(fēng)味具有密切聯(lián)系。研究表明，氨基酸有一定的味感，根據(jù)氨基酸對(duì)味覺的貢獻(xiàn)和呈味性分為甜味、鮮味和苦味等氨基酸[21-23]。研究結(jié)果表明，檸檬果肉中各呈味氨基酸含量顯著高于寬皮柑橘，特別是甜味氨基酸和鮮味氨基酸分別是寬皮柑橘的1.86倍和4.40倍，推測可能對(duì)檸檬濃郁的風(fēng)味有一定的貢獻(xiàn)。此外還在檸檬果肉中檢測到極少量苦味氨基酸，可能對(duì)檸檬苦味的口感有一定貢獻(xiàn)。

綜合評(píng)價(jià)來看，檸檬果肉中氨基酸種類和含量高于寬皮柑橘，可能是導(dǎo)致其生物學(xué)活性和風(fēng)味不同于寬皮柑橘的原因之一。