貯藏時(shí)間對(duì)不同西瓜品種類胡蘿卜素組分及含量的影響

柳帆紅，張 洋，唐中祺，武 玥，羅石磊，于 健，劉曉奇，郁繼華，2，肖雪梅

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 蘭州 730070； 2.省部共建干旱生境作物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州 730070）

西瓜是葫蘆科西瓜屬一年生蔓性雙子葉草本植物。因其清涼解暑，被稱為寒瓜或夏瓜。西瓜起源于非洲，有“生存水壺”的美稱，由“西域”經(jīng)過(guò)絲綢之路傳入我國(guó)，故名為西瓜。西瓜果實(shí)味甜多汁，清涼爽口且有清香，含有多種類胡蘿卜素、礦物鹽和維生素類物質(zhì)，具有生津止渴解暑、利尿消炎降壓的功效，因此深受消費(fèi)者喜愛。

瓤色是西瓜的一個(gè)重要性狀。目前，西瓜果肉顏色有白色、黃色、橙色、黃紅色、深紅色、猩紅色、淡黃色、金絲雀黃色和綠色。除綠色果肉西瓜外，西瓜含有多種類胡蘿卜素，其含量使瓜瓤呈現(xiàn)不同瓤色。與其他果蔬一樣，類胡蘿卜素是西瓜的主要功能成分和微量營(yíng)養(yǎng)素。類胡蘿卜素具有抗氧化活性，特別是淬滅自由基能力，能夠參與降低疾病的風(fēng)險(xiǎn)。其中番茄紅素具有較強(qiáng)的清除自由基能力。類胡蘿卜素是一類天然產(chǎn)物，由異戊二稀類物質(zhì)組成的C40 萜類大分子化合物，大約有800多種。由于攜帶不同官能團(tuán)，導(dǎo)致其呈現(xiàn)出紅色、粉紅色、橙黃色及無(wú)色等。番茄紅素是西瓜瓜瓤色變深的原因，β-胡蘿卜素是使西瓜呈現(xiàn)橙色和黃色的主要色素，而葉黃素、新黃質(zhì)和紫黃質(zhì)是黃色果肉的色素。

近年來(lái)，隨著人們的消費(fèi)水平日益提高，消費(fèi)者不僅追求果實(shí)外觀和風(fēng)味等感官品質(zhì)，對(duì)其內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值要求也不斷提高。因此，西瓜果實(shí)品質(zhì)特性會(huì)影響其商品價(jià)值。而影響西瓜果實(shí)風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)形成的物質(zhì)主要包括糖、類胡蘿卜素、礦物鹽和維生素類物質(zhì)等。其中，類胡蘿卜素是西瓜的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)貯藏期間西瓜品質(zhì)研究方面的報(bào)道較多，主要集中于西瓜的瓜皮厚度、質(zhì)量、可溶性固形物含量、葡萄糖含量和果糖含量的變化，對(duì)貯藏期不同品種西瓜瓤中類胡蘿卜素的各組分及含量變化報(bào)道較少。因此，筆者采用高效液相色譜儀，分析8 個(gè)不同品種西瓜不同瓤色的類胡蘿卜素組分及含量，并探究不同西瓜品種在室溫貯藏條件下類胡蘿卜素含量的變化，為西瓜品質(zhì)評(píng)價(jià)和營(yíng)養(yǎng)育種的領(lǐng)域提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

標(biāo)準(zhǔn)品：紫黃質(zhì)（Violaxanthin；HPLC≥99%）購(gòu)自Sigma 公司；葉黃素（Lutein；HPLC≥99%）、番茄紅素（Lycopene；HPLC≥99%）及β-胡蘿卜素（β-Carotene；HPLC≥99%）購(gòu)買于上海源葉生物科技有限公司。

供試西瓜共有8 個(gè)品種，均為小果型西瓜，詳見表1。

表1 不同西瓜品種及簡(jiǎn)稱

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在甘肅白銀市靖遠(yuǎn)縣東灣高科技農(nóng)業(yè)示范園區(qū)日光溫室進(jìn)行。2019 年3 月18 日將8 個(gè)不同品種西瓜種子播種在32 孔的穴盤中，長(zhǎng)至2 葉1 心時(shí)于4 月23 日定植。采用槽式栽培，槽長(zhǎng)、寬、深為9.00 m×0.40 m×0.25 m，每槽填基質(zhì)1.00 m（基質(zhì)購(gòu)自甘肅省綠能農(nóng)業(yè)股份有限公司），共42 槽。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，即8 個(gè)品種為8 個(gè)處理，各處理隨機(jī)排列，3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)定植1 壟，2 壟之間的間距為1.00 m，每壟定植38 株，株行距為0.20 m×0.40 m，雙蔓整枝，每株留1 個(gè)果實(shí)生長(zhǎng)。應(yīng)用水肥一體化設(shè)備進(jìn)行灌水施肥，采用膜下滴灌模式，肥料依據(jù)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)番茄營(yíng)養(yǎng)液配方施用。依據(jù)各品種的成熟期于6 月20 日采收成熟果實(shí)。各品種選取顏色均勻、大小形狀一致、成熟度相近、無(wú)病蟲害和機(jī)械損傷的果實(shí)各50 個(gè)，置于室溫貯藏。分別在采收后貯藏0、5、10、15、20 d 取樣，將瓜瓤用勻漿機(jī)打碎混勻后凍在-80 ℃冰箱中等待測(cè)定類胡蘿卜素組分和含量。每個(gè)品種每次取3 個(gè)西瓜為1 個(gè)重復(fù)，共3 次重復(fù)。

1.3 方法

1.3.1 提取方法 采用Kang 等方法，有所改動(dòng)。取5 g 鮮樣，用石油醚和丙酮（體積比2∶1）在超聲波條件下提取類胡蘿卜素，將提取液收集到棕色瓶中，直至除去所有顏色，然后將合并的濾液轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，用250 mL 蒸餾水洗滌兩次，排出水相后，在真空下用砂芯漏斗過(guò)濾，倒入圓底燒瓶中，在＜45 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)將石油醚提取物減少至干燥；最后用∶∶=55∶20∶25 的溶液溶解，并通過(guò)0.22 μm 膜進(jìn)行過(guò)濾，上機(jī)。

1.3.2 測(cè)定條件 將10 μL 樣品注入HPLC C18 柱（250.0 mm×4.6 mm，5 μm，Waters Symmetry），柱溫25 ℃，流速1.8 mL·min，流動(dòng)相為∶∶=70∶2∶28，在450 nm 處檢測(cè)化合物。使用配備有1525 泵和2998 光電二極管陣列檢測(cè)器的Waters 液相色譜系統(tǒng)進(jìn)行類胡蘿卜素HPLC 分析。使用Empower Software（Waters，USA）分析數(shù)據(jù)?；谒鼈兊谋Ａ魰r(shí)間和吸收光譜鑒定類胡蘿卜素，與標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行比較，并根據(jù)它們的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用Microsoft Excel 2010 軟件處理并作圖，用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行方差分析，并采用單因素方差分析（ANOVA）進(jìn)行不同處理間的兩兩比較，數(shù)據(jù)表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”，3 次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種西瓜類胡蘿卜素組分和含量比較

由圖1 可以看出，采摘當(dāng)日，不同品種西瓜瓜瓤中類胡蘿卜素組分及含量不同。在綠色果皮黃色瓜瓤西瓜GY-1 中類胡蘿卜素只含有紫黃質(zhì)和葉黃素；黃紅瓤西瓜GY-2、GY-3 和GY-4 瓜瓤中番茄紅素含量極低；其他品種西瓜瓜瓤中類胡蘿卜素含有紫黃質(zhì)、葉黃素、番茄紅素及β-胡蘿卜素。

圖1 不同品種西瓜中紫黃質(zhì)（A）、葉黃素（B）、番茄紅素（C）、β-胡蘿卜素（D）及總類胡蘿卜素（E）含量

黃瓤和黃紅瓤西瓜瓜瓤中紫黃質(zhì)含量均顯著高于紅瓤西瓜，黃色瓜瓤中紫黃質(zhì)含量是紅瓤西瓜的4.78～22.00 倍，黃紅瓤西瓜瓜瓤中紫黃質(zhì)含量是紅瓤西瓜的4.30～45.40 倍。其中黃紅瓤西瓜GY-4 瓜瓤中紫黃質(zhì)含量最高，其次是GY-2、GY-3；紅瓤西瓜瓜瓤中GR-1 紫黃質(zhì)含量最高，其次是YR、GR-2、GR-3；而黃瓤西瓜GY-1 瓜瓤中紫黃質(zhì)含量與黃紅瓤西瓜GY-3 無(wú)顯著差異。

8 個(gè)品種西瓜瓜瓤中，黃瓤西瓜GY-1 葉黃素含量（，后同）最低，為0.48 μg·g，紅瓤西瓜GR-1 葉黃素含量最高，達(dá)1.31 μg·g。

紅瓤西瓜瓜瓤中番茄紅素含量均顯著高于黃紅瓤西瓜，紅瓤西瓜瓜瓤中番茄紅素含量是黃紅瓤西瓜的30.61～55.63 倍。黃皮紅瓤西瓜YR 瓜瓤中番茄紅素含量顯著高于綠皮紅瓤西瓜，而3 個(gè)綠皮紅瓤西瓜品種之間瓜瓤中番茄紅素含量沒有顯著差異。

8 個(gè)西瓜品種中，紅瓤西瓜GR-1 瓜瓤中β-胡蘿卜素含量最高，為4.23 μg·g，黃紅瓤西瓜中GY-2的β-胡蘿卜素含量最低，為0.06 μg·g，不同瓤色西瓜瓜瓤中β-胡蘿卜素含量無(wú)明顯規(guī)律。

紅瓤西瓜瓜瓤中總類胡蘿卜素含量均顯著高于黃瓤和黃紅瓤西瓜，紅瓤西瓜瓜瓤中總類胡蘿卜素含量是黃瓤和黃紅瓤西瓜的11.00～37.92 倍。黃皮紅瓤西瓜（YR）瓜瓤中總類胡蘿卜素含量與GR-1 無(wú)顯著差異，但顯著高于其他供試西瓜品種，黃瓤、黃紅瓤西瓜之間瓜瓤中總類胡蘿卜素含量差異均不顯著。

2.2 貯藏時(shí)間對(duì)不同品種西瓜中紫黃質(zhì)含量的影響

由圖2 可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，紅瓤西瓜GR-1 瓜瓤中紫黃質(zhì)含量呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢(shì)，GR-2 瓜瓤中紫黃質(zhì)含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，GR-3 瓜瓤中紫黃質(zhì)含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，YR 瓜瓤中紫黃質(zhì)含量呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢(shì)；黃紅瓤西瓜中，GY-4 瓜瓤中紫黃質(zhì)含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，GY-2、GY-3 瓜瓤中紫黃質(zhì)含量呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢(shì)；綠皮黃瓤西瓜GY-1 瓜瓤中紫黃質(zhì)含量隨貯藏時(shí)間呈現(xiàn)先顯著上升后顯著下降的趨勢(shì)。紅瓤西瓜瓜瓤中紫黃質(zhì)的含量均在0～0.43 μg·g，而黃瓤和黃紅瓤西瓜瓜瓤中紫黃質(zhì)含量在0.49～3.16 μg·g，黃瓤和黃紅瓤西瓜中紫黃質(zhì)的含量是紅瓤西瓜的0.49～7.37 倍。

圖2 貯藏時(shí)間對(duì)不同品種西瓜瓜瓤中紫黃質(zhì)含量的影響

2.3 貯藏時(shí)間對(duì)不同品種西瓜中葉黃素含量的影響

由圖3 可以看出，在紅瓤西瓜中，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)綠皮紅瓤西瓜GR-1 瓜瓤中葉黃素含量呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢(shì)，且5 個(gè)貯藏時(shí)間之間均存在顯著差異；GR-2 瓜瓤中葉黃素含量呈現(xiàn)出隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)升高的趨勢(shì)，GR-3 瓜瓤中葉黃素含量呈先升高后下降的趨勢(shì)，黃皮紅瓤西瓜YR 中葉黃素含量呈先上升后下降再上升最后下降的趨勢(shì)；綠皮黃瓤西瓜GY-1 和黃紅瓤西瓜GY-2、GY-3瓜瓤中葉黃素含量呈先上升后下降的趨勢(shì)。

圖3 貯藏時(shí)間對(duì)不同品種西瓜瓜瓤中葉黃素含量的影響

2.4 貯藏時(shí)間對(duì)不同品種西瓜中番茄紅素含量的影響

由圖4 可以看出，GR-2 瓜瓤中番茄紅素含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢(shì)，GR-1 瓜瓤呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢(shì)，其他品種瓜瓤呈現(xiàn)顯著的先升高后降低的趨勢(shì)。其中紅瓤西瓜番茄紅素含量為47.48～109.20 μg·g，黃瓤和黃紅瓤西瓜番茄紅素含量為0～7.58 μg·g，紅瓤西瓜中番茄紅素含量是黃瓤和黃紅瓤的14.41～47.48 倍。綜上所述，整個(gè)貯藏期間紅瓤西瓜中番茄紅素含量高于黃瓤和黃紅瓤西瓜。

圖4 貯藏時(shí)間對(duì)不同品種西瓜瓜瓤中番茄紅素含量的影響

2.5 貯藏時(shí)間對(duì)不同品種西瓜β-胡蘿卜素含量的影響

由圖5 可以看出，紅瓤西瓜中，GR-1 和GR-3瓜瓤中β-胡蘿卜素含量呈現(xiàn)出隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)先升高后降低的趨勢(shì)，而GR-2 和YR 瓜瓤中β-胡蘿卜素含量呈現(xiàn)隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)一直升高的趨勢(shì)；黃瓤和黃紅瓤中GY-1 和GY-4 瓜瓤中β-胡蘿卜素含量整體呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，黃紅瓤GY-2 瓜瓤β-胡蘿卜素含量整體呈現(xiàn)先降低后升高再降低后升高的趨勢(shì)。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)紅瓤西瓜中β-胡蘿卜素含量在4.23～24.76 μg·g，黃瓤西瓜中β-胡蘿卜素含量在0～6.32 μg·g。綜上所述，整個(gè)貯藏時(shí)間紅瓤西瓜中的β-胡蘿卜素含量高于黃瓤和黃紅瓤西瓜。

圖5 貯藏時(shí)間對(duì)不同品種西瓜瓜瓤中β-胡蘿卜素含量的影響

2.6 貯藏時(shí)間對(duì)不同品種西瓜中總類胡蘿卜素含量的影響

由圖6 可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，GR-2瓜瓤中總類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢(shì)，GR-1 瓜瓤中總類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢(shì)，GY-4 瓜瓤中總類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)先降低再升高后降低的趨勢(shì)，其他品種西瓜瓜瓤中總類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)紅瓤西瓜中總類胡蘿卜素含量在56.67～132.00 μg·g，黃瓤和黃紅瓤西瓜中總類胡蘿卜素含量在1.58～16.42 μg·g，紅瓤西瓜中總類胡蘿卜素含量是黃瓤和黃紅瓤西瓜的8.04～35.87倍。綜上所述，整個(gè)貯藏期間紅瓤西瓜中的總類胡蘿卜素含量高于黃瓤和黃紅瓤西瓜。

圖6 貯藏時(shí)間對(duì)不同品種西瓜瓜瓤中總類胡蘿卜素含量的影響

3 討論與結(jié)論

西瓜瓤色的差異是由于所含類胡蘿卜素的種類和含量不同。已有研究表明，紅瓤西瓜主要的類胡蘿卜素組分為番茄紅素，番茄紅素含量最高達(dá)75.72 mg·kg，橙瓤西瓜中類胡蘿卜素主要含有紫黃質(zhì)、葉黃素、β-胡蘿卜素，黃瓤西瓜中類胡蘿卜素主要含有紫黃質(zhì)和葉黃素。筆者研究表明，在采摘當(dāng)天黃瓤西瓜中類胡蘿卜素只檢測(cè)到紫黃質(zhì)和葉黃素，黃紅瓤西瓜類胡蘿卜素組分主要有紫黃質(zhì)、葉黃素、β-胡蘿卜素及痕量番茄紅素，紅瓤西瓜胡蘿卜素組分主要有番茄紅素、β-胡蘿卜素及少量的紫黃質(zhì)和葉黃素，這與前人的研究結(jié)果一致。

基因型是西瓜成熟果實(shí)類胡蘿卜素含量變異程度的主要決定因素。Bollinedi H 等分析了西瓜果實(shí)發(fā)育過(guò)程中9 個(gè)類胡蘿卜素合成代謝相關(guān)酶基 因（、、、、、、、及）的表達(dá)情況。研究結(jié)果顯示，黃瓤與紅瓤西瓜中的表達(dá)具有顯著差異，紅瓤西瓜中番茄紅素的積累與LCYB 的表達(dá)下調(diào)有關(guān)；的表達(dá)上調(diào)促進(jìn)類胡蘿卜素的分解代謝，導(dǎo)致黃瓤西瓜中僅含少量類胡蘿卜素。筆者研究表明，黃瓤和黃紅瓤西瓜中紫黃質(zhì)含量均高于紅瓤西瓜，紅瓤西瓜中番茄紅素含量高于黃紅瓤西瓜，黃皮紅瓤西瓜中番茄紅素含量高于綠皮紅瓤西瓜，而綠皮紅瓤西瓜之間番茄紅素含量沒有顯著差異；紅瓤西瓜瓜瓤中總類胡蘿卜素含量均顯著高于黃瓤和黃紅瓤西瓜，并且黃皮紅瓤西瓜總類胡蘿卜素含量與綠皮紅瓤西瓜GR-1 無(wú)顯著性差異，但黃皮紅瓤西瓜總類胡蘿卜素含量顯著高于其他綠皮紅瓤西瓜，這可能與不同品種西瓜基因型有關(guān)。供試的8 個(gè)品種西瓜中，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同品種西瓜中的類胡蘿卜素各組分及含量有不同的變化。筆者研究表明，黃瓤西瓜在貯藏當(dāng)天沒有檢測(cè)到番茄紅素，但是隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)檢測(cè)到了痕量的番茄紅素，這可能是由于西瓜成熟產(chǎn)生大量的乙烯，從而誘導(dǎo)了胡蘿卜素合成酶的表達(dá)。本研究結(jié)果表明，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同品種西瓜瓜瓤中類胡蘿卜素各組分含量的變化可能與西瓜中的類胡蘿卜素合成代謝相關(guān)酶基因的上調(diào)或者下調(diào)表達(dá)有關(guān)，需要進(jìn)一步從分子水平研究類胡蘿卜素在貯藏期的變化機(jī)制。