2種厚皮甜瓜果實不同部位氨基酸組成分析

摘""" 要：為探究新疆厚皮甜瓜中氨基酸的組分及含量，深度挖掘新疆厚皮甜瓜的營養(yǎng)價值和利用潛力，以厚皮甜瓜YG和QLG的成熟果實為試材，采用氣相色譜-質譜聯(lián)用技術（GC-MS），對果肉與果皮中氨基酸的組成及含量進行分析。結果表明，2個甜瓜品種中共檢測出37種氨基酸，其中18種為蛋白氨基酸；2個甜瓜品種的果皮中蛋白氨基酸總量顯著高于果肉，果肉中的鮮味、甜味、酸味氨基酸含量顯著高于果皮；谷氨酰胺為果皮中含量最高的蛋白氨基酸，丙氨酸為果肉中含量最高的蛋白氨基酸，γ-氨基丁酸（GABA）為2個甜瓜品種各部位中含量最高的非蛋白氨基酸；2個甜瓜品種果實不同部位兩兩比較結果顯示，各對比組間存在9種共有的差異氨基酸。研究結果為甜瓜果實中氨基酸及酯類芳香物質的研究提供參考，也為新疆厚皮甜瓜果實的綜合開發(fā)提供材料和依據(jù)。

關鍵詞：厚皮甜瓜；氨基酸；果實；氣相色譜-質譜聯(lián)用技術

中圖分類號：S652""""""""""""" 文獻標志碼：A""""""""""" 文章編號：1673-2871（2024）11-048-09

收稿日期：2024-05-21；修回日期：2024-09-13

基金項目：塔里木大學校長基金（博士）人才項目（TDZKBS202106）；2023人才發(fā)展基金“天池英才”引進計劃青年博士項目（兵財行﹝2023﹞80號-梁鄲娜）

作者簡介：李瑩杰，男，在讀碩士研究生，研究方向為蔬菜資源與設施園藝技術。E-mail：909235752@qq.com

通信作者：梁鄲娜，女，副教授，研究方向為蔬菜種質資源創(chuàng)新與新品種選育。E-mail：liangdanna121423@163.com

甜瓜（Cucumis melo L.）是一年生雙子葉植物，其果色、香、味俱佳，營養(yǎng)豐富，含有大量的氨基酸、維生素等人體必需的營養(yǎng)成分，具有較高的經(jīng)濟價值，是世界重要的水果之一[1-2]。根據(jù)2020年聯(lián)合國糧農組織統(tǒng)計（FAOSTAT），中國是世界上最大的甜瓜生產國，種植面積達385 756 hm2。新疆擁有豐富的甜瓜資源，區(qū)位優(yōu)勢明顯，早在兩千多年前就有種植甜瓜的歷史，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和市場的繁榮，甜瓜已成為南疆人民提高生活水平的重要經(jīng)濟作物之一[3-5]。

氨基酸是生命代謝的物質基礎，對生物大分子的活性以及生理功能有極為重要的作用，且氨基酸分解代謝是甜瓜香氣化合物產生的重要途徑，是支鏈酯類物質的主要合成前體，甜瓜果實中酯類物質的種類和含量與氨基酸密切相關[6-8]。研究表明，在甜瓜成熟期間香氣物質大量積累的過程中，氨基酸的含量隨之增加，且甜瓜中鮮味和芳香味氨基酸含量隨之變化，影響甜瓜的香氣和滋味成分合成[9]。非蛋白氨基酸是一類重要的天然活性物質，種類豐富繁多，作用機制復雜，且有些存在潛在的營養(yǎng)功能[10-11]。對甜瓜果實中的氨基酸進行研究，可以進一步發(fā)掘不同甜瓜種質資源的潛在利用價值。

目前對果蔬中氨基酸含量的研究較多，段靜怡等[12]通過氨基酸分析儀對4種食用菌與4種果蔬的游離氨基酸進行檢測，比較分析其營養(yǎng)成分與風味特征，結果表明，谷氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、組氨酸、賴氨酸、纈氨酸、精氨酸和丙氨酸的味道強度值（TAV）最顯著；羅睿雄等[13]通過高效液相色譜法對黃皮果肉中的游離氨基酸的組分及其作用進行評價，結果顯示各種質中非必需氨基酸含量最高；尹蓉等[14-15]通過種仁氨基酸的組成及含量來分析評價不同杏品種的種質資源；屈雪華等[16]通過氣相色譜質譜法測定243份長豇豆種質中的氨基酸含量，進而結合營養(yǎng)成分進行品質綜合評價。王樹聲等[17]在運用高效液相色譜法（HPLC）對烤煙煙葉的研究中發(fā)現(xiàn)，精氨酸、苯丙氨酸和游離氨基酸對香氣的貢獻較大。

我國的厚皮甜瓜主要原產于內陸干旱荒漠地帶的西北地區(qū)[18]，以芳香濃郁、風味宜人、營養(yǎng)豐富的品質深受廣大消費者喜愛[19]。隨著社會發(fā)展與消費市場的變化，人們對甜瓜風味、品質、安全等方面的要求在逐步提升[20-22]。作為“瓜果之鄉(xiāng)”的新疆，為適應市場需求的變化，選育具有優(yōu)良性狀的甜瓜品種任重道遠。對新疆厚皮甜瓜中的氨基酸組分進行研究，挖掘優(yōu)良品質性狀，探尋影響甜瓜風味的相關因子，對研發(fā)甜瓜新品種具有重要意義。

筆者采用氣相色譜-質譜聯(lián)用技術（GC-MS）[23]，對甜瓜果肉和果皮中的氨基酸種類與含量進行測定及分析，初步探究新疆厚皮甜瓜成熟果實中不同部位的氨基酸組成及含量，為深度挖掘新疆厚皮甜瓜的營養(yǎng)價值和利用潛力提供參考，也為新疆厚皮甜瓜果實的綜合開發(fā)提供材料和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料選用經(jīng)前期課題組成員從收集到的甜瓜種質中篩選出的果實香氣差異顯著、品質較好的厚皮型甜瓜YG與QLG（圖1），種子均采購自昌吉市金豐種業(yè)有限責任公司，于2023年3－4月在新疆塔里木大學園藝試驗站育苗，3葉1心時定植于新疆阿拉爾十團日光溫室中，每品種定植100株，高畦雙行種植，株距40 cm，行距50 cm，雙蔓整枝，常規(guī)水肥管理。2023年8月商品瓜成熟時，各品種分別采集大小相似、成熟度基本一致、外表完好無損的甜瓜果實10個，并在采摘當天進行四分法取甜瓜果實赤道周圍3 cm左右的果肉與果皮，果肉樣品計為YGR、QLGR，果皮樣品計為YGB、QLGB，冷藏于-80 ℃超低溫冰箱中，2023年11月進行檢測。

1.2 方法

采用GC-MS技術進行檢測，通過自建標品庫及LECO-Fiehn數(shù)據(jù)庫進行譜庫檢索并定性氨基酸成分，峰面積歸一化法分析其相對含量，試驗設置6次重復。

1.2.1""" 樣品提取方法""" 樣品在冰浴中解凍后，稱取10 mg，加入50 μL預冷50%甲醇及10 μL 4-氯-DL-苯丙氨酸內標溶液，勻漿3 min，14 000g 4 ℃離心20 min后，轉移上清液于離心管中，在剩余沉淀中再次加入175 μL甲醇/氯仿（體積比3∶1），勻漿后離心轉移上清液，和第一步的上清液合并，離心后取100 μL上清液真空干燥。向干燥后的樣本中加入50 μL甲氧胺鹽試劑（溶于20 mg·mL-1 吡啶），混勻后在30 ℃下衍生2 h，然后向每個樣品中加入50 μL MSTFA（含有1% TMCS），在37.5 ℃下衍生1 h，將衍生后的樣品隨機打亂順序上機檢測。

1.2.2""" 樣品檢測條件""" 樣品采用配有Agilent DB-5MS毛細管柱（30 m×250 μm×0.25 μm）的 Agilent 7890B 氣相色譜-飛行時間質譜聯(lián)用儀進行分析，載氣為氦氣，流速為1.0 mL·min-1，進樣量為1 μL。進樣口溫度和傳輸線溫度均設置為270 ℃，離子源溫度為220 ℃。柱箱升溫程序：80 ℃（2 min），80～300 ℃（12 ℃·min-1），300 ℃（8 min）。在 m/z范圍為50～500全掃描模式、電離電壓70 eV下進行檢測，掃描速率為25 spectra·s-1，采用隨機順序進行樣品的連續(xù)分析。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用 ChromaTOF 軟件（V4.71，LECO）進行基線去噪和平滑、峰提取、解卷積、峰對齊等處理。通過與上海中科新生命本地數(shù)據(jù)庫（包括自建 1000+ 標品庫和 LECO-Fiehn 數(shù)據(jù)庫）中代謝物的 FAMEs 保留指數(shù)和碎片離子譜圖匹配進行化合物鑒定。統(tǒng)計結果數(shù)據(jù)通過SPSS 26進行方差分析，采用最小顯著性差異法（LSD）進行多重比較，根據(jù)正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）與顯著性分析T檢驗篩選差異物質。通過Origin 2018、Excel 2016與Venny 2.1.0在線網(wǎng)址（https：//bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/）進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 氨基酸組成與含量分析

2個品種甜瓜果皮與果肉的氨基酸含量豐度如圖2所示，2個品種甜瓜果皮間的氨基酸豐度差異不顯著，果肉間的蛋白氨基酸豐度差異不顯著，2個品種甜瓜果皮中的氨基酸豐度顯著高于果肉，YGB的氨基酸總豐度比YGR高80%，QLGB的總豐度比QLGR高160%，YGR中的非蛋白氨基酸豐度顯著高于QLGR。

供試甜瓜果實樣品的氨基酸組成及相對含量的分析結果見表1。2個甜瓜品種的果肉與果皮中共檢測出37種氨基酸，種類豐富，其中18種為蛋白氨基酸（編號1～18），包含7種必需氨基酸和幼兒必需氨基酸組氨酸，亮氨酸未在供試甜瓜樣品中檢測出，還有19種為非蛋白氨基酸（編號19～37）。YGB中含量前5的氨基酸依次為谷氨酰胺（30.38%）、γ-氨基丁酸（25.80%）、丙氨酸（13.17%）、甘氨酸（6.06%）、天冬氨酸（5.57%），YGR中含量前5的氨基酸依次為γ-氨基丁酸（26.12%）、丙氨酸（24.40%）、天冬氨酸（12.31%）、谷氨酰胺（12.24%）、磷酸絲氨酸（8.51%），QLGB中含量前5的氨基酸依次為谷氨酰胺（28.49%）、丙氨酸（23.09%）、γ-氨基丁酸（15.28%）、磷酸絲氨酸（6.16%）、甘氨酸（5.57%），QLGR中含量前5的氨基酸依次為丙氨酸（25.71%）、谷氨酰胺（20.32%）、γ-氨基丁酸（18.30%）、磷酸絲氨酸（12.39%）、甘氨酸（6.08%）。

2個甜瓜品種氨基酸總量及各種類組分含量存在一定差異。在蛋白氨基酸類別中，果皮中蛋白氨基酸含量顯著高于果肉，QLG果皮中的蛋白氨基酸含量顯著高于YG果皮；果皮中谷氨酰胺的含量最高，YG中為30.38%，QLG中為28.49%；果肉中丙氨酸含量最高，YG中為24.40%，QLG中為25.71%；精氨酸在2個甜瓜品種的果肉及果皮中的含量最低，YG果皮中為0.02%，果肉中為0.01%，QLG果皮中為0.04%，果肉中為0.01%。

在非蛋白氨基酸類別中，果肉中非蛋白氨基酸含量顯著高于果皮，YGB中的非蛋白氨基酸含量顯著高于QLGB，但在YG甜瓜中檢測出的非蛋白氨基酸種類少于QLG，N-乙酰絲氨酸未在YG甜瓜中檢測出，異蘇氨酸未在YGR中檢測出，N-乙酰色氨酸未在QLGR中檢測出；在2個甜瓜品種中，γ-氨基丁酸（GABA）在非蛋白氨基酸類別中的含量最高，YG甜瓜果皮中為25.80%，果肉中為26.12%，QLG甜瓜果皮中為15.28%，果肉中為18.30%。

2.2 必需氨基酸組成與含量分析

4種甜瓜樣本的7種必需氨基酸和組氨酸的含量如表2所示。在2個甜瓜品種中，檢測出了除亮氨酸外的所有必需氨基酸，YG甜瓜果皮中必需氨基酸總量占蛋白氨基酸總量的9.61%，果肉中占8.32%；QLG果皮中占8.98%，果肉中占6.32%。YG果肉和果皮中的必需氨基酸總量差異不顯著，QLG果皮中的必需氨基酸總量顯著高于果肉。

在果皮中，YG甜瓜的蘇氨酸（Thr）、蛋氨酸（Met）含量顯著高于QLG，QLG甜瓜的賴氨酸（Lys）、組氨酸（His）含量顯著高于YG，其他氨基酸含量差異不顯著；在果肉中，YG甜瓜的蛋氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe）含量顯著高于QLG。在YG甜瓜中，果皮的蘇氨酸（Thr）、色氨酸（Trp）含量顯著高于果肉，果肉的異亮氨酸（lle）、蛋氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe）含量顯著高于果皮；在QLG甜瓜中，果皮的苯丙氨酸（Phe）、賴氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、組氨酸（His）含量顯著高于果肉。

2.3 呈味氨基酸組成與含量分析

在食品中，氨基酸是重要的呈味物質，分為鮮味氨基酸、苦味氨基酸、酸味氨基酸、甜味氨基酸。由表3可知，2個甜瓜品種各部位的鮮味氨基酸與甜味氨基酸含量均高于35%，且2個甜瓜品種果肉中的鮮味氨基酸與甜味氨基酸含量顯著高于果皮。YG甜瓜果肉的鮮味氨基酸含量顯著高于QLG，而果皮中的鮮味氨基酸含量顯著低于QLG；QLG果皮中的甜味氨基酸含量顯著高于YG；2個甜瓜品種各部位的苦味氨基酸含量均低于7%，YG甜瓜中果皮與果肉的苦味氨基酸含量差異不顯著，YGR中的苦味氨基酸含量顯著高于QLGR；2個甜瓜品種果肉中的酸味氨基酸含量顯著高于果皮，YG甜瓜各部位的酸味氨基酸含量顯著高于QLG。

2.4 差異氨基酸分析

根據(jù)正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）與顯著性分析T檢驗，以OPLS-DA VIP gt;1 和 p value lt; 0.05 為標準，結合甜瓜樣本組間差異倍數(shù)分析，篩選不同甜瓜樣本間的差異氨基酸，結果如圖 3與圖 4所示。由圖3-a可知，2個甜瓜品種果肉間有24種差異氨基酸，QLGR中有8種氨基酸含量顯著高于YGR，16種顯著低于YGR，其中1-氨基環(huán)丙烷羧酸和苯丙氨酸含量的差異倍數(shù)較大，log2（FC）分別為3.85與-3.84。由圖3-b可知，2個甜瓜品種果皮間有19種差異氨基酸，QLGB中有16種氨基酸含量顯著高于YGB，3種顯著低于YGB，其中QLGB中的甲基半胱氨酸含量高于YGB的差異倍數(shù)最大，log2（FC）為3.41，QLGB中的α-氨基丁酸含量低于YGB的差異倍數(shù)最大，log2（FC）為-1.52。

由圖4-a可知，在YG甜瓜中，果肉與果皮間有21種差異氨基酸，果肉中有2種氨基酸的含量高于果皮，19種低于果皮，其中YG甜瓜果肉與果皮間γ-氨基丁酸和1-氨基環(huán)丙烷羧酸含量的差異倍數(shù)較大，log2（FC）分別為3.10與-3.53。由圖4-b可知，在QLG甜瓜中，果肉與果皮間有31種差異氨基酸，果肉中31種差異氨基酸的含量均低于果皮，其中異亮氨酸含量的差異程度最大，log2（FC）為-4.14，鳥氨酸含量的差異程度最小，log2（FC）為-1.03。

以 Venn 圖的形式對各對比組篩選到的差異氨基酸進行展示說明（圖5），在2個甜瓜品種果實不同部位兩兩比較中，各對比組間存在9種共有的差異氨基酸，分別為γ-氨基丁酸、N-乙酰色氨酸、N-乙酰絲氨酸、高絲氨酸、精氨酸、賴氨酸、六氫吡啶羧酸、異蘇氨酸、組氨酸；QLGR vs QLGB有1種特有差異氨基酸，為谷氨酰胺；QLGR vs YGR有1種特有差異氨基酸，為吡唑-1-丙氨酸。

3 討論與結論

甜瓜富含氨基酸和多種營養(yǎng)物質，氨基酸作為植物體內重要的組分之一，廣泛參與植物發(fā)育及各種代謝途徑。本研究在2個甜瓜品種的果肉與果皮中通過GC-MS技術共檢測出了37種氨基酸，包含除亮氨酸外的所有必需氨基酸，但古娜斯·葉爾肯等[24]在對新疆栽培甜瓜果實的研究中運用氨基酸分析儀檢測出了亮氨酸，含量在0.01～0.03 g·100 g-1，韋盈等[25]在海南地區(qū)栽培的9個甜瓜品種中除甜脆未檢測出亮氨酸外，其余品種的亮氨酸含量在0.02%～1.30%，因此本研究中沒有檢測出亮氨酸可能與選用的甜瓜品種中亮氨酸含量過低有關。本研究表明氨基酸組分在甜瓜的不同部位存在一定差異，果皮中的蛋白氨基酸總含量顯著高于果肉，此結果與Du等[26]在西瓜果肉及果皮中氨基酸總量的研究結果相似。

在本研究供試甜瓜樣品中，非蛋白氨基酸類別中的γ-氨基丁酸（GABA）在果肉及果皮中的含量最高，YGB中為25.80%，YGR中為26.12%；QLGB中為15.28%，QLGR中為18.30%。但韋盈等[25]在海南地區(qū)栽培的9個甜瓜品種中有3個品種未檢出γ-氨基丁酸，且其余品種的含量較低（＜2.00%）。GABA作為一種自由態(tài)四碳非蛋白氨基酸，是一種對植物的生長和發(fā)育有重要影響的信號物質，逆境脅迫下植物體內GABA含量可增加幾至幾十倍，在調節(jié)植物細胞對逆境脅迫的反應和增強植物對逆境的適應性方面發(fā)揮重要的作用[27-29]。在Toyoizumi等[30]的研究中，甜瓜果實中的GABA含量與種植季節(jié)有關，夏季采收的甜瓜果實中，GABA含量高于其他季節(jié)采收的甜瓜果實。因此初步推斷，本研究供試甜瓜樣品中檢測出高含量的GABA可能與栽培管理過程中高溫、干旱和病蟲害等逆境條件有關。GABA對人體具有一定的保健功能，中國衛(wèi)生部2009年將其列為用于食品生產和加工的一種新能源，有研究人員通過脅迫處理來進行食品原料富集以增強食用植物原料中GABA的合成[31]。筆者選用的甜瓜品種GABA含量較高，且在不同品種的果實部位中存在差異，或可針對果實不同部位來進一步加工，適用于研制新型食品。

氨基酸不僅在植物生長發(fā)育中發(fā)揮重要作用，同時也可以作為重要的營養(yǎng)和風味物質，氨基酸能通過多種代謝途徑形成有機酸、糖類、香氣物質等風味營養(yǎng)物質[32]。谷氨酰胺作為植物體中的重要氮源，可以分解為谷氨酸、天冬氨酸、丙酮酸和檸檬酸等，參與多種生化反應[33]。在本研究中，與其他氨基酸相比，2個品種甜瓜果實中谷氨酰胺的含量較高，與Singh等[34]在哈密瓜中氨基酸含量的研究結果一致。

果實香氣成分中支鏈氨基酸主要來自氨基酸代謝，甜瓜果實中異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸和丙氨酸等與果實中重要風味物質酯類物質的形成密切相關[35-36]；Pang等[37]對伽師瓜甜瓜汁的研究結果表明，酯類物質中帶支鏈的丁酸酯類、乙酸酯類和丙酸酯類一般是由以γ-氨基丁酸、丙氨酸和纈氨酸為前體物質合成的，比在這2個甜瓜品種中檢測出了豐富的氨基酸組分，丙氨酸、異亮氨酸、纈氨酸均在果肉和果皮中檢測出來，且丙氨酸為YG和QLG甜瓜果肉中含量最高的蛋白氨基酸，γ-氨基丁酸（GABA）為2個甜瓜品種各部位中含量最高的非蛋白氨基酸，此現(xiàn)象可為后續(xù)對該2個品種的酯類物質研究提供一定參考。

綜上所述，筆者在本研究中通過GC-MS技術對YG與QLG甜瓜果肉及果皮的氨基酸進行檢測，發(fā)現(xiàn)甜瓜果皮中的蛋白氨基酸總量顯著高于果肉，果肉中的鮮味、甜味、酸味氨基酸含量顯著高于果皮；谷氨酰胺為果皮中含量最高的蛋白氨基酸，丙氨酸為果肉中含量最高的蛋白氨基酸，γ-氨基丁酸（GABA）為各部位中含量最高的非蛋白氨基酸；2個甜瓜品種不同部位中存在9種共有的差異氨基酸，QLGR vs QLGB有1種特有差異氨基酸，為谷氨酰胺；QLGR vs YGR有1種特有差異氨基酸，為吡唑-1-丙氨酸。研究結果為新疆厚皮甜瓜果實的氨基酸組成研究、營養(yǎng)與風味研究、加工食品等綜合開發(fā)提供了材料和依據(jù)。

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DOI：10.16861/j.cnki.zggc.2024.0343

Analysis of amino acids composition in different fruit parts of two muskmelon varieties

LI Yingjie， ZHANG Zhenwei， TUO Jiaqi， WANG Yanzhuang， DU Hongbin， LIANG Danna

（College of Horticulture and Forestry， Tarim University/Xinjiang Production amp; Construction Corps Key Laboratory of Facility Agriculture， Alar 843300， Xinjiang， China）

Abstract： In order to explore the composition and content of amino acids in muskmelon in Xinjiang， and deeply explore the nutritional value and utilization potential of muskmelon in Xinjiang， the mature fruits of YG and QLG were used as materials， and gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）was employed to analyze the composition and content of amino acids in flesh and peel. The results showed that a total of 37 amino acids were detected in two melon varieties， of which 18 were protein amino acids. The total amino acids content of protein in the peel of two melon varieties were significantly higher than those in the flesh， while the content of flavor， sweet and sour amino acids in the flesh were significantly higher than those in the peel. Glutamine is the protein amino acid with the highest content in peel， alanine is the protein amino acid with the highest content in flesh， and γ-aminobutyric acid（GABA）is the non-protein amino acid with the highest content in all parts of the two varieties. The results of pairwise comparison of different parts of the two melon varieties showed that there were 9 common different amino acids among the comparison groups. The research results provide reference for the study of amino acids and ester aromatic substances in muskmelon fruits， and also provide materials and basis for the comprehensive development of muskmelon fruits in Xinjiang.

Key words： Muskmelon; Amino acids; Fruit; Gas chromatography-mass spectrometry