新疆不同葡萄品种果实成熟期酸成分分析

来源:用户上传      作者: 周晓明 卢春生 樊丁宇 谢辉 薛素琳

　　摘 要：为研究新疆不同葡萄品种酸成分的含量及差异性，采用高效液相色谱法（HPLC）测定了新疆20个无核及40个有核葡萄品种的酒石酸、苹果酸和柠檬酸，对各品种的有机酸与总酸含量进行了比较，最后将60个葡萄品种的酸成分进行聚类分析。结果表明，酒石酸和苹果酸是决定总酸含量的最重要因素。无核葡萄品种的酒石酸、苹果酸、柠檬酸以及总酸含量均高于有核品种。60个葡萄品种分为3大类：分别为高酒石酸、高苹果酸类型；高酒石酸、低苹果酸类型；低酒石酸、低苹果酸类型。研究结果为葡萄加工品种的选择提供了科学依据，对葡萄品种的选育与推广具有积极的指导意义。
　　关键词： 葡萄； 品种； 有机酸； 聚类分析； 新疆
　　中图分类号：Ｓ６６3．1 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－９９８０（２０12）０2－0188－０5
　　
　　Analysis on acid composition of different grape varieties during fruit maturation in Xinjiang
　　ZHOU Xiao-ming， LU Chun-sheng*， FAN Ding-yu， XIE Hui， XUE Su-lin
　　（Institute of Horticultural Crops， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences， Urumqi，Xinjiang，830091 China）
　　Abstract: In order to study the acid content and composition differences among different grape varieties in Xinjiang， HPLC was used to determine the tartaric acid， malic acid and citric acid of 20 seedless and 40 seeded grapes. Organic acids and total acid contents were compared for all varieties. The cluster analysis was also involved in comparison among 60 grape varieties. The results showed that the tartaric acid and malic acid were the most important components of the total acid. The tartaric acid， malic acid， citric acid and total acid contents in seedless grape were higher than those in seeded grapes. 60 grape varieties were divided into 3 main groups: high tartaric acid and malic acid type; high tartaric acid and low malic acid type; low tartaric acid and low malic acid type.
　　Key words: Grape； Variety； Organic acid； Cluster analysis； Xinjiang
　　葡萄浆果中的酸可分为有机酸和无机酸。在这些酸中，最主要的有酒石酸、苹果酸和柠檬酸[1]，其中酒石酸是葡萄浆果中最强的酸[2]。总酸含量受苹果酸和酒石酸等的共同影响，但目前关于葡萄中酸成分多采用可滴定酸来衡量，难以全面揭示葡萄中各个酸组分的关系及对总酸的影响。果实的味感大部分取决于甜味和酸味之间的平衡，味感质量则取决于这些味感之间的和谐程度，有机酸的种类及其浓度调节着“酸碱的平衡”，必然会影响葡萄的酸味[3-5]。对有机酸的准确定量测定在果品品质鉴定中占有重要地位[6]。
　　各葡萄品种有机酸含量的高低是内在的遗传特性、外在的环境因素和栽培方式等多种因素共同作用的结果[7-9]。葡萄属植物不同的种和品种之间有机酸含量有很大的差异，如种植于我国广西的毛葡萄，其有机酸含量是酿酒品种赤霞珠的10倍[10]。刘怀锋[11]的研究表明，酸含量在欧亚品种群与欧美杂交品种群间存在极显著差异，酿酒葡萄酸含量特别是酒石酸含量，明显高于鲜食葡萄。
　　高效液相色谱法前处理比较简单，而且具有操作简便，准确度高、重现性好的优点，适合高沸点的非挥发性有机酸的测定[12-15]。我们采用高效液相色谱法对新疆60个无核及有核葡萄品种的有机酸成分进行了测定。通过对不同葡萄品种有机酸成分及总酸进行分析测定，探求各品种酸的组成规律，为制干、制汁和鲜食葡萄品种的分类及选育提供理论依据。
　　
　　1 材料和方法
　　1.1 试剂与设备
　　FL2200Ⅱ型高效液相色谱仪（福立分析仪器有限公司），带紫外检测器。SK7200H型超声波清洗器（上海科导超声仪器有限公司）。PHS-3E型pH计（上海精密科学仪器有限公司）。
　　1.2 材料
　　试验所用葡萄均在2010年采自鄯善县葡萄瓜果开发研究中心资源圃。该资源圃葡萄属于一次性大规模嫁接移植，所用砧木品种均为无核白，灌溉方式为沟灌，1 a施用一次基肥（有机复合肥）。
　　根据新疆鄯善地区的气候特点，在当年10月份之前进入果实采收成熟期的葡萄中，选取无核品种20个，有核品种40个，树龄均为5 a生。葡萄采摘后低温冰箱保藏，5~15 d内测定完毕，随采随测。
　　1.3 试验方法
　　1.3.1 有机酸测定方法 色谱条件：色谱柱为Ultimate XB-C18柱（4.6×250 mm，5 μm）；流动相为甲醇-0.01 mol・L-1 K2HPO4（3:97）溶液，用磷酸调节pH值至2.0；流速为0.5 mL・min-1；进样量20 μL；检测波长210 nm；柱温25 ℃；使用前用0.45 μm滤膜过滤，超声脱气。
　　标准曲线的绘制：参照《GB/T 5009.157-2003食品中有机酸的测定》中的方法。
　　葡萄样品处理方法：准确称取鲜葡萄100 g，破碎后，加100 mL蒸馏水，高频超声提取40 min，过滤后的溶液定容至250 mL。进样前经0.45 μm滤膜过滤，计算各有机酸含量。
　　1.3.2 总酸测定方法 采用直接滴定法，参照《GB/T 12456-2008 食品中总酸的测定》，结果以酒石酸计。
　　1.4 分析方法
　　采用SPSS18.0软件进行数据的统计分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 无核葡萄品种酸成分分析
　　从表1可以看出，无核葡萄品种中，总酸含量最高的波尔莱特为6.712 mg・g-1，含量最低的优无核为3.059 mg・g-1，平均含量为5.319 mg・g-1。酒石酸含量最高的火焰无核为4.857 mg・g-1，含量最低的优无核为1.876 mg・g-1，平均含量为3.326 mg・g-1。苹果酸含量最高的红无籽露为1.752 mg・g-1，含量最低的无核白鸡心为0.513 mg・g-1，平均含量为1.178 mg・g-1。柠檬酸含量最高的红无籽露为0.587 mg・g-1，含量最低的无核紫为0.071 mg・g-1，平均含量为0.233 mg・g-1。3种有机酸占总酸的比例在80.84%~93.74%，平均为89.08%。有机酸含量最小的柠檬酸，品种间差异最大，变异系数达到了51.07%。

　　将各有机酸成分与总酸进行多元线性回归，分析各有机酸对总酸的相关关系。得到偏相关系数：ry，x1= 0.960**，ry，x2= 0.803**，ry，x3= 0.198，复相关系数：ry，x123=0.969**。结果说明酒石酸、苹果酸与总酸为极显著相关，3种有机酸与总酸也为极显著相关，柠檬酸与总酸的相关性不显著。
　　通过直接通径系数绝对值的比较，酒石酸对总酸的作用最重要（q1=0.858），其次是苹果酸（q2=0.438），结果与偏相关分析一致。间接通径系数q3→q2→y=0.282，说明柠檬酸增加的同时苹果酸也增加，这种效应又使总酸增加。其他酸成分之间的通径系数很小，说明它们的变化对总酸的影响效果很小（表2）。
　　2.2 有核葡萄酸成分分析
　　表3的结果表明，在有核葡萄品种中，总酸含量最高的基拉尔为6.637 mg・g-1，最低的泽香为3.142 mg・g-1，平均为4.504 mg・g-1。酒石酸含量最高的琼尼为4.041 mg・g-1，最低的伊犁大白葡萄为1.600 mg・g-1，平均为2.627 mg・g-1。苹果酸含量最高的基拉尔为2.406 mg・g-1，黄卡拉斯为0.551 mg・g-1，平均为1.143 mg・g-1。柠檬酸含量最高的金玲为0.430 mg・g-1，最低的伏尔加顿为0.069 mg・g-1，平均为0.196 mg・g-1。3种有机酸占总酸的比例在78.85%~96.02 %，平均为88.46%。柠檬酸含量的品种间差异最大，变异系数达到了47.08%。
　　将各有机酸成分与总酸进行多元线性回归，分析各有机酸对总酸的相关关系。得到偏相关系数：rY，X1= 0.945**，rY，X2= 0.903**，rY，X3= 0.516**，复相关系数：RY，X123=0.974**。可以看出，3种有机酸酒石酸、苹果酸、柠檬酸与总酸之间的相关性均为极显著。
　　通过直接通径系数绝对值的比较，酒石酸对总酸的作用最重要（q1=0.678），其次是苹果酸（q2=0.503），柠檬酸对总酸的作用最小（q3=0.144）。间接通径系数表明，酒石酸、苹果酸的增加影响柠檬酸的增加从而使总酸增加，这种效应很小。其他酸之间有一定的相互作用，从而对总酸产生影响（表4）。
　　2.3 无核品种与有核品种酸成分比较
　　将无核与有核品种葡萄的酸成分进行分析比较。结果发现，无核葡萄的总酸、酒石酸、苹果酸和柠檬酸平均含量均大于有核葡萄。对2种类型葡萄的酸成分差异作t检验分析，结果（表5）显示，无核与有核葡萄酒石酸、总酸含量的差异达到了极显著水平，苹果酸、柠檬酸含量的差异不显著。
　　2.4 不同葡萄品种酸成分的聚类分析
　　采用欧氏距离可变类平均法（UPGMA）对60个不同葡萄品种的3种有机酸成分含量进行系统聚类分析。欧氏距离的变异区间为0.02~7.88，平均为0.64。在欧氏距离为3.15处，可以将60个葡萄品种分为3大类。第1类群的葡萄有22个（1、19、23、10、41、33、2、9、3、22、49、4、26、12、37、36、48、14、35、50、46、39）。第2类群的葡萄有13个（5、15、38、17、31、6、44、11、29、16、18、7、13）。第3类群的葡萄有25个（8、45、28、60、30、20、25、55、56、58、59、24、54、42、53、51、52、21、40、27、43、34、32、47、57）（图1）。
　　从表6可以看出，第1类葡萄品种具有中等的酒石酸含量和高的苹果酸含量，总酸含量较高。第2类葡萄品种具有高的酒石酸含量和低的苹果酸含量，总酸含量高。第3类葡萄品种具有低的酒石酸含量和低的苹果酸含量，总酸含量低。
　　3 讨 论
　　新疆鄯善县地处亚洲腹部，具有特殊的气候条件。夏热冬冷，春旱干燥，热量丰富，日照充足，昼夜温差大，无霜期长。对于葡萄的生长发育极为有利，尤其对提高葡萄品质更为突出。一些中晚熟葡萄品种在当地的气候条件下，出现了采摘成熟期提前的变化。新疆主要葡萄栽培区气候温差较大，10月份之后气温逐渐降低，给葡萄干的晾晒带来困难。因而试验选取了鄯善10月之前进入采摘成熟期的葡萄品种，采收日期从8月25日开始，持续到9月30日。试验所选葡萄均在一个果树资源圃中采摘，树龄均为5 a生，统一的栽培模式和肥水管理措施，为分析结果的可比性提供了保证。试验将葡萄分为无核品种和有核品种2大类进行测定分析，比较2种类型酸成分的差异性。通过分析结果，可以为新疆制干葡萄品种的选择提供重要的参考依据。
　　葡萄中柠檬酸含量最低，品种之间差异最大；酒石酸含量最高，品种之间差异最小。60个品种的总酸含量平均为4.776 mg・g-1，酒石酸含量平均为2.860 mg・g-1，苹果酸含量平均为1.155 mg・g-1，柠檬酸含量平均为0.208 mg・g-1。3种有机酸成分占总酸的比例，大部分在85%~95%。
　　无核葡萄品种无论是酒石酸、苹果酸、柠檬酸，还是总酸，在均值方面都高于有核品种，其中酒石酸和总酸在2类品种中表现出极显著差异。相关研究也表明，无核和有核葡萄果实中的酶类、植物激素等[16-17]存在差异性，影响了葡萄果实中酸的代谢，使有核葡萄的酸含量低于无核葡萄。
　　酸成分的聚类分析将60个葡萄品种归为3类，可以概括为高酸品种、中高酸品种，低酸品种。各类品种在酒石酸和苹果酸这2个葡萄主要的有机酸方面，均具有各自的分布特点。通过聚类分类，可以为今后葡萄制干、制汁等加工品种的选择提供切实可行的依据。
　　参考文献 References:
　　[1] LI Hua，WANG Hua，YUAN Chun-long，WANG Shu-sheng. Chemical of wine[M]. Beijing: Science Press， 2005: 30.
　　李华，王华，袁春龙，王树生. 葡萄酒化学[M]. 北京: 科学出版社， 2005: 30.
　　[2] DEBLOT S， COOK D R， FORD C M. L-tartaric acid synthesis from vitamin C in higher plants[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences， 2006， 103: 5608-5613.
　　[3] HUO Yue-qing， HU Hong-ju， PENG Shu-ang， CHEN Qi-liang. Contents and changes of organic acid in sand pears from different germplasm resources[J]. China Agriculture Science， 2009， 42（1）: 216 -223.
　　霍月青， 胡红菊， 彭抒昂， 陈启亮. 砂梨品种资源有机酸含量及发育期变化[J]. 中国农业科学， 2009， 42（1）: 216-223.
　　[4] LI Hua. The taste of wine[M]. Beijing: Science Press， 2006: 86-89.
　　李华. 葡萄酒品尝学[M]. 北京: 科学出版社， 2006: 86-89.

　　[5] PRABHAKARA RAO P G，BALASWAMY K，VELU V. Products from grapes of low soluble solids and their quality evaluation[J]. Journal of Food Science and Technology，2009 ，46（1）: 77-79.
　　[6] WEN Ya-qin， ZHANG Yan-fang， PAN Qiu-hong. Progress on organic acids in grape berries[J]. Journal of Hainan University: Natural Science Edition， 2009， 27（3）: 302-307.
　　问亚琴， 张艳芳， 潘秋红. 葡萄果实有机酸的研究进展[J]. 海南大学学报: 自然科学版， 2009， 27（3）: 302-307.
　　[7] HE Pu-chao. Grape science[M]. Beijing: China Agriculture Press， 2011: 67-68.
　　贺普超. 葡萄学[M]. 北京: 中国农业出版社， 2001: 67-68.
　　[8] ZHENG J， YANG B R， TUOMASJUKKA S A. Effects of latitude and weather conditions on contents of sugars， fruit acids， and ascorbic acid in black currant（Ribes nigrum L.）juice[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2009， 57（7）: 2977-2987.
　　[9] THAKUR A， ARORA N K，SINGH S P. Evaluation of some grape varieties in the arid irrigated region of northwest India[J]. Acta Horticulturae， 2008， 785: 79-83.
　　[10] FALCHI M， BERTELLI A， SCALZO R L. Comparison of cardioprotective abilities between the flesh and skin of grapes[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2006， 54（18）: 6613-6622.
　　[11] LIU Huai-feng. Study on sugars and acids composition， inheritance and sucrose metabolism related enzymes activities in grape berries[D]. Beijing: China Agricultural University， 2005.
　　刘怀锋. 葡萄果实糖酸构成特点、遗传规律及蔗糖与相关代谢酶关系的研究[D]. 北京: 中国农业大学， 2005.
　　[12] YU Shi-lin. Illustration and application of high performance liquid chromatography[M]. Beijing: Science Press， 2009: 12-13.
　　于世林. 图解高效液相色谱技术与应用[M]. 北京: 科学出版社， 2009: 12-13.
　　[13] GALDON R B， TASCON R C. Organic acid contents in onion cultivars（Allium cepa L.）[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2008， 56（15）: 6512-6519.
　　[14] CUI Jing， DUAN Chang-qing， PAN Qiu-hong. Determination of organic acids in grape berry with reversed-phase high performance liquid chromatography[J]. Sino-Overseas Grapevine & Wine， 2010 （5）: 25-30.
　　崔婧，段长青，潘秋红. 反相高效液相色谱法测定葡萄中的有机酸[J]. 中外葡萄与葡萄酒，2010（5）: 25-30.
　　[15] DONG Xiu-li， CHEN Xiang-ming. Analysis of organic acids in medlar by reversed-phase high performance liquid chromatography[J]. Journal of Anhui Agricultural Science， 2010，38（19）: 9959-9960.
　　董秀丽， 陈向明. 反相高效液相色谱法测定枸杞中有机酸的含量[J]. 安徽农业科学， 2010， 38（19）: 9959-9960.
　　[16] RUBIO M，ALVAREZ-ORTI M， ALVARRUEZ A. Characterization of oil obtained from grape seeds collected during berry development[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2009，57（7）: 2812-2815.
　　[17] PAN Qiu-hong. Study on fruit acid invertases[D]. Beijing: China Agricultural University， 2003.
　　潘秋红. 果实酸性转化酶研究[D]. 北京: 中国农业大学， 2003.

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