20份黃皮種質資源果肉游離氨基酸對風味品質和藥用價值的影響及其評價

羅睿雄 魏玲 王光瑛 喻華平 趙志常 高愛平

關鍵詞：黃皮；游離氨基酸；風味品質；藥用價值；評價

黃皮[Clausena lansium （Lour.） Skeels]，為蕓香科黃皮屬植物，熱帶、亞熱帶優(yōu)稀果樹，其果實呈圓、橢圓、闊卵形，富含糖、有機酸、維生素C、黃酮苷等，營養(yǎng)價值較高，味感豐富，具有酸、酸甜、清甜等多種風味，適宜鮮食或加工，具有理氣化痰、行氣止痛、潤肺開胃、利尿消腫等藥用價值，屬入藥良材，因此，在民間被譽為“果中珍寶”，受到眾多消費者的喜愛[1-2]。

游離氨基酸作為果實重要的生物活性成分之一，對果實的營養(yǎng)價值、香氣、口感以及促進人體健康等均具有一定作用，但不同氨基酸的功能各有不同[3]。如苯丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸及其衍生物可作為多種疾病的治療藥物[4]；某些氨基酸還參與支鏈脂肪族醇、酮、酯類等部分香氣物質的合成[5]；各游離氨基酸還具有甜味、苦味、鮮味等不同味覺特性，其含量對果實風味品質的形成具有重要影響[6-7]。因此，各類游離氨基酸經常被作為評價果實風味品質、營養(yǎng)價值、藥用價值等的重要指標[8]。

隨著人類對常見大眾水果中營養(yǎng)物質研究體系的逐步完善，各類游離氨基酸的測定及組分分析也相繼完成[9]。而關于黃皮游離氨基酸的相關報道仍較少，主要集中在黃皮干果游離氨基酸成分的研究或是對不同貯存條件下游離氨基酸的變化等方面的研究，而對黃皮鮮果的相關報道主要是單一品種游離氨基酸的研究[10-12]，尚未進行不同黃皮種質間游離氨基酸的比較、味覺活度值分析以及運用多元統(tǒng)計學方法對其游離氨基酸綜合品質進行評價。

因此，本研究以20 份黃皮種質果肉為研究材料，對20 種常見游離氨基酸含量進行檢測、比較、分類、味覺活度值分析及多元統(tǒng)計分析，以期進一步研究黃皮游離氨基酸的組分特征、風味品質、藥用價值等，為黃皮的開發(fā)利用、品質評價和良種選育提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試種質：供試的20 份黃皮種質由中國熱帶農業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所國家熱帶果樹品種改良中心基地提供， 種質編號分別為300-2、A1、A2、A6、B1、G1、G2、H1、J1、J2、J3、M1、N-3、T1、X1、X2、X3、X4、Y-1、Z1，涉及甜、酸甜、酸等不同果實風味類型，所取樣品分別來自樹齡一致且長勢健壯的黃皮樹，每個種質選取3 株。在果實成熟期，從果樹不同方位，選擇30 顆成熟度基本一致且具代表性的果實，于實驗室去梗洗凈，取果肉混合均勻并勻漿待測。

主要試劑 ： 20 種氨基酸對照品（ Sigma-Alorich）；色譜級乙腈、正己烷（賽默飛世爾科技有限公司）；鹽酸、三水合乙酸鈉、三乙胺等（國藥集團化學試劑有限公司）。

主要儀器： E2695+2998PDA 液相色譜儀（Waters），HH-1 水浴鍋（金壇市城東新瑞儀器），1006 型超聲波清洗機（好順超聲設備），BS150M分析天平（上海友聲衡器有限公司），ZGDCY-24氮吹儀（上海梓桂儀器有限公司），有機濾膜（13 mm，0.22 μm，天津市津騰實驗設備有限公司），5810R高速冷凍離心機（Eppendorf）。

1.2 方法

采用高效液相色譜法[13]測定游離氨基酸。色譜參數：柱前衍生試劑0.1 mol/L 異硫氰酸苯酯-乙腈溶液；C18-H，色譜柱為4.6 mm×250 mm×5 μm；流動相：A 0.05 mol/L 三水合乙酸鈉，B 乙腈∶甲醇∶水=6∶2 ∶ 2，梯度洗脫；波長為254 nm；流速為1 mL/min；柱溫為35 ℃；進樣量為10 μL。

1.3 數據處理

運用WPS office 軟件整理數據，繪制雷達圖，使用SAS 軟件進行差異顯著性分析，應用SPSS18 軟件進行相關性分析、主成分分析及聚類分析，利用Heml 軟件制作相關性熱圖。

2 結果與分析

2.1 不同黃皮種質果肉中游離氨基酸的含量分析

為研究黃皮種質果肉中所包含的游離氨基酸種類及含量，對20 份黃皮種質果肉中常見的20種游離氨基酸進行檢測與分析（表1）。20 份黃皮種質果肉中除未檢測出胱氨酸（Cys）和精氨酸（Arg）以外，均含有18 種游離氨基酸，種類較為豐富。其中，在20 份黃皮種質果肉中檢測到的18 種游離氨基酸包含苯丙氨酸（Phe）、甲硫氨酸（Met）、賴氨酸（Lys）、亮氨酸（Leu）、色氨酸（Trp）、蘇氨酸（Thr）、纈氨酸（Val）、異亮氨酸（Ile）等8 種必需氨基酸（essential amino acid，EAA），組氨酸（His）1 種半必需氨基酸（essentialamino acid for children， CEAAs）， 天冬氨酸（Asp）、丙氨酸（Ala）、甘氨酸（Gly）、谷氨酸（Glu）、谷氨酰胺（Gln）、酪氨酸（Tyr）、脯氨酸（Pro）、絲氨酸（Ser）、天冬酰胺（Asn）等9種非必需氨基酸（ non-essential amino acid ，NEAA）。其中Phe、Met、Lys、Leu、Asp、Gly、Glu、Tyr 等8 種氨基酸為藥用氨基酸（medicinalamino acid， MAA）。

經進一步分析發(fā)現(xiàn)，各游離氨基酸含量在較多黃皮種質間存在顯著差異，而在各種質間，脯氨酸和谷氨酰胺的差異性最大；各黃皮種質的總游離氨基酸（total free amino acid，TFAA）含量在1309.7～9832.0 mg/kg，最高為最低的7.51 倍，各黃皮種質依照TFAA 含量排序依次為A6用氨基酸含量最高為1371.2 mg/kg，占Y-1 總游離氨基酸的17.0%，而A6 的藥用氨基酸含量最低，為207.1 mg/kg，占A6 總游離氨基酸的15.8%，在8 種藥用氨基酸中，以天冬氨酸含量最高，谷氨酸次之，甲硫氨酸含量最低，表明黃皮果實內天冬氨酸和谷氨酸起主要的藥用功效。

2.2 不同黃皮種質果肉中呈味氨基酸分析

根據氨基酸的呈味特性，可將檢測到的黃皮果肉中的18 種氨基酸分為3 類，即甜味氨基酸（sweet amino acid， SAA），包括Thr、Ala、Met、Ser、Pro、Gln、Gly 等7 種氨基酸；苦味氨基酸（bitter amino acid， BAA），包括含Ile、Val、Leu、Lys、His、Tyr、Phe、Trp 等8 種氨基酸；鮮味氨基酸（delicious amino acid， DAA），包括Asp、Glu、Asn 等3 種氨基酸[7， 14]。由表2、圖1 所示，在不同黃皮種質的果肉中， SAA 均值最高， 為2716.69 mg/kg，其中M1 的SAA 含量最高為5622.89 mg/kg，J1 的含量最低，僅914.31 mg/kg，7 種呈味氨基酸的均值大小為Ala>Pro>Ser>Gln>Thr>Gly>Met；DAA 均值為1657.63 mg/kg，其中G2 的含量最高，為4593.70 mg/kg，A6 含量最低為201.06 mg/kg，其變異系數最高，達88.19%，說明在不同黃皮種質中其差異明顯，3 種氨基酸的均值大小為Asn>Asp>Glu；BAA 含量整體偏低，均值為218.10 mg/kg，變異系數僅為26.07%，在不同種質間其差異不太明顯。同時，通過雷達圖還可以看出X2、Y-1、G2、M1 這4 份種質的各類呈味氨基酸含量明顯高于其他種質。

2.3 游離氨基酸味覺活度值分析

呈味氨基酸含量越高并不意味著對食品風味的貢獻越大，不同氨基酸具有不同的滋味感知閾值[15]。因此，采用味覺活度值（taste activity values，TAV）進一步研究各呈味氨基酸對黃皮果實風味的影響，當TAV>1 時，則認為該氨基酸對果實風味的影響有貢獻。如表3 所示，同一氨基酸對不同黃皮種質的風味貢獻不同，且變異系數均大于10%，其中Asn 的變異系數最大，達到96.242%，表明不同種質間味感差異較大，具備較高的發(fā)展?jié)摿?，可為育種提供豐富的母本材料。不同黃皮種質中18 種呈味氨基酸的TAV 值也存在較大差異，在20 份黃皮種質中，5 種甜味氨基酸（Thr、Ser、Met、Pro、Gly、Gln）、所有苦味氨基酸（Ile、Leu、Val、His、Lys、Tyr、Phe、Trp）及1 種鮮味氨基酸（Glu）的TAV 值均小于1，表明這些呈味氨基酸對果實風味無貢獻；甜味氨基酸Ala 的TAV 值除在種質A6 和N-3 中小于1 外，在其余18 份種質中均大于1；鮮味氨基酸Asn 的TAV 值除在300-2、A1、B1、G2、M1、X2、X4、Y-1等8 份種質中大于1 外，在其他樣品中均小于1；而鮮味氨基酸Asp 的TAV 值僅在Y-1 種質中大于1。說明大多數黃皮種質果實味道酸甘，適宜鮮食，還可加工制成蜜餞、果脯、果醬和極具特色的果汁等食品，具有生津止渴之功效，300-2、X2、Y-1 等部分黃皮種質的果實具有鮮、清甜感，還可用于開發(fā)制成調味品，具有提效增味、促進食欲的功效。另外，苦黃皮種質味苦難咽，但藥用價值高，具有斂氣鎮(zhèn)咳、養(yǎng)胃去燥等功效。

2.4 黃皮種質果肉中游離氨基酸相關性分析

20 份黃皮種質的18 種游離氨基酸間存在一定相關性（圖2）。18 種游離氨基酸間均呈正相關，大多數呈顯著或極顯著關系，且相關系數≥0.300，相關性較高，其中Gly、Ser、Ala、Leu、Lys、Thr等氨基酸間的相關性系數較高，呈極顯著水平，2種甜味氨基酸Ser 和Ala 間相關性最高，相關性系數為0.952，鮮味氨基酸Glu 和甜味氨基酸Met 之間的相關系數最低，僅為0.076，相關性不高。

2.5 不同黃皮種質果肉中游離氨基酸主成分分析

對20 份黃皮種質果肉內的18 種游離氨基酸進行主成分分析（principal component analysis，PCA），以累計貢獻率達到85%及以上的標準進行主成分的提取，提取到4 個主成分，其累計貢獻率為89.776%（表4），說明這4 個主成分提取有效，可以代表不同黃皮種質果肉游離氨基酸的品質。在4 個主成分中，主成分1 的貢獻率最高，達到65.304%，說明主成分1 對氨基酸品質的影響最大，在主成分1 中，18 種游離氨基酸的特征值均為正值，對評價結果起正向作用，其中，Lys、Leu、Trp、Thr、Val、Ile、His、Ala、Gly、Ser、Asn 等11 種游離氨基酸的載荷值均大于0.800，包含了大部分游離氨基酸，體現(xiàn)了總游離氨基酸的品質。主成分2 的方差貢獻率為10.637%，主要由Met、Asp、Glu、Pro 共同影響，其中苦味氨基酸Asp、Glu 的特征值為負值，甜味氨基酸Met和Pro 的特征值為正值，主要體現(xiàn)不同黃皮種質果肉中鮮味氨基酸和甜味氨基酸的品質。主成分3 的方差貢獻率為8.461%，主要由苦味氨基酸Phe、Tyr、His 等共同影響，主要反映苦味氨基酸的品質。主成分4 的貢獻率最低，為5.364%，對游離氨基酸品質的影響最小，主要受非必需氨基酸Gln 和Pro 的影響，反映非必需氨基酸的信息。

2.6 不同黃皮種質果肉中游離氨基酸的綜合評價

根據主成分分析發(fā)現(xiàn)，提取出的4 個主成分累計貢獻率達89.766%，可以有效替代18 種氨基酸對20 份黃皮種質進行綜合評價。而4 個主成分分別從不同方面體現(xiàn)了各黃皮種質果肉的游離氨基酸品質，單一主成分不能對其品質進行綜合評價，因此，通過4 個主成分的特征向量權重值和對應方差貢獻率對各主成分的得分進行加權求和[14]，構建得到綜合評價方程為：Y=0.653 04×Y1+0.106 37×Y2+0.084 61×Y3+0.053 64×Y4，最終計算得到不同黃皮種質的主成分得分和綜合排序（表5）。20 份黃皮種質的綜合排名由低到高依次為J1

2.7 不同黃皮種質果肉中游離氨基酸的聚類分析

采用ward 最小方差法和平方歐氏距離法對20 份黃皮種質果肉的18 種游離氨基酸進行系統(tǒng)聚類分析（圖3）。在歐式距離為5 時，可將20份黃皮種質分為3 大類。第Ⅰ類由A6、H1、J1、N-3、J2、X1、G1、T1 等8 份黃皮種質組成，其品質相近，綜合得分均為負值，排名靠后，總游離氨基酸和各呈味氨基酸含量低，氨基酸綜合品質不佳；第Ⅱ大類群由8 份黃皮種質組成，即B1、Z1、X3、X4、J3、300-2、A1、A2，其總游離氨基酸、藥用氨基酸和各類呈味氨基酸均較高；第Ⅲ類群包括X2、Y-1、G2、M1 等4 份黃皮種質，其總游離氨基酸、藥用氨基酸、鮮味氨基酸和甜味氨基酸高，營養(yǎng)價值高，氨基酸綜合品質好。

3 討論

氨基酸作為組成蛋白質的基本單位，是影響果實品質的重要成分之一[9]。本研究檢測到20 份黃皮種質果肉中含有18 種常見的游離氨基酸，其中包括8 種EAAs，1 種CEAAs 以及9 種NEAAs，表明黃皮果肉的游離氨基酸種類較多，20 份黃皮種質中的TFAA 濃度在1309.7～9832.0 mg/kg 之間，均值為4592.4 mg/kg，總體高于獼猴桃、楊梅、蘋果等的鮮果[16-18]，與張永明等[11]的研究結果基本一致。同時，各種質間游離氨基酸的差異性也反映出黃皮遺傳積累特征及種質間的復雜多樣性，可為育種提供豐富的母本材料。黃皮果肉中主要的藥用氨基酸為Asp 與Glu，與戴宏芬等[18]在黃皮果肉藥用氨基酸的相關研究結果一致，Asp有鎮(zhèn)咳祛痰的功效，Glu 有健腦的功效[17]，因此，黃皮的藥用價值也可能與藥用氨基酸含量相關。但據張永明等[11]對黃皮鮮品和藥材中的氨基酸進行對比分析發(fā)現(xiàn)，在藥材的加工過程中，氨基酸的含量可能會發(fā)生改變，同時氨基酸含量在各種質間存在較大差異，所以需要盡可能地選擇Y-1等藥用氨基酸含量高的種質進行藥用加工。

游離氨基酸作為水果營養(yǎng)品質的重要評價標準之一，游離氨基酸會對水果風味產生影響[9]。本研究檢測出的游離氨基酸均為呈味氨基酸，其中，SAA 和DAA 占比最大，二者總含量占TFAA的89.30%～96.82%，根據TAV>1 來判斷不同氨基酸對黃皮種質風味的影響發(fā)現(xiàn)，僅甜味氨基酸Ala和鮮味氨基酸Asn、Asp 對黃皮種質的風味具有貢獻，其中Ala 對18 份種質的風味有影響，Asn對8 份黃皮種質風味有貢獻，而Asp 僅對Y-1 的風味有貢獻，表明Ala 是影響多數黃皮種質口感的主要物質，且Ala、Asn 和Asp 對Y-1 的風味均有貢獻，說明其味感比較豐富，這與實際口感評價結果一致。同時，Asn 的變異系數最大，達到96.242%，在各種質間差異明顯，表明其具備較大的發(fā)展空間。

目前，多元統(tǒng)計法已廣泛應用于眾多科研的綜合評價及特征性指標篩選中[19]，但該方法主要運用于黃皮糖組分、香氣成分、有機酸成分等評價方面[20-23]，因此，本研究運用相關性分析、主成分分析和聚類分析，對20 份黃皮種質果肉中檢測到的18 種游離氨基酸組分含量進行綜合評價，結果表明18 種游離氨基酸間均互為正相關，且多數氨基酸間存在顯著或極顯著關系，這說明氨基酸間相互起到促進作用；經主成分分析提取到4個有效主成分，累計方差貢獻率達到89.776%，并構建了綜合評價方程，即Y=0.653 04×Y1+ 0.10637×Y2+0.084 61×Y3+0.053 64×Y4，可用來預測黃皮果肉游離氨基酸品質的高低，其中，綜合得分最高的前4 份種質依次為M1、G2、X2、Y-1；同時，通過聚類分析，將20 份黃皮種質分為3 大類，分析得到X2、Y-1、G2、M1 等4 份氨基酸品質較好的黃皮種質，與主成分分析結果一致，進一步說明二者的結果均能較好地反映不同黃皮種質間游離氨基酸的差異。

綜合上述分析，黃皮果肉中游離氨基酸種類及含量豐富，具有一定的營養(yǎng)價值和藥用價值，其中以種質G2 的總游離氨基酸和鮮味氨基酸含量最高，種質Y-1 的藥用氨基酸含量高，種質M1的甜味氨基酸含量最高，可為今后黃皮的優(yōu)良品種選育提供參考依據。