全 文 :园 艺 学 报 2014,41(4):755–764 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2013–11–06;修回日期:2014–02–28
基金项目:国家自然科学基金项目(31171928);国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目(CARS-29-2)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:wujun@njau.edu.cn;Tel:025-84396485)
梨不同栽培种果实有机酸组分及含量特征分析
姚改芳 1,杨志军 1,张绍铃 1,曹玉芬 2,刘 军 3,吴 俊 1,*
(1 南京农业大学梨工程技术研究中心,南京 210095;2 中国农业科学院果树研究所,辽宁兴城 125100;3北京市农
林科学院林业果树研究所,北京 100093)
摘 要:以分属 5 个栽培种的 98 个梨品种资源为试材,利用高效液相色谱法(HPLC)对成熟果实
的有机酸组分和含量进行测定。结果表明:98 个品种果实的总酸含量差别很大,其范围是 1.28 ~ 23.47
mg · g-1 FW;5 个栽培种中,西洋梨的总酸含量最高,其次是秋子梨、白梨和砂梨,最低的为新疆梨。梨
果实中主要组分苹果酸和柠檬酸含量变化范围分别是 0.73 ~ 23.16 mg · g-1 FW 和 0.02 ~ 15.29 mg · g-1 FW,
分别占总酸的 55.91%和 37.08%;大部分西洋梨品种,柠檬酸含量高于苹果酸含量,是以柠檬酸优势型为
主的梨栽培种。基于有机酸含量的聚类分析结果揭示白梨与秋子梨、砂梨存在较近的关系,以及西洋梨
与秋子梨高酸的共同特征,同时也表明西洋梨与其他栽培种亲缘关系较远。
关键词:梨;高效液相色谱法;有机酸;聚类分析
中图分类号:S 661.2 文献标志码:A 文章编号:0513-353X(2014)04-0755-10
Characteristics of Components and Contents of Organic Acid in Pear
Fruits from Different Cultivated Species
YAO Gai-fang1,YANG ZHi-jun1,ZHANG Shao-ling1,CAO Yu-fen2,LIU Jun3,and WU Jun1,*
(1Centre of Pear Engineering Technology Research,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;2Institute
of Pomology,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Xingcheng,Liaoning 125100,China;3Institute of Forestry and
Pomology,Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Beijing 100093,China)
Abstract:The components and contents of organic acid in 98 pear cultivars of five species at maturity
were determined by the High Performance Liquid Chromatography(HPLC). The results indicated that
total organic acid content in 98 pear cultivars varied greatly with a range of 1.28–23.47 mg · g-1 FW.
Among five species,total organic acid content of P. communis was the highest,followed by P. ussuriensis,
P. bretschnrideri and P. pyrifolia,the lowest species was P. sinkiangensis. The contents of malic acid and
citric acid were the predominant organic acid in pear fruits,which varied with the range of 0.73–23.16
mg · g-1 FW and 0.02–15.29 mg · g-1 FW,and accounted for 55.91% and 37.08% of the total organic acid
content,respectively. The content of citric acid was higher than malic acid in most cultivars of P.
communis,which were classified as citric dominant type. The cluster analysis of organic acid content
revealed that P. bretschnrideri had close relationship with P. pyrifolia and P. ussuriensis,both P. communi
and P. ussuriensis had higher organic acid,and P. communis showed distant relationship with other
cultivated speices.
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Key words:pear;high performance liquid chromatography(HPLC);organic acids;cluster analysis
梨果实中有机酸组分和含量是影响其风味品质形成的重要因素(陈发兴 等,2005)。中国的梨
品种资源丰富,栽培品种包含了世界范围的主要栽培种,且分布广泛,形成了具有地域特色的品种。
霍月青等(2009)对 70 份砂梨品种资源成熟果实中的有机酸含量(包括 47 个地方品种和 23 个选育
品种)进行测定,得出砂梨果实中有机酸主要由苹果酸、柠檬酸组成,可明显分为苹果酸优势型和
柠檬酸优势型两类。高海燕等(2004)以 8 个白梨为试材,利用 HPLC 分离出梨汁中的有机酸有苹
果酸、柠檬酸、琥珀酸、莽草酸、酒石酸、奎尼酸、乳酸和富马酸,以苹果酸含量最高。王宏伟等
(2008)以白梨和砂梨 3 个杂交组合后代果实为试材,利用 HPLC 法对果实中主要有机酸的含量进
行了测定和遗传动态分析,结果表明苹果酸是梨果实中主要的有机酸。以上可见,已有的关于梨果
实有机酸研究涉及的栽培种或品种不多,且主要以定性为主,对不同栽培种的有机酸组成与含量特
征缺乏系统的了解。因此,拟通过对分属不同栽培种的 98 个梨品种果实有机酸组成与含量特征进行
研究,揭示不同栽培种有机酸组成存在的差异,研究结果将为优良新品种的选育以及不同用途的品
种筛选提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与样品采集
采用俞德浚(1978)的梨属种和品种分类方法,在不同栽培种的适宜区域,于 2009 年 6 月 10
日至 10 月 8 日,共选取 98 个梨品种资源为研究试材(表 1),其中砂梨采自南京农业大学江浦梨资
源圃(北纬 32.03°,东经 118.46°,海拔 8.9 m),白梨、秋子梨和新疆梨采自中国农业科学院国家梨
种质资源圃(北纬 40.45°,东经 120.51°,海拔 13.8 m);西洋梨采自北京市农林科学院林业果树研
究所(北纬 39.55°,东经 116.25°,海拔 31.2 m)。不同区域树龄均在 10 ~ 15 年,分析试验在南京
农业大学梨工程技术研究中心试验室完成。
于各品种的成熟期采摘果实样品,不同梨品种成熟期的确定是根据以往年份的成熟期和种子颜
色变成褐色且果实组织没有衰老为标准。所有样品的采集均由试验者一人完成,以尽量减少采样的
误差。每个品种选取长势中等、产量一致的 5 株树,在每株树冠外围不同方向随机选取 10 个大小一
致、无病害的果实。对于需要后熟的秋子梨和西洋梨品种,采摘后放置 7 ~ 10 d 以完成后熟。将果
实清洗、去皮、去核,可食用部分破碎混匀,采用四分法取样,再打成匀浆,液氮速冻后于
–70 ℃超低温冰箱保存备用。
1.2 有机酸含量的测定
有机酸提取方法参照 Jia 等(1999)的方法并进行改良,测定采用 HPLC 法(Gomez et al.,2002;
Wu et al.,2003;董彩霞 等,2005;沈志军 等,2007)。液相色谱仪为 Waters1525 系统,色谱柱:
Zorbar SB-Aq 柱(4.6 mm × 250 mm,5 μm),流动相:2%的甲醇和 98%的 20 mmol · L-1 磷酸氢二钠
缓冲液(pH 2.6,用磷酸调配),流速 0.7 mL · min-1,柱温:35 ℃,检测器类型:Waters 2487 紫外
检测器,波长 210 nm,进样量:5 μL,根据样品峰面积和标准曲线计算苹果酸、柠檬酸、莽草酸和
奎尼酸含量。
1.3 数据处理
所有数据采用 Excel 2003 和 SPSS 13.0 软件进行处理。应用 Boxplot 软件分析 98 个梨品种有机
4 期 姚改芳等:梨不同栽培种果实有机酸组分及含量特征分析 757
酸含量的范围、中间值和分布情况;用 SPSS 13.0“one-way ANOVA”进行差异显著性分析。聚类
分析采用 SPSS 13.0 软件,根据数量分类学的原则,以柠檬酸、苹果酸、莽草酸和奎尼酸 4 种有机
酸组分作为聚类指标,选用 Cluster analysis 对 98 个梨品种进行分层聚类的方式分析。首先采用标准
差标准化方法对数据进行标准化处理,采用 Ward’s method 分层聚类,测量间距采用欧几里德距离
平方和进行测量,得出聚类树。
2 结果与分析
2.1 不同品种及栽培种梨果实有机酸的组成与含量特点
2.1.1 总酸
果实中总酸含量的变化范围为 1.28 ~ 23.47 mg · g-1 FW(图 1),平均值 7.50 mg · g-1 FW,变异
系数 60.32%;含量比较低的有‘青魁’‘早生喜水’、‘喜水’、‘雪青’、‘雪英’等品种,含量比较
高的有‘面酥’‘巴梨’、‘伏茄’、‘阿佛热娜’和‘法梨’等(表 1)。不同栽培种之间总酸含量存
在较大的差异(表 2)。西洋梨总酸含量均值最高,为 11.03 mg · g-1 FW;其次是秋子梨,为 9.91 mg · g-1
FW;白梨和砂梨的含量较低,新疆梨最低。
2.1.2 苹果酸
果实中苹果酸含量的变化范围是 0.73 ~ 23.16 mg · g-1 FW(图 1),平均值 4.21 mg · g-1 FW,变
异系数为 72.54%。含量较低的有‘青魁’、‘绿句句’、‘早生喜水’、‘雪青’、‘喜水’等,含量较高
的有‘面酥’、‘大南果梨’、‘锦香’、‘法梨’、‘阿佛热娜’等品种(表 1)。不同栽培种之间苹果酸
含量也存在差异(表 2),秋子梨中苹果酸含量均值明显高于其他种(P < 0.05),其次是西洋梨,白
梨、新疆梨和砂梨含量均值比较接近,也是最低的。
2.1.3 柠檬酸
柠檬酸含量的变异幅度比较大,0.02 ~ 15.29 mg · g-1 FW(图 1),平均 2.79 mg · g-1 FW,变异系
数是 109.64%。含量较低的有‘青魁’、‘金水 1 号’、‘雪英’、‘翠冠’、‘面酥’等品种,含量较高
的有‘巴梨’、‘伏茄’、‘茌梨’、‘粉酪’、‘早红考密斯’等(表 1)。不同栽培种之间柠檬酸的含量
存在差异(表 2),西洋梨中柠檬酸均值含量明显高于其他种;白梨和秋子梨的含量次之;砂梨和新
疆梨含量最低。
2.1.4 柠檬酸/苹果酸
霍月青等(2009)根据柠檬酸/苹果酸的比值把砂梨品种划分为苹果酸优势型和柠檬酸优势型。
在本试验 98 个梨品种的果实中,柠檬酸/苹果酸的比值平均值是 0.83,范围是 0.05 ~ 5.79。不同栽
培种之间比值明显分为两类,西洋梨中柠檬酸/苹果酸的比值大于 1(1.37),其他栽培种小于 1,白
梨、砂梨和新疆梨的比值都比较接近,分别是 0.64、0.68 和 0.50,均小于 1,秋子梨中二者的比值
最小,仅为 0.26。
在西洋梨中,63.16%的品种是柠檬酸优势型,如:‘伏茄’、‘阿巴特’、‘粉酪’、‘凯恩凯德’、
‘巴梨’等 12 个品种;在秋子梨中,除‘砂糖梨’外,94.74%的品种属于苹果酸优势型;20.00% ~
22.22%的白梨、砂梨和新疆梨中是属于柠檬酸优势型品种,如白梨中的‘茌梨’、‘鸭梨’和‘金把
白’等品种,砂梨中的‘明月’、‘新高’、‘黄花’等,以及新疆梨的‘绿句句’。
2.1.5 奎尼酸和莽草酸
梨果实中奎尼酸和莽草酸的含量都比较低,其变化范围分别是 0.01 ~ 1.32 mg · g-1 FW、0 ~ 0.27
mg · g-1 FW(图 1),均值分别为 0.42 和 0.075 mg · g-1 FW,占总酸的比例分别为 3.61% 和 0.99%,
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二者的变异系数较接近,分别为 64.30%和 69.27%。奎尼酸比较低的品种有‘早生喜水’、‘朱利比
恩’、‘三季梨’、‘黄花’等,含量比较高的有‘大香水’、‘明月’、‘二宫白’、‘龙泉 19 号’等;莽
草酸低的有‘捷克 1 号’、‘派克汉姆斯’、‘凯恩凯德’、‘利布林’等,高的有‘保利阿斯卡’、‘南
果梨’、‘独里红’、‘官红宵’等(表 1)。不同栽培种中,白梨的奎尼酸含量最高,西洋梨的奎尼酸
和莽草酸含量都是最低(P < 0.05)(表 2)。
表 1 98个梨果实有机酸组分及含量
Table 1 The components and contents of total organic acid in 98 pear cultivars (mg · g-1 FW)
系统名
Species
品种(按成熟期先后排列)
Cultivar(Rank according to maturity)
苹果酸
Malic acid
柠檬酸
Critic acid
奎尼酸
Quinic acid
莽草酸
Shikimic acid
总酸
Total acid
保利阿斯卡 Boliarska(1) 5.86 3.13 0.10 0.27 9.36
朱利比恩 Bunte Julibirne(2) 4.02 5.22 0.02 0.08 9.34
利布林 Clapp’s Liebling(3) 4.28 6.06 0.72 0 11.06
捷克 1 号 Czech 1(4) 2.96 5.96 0.45 0 9.37
伏茄 Becurre Giffard(5) 3.50 15.15 0.21 0.06 18.92
红巴梨 Red Bartlett(6) 7.61 5.29 0.47 0.03 13.40
早红考密斯 Early Red Du Comice(7) 5.83 9.50 0.55 0.03 15.91
三季梨 Dr. Jules Guyot(8) 4.47 7.74 0.04 0.02 12.27
粉烙 Butirra Rosata Morettini(9) 3.92 10.51 0.86 0.03 15.32
红星 Red Clapp’s Favorite(10) 3.63 2.30 0.40 0.04 6.37
康佛伦斯 Conferenc(11) 2.81 3.02 0.22 0.04 6.09
嘉娜 Jana(12) 2.39 2.60 0.10 0.01 5.10
宝斯克 Bosc(13) 1.82 1.43 0.07 0.01 3.33
阿佛热娜 Deii Avzzanna(14) 9.67 7.75 0.37 0.02 17.81
法梨 Fali(15) 9.68 6.46 0.15 0.01 16.30
凯恩凯德 Cascade(16) 1.33 3.08 0.15 0 4.56
阿巴特 Abate Fetel(17) 1.12 3.89 0.09 0.02 5.12
巴梨 Bartlett(18) 7.06 15.29 0.27 0.03 22.65
西洋梨
P. communis
L.
派克汉姆斯 Packham’s Triumph(19) 3.49 3.09 0.08 0 6.66
伏五香 Fuwuxiang(20) 9.22 0.97 0.16 0.14 10.49
假直把子 Jiazhibazi(21) 6.06 1.84 0.40 0.09 8.39
羊奶早 Yangnaizao(22) 5.87 0.40 0.08 0.02 6.37
面酥 Miansu(23) 23.16 0.12 0.09 0.10 23.47
白八里香 Baibalixiang(24) 5.69 2.54 0.27 0.12 8.62
大南果梨 Dananguoli(25) 12.49 2.76 0.50 0.09 15.84
古高 Gugao(26) 5.69 1.14 0.25 0.03 7.11
热梨 Reli(27) 9.22 6.49 0.14 0.10 15.95
青山 Qingshan(28) 4.67 3.60 0.38 0.04 8.69
尖把 Jianba(29) 3.77 0.26 0.05 0.06 4.14
甜秋子 Tianqiuzi(30) 5.38 0.96 0.50 0.06 6.90
大香水 Daxiangshui(31) 7.30 1.55 1.32 0.11 10.28
砂糖梨 Shatangli(32) 2.73 3.91 0.06 0.06 6.76
热秋子 Reqiuzi(33) 8.66 1.44 0.35 0.09 10.54
锦香 Jinxiang(34) 10.66 3.62 0.33 0.06 14.67
南果梨 Nanguoli(35) 3.60 2.84 0.38 0.24 7.06
福安尖把 Fuan Jianba(36) 4.80 1.29 0.57 0.03 6.69
八里香 Balixiang(37) 8.48 1.07 0.42 0.06 10.03
秋子梨
P. ussuriensis
Maxim.
官红宵 Guanhongxiao(38) 5.04 0.46 0.10 0.18 5.78
砂梨 雪英 Xueying(39) 2.05 0.11 0.30 0.06 2.52
P. pyrifolia 雪峰 Xuefeng(40) 2.26 0.33 0.26 0.07 2.92
(Burm.) 翠冠 Cuiguan(41) 2.06 0.12 0.40 0.07 2.65
Nakai 雪青 Xueqing(42) 0.95 0.16 0.39 0.04 1.54
筑水 Chikusui(43) 2.18 0.51 0.18 0.01 2.88
爱甘水 Aikansui(44) 1.55 0.96 0.43 0.06 3.00
早生喜水 Wasekisui(45) 0.89 0.35 0.01 0.06 1.31
喜水 Kisui(46) 0.96 0.16 0.13 0.06 1.31
4 期 姚改芳等:梨不同栽培种果实有机酸组分及含量特征分析 759
续表 1
系统名
Species
品种(按成熟期先后排列)
Cultivar(Rank according to maturity)
苹果酸
Malic acid
柠檬酸
Critic acid
奎尼酸
Quinic acid
莽草酸
Shikimic acid
总酸
Total acid
青魁 Qingkui(47) 0.73 0.10 0.40 0.05 1.28
金水 1 号 Jinshui 1(48) 2.36 0.02 0.41 0.04 2.83
二宫白 Nimiyahaku(49) 4.29 2.12 0.96 0.06 7.43
赤穗 Chisui(50) 2.58 1.52 0.73 0.06 4.89
幸水 Kousui(51) 2.51 0.51 0.08 0.10 3.20
秋荣 Akibae(52) 3.80 0.32 0.50 0.09 4.71
金水酥 Jinshuisu(53) 2.22 3.68 0.57 0.15 6.62
黄花 Huanghua(54) 3.07 4.25 0.05 0.03 7.40
南水 Nansui(55) 3.81 5.34 0.40 0.12 9.67
圆黄梨 Wonhwang(56) 4.31 2.29 0.69 0.10 7.39
明月 Meigetsu(57) 3.08 6.00 1.21 0.09 10.38
丰水 Housui(58) 3.77 0.98 0.35 0.09 5.19
王冠 Oukan(59) 5.38 1.27 0.54 0.06 7.25.
杭青 Hangqing(60) 3.11 2.26 0.74 0.08 6.20
龙泉 19 号 Longquan 19(61) 2.97 2.13 0.93 0.05 6.09
今村秋 Imamuraaki(62) 3.83 4.00 0.66 0.08 8.56
新高 Chikusui(63) 3.44 6.08 0.17 0.09 9.78
宝珠梨 Baozhuli(64) 2.36 1.75 0.56 0.06 4.73
黄金梨 Whangkeumbae(65) 3.02 2.57 0.36 0.05 5.99
早蜜 Zaomi(66) 4.39 0.53 0.41 0.01 5.34
早酥 Zaosu(67) 3.13 1.84 0.15 0.13 5.25
华酥 Huasu(68) 4.22 4.09 0.63 0.12 9.06
华金 Huajin(69) 3.27 3.02 0.43 0.14 6.86
玉露香 Yuluxiang(70) 5.23 2.82 0.35 0.07 8.47
圆把 Yuanba(71) 2.03 1.32 0.61 0.03 3.99
六棱 Liuleng(72) 2.38 0.67 0.51 0.07 3.63
大核白 Dahebai(73) 5.94 0.29 0.45 0.07 6.75
辉山白 Huishanbai(74) 2.41 3.78 0.45 0.06 6.70
安宁早 Anningzao(75) 6.93 1.27 0.56 0.07 8.83
鸭老 Yalao(76) 1.55 2.50 0.75 0.15 4.95
黄冠 Huangguan(77) 1.56 0.70 0.58 0.06 2.90
鸭梨 Yali(78) 1.05 1.94 0.63 0.09 3.71
独里红 Dulihong(79) 3.98 0.62 0.42 0.19 5.21
金把白 Jinbabai(80) 1.60 5.25 0.13 0.05 7.03
象牙 Xiangya(81) 1.55 0.46 0.51 0.12 2.64
平顶脆 Pingdingcui(82) 3.42 0.15 0.83 0.13 4.53
水红宵 Shuihongxiao(83) 4.56 2.51 0.81 0.16 8.04
小香水 Xiaoxiangshui(84) 5.92 1.01 0.29 0.05 7.27
佛见喜 Fujianxi(85) 1.82 0.30 0.53 0.15 2.80
蒲城雪梨 Pucheng Xueli(86) 2.34 0.32 0.83 0.11 3.60
锦丰 Jinfeng(87) 2.90 0.28 0.27 0.15 3.60
洋红宵 Yanghongxiao(88) 4.95 5.84 0.79 0.11 11.69
香茌 Xiangchi(89) 3.97 0.53 0.58 0.02 5.10
苹果梨 Pingguoli(90) 2.12 1.04 0.48 0.07 3.71
蜜梨 Mili(91) 5.90 2.96 0.66 0.14 9.66
茌梨 Chili(92) 2.25 13.02 0.73 0.03 16.03
白梨
P.
bretschnrideri
Rehd.
秋白梨 Qiubaili(93) 3.13 1.02 0.91 0.11 5.17
绿句句 Lüjuju(94) 0.87 2.86 0.20 0.03 3.96
魁克句句 Kuikejuju(95) 3.19 0.38 0.72 0.07 4.36
早熟句句 Zaoshujuju(96) 2.68 0.30 0.60 0.07 3.65
色尔克甫 Seerkefu(97) 4.29 1.79 0.37 0.15 6.60
新疆梨
P.
sinkiangensis
Yü
库尔勒香梨 Korla Xiangli(98) 3.42 1.86 0.23 0.15 5.66
平均值 The average 4.21 2.79 0.42 0.07 7.50
标准偏差 Standard deviation 3.05 3.06 0.27 0.05 4.51
变异系数/% Coefficient variation 72.54 109.64 64.30 69.27 60.32
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图 1 98个梨品种果实总酸和有机酸组分的变化范围及分布
箱内白色的水平带是梨果实有机酸组分的中间值,箱高为四分位间距,箱体内部包括 50%的数据,
箱高及从箱顶部和底部延伸出的虚线包含 99%的梨品种数,
箱外侧的平行线表示离群值或极值。
Fig. 1 Range and distribution of total acids and organic acid components in 98 pear cultivars
The horizontal lines in the interior of the box are the median values of organic acid components of pear fruits .
The height of the box is equal to the interquartile distance,indicating the distribution for 50% of the data.
Approximately 99% of pear cultivars falls inside the dotted lines and
the data outside these whiskers are indicated by horizontal lines.
表 2 不同栽培种梨果实有机酸组分及含量
Table 2 Components and contents of organic acid of pear fruits from different species
系统名
Species
苹果酸/
(mg · g-1 FW)
Malic acid
柠檬酸/
(mg · g-1 FW)
Citric acid
莽草酸/
(mg · g-1 FW)
Shikimic acid
奎尼酸/
(mg · g-1 FW)
Quinic acid
柠檬酸/苹果酸
Citric/Malic
总酸/
(mg · g-1 FW)
Total acid
白梨 P. bretschnrideri Rehd. 3.42 ± 1.63 b 2.19 ± 2.68 b 0.10 ± 0.05 a 0.55 ± 0.21 a 0.64 ± 1.22 b 6.28 ± 3.05 b
砂梨 P. pyrifolia(Burm.)Nakai 2.72 ± 1.16 b 1.85 ± 1.89 b 0.07 ± 0.03 a 0.46 ± 0.29 ab 0.62 ± 0.57 b 5.13 ± 2.78 b
秋子梨
P. ussuriensis Msxim.
7.50 ± 4.58 a 1.96 ± 1.61 b 0.09 ± 0.06 a 0.34 ± 0.29 bc 0.26 ± 0.35 b 9.91 ± 4.67 a
西洋梨 P. communis L. 4.50 ± 2.53 b 6.18 ± 4.04 a 0.04 ± 0.06 b 0.28 ± 0.24 c 1.38 ± 1.60 a 11.03 ± 5.61 a
新疆梨 P. sinkiangensis Yü 2.89 ± 1.27 b 1.44 ± 1.09 b 0.09 ± 0.05 a 0.43 ± 0.23 abc 0.50 ± 0.85 b 4.88 ± 1.24 b
P < 0.05。
2.2 梨果实有机酸组分的相关性分析
对梨果实中总酸、柠檬酸/苹果酸比以及不同有机酸组分进行相关性分析(表 3),结果表明,
总酸与苹果酸、柠檬酸、柠檬酸/苹果酸都成极显著的正相关,反映总酸主要是由苹果酸和柠檬酸组
表 3 有机酸各组分的相关分析
Table 3 The correlation analysis of different components of organic acids
化合物名称
Compound name
苹果酸
Malic acid
柠檬酸
Citric acid
奎尼酸
Quinic acid
莽草酸
Shikimic acid
柠檬酸/苹果酸
Citric/Malic
总酸
Total acids
苹果酸 Malic acid 1.000
柠檬酸 Citric acid 0.107 1.000
奎尼酸 Quinic acid –0.080 0.004 1.000
莽草酸 Shikimic acid 0.079 –0.209* 0.136 1.000
柠檬酸/苹果酸 Citric/Malic –0.234* 0.770* –0.021 –0.240* 1.000
总酸 Total acids 0.741** 0.744** 0.010 –0.068 0.358** 1.000
* P < 0.05,** P < 0.01.
4 期 姚改芳等:梨不同栽培种果实有机酸组分及含量特征分析 761
图 2 98个梨品种有机酸组分的聚类分析
A1 代表白梨;B1 代表西洋梨品种;C1 代表新疆梨品种;
D1 代表秋子梨品种;E1 代表砂梨品种。
Fig. 2 The cluster analysis of the organic acid components
in 98 pear cultivars
A1:P. bretschnrideri;B1:P. communis;C1:P. sinkiangensis;
D1:P. ussuriensis;E1:P. pyrifolia.
成的;柠檬酸与莽草酸呈显著的负相关,柠檬
酸/苹果酸与苹果酸和莽草酸呈显著的负相关,
而与柠檬酸呈显著的正相关;其它相关性均不
显著。
2.3 栽培种梨果实有机酸含量的聚类分析
根据聚类分析结果(图 2),把所有品种分
为两大类,第一大类又可分为 2 个品种群。第一
大类品种群Ⅰ有 45 个品种,包括 17 个砂梨,15
个白梨,3 个新疆梨,7 个西洋梨,3 个秋子梨;
品种群Ⅱ有 28 个品种,9 个秋子梨,10 个白梨,
6 个砂梨,2 个新疆梨,1 个西洋梨。品种群Ⅰ
包括了白梨、砂梨和新疆梨的主要品种,品种群
Ⅱ主要是秋子梨和白梨品种。在第一大类中,白
梨、砂梨和新疆梨品种所占比例为各栽培种品种
总数的 88.2% ~ 100%,占主导地位;白梨品种
的分布在品种群Ⅰ和品种群Ⅱ中数量很接近,从
聚类关系上看,白梨可能与秋子梨和砂梨两个栽
培种都有相关性。
第二大类有 25 个品种,包括 11 个西洋梨,
3 个砂梨,8 个秋子梨,3 个白梨。在第二大类
中,主要是西洋梨和秋子梨品种,西洋梨在这一
类品种群中占优势地位。聚类关系除了揭示西洋
梨和部分秋子梨品种共同具有较高的有机酸积
累特征外,也进一步支持了西洋梨与其他东方梨
酸组分特征表现较大的差异的观点。
3 讨论
3.1 梨果实中有机酸的组成特点
不同树种果实中的有机酸类型存在较大的
差异。杏(陈美霞 等,2006)、桃(牛景 等,
2006)果实中有机酸主要是柠檬酸和苹果酸;
荔枝(胡志群 等,2005)、葡萄(Liu et al.,
2006)主要为苹果酸和酒石酸,番石榴(李升
锋 等,2009)为柠檬酸和琥珀酸;越橘(张春
雨 等,2010)为柠檬酸。据 Chen 等(2007)
报道,梨果实中主要的有机酸是苹果酸。而本
研究中对5个栽培种98个梨品种进行分析的结
果表明,梨果实中的有机酸主要是苹果酸和柠
762 园 艺 学 报 41 卷
檬酸,这两种酸占总酸的比例分别是 55.91%和 37.08%;但对于大部分的西洋梨来说,柠檬酸含量
高于苹果酸含量。根据柠檬酸/苹果酸的比值可将不同品种划分为苹果酸优势型和柠檬酸优势型。西
洋梨品种柠檬酸/苹果酸比值 > 1,主要是柠檬酸优势型;秋子梨平均为 0.35,主要是苹果酸优势型;
白梨、砂梨和新疆梨中两种类型都有,但主要是苹果酸优势型。
以往一向认为梨果实中苹果酸含量高且占主要地位,并以苹果酸为检测标准衡量梨果实的总酸
含量,这对柠檬酸优势型的梨品种来说会产生较大的偏差。李树玲等(1995)用 NaOH 滴定法测定
梨果实中可滴定酸的含量,得出秋子梨和新疆梨含酸量中等,西洋梨较低,白梨和砂梨最低。而本
研究结果表明西洋梨总酸含量最高,秋子梨次之,并显著高于其他栽培种。这与李树玲等(1995)
的研究结果不太一致,分析其原因可能与取样范围和样本量不同有关,也有可能与以苹果酸作为计
算可滴定酸度的换算系数计算总酸含量,造成较大偏差有关。今后在评价梨果实可滴定酸含量时应
同时考虑苹果酸和柠檬酸两个主要组分,同时在比较分析中应注意样本的取样范围和样本量的确定。
3.2 不同梨品种果实风味品质的评价
梨果实风味品质与糖、酸含量关系密切。李俊才等(2005)对大南果梨的研究结果表明,果实
风味与糖酸含量关系密切,糖酸含量偏低,果实风味偏淡;糖酸含量愈高,风味愈浓。本研究结果
表明,不同品种之间有机酸的含量变化很大,总酸含量的变化范围是 1.28 ~ 23.47 mg · g-1 FW,变异
系数是 60.32%,苹果酸和柠檬酸分别是 0.73 ~ 23.16 和 0.02 ~ 15.29 mg · g-1 FW,其变异系数分别
是 72.54%和 109.64%,这种广泛的变异为杂交亲本的选育提供了良好的基因资源。在以往的研究中
发现,梨果实中可溶性总糖以及主要的组分果糖和葡萄糖含量变化均相对稳定,不同品种之间变异
系数均小于 30%(姚改芳 等,2010)。可见,不同梨品种果实可溶性糖含量变化小,有机酸含量
变化大,有机酸对果实最终风味品质形成的影响更大。沙广利等(1997)研究梨果实糖酸含量及比
值对品质的影响,认为含酸量是影响梨综合品质的主要因子之一。当含酸量特别高时,几乎没有优
质的果实;而很低时,优质果所占的比重则较大;一般 20 ~ 60 的糖酸比是优质果所必须的。
本研究结果表明,西洋梨和秋子梨果实的总酸含量高,白梨、砂梨和新疆梨的总酸含量较低,
这与前者果实风味浓郁,后者果实风味偏淡相吻合。此外,不同栽培种梨果实酸组成特征还可能与
其分布区域的环境条件有相关性。有研究表明,温度、光照和水分都会对果实酸的形成产生影响。
低温条件有利于梨、苹果、葡萄果实的酸积累和含量提高(小林章,1983;Smart et al.,1985;张
光伦,1994);低光条件有利于葡萄果实苹果酸含量增加(Smart,1987);此外,水分也是影响酸
度高低的主要因素,Esteban 等(1999)报道,灌水比不灌水可显著增加‘二十世纪’梨果实中可滴
定酸的含量,适度的水分胁迫可使果实酸度减低。比较不同栽培种的可滴定酸含量水平,西洋梨和
秋子梨的总酸含量显著的高于其他栽培种,这两个栽培种适宜的栽培区域主要是冷凉干燥、温差大
且光照充足的北方地区;而砂梨和白梨品种主要分布在高温、多湿、昼夜温差小、光照时间短的南
方区域,新疆梨则主要分布在西北干旱地区,其酸度比适宜生长在南方低纬度地区的砂梨偏低。这
些特定区域的环境条件极有可能对酸的积累及含量特征产生较大的影响。
3.3 基于有机酸含量的梨品种亲缘关系探讨
依据不同梨品种有机酸组分特征的聚类分析,可将检测的梨品种分为两大类,即白梨、砂梨、
新疆梨和秋子梨品种主要分布在第一大类,其又可细分为品种群Ⅰ和品种群Ⅱ,品种群Ⅰ主要包括
砂梨和部分白梨品种,品种群Ⅱ主要包括秋子梨和部分白梨品种;西洋梨品种主要分布在第二大类。
这与利用分子标记方法所揭示的西洋梨与东方梨亲缘关系较远(Bao et al.,2007;曹玉芬 等,2007;
路娟 等,2011)相符合。对于白梨的分类地位,利用 SSR 分子标记揭示的遗传多态性,发现东方
4 期 姚改芳等:梨不同栽培种果实有机酸组分及含量特征分析 763
梨类群中中国白梨、砂梨和秋子梨相互交错在一起,没有独自成组(Bao et al.,2007;曹玉芬 等,
2007;路娟 等,2011)。Bao 等(2007)提出白梨很可能是砂梨的一个变种或生态类型,白梨、砂
梨系统可能起源于共同的祖先。本研究中聚类关系显示,白梨分别与秋子梨和砂梨聚为组群,且分
布在两个组群中的数量也相近,这些数据可以为探讨白梨、砂梨及秋子梨之间的系统发育关系提供了
一定的科学证据,关于白梨是否为砂梨与秋子梨的杂交种,还有待于深入研究,挖掘更多的试验证据。
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