2023, Vol. 31
番石榴(Psidium guajava)，又名芭乐、拔子、喇叭果、鸡屎果等, 隶属于桃金娘科(Myrtaceae)番石榴属，热带果树，原产于南美洲热带地区，在我国海南、云南、广西、广东、福建、台湾等地区广泛栽培。番石榴具有较高的药用价值和食用价值，叶、花、果均可入药[1]。叶含有三萜、黄酮、鞣质、多酚、倍半萜等活性成分[2]，具有明显的降血糖[3]、抗病毒[4]、抗菌[5]、抗炎[6]、抗肿瘤[7]等药理活性, 具有辅助降糖、治疗急慢性肠炎和痢疾等疾病的作用；花蕾可缓解消化障碍[8]；果实清甜脆爽，香气独特，富含蛋白质、维生素A、C及磷、钙、镁等微量元素[9]，可用于营养补充剂和止泻剂[10]。
目前国内外对番石榴的研究主要集中于番石榴的栽培技术、加工工艺、叶片生物活性等方面, 而对番石榴果实的营养价值、香气品质和活性成分的研究报道仍较少。彭燕等[11]研究了广东湛江河唇‘珍珠’番石榴果实营养成分及活性成分。周浓等[12]研究了‘珍珠’番石榴果实营养成分及挥发性风味成分。张朝坤等[13]研究了2个品种番石榴(‘彩虹’、‘红宝石’)果实生长发育和营养品质的变化规律。李莉梅等[14]比较了红肉型‘四季桃’和白肉型‘珍珠桃’番石榴果实中的挥发性组分差异。邱珊莲等比较了4个品种番石榴不同成熟期反造果的食用品质、外观品质和营养品质[15]，分析了5个番石榴品种(‘水蜜’、‘珍珠’、本地、‘西瓜’、‘红宝石’)不同成熟期反造果的香气成分[16]。Ajang等[17]研究了番石榴3个品种重量、体积发育规律、可溶性固形物、总糖、抗坏血酸含量。由于不同品种间基因存在差异，导致营养、活性和香气成分的组成存在差异。番石榴主栽品种约有几十种，但多数研究仅限于少数品种或少数品质指标，且大多未指明果实的采摘时间，或栽培地点不明，难以汇总起来比较分析各品种果实品质。关于优质品种筛选的系统研究仍较缺乏。
番石榴具有常年开花的习性，但花期集中在4—5月和8—10月，以4—5月花量最多，对应的果实成熟期分别在7—8月(正造果)和12—1月(反造果)。番石榴正造果生长时间大概75 d，反造果成熟时间在120 d左右[18]。本文对同一栽培地点、同一时期、相同成熟度的5个品种番石榴(‘红宝石’、‘粉红蜜’、‘西瓜’、‘水蜜’、本地种)正造果的营养、香气和活性成分进行定性定量分析，应用SPSS 22.0软件对数据进行差异显著性分析和主成分分析(principal component analysis, PCA)，探讨5个品种果实综合品质的差异，旨在为进一步开发利用番石榴种质资源进行良种选育、推广应用及加工利用提供参考依据。
1 材料和方法 1.1 材料供试番石榴(Psidium guajava)品种为‘红宝石’、‘粉红蜜’、‘西瓜’、‘水蜜’、本地种，种植于福建省农业科学院亚热带农业研究所国家闽台特色作物种质资源圃(24°33′7″ N，117°44′24″ E)，海拔20 m，树龄为6 a，气候、土壤及栽培管理措施一致。于2021年7月19—28日期间采摘八成熟果，‘红宝石’、‘西瓜’、‘水蜜’于花后80 d采摘，‘粉红蜜’、本地种于花后75 d采摘。每个品种按东、南、中、西、北5个方位各选一株长势较一致的植株，每棵树按东、南、中、西、北5个方位各摘取3粒果实。鲜果采摘后随机选取10粒立即匀浆，迅速进行香气和VC测定，其他样品切成小块，-80 ℃冰箱保存备用。
1.2 试验方法果实外观性状测定 用游标卡尺分别测量每个果实的纵径、横径，计算果形指数。果形指数=果实纵径/果实横径；单果质量以鲜质量计。
果实营养成分测定 水分测定参考GB 5009.3— 2016《食品中水分的测定》直接干燥法；蛋白质含量测定参考GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》凯氏定氮法；脂肪含量测定参考GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》索氏抽提法；粗纤维含量测定参考GB/T 5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》；可溶性固形物含量测定参考NY/T 2637—2014 《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定折射仪法》；灰分含量测定参考GB 5009.4—2016《食品中灰分的测定》第一法；总酸含量的测定参考GB/T 123456—2008《食品中总酸的测定》酸碱滴定法；总糖含量的测定参考GB/T 10782—2006《蜜饯通则》；还原糖含量测定参考GB 5009.7— 2016《食品中还原糖的测定》滴定法；果糖、葡萄糖、蔗糖含量测定参考GB 5009.8—2016《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》高效液相色谱法；VC含量测定参考GB 5009.86—2016《食品中抗坏血酸的测定》滴定法。各营养成分含量均以鲜质量计。
果实总酚和总黄酮测定 参考Lu等[19]的方法提取和测定总酚含量；参考Krizek等[20]的方法提取和测定总黄酮含量。
果实香气成分测定 随机选取10粒无机械损伤和病虫害的果实，洗净，水分晾干后切块用粉碎机打成果浆，称取5 g果肉置于20 mL顶空瓶(设3个平行重复)，放入顶空自动进样器，瓶静态平衡时间5 min。气相色谱分析条件：色谱柱，TG-5SILMS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm); 升温程序：起始温度40 ℃，保持2 min，然后以5 ℃/min升至140 ℃，再以10 ℃/min升至250 ℃，保持10 min; 进样量1 000 μL，载气为He，体积流量1.2 mL/min。质谱电离方式为EI，离子源温度250 ℃，接口温度280 ℃。扫描质量范围为30~550 amu。各组分质谱经NIST检索和比对，采用峰面积归一法计算各成分相对百分含量。
1.3 数据处理采用Excel 2010软件进行数据处理，采用SPSS 22.0软件进行差异显著性和PCA分析。差异显著性分析采用Duncan法(P < 0.05)；参考林海明[21]方法计算得到各品种果实品质性状的综合得分。
2 结果和分析 2.1 果实外观性状分析如表 1所示，不同品种番石榴其颜色、多籽性、形状和大小差异较明显。‘红宝石’、‘粉红蜜’、‘西瓜’果肉红色，‘水蜜’和本地种果肉白色。‘水蜜’果肉中籽极少，‘红宝石’和本地种次之。‘水蜜’的果形指数最低，形状与其他品种差异较大，果实呈扁圆形；‘西瓜’果形指数最大，果实呈雪梨形；‘红宝石’、‘粉红蜜’果实呈苹果形；本地种果实呈卵圆形。本地种单果质量显著高于其他4个品种，‘西瓜’单果质量最低。
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表 1 5个番石榴品种果实外观特征 Table 1 Fruit appearance traits of five guava cultivars |
‘水蜜’果实水分含量、可溶性固形物、总酚含量显著高于其他4个品种，脂肪、粗纤维、灰分显著低于其他4个品种；‘粉红蜜’水分含量最低，蛋白质、脂肪、粗纤维、灰分显著高于其他4个品种；‘红宝石’VC含量最高，为157.02 mg/100g，其次为‘水蜜’(152.17 mg/100g)，本地种VC含量最低，仅87.04 mg/100g；本地种总黄酮含量显著高于其他4个品种，达1.33 mg/g，‘红宝石’含量最低(表 2)。
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表 2 5个番石榴品种果实营养成分含量 Table 2 Contents (%) of nutrient components in five guava cultivars |
如表 3所示，‘水蜜’总酸含量显著低于其他4个品种；总糖、还原糖含量和糖酸比显著高于其他4个品种；果糖、蔗糖含量与‘西瓜’无显著差异，显著高于其他3个品种；葡萄糖含量与‘粉红蜜’无显著差异，显著高于其他3个品种。‘粉红蜜’总酸含量最高，果糖含量最低；本地种总糖、还原糖、蔗糖含量及糖酸比显著低于其他4个品种。5个品种总糖以还原糖为主，还原糖含量均远高于蔗糖。
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表 3 5个番石榴品种果实可溶性糖组分及总酸含量 Table 3 Contents of soluble sugar and total acid in five guava cultivars |
以供试的5个番石榴品种果实作为样本单元, 将粗纤维、可溶性固形物、总酸、总糖、还原糖、果糖、葡萄糖、蔗糖、糖酸比、VC、总酚、总黄酮、蛋白质、脂肪、灰分等营养指标、风味指标(糖、酸、糖酸比)和活性物质共15个作变量进行PCA和综合评价。将以上15个指标经标准化(Z-score法)处理后，通过SPSS进行PCA分析，结果见表 4、5。第1主成分(PC1)的特征值为8.440，方差贡献率为56.266%；第2主成分(PC2)的特征值为3.445，方差贡献率为22.965%；第3主成分(PC3)的特征值为2.254，方差贡献率为15.027%；前3个主成分的累计方差贡献率达到94.258%，说明这3个主成分基本上反映了原始变量的全部信息，符合分析要求。因此将前3个主成分代替原15个指标评价番石榴果实食用品质，达到了降维目的。
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表 4 番石榴果实营养品质主成分的方差贡献率 Table 4 Variance contribution rates of first four principal components |
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表 5 番石榴果实食用品质指标的主成分载荷矩阵 Table 5 Loading matrix of first three principal components |
主成分载荷矩阵反映各变量指标与各主成分之间的关系，载荷系数绝对值越大，表明该变量与对应主成分的关联程度越大。由表 5可知，对PC1贡献较大的指标有还原糖、糖/酸比、可溶性固形物、总糖，载荷值分别为0.992、0.973、0.935、0.921, 基本指向糖类物质；对PC2贡献较大的为总黄酮，载荷值为–0.914；对PC3贡献较大的为葡萄糖，载荷值为0.867。PC1和PC2的累计贡献率达79.231%，接近总贡献率的80%，根据各主成分的贡献率，说明对番石榴果实食用品质影响最大的营养指标是还原糖、糖/酸比、可溶性固形物、总糖、总黄酮。
根据PCA分析得出的因子得分和特征值计算得出5个品种的主成分得分(Y1、Y2、Y3)和主成分综合得分F，综合得分越高，说明该品种果实的食用品质越好。‘水蜜’的主成分综合得分值最高，达到了2.30分，其次是‘红宝石’，分值为0.93 (表 7)。表 5显示PC1中以还原糖、糖/酸比、可溶性固形物、总糖影响最大，表 2、3显示‘水蜜’中的可溶性固形物、总糖、还原糖含量和糖/酸比均显著高于其他4个品种，说明主成分综合得分能较客观反映各品种间果实品质的差异。可见，5个品种当中，‘水蜜’作为鲜食水果的食用品质最佳，其他依次为‘红宝石’、‘西瓜’、‘粉红蜜’、本地种。
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表 6 5个番石榴品种果实的主成分因子得分 Table 6 Scores of first four principal component factors |
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表 7 5个番石榴品种果实香气成分组成与相对含量 Table 7 Relative contents (%) of aroma components in fruits of five guava cultivars |
由表 7可知，5个番石榴品种果实共检出25种挥发性物质，包括醇类5种，醛类2种，萜烯18种。5个品种的共有成分2种，分别为胡椒烯和石竹烯。‘红宝石’共检测出15种挥发性化合物，‘粉红蜜’和‘水蜜’19种，‘西瓜’14种，本地种仅7种。‘红宝石’和‘粉红蜜’果实挥发性物质中均以醛类物质相对含量最高，分别为48.91%和50.39%，萜类物质含量次之，分别为30.70%和41.85%；‘西瓜’中萜类物质相对含量最高，为61.46%，其次是醛类(33.74%)；‘水蜜’中萜类物质相对含量高达74.03%，醇类含量为25.83%，未检测出醛类；本地种中萜类物质相对含量高达94.18%，萜类含量为5.76%，未检测出醛类物质。
5个番石榴品种果实香气主要成分组成及含量差异较大(表 7, 8)。‘红宝石’和‘粉红蜜’的主要成分组成和含量较为类似，均以己醛相对含量最高，分别为37.50%和41.93%，其次为石竹烯，含量分别为19.28%和24.24%，这两个品种间共有成分15种，相似率达到0.972；‘西瓜’挥发性物质中石竹烯含量最高，为36.57%，其次为己醛(19.42%)，与其他品种的香气成分相似率均小于0.850；‘水蜜’中石竹烯是绝对优势成分，含量高达61.58%，第二优势成分为3-羟基-2-丁酮，含量为25.67%，该品种与其他品种的香气成分相似率均小于0.800；本地种中3-羟基-2-丁酮是绝对优势成分，含量高达67.92%, 其次为己醇，含量为19.88%，与其他品种的香气相似率均小于0.500，表明该品种的香气较独特。
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表 8 5个番石榴品种果实香气成分相似率 Table 8 Similarity rate of aroma components in fruits of five guava cultivars |
随着人们生活水平的提高、消费观念的改变和健康意识的增强，消费者对水果食用价值、安全性及其保健作用的关注日益提升。果实品质的内涵也越来越丰富，对于鲜食水果，果实品质主要包括以糖、有机酸为核心的食用品质，色泽、果形为核心的外观品质，芳香物质、生物活性物质为核心的外延品质[22]。本研究的5个番石榴品种正造果虽果形指数存在差异、形状各异，但均果实大小整齐、果形端正、着色度一致，外观均可接受。但‘水蜜’的籽最少，‘红宝石’的次之。
果实营养成分含量决定了其营养价值，营养成分主要包括脂肪、碳水化合物、蛋白质、纤维素、灰分等。彭燕等[11]研究表明湛江河唇‘珍珠’番石榴的水分含量为88.98%、脂肪0.11%、粗纤维2.27%、蛋白质0.78%。本研究中的‘红宝石’水分含量与之接近，5个品种脂肪含量(0.16%~0.49%)均明显高于‘珍珠’番石榴；‘粉红蜜’和‘西瓜’的粗纤维含量高于‘珍珠’，其余3个品种的低于‘珍珠’；‘粉红蜜’的蛋白质含量与‘珍珠’相当，其余4个品种的均低于‘珍珠’。可见，不同品种间大多营养成分含量差异较大，但也存在个别营养成分含量接近的情况。
果实内在品质中的糖、酸含量和糖酸比是决定果实风味最重要的指标[23]。高酸低糖的果实口感过酸，难以入口，而低酸高糖的果实口感平淡，容易甜腻，都不能迎合消费者的鲜食口感需求，良好的风味必须建立在较高的含糖量基础上有合适的糖酸比[24]。例如，对梨(Pyrus spp.)而言，含糖量高或极高、含酸量低或中等的风味佳；含酸量极高者, 无论含糖量高低，风味均差；糖酸比小于14.9时，风味甜酸或酸涩；糖酸比在15~25时，风味甜酸；糖酸比在25.1~60时，风味最佳，酸甜适口；糖酸比大于60.1时，风味甜或甘甜[25]。对苹果(Malus sp.)而言，在可滴定酸含量0.2%~0.5%、可溶性固形物≥14.5%或总糖≥12.5%、糖酸比30~35范围内果实甜酸适宜，风味浓郁，最适于鲜食[26]。本研究中的5个番石榴品种果实总酸含量为0.21%~0.27%，总糖含量为5.31%~7.08%，糖酸比为20.92~34.18。‘水蜜’总酸含量最低，总糖含量最高，糖酸比(34.18)最高，口感酸甜适宜，鲜食风味品质最佳；‘红宝石’次之，总酸含量为0.24%、总糖含量6.75%，糖酸比为27.64。张朝坤[13]等检测‘红宝石’的总酸含量为0.19%、总糖含量2.97%，糖酸比为15.63，均明显低于本文检测值，两者的栽培地点距离较近，但结果差异明显，可能与栽培管理措施及不同年份的气候有关。
番石榴果实中不仅含有人体需要的多种营养物质，还含有多糖、多酚、黄酮、VC等生物活性物质[11]。彭燕等[11]测定湛江河唇‘珍珠’番石榴的总酚含量为1.80 mg/g、总黄酮含量为1.94 mg/g、VC含量94.02 mg/100 g；张朝坤[13]等测定‘彩虹’和‘红宝石’的VC含量分别为107.87和111.00 mg/100 g；周浓等[12]测定‘珍珠’番石榴的VC含量为0.13 g/100 g。本研究中本地种的总酚含量与湛江河唇‘珍珠’相当，其余品种的总酚含量均高于湛江河唇‘珍珠’, 但5个品种的总黄酮均低于湛江河唇‘珍珠’。除本地种外，其余4个品种的VC含量均高于以上文献报道的。与其他水果相比，本研究的‘红宝石’、‘粉红蜜’、‘西瓜’、‘水蜜’、本地种5个品种的VC含量高于许多其他水果，如猕猴桃(Actinidia chinensis)、山楂(Crataegus pinnatifida)、草莓(Fragaria ananassa)、圣女果(Lycopersicon esculentum var. cerasiforme)、樱桃(Cerasus spp.)、鸭梨、苹果、西瓜(Citrullus lanatus)、青葡萄(Vitis vinifera)、油桃(Prunus persica var. nectarina)[27]。番石榴营养、风味等指标众多，且含量在各品种间有高有低，分散的指标难以全面揭示品种间的品质差异，PCA是将众多指标简化为少量综合指标的一种降维统计分析方法。本研究采用PCA分析了15个指标，结果表明对番石榴食用品质影响最大的指标为还原糖、糖/酸比、可溶性固形物、总糖、总黄酮，综合得分最高的品种为‘水蜜’。PC1载荷值和贡献率表明糖类物质是影响番石榴果实食用品质的主要关键因素。
风味是食品的灵魂，水果风味除了取决于非挥发性的糖、酸含量和糖酸比，还与挥发性香气物质有关，香气是水果及其产品重要的质量指标，直接影响消费者的偏好[28]。李莉梅等[14]研究发现红肉型‘四季桃’和白肉型‘珍珠桃’番石榴果实均以醛类为主香物质，但白肉型含量明显高于红肉型，而红肉型果实中酯类、醇类、酸类物质的种类和含量均明显高于白肉型，与本文结果不一致，本研究中醛类是红肉型‘红宝石’、‘粉红蜜’的主香物质，但白肉型果实不含醛类物质，这些明显差异可能与品种的遗传特性、产地气候、栽培措施均有关系。作者前期研究表明‘水蜜’、‘珍珠’、本地种3个番石榴品种成熟反造果均以醛类物质为主香成分，‘西瓜’和‘红宝石’以萜烯类为主香成分[16]。与本次正造果相比, 仅‘西瓜’变化不大，仍以萜烯类为主香成分，但‘红宝石’以醛类为最主要成分，‘水蜜’、本地种分别以萜烯类和醇类为主香物质。同一地点同一品种的差异与季节关系最大，正造果的果实发育成熟季节是夏季，气温高、光照强，而反造果的果实发育成熟季节是冬季，气温低、光照较弱，温度和光照是影响香气物质的合成与代谢的重要环境因素[29]。
综上所述，5个番石榴品种正造果的外观、营养品质和香气特征差异较大。‘水蜜’果形呈扁圆形，籽少，粗纤维少，其可溶性固形物、总糖、还原糖、葡萄糖、蔗糖、总酚含量和糖酸比均最高，总酸含量最低，VC含量高达152.17 mg/100 g，仅次于‘红宝石’ (157.02 mg/100 g)。PCA分析表明‘水蜜’作为鲜食水果的综合得分最高，食用品质最佳，适宜大面积推广。己醛和石竹烯是红肉型品种(‘红宝石’、‘粉红蜜’、‘西瓜’)的特征香气物质，3-羟基-2-丁酮是白肉型品种(‘水蜜’、本地种)的特征香气成分。本研究为番石榴果实综合品质评价、良种选育及推广、加工利用提供了理论依据。
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