不同品种荔枝游离氨基酸组成分析及综合评价

(广东省农业科学院果树研究所,农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室,广东省果树科学与技术研究重点实验室,广东广州,510640)

摘要为研究不同品种荔枝游离氨基酸的综合品质差异,以我国主栽的9个品种荔枝为研究对象,采用6-氨基喹啉-N-羟基琥珀酰亚胺氨基甲酸酯柱前衍生结合高效液相色谱法测定了20种游离氨基酸含量,并采用味道强度值、相关性分析、主成分分析和聚类分析等方法对各品种进行综合评价。结果表明,该检测方法分离度良好,灵敏度高,精密度、稳定性、重复性和回收率均符合要求。各品种荔枝均含有20种游离氨基酸,总含量为2 390.59～4 812.05 mg/kg,其中‘妃子笑’的含量最高。呈味特性表现为以鲜味氨基酸和甜味氨基酸为主,其中Glu和Ala对荔枝的滋味有影响。不同品种荔枝氨基酸之间存在较好的相关性,通过主成分分析提取出3个主成分,累计方差贡献率为83.74%,综合排名前3的品种依次是‘妃子笑’、‘灵山香荔’和‘糯米糍’。采用聚类分析将9个品种荔枝分为三类,与主成分分析结果一致。这些结果充分反映了不同品种荔枝间氨基酸的差异性,为我国丰富的荔枝种质资源的开发和新品种选育提供一定的理论依据。

引用格式：文英杰,刘海伦,姜永华,等.不同品种荔枝游离氨基酸组成分析及综合评价[J].食品与发酵工业,2025,51(14):343-352.

WEN Yingjie,LIU Hailun,JIANG Yonghua, et al.Analysis and comprehensive evaluation of free amino acids in different varieties of lychee[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(14):343-352.

第一作者：博士,助理研究员(严倩副研究员为通信作者,E-mail:yanqian@gdaas.cn)

基金项目：广西科技重大专项项目(桂科AA23023007);广州市科技计划项目(2023B01J2002);广东省农业科学院人才引进项目(R2022YJ-YB3028)

荔枝为无患子科荔枝属的常绿乔木,是起源于我国的热带和亚热带特色水果,栽培面积和产量约占世界70%以上,其中以广东省为主[1-2]。荔枝果肉柔嫩多汁、香味浓郁、风味独特,不仅可以鲜食也可以加工成果汁和罐头食品,深受国内外消费者的喜爱,享有“岭南果王”、“果中珍品”等美誉[3]。作为荔枝的起源地和生产大国,我国在长期的演化和栽培过程中孕育了众多品种,这些品种在诸多品质方面存在较大差异。因此,明确不同品种之间的品质差异对于荔枝品种的合理开发及利用具有重要意义[4]。

风味是水果的重要品质之一,不仅影响口感和营养物质的吸收,还在一定程度上影响消费者的消费意愿[5]。水果的风味是由滋味和气味所组成,二者相互影响。滋味是指由口腔味蕾感知到含氮类物质(氨基酸、核苷酸)和非含氮类物质(糖、有机酸)等非挥发性化合物的化学感觉;气味是指由鼻腔嗅芽感知醇、醛、酸、酯、烯类等挥发性化合物的化学感觉[6]。目前,对荔枝风味的研究主要集中在可溶性固体物、糖类、有机酸和挥发性烯类等物质,而对氨基酸等含氮类组分研究不足[7]。

氨基酸是一类含有氨基和羧基的有机化合物统称,也是蛋白质的基本组成单位,以结合态和游离态存在[8]。结合态氨基酸在食用过程中不能立即水解,对风味影响有限;而游离态氨基酸(free amino acid,FAA)不仅是醇、醛和酯类等挥发性物质和黄酮类药用物质的合成前体,还是直接影响果实风味的活性物质[9-10]。1908年池田康夫将由L-谷氨酸引起的鲜味确定为与甜、咸、苦、酸并列的第5种初级味觉[11]。后来研究发现,除鲜味以外,不同的氨基酸还可以呈现另外4种味觉,其成分和含量会直接影响食物的鲜美程度,能够赋予食物独特的风味特征[12]。因此,游离氨基酸的种类和含量可以作为评价水果营养价值和风味的一项重要指标。

目前游离氨基酸的常用检测方法主要有分光光度法、氨基酸分析仪法、HPLC和液相色谱-串联质谱法等,其中柱前衍生反相高效液相色谱法因其高效、灵敏、准确和适用范围广等特点,被广泛用于食品中氨基酸的分析测定[13]。这个方法关键在于衍生剂的选择,不同的衍生剂,衍生方法会有差异,产生的衍生物也不同,最终导致所需的色谱条件和检测器也会有差异[14]。本研究选用6-氨基喹啉-N-羟基琥珀酰亚胺氨基甲酸酯(6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate,AQC)作为衍生剂,采用柱前衍生高效液相色谱法测定了我国主栽的9个品种荔枝果肉中20种氨基酸的含量,并采用味道强度值(taste activity values,TAV)、相关性分析(correlation analysis,CA)、主成分分析(principal component analysis,PCA)和聚类分析(hierarchical cluster analysis,HCA)等方法对各品种进行综合评价,以期为荔枝营养与风味评价、种质资源的合理开发及利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

‘白糖罂’(BTY)、‘电白白蜡’(DBBL)、‘妃子笑’(FZX)、‘桂味’(GW)、‘黑叶’(HY)、‘怀枝’(HZ)、‘鸡嘴荔’(JZL)、‘灵山香荔’(LSXL)、‘糯米糍’(NMC)9个品种的成熟果实取自位于广东省农业科学院的国家荔枝香蕉种质资源圃(广州),取出果肉后立即于-80 ℃保存备用。

17种氨基酸标准品储备液,西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司,具体信息如下:丙氨酸(Ala)、精氨酸(Arg)、天冬氨酸(Asp)、半胱氨酸(Cys)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、组氨酸(His)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、赖氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met)、苯丙氨酸(Phe)、脯氨酸(Pro)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、酪氨酸(Tyr)、缬氨酸(Val),其中Cys浓度为1.25 mmol/L,其他氨基酸浓度均为2.5 mmol/L;天冬酰胺(Asn)、γ-氨基丁酸(GABA)和谷氨酰胺(Gln)(纯度≥99%),上海麦克林生化科技有限公司;AQC、无水四硼酸钠(纯度分别为97%和99.5%),上海源叶生物科技有限公司;无水磷酸氢二钠、无水磷酸二氢钾、盐酸三乙胺和磷酸,均为色谱级,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;乙腈(色谱级),北京迈瑞达科技有限公司;实验用水,屈臣氏蒸馏水。

1.2 仪器与设备

1260型高效液相色谱仪,安捷伦科技(中国)有限公司;PB-10标准型pH计,赛多利斯仪器(北京)有限公司;ME204E万分之一电子天平,梅特勒-托利多仪器有限公司;TU-100恒温金属浴,上海一恒科技有限公司;VORTEX-5旋涡混合器,海门市其林贝尔仪器制造有限公司;Pico 21高速离心机,赛默飞世尔科技(中国)有限公司;DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱,上海精宏实验设备有限公司;M8800H超声波清洗器,必能信(BRANSON)超声波科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 混合标准溶液配制

将2.5 mmol/L的20种氨基酸标准品储备液,用超纯水稀释配制不同浓度的混合标准溶液,其中半胱氨酸浓度梯度为0.5、5、12.5、25、50、125 μmol/L,其他氨基酸浓度梯度为1、10、25、50、100、250 μmol/L,待衍生化处理。

1.3.2.1 衍生试剂配制

称取适量AQC,用无水乙腈溶解,密封涡旋10 s,55 ℃加热至沉淀溶解,配制成3 mg/mL的衍生剂;称取10.06 g无水硼砂,边搅边加入水中溶解,用磷酸调节pH值至8.8,定容至250 mL,过滤,配制成0.2 mol/L的衍生缓冲液。

1.3.2.2 流动相储备液配制

称取113.68 g的无水磷酸氢二钠于水中,加热超声至溶解,冷却至室温后定容至1 000 mL,过0.45 μm水相滤膜,即得800 mmol/L磷酸氢二钠(pH 8.90)的储备液1;称取108.872 g的无水磷酸二氢钾于水中,相同处理,即得800 mmol/L 磷酸二氢钾(pH 4.28)的储备液2;称取137.650 g的盐酸三乙胺,用水溶解并定容至1 000 mL,过0.45 μm水相滤膜,即得1 mol/L盐酸三乙胺的储备液3。

参考GB/T 30987—2020《植物中游离氨基酸的测定》进行前处理,取适量荔枝样品,于液氮下研磨成粉,称取0.5 g粉末于10 mL离心管中,加入8 mL热水,置于超声波清洗器中,加热超声提取10 min。冷却至室温后,13 000 r/min离心5 min,取上清液过0.22 μm水相滤膜,再用纯水稀释3倍后,待衍生化处理。

1.3.4 衍生化处理

取10 μL样品溶液或标准溶液于1.5 mL离心管中,加入衍生缓冲液70 μL,再边涡旋边加入20 μL衍生剂,涡旋混合10 s,室温静置1 min,加盖密封转移至55 ℃烘箱中加热10 min,移至带内衬管的液相瓶中待测。以水作为空白液,即得空白样品。

色谱柱:Poroshell 120 CS-C18(4.6 mm×150 mm,2.7 μm);进样量5 μL;柱温55 ℃;激发波长250 nm,发射波长395 nm;流动相A:分别量取5 mL储备液1、95 mL储备液2、10 mL储备液3和54 mL乙腈,用水定容至1 000 mL,混匀过滤,超声脱气10 min;流动相B:分别量取100 mL储备液2和500 mL乙腈,用水定容至1 000 mL,混匀过滤,超声脱气10 min。梯度洗脱程序见表1。

1.4 数据处理与分析

实验数据用Microsoft Excel 2010进行处理,表示形式为“平均值±标准差”,每组3个重复,并用SPSS 20.0对数据进行显著性分析、相关性分析和主成分分析。图片采用GraphPad Prism 9.0绘制。

必需氨基酸(essential amino acids,EAAs),半必需氨基酸(儿童必需氨基酸,semi-essential amino acids,CEAAs),非必需氨基酸(nonessential amino acids,NEAAs)和药用氨基酸(medicinal amino acids,MAA)测定参考GB/T 32687—2016《氨基酸产品分类导则》以及云金虎等[15]文献报道。

味道强度值:为呈味物质含量与其味觉阈值的比值,数据采用Excel计算完成。

主成分分析:采用SPSS软件对不同品种荔枝的游离氨基酸进行主成分分析。将原始数据进行标准处理后,计算获得相关系数矩阵的特征值、方差贡献率以及累计方差贡献率,提取特征值>1.0的因子作为主成分,再以每个主成分对应的方差相对贡献率为权重,构建综合评价函数并分别计算9个品种荔枝的综合得分,分值越高,氨基酸品质越好。

聚类分析:利用迈维云工具对不同品种荔枝的20种游离氨基酸采用R语言ComplexHeatmap完成聚类热图绘制。

2 结果与分析

2.1 色谱条件优化

前期实验发现,参考国家标准方法进行分析,结果如图1所示。在35 ℃下Gln和Gly完全重叠在一起,Arg与AQC的副产物没有完全分离;当柱温为55 ℃时,20种氨基酸的分离度较好,其中His的出峰时间顺序在Gln之前,Lys的出峰时间顺序在Leu之后,与国家标准的出峰顺序有差异,最终选择柱温为55 ℃。

2.2 线性分析、检出限及定量限

1.3.1节的混合标准溶液衍生化处理后,在优化的检测条件下依次进样分析,以各个氨基酸浓度为横坐标(X)与相应的峰面积为纵坐标(Y)进行线性回归,根据信噪比计算检出限(S/N=3)和定量限(S/N=10)。如表2所示,20种氨基酸的相关系数为0.996 5～0.999 9,线性关系良好;检出限为0.011～0.118 μmol/L,定量限为0.038～0.394 μmol/L,表明仪器灵敏度高,较低浓度的氨基酸也可被检测出。

2.3 精密度、稳定性、重复性和回收实验

取混合标准溶液衍生化处理后,连续进样6次,计算20种氨基酸峰面积的相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)。结果如表3所示,各氨基酸峰面积的RSD为0.28%～0.99%,均小于1%,表明仪器精密度良好,可用于样品检测。

取同一混合标准溶液衍生液,分别在0、2、4、6、8、12、24、48 h进行分析,计算20种氨基酸峰面积的RSD。结果如表3所示,在24 h内测得20种氨基酸的RSD为0.38%～2.47%,均小于3.00%;48 h时,20种氨基酸的RSD为0.75%～5.01%,部分氨基酸RSD>3.00%,表明氨基酸衍生物随着时间延长发生了变化。为了保证数据的准确性,样品衍生化处理后应在24 h内完成检测。

准确称取6份同一批次荔枝果肉样品粉末各0.5 g,按照1.3.3节和1.3.4节处理衍生后,进行检测并计算20种氨基酸含量的RSD。如表3所示,20种氨基酸含量的RSD为0.29%～2.99%,表明试验方法重复性良好。

取1.3.3节所述样品溶液960 μL,20种氨基酸标准品储备液40 μL,混匀,取混匀后的溶液10 μL,进行衍生化处理,平行测定5次,分别计算各氨基酸含量的回收率和RSD。结果如表3所示,20种氨基酸的平均回收率为81.39%～108.01%,RSD为1.45%～5.37%,各种氨基酸回收率为80%～120%,RSD<10%,表明该测定方法回收效果良好。

2.4 不同品种荔枝果实游离氨基酸的组成和含量

在上述检测方法下,从9个品种荔枝果肉均检测出20种游离氨基酸,其中有7种必需氨基酸(Lys、Phe、Met、Thr、Ile、Leu和Val),3种半必需氨基酸(Arg、His和Gln),9种非必需氨基酸(Gly、Ala、Pro、Tyr、Ser、Cys、Asn、Asp和Glu)和1种非蛋白质氨基酸(non-protein amino acids,NPAAs,即GABA),与前人采用邻苯二甲醛(O-phthalaldehyde,OPA)、9-芴甲基氯甲酸酯(9-fluorenylmethyl chloroformate,FMOC-CI)和AccQ·Tag等衍生剂相比多检测出Asn和Gln两种氨基酸,但小于氨基酸分析仪[16-18]。另外,荔枝果肉的药用氨基酸种类比较齐全,有9种,即Phe、Met、Leu、Lys、Tyr、Asp、Glu、Gly和Arg。

由表4可知,不同品种果肉中游离氨基酸总量、必需氨基酸和药用氨基酸含量均存在较大差异。从游离氨基酸总量来看,各品种的总游离氨基酸含量为2 390.59～4 812.05 mg/kg,最高含量为最低含量的2.01倍,这些品种中‘白糖罂’、‘电白白蜡’和‘怀枝’的结果与杨苞梅等[17]的结果接近,而‘妃子笑’、‘桂味’和‘糯米糍’的结果与朱永聪等[19]的结果一致。其中氨基酸总量最高的品种是‘妃子笑’,其次是‘灵山香荔’、‘糯米糍’和‘怀枝’,含量均高于3 000 mg/kg。必需氨基酸含量为144.12～709.32 mg/kg,占总比的5.00%～16.42%,其中‘怀枝’、‘妃子笑’和‘糯米糍’占其总量比较高,分别为16.42%、14.74%和11.89%。除必需氨基酸外,9个品种荔枝的药用氨基酸含量丰富,与氨基酸总量的比值为30.88%～52.84%,其中‘妃子笑’的含量最高,为1 981.61 mg/kg,占其总量的41.17%,而‘怀枝’和‘桂味’的含量最低分别为960.65 mg/kg和936.16 mg/kg,占总量的30.88%和33.72%。

进一步分析发现,不同品种荔枝果肉中各游离氨基酸含量差异显著,按照均值将20种氨基酸从高到低排序为Ala>Glu>GABA>Asp>Gln>Pro>Arg>Val>Ser>Lys>Met>Phe>Leu>Asn>Thr>Gly>Tyr>Ile>His>Cys。在9个品种中,Ala含量为497.13～1 115.39 mg/kg,均超过20%;Cys的含量最低,平均值为3.18 mg/kg。值得注意的是,荔枝果肉中含有较高含量的GABA,作为重要的抑制性神经递质,具有缓解焦虑、改善睡眠质量等作用,是水果中值得关注的活性成分[20]。从各氨基酸含量的变异系数来看,20种氨基酸变异系数为21.41%～128.99%,均值为64.10%。其中Leu、Ala、Glu、Thr及Asp 5种氨基酸的变异系数为21.41%～33.80%,属于中度变异;而余下的15种氨基酸的变异系数为36.59%～128.99%,大于35%属于高度变异,表明在不同品种荔枝间的差异更加明显,其中Pro的变异系数最大。综上所述,9个主栽品种荔枝中游离氨基酸组成一致,但含量差异较大。

2.5 不同品种荔枝呈味氨基酸分析与比较

根据游离氨基酸的呈味特性[21-22],将荔枝果肉中检测到的20种氨基酸分为四类,即甜味氨基酸(sweet amino acid,SAA),包括Ala、Gly、Pro、Ser、Thr共5种;鲜味氨基酸(delicious amino acid,DAA),包括Asp、Glu 2种;苦味氨基酸(bitter amino acid,BAA),包括Arg、His、Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Val共8种;芳香族氨基酸(aromatic amino acid,AAA),包括Cys、Phe、Tyr共3种。由表5可知,不同品种荔枝呈味氨基酸平均含量从高到低依次为:SAA>DAA>BAA>AAA,其中BAA和SAA的变异系数分别为83.45%和73.81%,表明在不同品种中含量差异较大,而SAA和DAA的变异系数分别为34.81%和28.24%,为中等变异。不同品种荔枝中,SAA含量为657.90～1 787.93 mg/kg,平均含量为1 037.28 mg/kg,占游离氨基酸总量均值的33.97%,其中‘妃子笑’是含量最高的品种;DAA含量为487.28～1 361.28 mg/kg,平均含量为1 012.79 mg/kg,占游离氨基酸总量均值的32.06%,其中‘白糖罂’(1 361.28 mg/kg)、‘妃子笑’(1 280.34 mg/kg)和‘灵山香荔’(1 278.34 mg/kg)的含量突出;其次是BAA,含量为26.17～290.14 mg/kg,平均含量为118.58 mg/kg,占平均总量的3.75%;AAA的含量最低,为25.71～172.77 mg/kg,平均含量为66.99 mg/kg,仅占平均总量的2.12%。

不同品种荔枝呈味氨基酸组成模式轮廓图形状基本相似(图2),贡献较大的是SAA和DAA。模式图中‘妃子笑’的面积最大,说明在‘妃子笑’中3种呈味氨基酸(SAA、BAA和AAA)含量普遍高于其他品种,表明其口感较好。对比9种荔枝SAA和DAA的含量,发现不同品种中互有高低,其SAA/DAA值为0.58～2.63,其中‘白糖罂’、‘黑叶’、‘电白白蜡’和‘鸡嘴荔’比值均小于1,表明其以鲜味氨基酸为主,而‘怀枝’比值>2,表明其以甜味氨基酸为主。综上,呈味氨基酸的种类及含量与荔枝鲜甜的风味基本吻合,推测氨基酸与其风味存在内在联系。

不同氨基酸的味道阈值有所区别,呈味氨基酸含量的高低并不能直接决定其对风味贡献的影响,因此采用TAV进一步评价不同品种荔枝的各呈味氨基酸[21,23]。当TAV>1时,表示该氨基酸对荔枝整体风味有贡献,TAV越大,其对呈味贡献越大。由表6可知,大部分氨基酸TAV<1,仅Glu(鲜味氨基酸)和Ala(甜味氨基酸)对荔枝滋味有贡献,与朱永聪等[19]报道的结果一致。9个品种中Glu的TAV为1.09～3.70,均值为2.61,是影响荔枝果肉鲜味的主要氨基酸。甜味也是荔枝的主要特征味道之一,甜味氨基酸中的Ala对滋味有贡献,其TAV为0.83～1.86,均值为1.32,除‘黑叶’和‘电白白蜡’的TAV约小于1,其余7个品种荔枝的TAV均大于1。虽然荔枝中其他大部分氨基酸TAV<1,但对滋味并非没有贡献,很多组分在果实中存在互作结果,可以表现为累加、协同和抑制效果[24]。LIOE等[25]发现苦味族氨基酸含量(如Phe和Tyr)低于阈值时,还可以增强其他氨基酸的鲜味和甜味。Glu作为食物中主要的鲜味活性物质,还可以抑制味觉受体中Ca2+信号,降低苦味氨基酸的强度[26]。总之,不同品种中20种氨基酸对其风味有贡献的主要为Glu和Ala,其中Glu对荔枝风味影响最大,能够有效增加荔枝鲜美口感。

2.6 不同品种荔枝中氨基酸相关性分析

对9种荔枝的20种氨基酸进行相关性分析,结果如图3所示,图中红色表示成分之间正相关,蓝色表示负相关。相关性矩阵表明,Asn和Cys都与其他氨基酸之间无显著性相关,而Glu除与GABA极显著负相关外,其余也表现为无显著性相关。剩余中有26对氨基酸间极显著正相关(P<0.01),有40对氨基酸间显著正相关(P<0.05),其中Val与Gly、Phe,Thr与Gly,Lys与Phe的相关系数均大于0.9,呈极显著相关(P<0.01),Val与Gly的相关系数最大,达到0.943。大部分氨基酸间呈正相关,并且相关系数绝对值大于0.3,表明荔枝中各氨基酸之间相关性较好,可以通过主成分分析对不同品种荔枝氨基酸进一步分析。

2.7 不同品种荔枝中氨基酸主成分分析

利用SPSS 20.0对9种荔枝中除Cys外的19种氨基酸进行主成分分析,以特征值大于1为标准,从19种氨基酸组分中共提取了3个主成分,累计方差贡献率为83.74%,表明这3个主成分可代表不同荔枝氨基酸的大部分信息(表7)。根据提取的3个主成分载荷矩阵,主成分1的方差贡献率为58.08%,为3个主成分最大值,其与除Glu、Asn和GABA外16种氨基酸有较高的载荷值,且正相关。主成分2的方差贡献率为15.75%,主要影响因子为Asp、Glu、Asn和GABA,其中GABA与其呈负相关,表明主成分载荷值越大,GABA含量越低;主成分3的方差贡献率为9.91%,主要影响因子为Ser,也与其呈负相关。

根据表7计算出特征因子得分系数,以19种氨基酸含量标准化后的数据为初始自变量,获得不同荔枝氨基酸的3个主成分线性关系分别为:

F1=0.209X1-0.014X2+0.053X3+0.210X4+0.234X5+0.295X6+0.204X7+0.268X8+0.283X9+0.241X10+0.142X11+0.210X12+0.224X13+0.286X14+0.262X15+0.241X16+0.260X17+0.243X18+0.257X19

F2=0.374X1+0.514X2+0.376X3+0.031X4-0.030X5-0.018X6+0.283X7+0.164X8+0.033X9-0.025X10-0.400X11-0.051X12+0.237X13-0.031X14-0.022X15-0.251X16-0.078X17-0.112X18-0.205X19

F3=-0.082X1-0.181X2+0.292X3-0.492X4+0.317X5-0.035X6+0.236X7+0.167X8+0.031X9+0.142X10+0.303X11-0.360X12+0.137X13-0.086X14-0.242X15+0.008X16-0.150X17+0.278X18-0.146X19

上述3个主成分从不同方面体现了不同品种荔枝的氨基酸总体水平,而单独使用某一个主成分无法对其品质进行综合评价,因此以每个主成分对应的方差相对贡献率为权重,对3个主成分加权求和,建立综合评价模型F=0.694F1+0.188F2+0.118F3。根据综合评价模型,计算不同品种荔枝的综合得分,分数高低能够反映品种中氨基酸综合品质的高低。由表8可知,9种荔枝综合得分为-2.12～4.49,由大到小依次为‘妃子笑’、‘灵山香荔’、‘糯米糍’、‘怀枝’、‘桂味’、‘白糖罂’、‘鸡嘴荔’、‘电白白蜡’、‘黑叶’,其中‘妃子笑’、‘灵山香荔’、‘糯米糍’和‘怀枝’4个品种综合得分为正值,表明其氨基酸综合品质高于平均。

2.8 不同品种荔枝氨基酸聚类分析

为进一步分析荔枝中游离氨基酸品质差异,以20种氨基酸为变量,对9个品种荔枝进行聚类分析。如图4所示,左侧树状为氨基酸的聚类,上部树状为品种间的聚类,色块颜色深浅表示游离氨基酸含量高低。9个品种荔枝可分为三类:第Ⅰ类包括‘妃子笑’和‘灵山香荔’;第Ⅱ类包括‘糯米糍’、‘怀枝’和‘桂味’;第Ⅲ类包括‘白糖罂’、‘鸡嘴荔’、‘电白白蜡’和‘黑叶’。20种氨基酸也大致可分为三类:第Ⅰ类氨基酸为Tyr、Asp、Gln、Arg和Asn,这一类基本在第Ⅰ类品种荔枝中的含量都处于较高水平;第Ⅱ类氨基酸为Met、Ser、Pro、GABA、Leu、Ala、His、Phe、Lys、Val、Gly、Ile和Thr,主要属于SAA和BAA,在第Ⅰ类和第Ⅱ类品种荔枝含量较高,尤其是GABA在第Ⅱ类品种荔枝含量高于其他两类荔枝;第Ⅲ类氨基酸为Glu和Cys,其中Glu在第Ⅰ类和第Ⅲ类品种荔枝含量较高。聚类分析结果与上述综合评价结果一致,可以较好地体现不同品种游离氨基酸的差异性,能够为荔枝品种选育及其氨基酸营养价值利用提供参考依据。

3 结论与讨论

为更好地开发利用我国荔枝种质资源,发挥资源优势,本研究建立了柱前衍生化HPLC检测荔枝果实中20种氨基酸含量的方法,该检测方法分离度良好,灵敏度高,精密度、稳定性、重复性和回收率均符合要求,结果稳定可靠。通过对9个主栽品种荔枝的游离氨基酸测定分析,发现各品种荔枝游离氨基酸种类和含量丰富,均含有20种氨基酸,总含量为2 390.59～4 812.05 mg/kg,总体与已报道的柑橘[(2 605.99～6 572.68) mg/kg]、桃[(2 981.10±1 500.94) mg/kg]的含量相当[27-28]。荔枝中氨基酸以非必需氨基酸为主,必需氨基酸仅占总比的5.00%～16.42%,但其药用氨基酸种类齐全、含量丰富,占总比的30.88%～52.84%。各品种呈味氨基酸组成模式基本一致,以鲜味氨基酸和甜味氨基酸为主,苦味氨基酸其次,芳香族氨基酸最少。经TAV转化,所有品种中仅有Glu(鲜味氨基酸)和Ala(甜味氨基酸)对荔枝的滋味有影响。

不同品种荔枝氨基酸间相关性较好,大部分氨基酸之间存在显著正相关(P<0.05),可以有效分析各品种氨基酸特征及差异性;通过主成分分析从19种氨基酸中提取到3个主成分,累计方差贡献率为83.74%,进一步建立综合评价模型F=0.694F1+0.188F2+0.118F3,将荔枝氨基酸综合品质从高到低依次排为‘妃子笑’、‘灵山香荔’、‘糯米糍’、‘怀枝’、‘桂味’、‘白糖罂’、‘鸡嘴荔’、‘电白白蜡’、‘黑叶’;采用聚类分析将9个荔枝划分为三类,其中‘妃子笑’和‘灵山香荔’属于第Ⅰ类,表明该类氨基酸品质最好,而‘白糖罂’、‘鸡嘴荔’、‘电白白蜡’和‘黑叶’属于第Ⅲ类,该类氨基酸整体品质较差,聚类分析结果与主成分综合评价结果一致。目前本文仅研究了我国9个主栽品种荔枝的氨基酸种类和含量,未来将进一步对不同的荔枝种质资源进行氨基酸特征分析,以建立更加详细的荔枝品种评价体系,为我国丰富的荔枝种质资源开发和新品种选育提供理论依据。

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Analysis and comprehensive evaluation of free amino acids in different varieties of lychee

(Institute of Fruit Tree Research, Guangdong Academy of Agricultural Sciences; Key Laboratory of South Subtropical Fruit Biology and Genetic Resource Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs; Guangdong Provincial Key Laboratory of Science and Technology Research on Fruit Trees, Guangzhou 510640, China)

ABSTRACT To investigate the comprehensive differences in free amino acid (FAA) composition among different lychee varieties, nine of the primary cultivated lychee varieties in China were selected for the study.A pre-column derivatisation method using 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate combined with high-performance liquid chromatography (HPLC) was used to quantify the levels of 20 FAAs.Various methods, such as taste activity values (TAV), correlation analysis (CA), principal component analysis (PCA), and hierarchical cluster analysis (HCA), were used for a thorough assessment of each lychee variety.Results demonstrated that the detection method exhibited excellent separation and high sensitivity, and met the criteria for precision, stability, repeatability, and recovery rate, ensuring the reliability and consistency of the results.All lychee varieties contained 20 FAAs, with total concentrations ranging from 2 390.59 to 4 812.05 mg/kg, with ‘Feizixiao’ exhibiting the highest content.The taste characteristics were dominated by umami and sweet amino acids, with Glu (umami amino acid) and Ala (sweet amino acid) playing significant roles in shaping the taste of lychee.There was a good correlation among amino acids in different lychee varieties.Principal component analysis extracted three principal components with a cumulative variance contribution rate of 83.74%, and the top three ranked varieties were ‘Feizixiao’, ‘Lingshanxiangli’, and ‘Nuomici’.Cluster analysis grouped the nine lychee varieties into three clusters, consistent with the principal component analysis results.These findings underscore the diverse amino acid profiles across various lychee varieties and provide a theoretical basis for the development of China’s rich lychee germplasm resources and the development of new cultivars.

Key words lychee; free amino acid; pre-column derivation; principal component analysis; hierarchical cluster analysis