趙海娟 張玉君 張玉萍 劉寧 徐銘 劉家成 王碧君 劉威生 劉碩



DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.20230484
摘??? 要:【目的】對中國李種質資源進行精準鑒定評價,揭示中國李種質資源的味覺品質遺傳的客觀規律。【方法】針對不同類型(包括品種來源地、果肉顏色、感官味覺)的50份中國李種質資源,采用電子舌對九種味覺(包括鮮味、咸味、酸味、苦味、澀味、甜味、苦味回味、澀味回味和豐富性)進行了分組比較研究。【結果】不同生態來源地的李品種在味覺特點上存在一定的差異,但整體上仍難以區分細致。與之不同的是,果肉顏色與味覺之間存在一定的關系,不同顏色的果肉在味覺特點上呈現出不同的分布模式。酸描述在鮮味味覺中表現出較高的中位數,甜描述在甜味味覺中表現出較高的中位數。酸甜和甜酸的描述之間相關系數較大。【結論】中國李的味覺特點可以分為酸澀型、咸酸型和鮮甜型,同時篩選出一系列優異味覺表現突出、劣勢味覺表現較差的特異種質材料,這些試材及背后的遺傳基因將成為我國李育種活動中的“種業芯片”。
關鍵詞:中國李;種質資源;味覺品質;電子舌;精準評價
中圖分類號:S662.3??? ?????? 文獻標志碼:A??????????? 文章編號:1009-9980(2024)05-0797-15
收稿日期:2023-11-17??????? 接受日期:2024-02-20
基金項目:遼寧省種質創新藏糧于技專項計劃(2023JH1/10200005);遼寧省農業科學院院長基金(面上項目)(2023QN2411);農業種質資源普查收集、保護鑒定服務項目(19230698);國家科技基礎條件平臺(NHGRC2023-NH10);興遼英才計劃(XLYC2203061);營口市企業博士雙創計劃項目(YKSCJH2023-29)
作者簡介:趙海娟,碩士,主要從事李、杏種質資源與育種研究。E-mail:zhj20102330@126.com
*通信作者 Author for correspondence. E-mail:liushuo028@163.com
果 樹 學 報 2024,41(5): 797-811
Journal of Fruit Science
Precise evaluation of different taste qualities of Chinese plum (Prunus salicina L.) germplasm
ZHAO Haijuan, ZHANG Yujun, ZHANG Yuping, LIU Ning, XU Ming, LIU Jiacheng, WANG Bijun, LIU Weisheng, LIU Shuo*
(Liaoning Institute of Pomology, Yingkou 115009, Liaoning, China)
Abstract: 【Objective】 Chinese plum originated and has been cultivated for a long time in China. Precise germplasm evaluation is of great importance for germplasm innovation and breeding in fruit trees. The study focused on precise evaluation of the taste quality of different types of Chinese plum germplasms, including different geographic origins, flesh colors, and sensory taste perceptions in order to explore the genetic diversity of the taste quality and screen out excellent germplasm. 【Methods】 The test materials of 50 accessions of mature plum fruits were harvested in National Plum and Apricot Germplasm Repository during the ripe season in July to August in 2022 and 2023. Nine taste parameters were implemented with an electronic tongue, including freshness, saltiness, sourness, bitterness, astringency, sweetness, bitter aftertaste, astringent aftertaste, and richness. The objective patterns of taste quality genetics in Chinese plum germplasm were unveiled. For the analysis, 50 g mixed flesh from 10 peeled fruits of each accession were collected and diluted with 150 mL of distilled water in a test tube, and then shaken at 3000 r·min-1 for 5 minutes. The SA-402B taste analysis system was used to accurately identify the taste richness of Chinese plums using six artificial lipid membrane sensors and three reference electrodes. The sweetness test was repeated 5 times for each sample solution, and the other taste tests were repeated 4 times. The average value of the last three data for each sample were taken as the test result. The potential values obtained from nine taste tests were converted into the final data through the analysis software of the electronic tongue. In the data analysis phase, we used multiple analysis packages from R language, including Factoextra, Cluster, FactoMineR, Ggplot2, Ggcorrplot and Ggrepel. 【Results】 By investigating the taste characteristics of 50 accessions of the Chinese plum germplasms, it was found that the plum varieties from different ecological origins exhibited some differences in taste characteristics but were not easy to distinguish overall. Conversely, there was a correlation between the flesh color and taste perception, the different flesh colors showed distinct distribution patterns in taste characteristics. The aftertaste-A exhibited a relatively scattered distribution in orange yellow flesh and yellow flesh, while a dispersed distribution of acidity, sweetness, and freshness in the red flesh. The faint yellow flesh was relatively concentrated in the taste sense of freshness and bitterness. The description of acidity/sweetness also reflected a certain relationship with the taste sense. The sourness exhibited a higher median value in the freshness taste parameter, while sweetness had a higher median value in the sweetness taste parameter. The high correlation between the sourness and sweetness suggested that these tastes could often coexist in certain plums. Based on the cluster analysis, the germplasms could be divided into six groups. There were analysis conducted in the second, the third, and the sixth groups, including the box diagram analysis and principal component analysis. In the umami, and sweetness, the distributions of the cluster 2, cluster 3 and cluster 6 were similar and discrete relatively, while the cluster 6 had higher values in the umami and sweetness than those of the other two groups. In PCA analysis, the cluster 2 was mainly distributed in the second quadrant, the cluster 3 was mainly distributed in the fourth quadrant, and the cluster 6 is mainly distributed in the second and third quadrant. At the same time, the taste specific germplasm resources were objectively screened. Sanhuali had the lowest sourness taste and the highest sweetness value, with outstanding umami value. On the contrary, Changlidazili showed the maximum value of sourness and the minimum value of sweetness in taste, while Qiuwangli, Zhengzhouzaoli, and Zhenzhuli had prominent saltness taste characteristics, while Hongbaoshi had the maximum bitterness taste characteristics and was accompanied by a large astringency taste value, Jinxiqiyueli also showed the highest value in bitterness and aftertaste-A, while Qingzhouli and Jinxipingdingxiangli showed a high degree of taste diversity. 【Conclusion】 The Chinese plums could be categorized into sour and astringent type, salty and tangy type, and fresh and sweet type. This study also identified a range of germplasm materials with outstanding taste attributes. These findings would provide a scientific basis for plum variety identification and classification, and are of significant importance for plum quality improvement.
Key words: Chinese plum (Prunus salicina L.); Germplasm; Taste sense quality; Electronic tongue; Precision evaluation
李是世界上分布最廣泛的果樹之一,屬于薔薇科(Rosaceae)李屬(Prunus)。中國李(Prunus salicina L.)起源于中國,也是中國重要的傳統水果。據《黃帝內經》記載,原產于中國的傳統“五果”(桃、李、杏、栗和棗)中,李是典型的“民族水果”,多在中國山區、邊遠、貧困、落后、民族地區和交通不便、經濟欠發達、生態環境脆弱地區廣泛分布[1]。中國李種質資源豐富且栽培歷史悠久[1]。中國李美麗、芳香、多汁且營養豐富,作為中國本土水果,在鄉村振興、種植業結構調整、栽培模式升級、各地區果林產業發展中發揮了重要作用[1-2]。目前,中國正在積極推進李育種工作,并高度重視種質創新和新品種的培育。要充分挖掘這些卓越的遺傳資源,則必須對種質資源重要經濟性狀(包括感官性狀)進行精確而全面的評估[3]。
李果實的味覺性狀在育種改良工作中扮演著關鍵的角色,其品質的優劣很大程度上決定了新品種競爭力。對于消費者來說,味覺品質直接關系到對李新品種的認知和滿意度,對李果實的味道印象產生深遠影響。而對于種植者和銷售者來說,李果實的味覺品質還與產品的市場需求、定位緊密相關。因此,改良和優化李品種的味覺性狀可以提高產品的市場競爭力,滿足不同消費者口味的需求,增加李果實的市場銷售份額。FAO資料[4]顯示,世界李栽培面積263.7萬hm2,總產量1 222.5萬t;中國是世界上最大的李生產國,面積194.5萬hm2(占世界的73.75%),產量647.5萬t(占世界的52.97%)。深入研究不同種質資源之間的味覺特性差異,可以為李育種者提供一定的遺傳材料和基因資源。
我國自建國初期逐步開展李種質資源的果實味覺描述和評價,長期以來已經建立了包括《李種質資源描述規范和數據標準》(NY/T2924—2016)[5]、《農作物種質資源鑒定技術規程-李》(NY/T 1308—2007)[6]和《農作物優質種質資源評價規范-李》(NY/T 2027—2011)[7]在內的評價體系。如今,不斷深入的“種業芯片”發掘與利用對種質資源的味覺鑒定與評價提出了更進一步的精準鑒定的要求,以數字化、標準化、高通量化和高重復性預防文字描述性評價不可避免的系統性因素干擾。這主要體現在李種質資源的果實味覺描述和評價三個方面:一是主觀性和個體差異。水果味覺是一種主觀感知,不同人對相同水果的味道有不同的感知和評價。這種主觀性和個體差異增加了味覺評估的復雜性。二是李果實味覺復雜多樣。李果實的味道不僅僅包括甜味,還包括酸味、苦味、咸味、鮮味等多種味覺感知,評估這些不同類型味覺的多樣性需要綜合考慮各種感知因素。三是鑒定和評價李果實味覺需要使用精準和復雜的分析手段,如氣相色譜質譜聯用(GC-MS)、高效液相色譜(HPLC)、電子舌(electronic tongue,ET)等。因此,李果實味覺的多樣性和鑒定評價需要采用專業化的檢測和分析方法,以更全面地了解李果實的味覺特點和品質。
盡管氣相和液相色譜技術可以深入解析香氣物質的化學成分和功能,但是它們無法直觀地反映出人們在口腔和舌頭中品嘗水果時的實際感受,包括局部和整體的味覺體驗。使用類似于人類舌頭味覺細胞的原理的人工脂膜傳感器電子舌檢測技術,既能夠消除主觀因素和個體差異,同時還能夠客觀且數字化地分析樣品的苦味、澀味、酸味、咸味、鮮味、甜味等基本味覺特性[8]。多年來,此項技術已成功地廣泛應用在中藥材(品種、產地)[9]、飲品[10]、茶葉[11]、調味料[12]等方面的鑒別研究。在水果味覺的鑒定研究方面,任新樂等[13]發現櫻桃的澀味、苦味回味、澀味回味和豐富性(鮮味回味)接近無味點;酸味和甜味差異顯著。解云等[14]對12種紅棗進行電子舌分析的結果表明,5個基本味差異顯著,3個回味差異不顯著。電子舌綜合評價20份甜柿種質資源口感,發現甜味、苦味、咸味、鮮味、澀味回味及豐富性味覺均在無味點以上,是甜柿的有效味覺[8]。同時,還可以利用電子舌檢測香蕉新鮮度[15]、檢測李果實褐腐病真菌感染的情況[16]。近年來,應用電子舌開展水果鑒定分析的研究越來越多,而有關基于李種質資源解析李果實的味覺品質性狀的研究卻鮮見報道。
為進一步探究中國李資源味覺性狀的遺傳多樣性,發掘優異味覺種質特性,筆者在本研究中將針對其不同類型(包括品種來源地、果肉顏色、感官味覺)的中國李種質資源,采用對九種味覺(包括鮮味、咸味、酸味、苦味、澀味、甜味、苦味回味、澀味回味以及豐富性)進行了分類定量的精準評價和分組比較研究,揭示中國李種質資源的味覺品質遺傳的客觀規律。本研究旨在為我國李新品種選育和改良實踐提供有效參考和技術支撐。
1 材料和方法
1.1 試驗材料
供試中國李種質資源均來自遼寧營口的“國家李杏種質資源圃”,代表我國不同生態地區的品種李種質共計50份(表1)。果實樣品分別采集于2022年和2023年夏季(7—8月),每份種質選取完整無損、大小基本一致的10個成熟果實(即果皮底色完全轉變,果肉有彈性)進行測定。
1.2 試驗方法
1.2.1 試驗樣品制備 每份李種質樣品選取10個果實,去除表皮后將果肉切塊并混勻,取50 g樣品放入破壁機(九陽牌,JYL-Y3號),加入150 mL蒸餾水,啟動攪拌大約20 s。隨后,將混合液放入離心機(德國Eppendorf,Centrifuge 5804R),以3000 r·min-1的速度離心5 min。離心完成后,通過濾紙過濾取約150 mL上清液,然后將樣品置于4 ℃冰箱冷藏,等待進行后續檢測。每份李種質樣品的采集、處理和檢測時間不超過24 h。除了待測的李果實樣品,還需要準備基準溶液和正負極清洗溶液,用于自洗人工脂膜傳感器和參比電極。基準溶液由30 mmol·L-1的KCl和0.3 mmol·L-1的酒石酸混合而成,倒入樣品杯約28 mL備用。負極清洗液為100 mmol·L-1 HCl和30%(體積分數,下同)乙醇溶液的混合液;正極清洗液為100 mmol·L-1 KCl、100 mmol·L-1 KOH和30%乙醇溶液的混合液,倒入樣品杯約25 mL待用。人工脂膜傳感器和參比電極的內部液和浸泡液需要定期更換。
1.2.2 上機方案 電子舌儀器采用SA-402B味覺分析系統(日本INSENT公司),采用六種人工脂膜傳感器和三種參比電極進行檢測,其中包括鮮味(umami)、咸味(saltiness)、酸味(sourness)、苦味(bitterness)、澀味(astringency)以及豐富性(richness)、苦味回味(aftertaste-B)和澀味回味(aftertaste-A)。每份樣品溶液重復測定甜味5次,其他味覺重復測定4次。測定完畢取后3次數據的平均值作為測試結果。九種味覺檢測獲得的電勢值通過電子舌自帶的分析軟件轉化成的味覺值為最終所得的數據。每個樣品提取液的味覺是以參比溶液為基準,參比溶液是用來模擬人工唾液的,其對應的值為無味點。咸味和酸味的無味點分別為-6和-13,其余味覺的無味點是0(表2)。
1.3 統計分析
在數據分析階段,使用R語言中的多個分析包,包括Factoextra[17]、Cluster[18]以及FactoMineR[19]以深入了解不同李品種之間的關系和變異,進行全面評估其味覺特征。首先,筆者準備并整理了與味覺特性、化學成分等相關的數據,確保數據的完整性和一致性。然后,通過相關性分析(correlation analysis)來分析不同變量之間的相關性,使用聚類分析(cluster analysis,CA)將李品種分成組群,以便更好地了解它們之間的相似性和差異性,最后,通過主成分分析(principal component analysis,PCA)進行降維和數據可視化。此外,筆者使用ggplot2[20]、ggcorrplot[21]、ggrepel包[22]創建各種圖表,如散點圖和箱線圖,以對試驗數據進行可視化分析。
2 結果與分析
2.1 中國李種質資源不同分組的味覺比較
2.1.1 不同來源地李果實味覺評價 50份中國李種質資源按照來源地不同分為6組(圖1),分別是東北地區種質(14份)、華北地區種質(4份)、華東地區種質(12份)、華南地區種質(7份)、華中地區種質(3份)和西部地區種質(10份)。東北地區種質在澀味方面表現出明顯的分散分布,但澀味回味則分布較集中。華北地區種質味覺特點較為集中,尤其在酸味和苦味方面,但是在甜味味覺和咸味味覺方面表現分散。華東地區種質的鮮味味覺分布較分散,其他地區的味覺分布集中。華南地區種質的味覺特點在甜味、苦味、豐富性方面相對較分散。華中地區種質在甜味和鮮味方面具有相對較為一致的味覺分布。西部地區種質在澀味回味味覺和豐富性味覺值方面較為集中,但在咸味方面具有相對較低的味覺數值。離散點主要出現在東北地區種質和華東地區種質的味覺中,相比之下,華中地區種質的9個味覺中均沒有離散點。而在9個味覺中都存在不同程度的離散點,特別是在苦味回味和澀味回味方面,離散點明顯(圖1)。由圖1可知,2022年華北地區種質苦味味覺分布集中,2023年分布較為分散,其余地區種質的9種味覺在兩年的測試結果中相對穩定。
2.1.2 不同果肉顏色李種質資源味覺評價 根據果肉顏色不同,將中國李分為5組(圖2),分別是橙黃色(5份)、淡黃色(14份)、黃色(14份)、黃綠色(7份)和紅色(10份)。基于果肉顏色的味覺分析顯示,橙黃色果肉在酸味味覺上呈現集中分布,且具有最低的中位數;甜味味覺也集中分布,中位數最高,且具有高中位數值的豐富性味覺。同時,澀味回味味覺在橙黃色果肉和黃色果肉中表現出較為離散的分布。相反,紅色果肉在酸味、甜味和鮮味方面呈現出分散的分布。淡黃色果肉在鮮味、苦味咸味味覺上分布相對集中。黃色果肉主要在苦味味覺上分布較分散,而黃綠色果肉在澀味味覺上具有集中分布。橙黃色果肉、淡黃色果肉、黃色果肉和紅色果肉在9個味覺中呈現不同程度的離散點。與此不同的是,黃綠色果肉的離散點最少,呈現相對較為穩定的味覺特性(圖2)。由2022—2023年的味覺分析結果可知,2023年橙黃色果肉在甜味味覺中較2022年更為集中,且中位數最高,其余味覺值分布較為均衡。
2.1.3 不同酸/甜描述李種質資源味覺評價 根據《李種質資源描述規范和數據標準》(NY/T 2924—2016)[5]中酸/甜描述分類不同,將中國李分為4組(圖3),分別是酸(2份)、酸甜(17份)、甜(8份)和甜酸(23份)。酸味味覺中,酸描述分布集中,且中位數最低,甜酸描述的分布離散;甜味味覺中,酸描述的中位數最高,甜酸描述分布離散;鮮味味覺中,酸描述分布集中,且中位數最高,甜酸描述分布離散;苦味味覺中,酸描述分布離散,且中位數最高;澀味味覺中,酸甜描述分布集中,酸描述分布離散,且中位數最高;咸味味覺中,甜酸描述分布離散;苦味回味中,酸描述分布離散,且中位數最低;澀味回味中,酸描述分布離散,且中位數最低,其余描述分布均集中;豐富性味覺中,酸描述分布集中,甜酸描述分布離散。酸甜描述在澀味和鮮味味覺中存在較多的離散點,而澀味回味味覺在甜酸描述方面表現出明顯的離散點。特別的是9種味覺中,甜味表現出離散點最少,且這個離散點主要出現在甜描述中(圖3)。由分析結果可知,酸味描述在酸味味覺和甜味味覺中2023年的分布更為集中,其余味覺值均較穩定。
2.2 中國李種質資源味覺PCA分析
對50份中國李種質資源的主成分分析結果表明(圖4-A),前兩個主維度(Dimention 1 & 2)的累積方差貢獻率為63.5%。第1主維度(延x軸橫向)解釋了總變量信息的40%,主要綜合了酸味、苦味、鮮味和甜味的信息,其中酸味呈正載荷,而甜味、苦味和鮮味呈負載荷。第2主維度(延y軸縱向)解釋了總變量信息的23.5%,主要綜合了澀味的信息,呈正載荷。這些結果表明,在這50份中國李種質資源中,酸味、苦味、鮮味和甜味是主要的味覺特征。在第一和第二主維度中,供試的李果實的味覺貢獻率從高到低分別為酸味、鮮味、苦味和甜味。酸味和鮮味呈相反的趨勢,即它們在主成分中的向量方向(貢獻效果)相反。
不同種質資源來源地在主成分空間中呈現出不同的分布模式,東北地區的李主要分布在第一、第二和第三象限,華北地區的李主要分布在第二和第三象限,華東地區的李主要分布在第一、第二和第三象限,華南地區的李主要分布在第二象限(圖4-B)。根據果肉顏色的不同,李在主成分空間中呈現出不同的分布模式,淡黃色果肉主要集中在第二、第三和第四象限,紅色果肉主要集中在第三和第四象限,黃綠色果肉主要集中在第一、第二象限(圖4-C)。根據酸/甜描述的不同,李在主成分空間中呈現出不同的分布模式,酸甜描述的李主要集中在第二和第三象限,甜酸描述的李主要集中在第一、第二和第四象限(圖4-D)。
2.3 中國李種質資源不同分組的味覺相關性分析
對50份中國李種質資源分組進行相關性分析(圖5)。按照不同來源地分析可知,東北和華北地區的相關系數最高(r=0.98),華東和華南、西部相關系數(r=0.94)和東北與西部相關系數(r=0.94)相同(圖5-A)。按照果肉顏色不同分析可知,橙黃色果肉的味覺與淡黃色果肉、紅色果肉、黃色果肉之間的相關系數均較低,分別是0.65、0.74、和0.78(圖5-B)。黃色果肉與黃綠色果肉味覺的相關系數最高,相關系數是0.99。根據酸/甜描述不同分析可知,酸與甜、甜酸、酸甜描述的相關系數排最后三位,分別是0.57、0.27和0.23。酸甜與甜酸的相關系數最高,相關系數是0.99(圖5-C)。
2.4 中國李種質資源不同來源地味覺聚類分析
根據對50份中國李種質資源的9個味覺進行的聚類分析,可以將其劃分為六個類群。第一類群(cluster 1,紫色)包括一個來自東北地區和一個來自華南地區的品種。第二類群(cluster 2,紅色)主要包括華南和華東的品種。第三類群(cluster 3,綠色)主要由東北地區的品種組成。第四類群(cluster 4,黃色)是兩個東北品種。第五類群(cluster 5,黑色)包含東北地區和華東地區品種各一個。第六類群(cluster 6,藍色)主要包含來自西部地區和華東地區的品種(圖6-A)。
根據聚類分析,對第二類群、第三類群和第六類群進行了分組分析(圖6-B)。在甜味和咸味中,三組分類分布都較離散。在鮮味和甜味中,cluster 2、cluster 3和cluster 6的分布相近且較集中,而cluster 6的鮮味和甜味數值均高于其他兩組(大部分數值大于0)。在澀味回味中,cluster 2的大部分數值小于0,而其他兩個分組的數值均大于0。在其他味覺中,三個分組的分類比較集中。PCA分析(圖6-C),可以看出cluster 2主要集中分布在第一象限,cluster 3主要分布在第四象限,而cluster 6主要分布在第二和第三象限。
3 討 論
3.1 不同分組條件下中國李種質資源味覺差異
本研究結果表明,不同生態來源地的李品種在味覺特點上存在一定的差異。例如,華北地區的李品種在酸味和苦味方面分布較集中,華東地區的李品種在鮮味味覺上呈現較為分散的分布,華南地區的李品種在甜味、苦味、豐富性方面呈現分散的分布,東北地區的李品種澀味味覺值相對較高,西部地區的李品種咸味味覺值相對較低。然而,這些味覺特點在地區之間的差異似乎并不明顯(未達到顯著水平)。例如,筆者在本研究中發現,華北地區與華東、華中地區的味覺相關性較低,表明華北地區的李品種在味覺特點上與其他地區有較大的差異,可能是由于不同的生長環境和品種選擇所致。但是,東北地區與華北地區、西部地區與華南地區在味覺上均呈現出一定的相關性,說明這些地區的李品種在味覺特點上有相似之處,可能是由相似的氣候和土壤條件導致的。總的來說,不同地區的李品種在味覺特點上呈現一些特定特征,但在統計上,不同地區之間的味覺差異尚未達到顯著水平,也就是說,各類味覺在不同地區的分布具有一定的分散性。這與其他水果,例如蘋果[23]和刺梨[24]等研究結論并不完全相似。
筆者在本研究中基于對50份李種質資源的調查發現,盡管氣候、土壤和品種選擇等因素在某種程度上可能導致李品種的味覺特性差異,但僅僅依據地理來源因素全面區分不同李品種的味覺特點還不夠充分。與之不同的,筆者在本研究中發現,果肉顏色似乎與味覺之間存在一定的關系,不同顏色的果肉在味覺特點上呈現出不同的分布模式。橙黃色果肉在酸味味覺上呈現集中分布,可能表示這種顏色的果肉在這些味覺特點上相對較為突出。紅色果肉的酸味、甜味和鮮味呈現出分散的分布,這意味著紅色果肉在味覺特點上相對較為多樣化,可能同時具有酸味、甜味和鮮味的特點。淡黃色果肉的鮮味、苦味和咸味味覺分布相對集中,可能表示這種顏色的果肉在咸味、鮮味和苦味方面較為突出。黃色果肉的苦味味覺分布較分散,這可能意味著黃色果肉在苦味方面具有一定的差異。而黃綠色果肉在澀味味覺上具有集中分布的特點,可能表示這種顏色的果肉在澀味方面較為突出。此結論與獼猴桃[25]、桃[26]等水果的研究結果相符。
酸/甜描述結果同樣反映出與味覺之間存在一定的關系。首先,酸描述在鮮味味覺中表現出較高的中位數,這可能意味著酸味在李的味覺特點中相對較強。這與李酸味常常被人們所熟知的特點相符合。然而,筆者在本研究中借助電子舌的多種味覺分析,客觀呈現了李果實除了酸味味覺之外的各種味覺組成和分布,在某種程度上,改變了人們對李果“酸”的刻板印象。此外,酸描述在苦味回味中表現出較低的中位數,這可能表示李的酸味在回味方面相對較弱,即酸味不會在口中留下長時間的苦味。其次,甜描述在甜味味覺中表現出較高的中位數,這可能意味著李的甜味相對較強。這與李通常被認為是一種甜美水果的特點相符合。值得注意的是,甜描述在鮮味、苦味和澀味味覺中也有一定的分布,這可能表示李的甜味在不同的味覺方面有一定的差異。此外,甜酸描述在多個味覺中都有一定的分布,這與某些品種的李果實同時具有酸和甜的特點相符合。然而,酸甜和甜酸的相關系數較高,這可能意味著酸和甜在某些李中通常是同時存在的。然而,基于《李種質資源描述規范和數據標準》(NY/T 2924—2016)[5]中酸/甜描述分類受主觀感知影響較大,不同人對相同水果的味道有不同的感知和評價,且不容易分辨出甜/酸之外的味覺,因此應用電子舌策略開展味覺鑒定評價有明顯的優勢。
3.2 中國李種質資源味覺的客觀分組和差異
通過對供試的50份中國李的味覺整體分析,揭示出中國李客觀上存在的三種味道類型:一是咸酸型,主要包括來自華南和華東地區的品種(cluster 2)。根據聚類分析和分組分析結果,這些李在苦味和澀味回味上的數值較低,但咸味味覺的數值較高。這意味著這些李具有較為酸咸的味覺特點,不會過于甜,且口感相對柔和。這可能與華南和華東地區的氣候和土壤條件有關,這些地區的氣候相對較溫暖,可能有助于李的口感的形成(廣東地區李常用于腌制咸味李果)。除本研究中的供試材料外,具有這種特點的還有華南品種連平三華李和華北品種昌黎黃牛心李[26]。二是酸澀型,主要包括來自東北地區的品種(cluster 3)。根據聚類分析和分組分析結果,這些李在酸味和澀味覺上的數值較高。這意味著這些李具有較酸、澀的味覺特點。這可能是由東北地區的氣候和土壤條件,以及這些品種的遺傳背景導致的。除本研究中的供試材料外,具有這種特點的東北品種還有安家晚熟、矮甜李、吉林黃干核。張艷波等[27]研究發現帶有澀味的品種主要是黃干核、李子梅、紅干核系列的品種資源,占比約35.56%,吉林黃干核屬于黃干核系列的品種資源,帶有澀味。三是鮮甜型,主要包括來自西部地區和華東地區的品種(cluster 6)。根據聚類分析和分組分析結果,這些李在苦味、甜味及鮮味上的數值均較高,而在酸味和咸味味覺上的數值較低。這意味著這些李具有鮮甜的味覺特點,這可能與西部地區的氣候和土壤條件有關,這些地區的氣候相對干燥,可能有助于李的味覺特點的形成。除本研究中的供試材料外,具有這種特點的西部品種還有西北地區的玉皇李、奎豐和西南地區的青脆李、蜂糖李(口感較為鮮脆)。
傳統上,人們對李的分類主要依據果實形態特征和顏色等外部特征。然而,這些外部特征并不能準確反映李的味覺特點。通過電子舌技術的應用,筆者可以更加客觀地評價李的味覺特點,為李的品種鑒定和分類提供了新的方法和依據。不同類型的李具有不同的味覺特點,這意味著不同類型的李適合于不同的用途和市場需求。例如,酸澀型的李可能更適合用于制作果醬或糖果,而鮮甜的李則更適合作為鮮食水果(例如,西南地區的李產業規模龐大,栽培和食李歷史悠久),這對李的品質改良和選育具有指導意義。通過了解不同李的味覺特點,筆者可以有針對性地進行品質改良和選育,提高李的口感和市場競爭力。此研究結果為中國李的品種鑒定和分類提供了科學依據。
3.3 中國李果實味覺性狀特異種質資源篩選
9種味覺在50份中國李種質中廣泛分布,客觀上篩選出一批味覺特異的種質資源。來自廣東地區利源三華李在酸味味覺中是最小值(離散點),同時也擁有最大甜味值,鮮味值突出。相反,河北地區昌黎大紫李在味覺測試中顯示出酸味的最大值和甜味的最小值,這與筆者主觀的風味評價一致。這兩種味覺特性能夠在口感中明顯地被察覺。筆者在本研究中發現,部分李品種,如河北地區秋王李、河南地區鄭州早李和福建地區永泰珍珠李具有突出的咸味味覺特性,這種咸味主要來自無機鹽的存在,是補充人體無機鹽很好的來源。此外,筆者還觀察到山東煙臺紅寶石李具有最大值的苦味特性(表現為離散點),并伴有較大的澀味味覺值。同時,遼寧地區錦西七月李的苦味回味和澀味回味也表現出最大值(離散點)。另外,廣東地區青州李和遼寧地區錦西平頂香李表現出了高度的味覺多樣性。
在育種工作中,選擇性狀突出的親本有助于發揮雜交后代的遺傳優勢,進而更容易培育出卓越的品種。上述李種質味覺特異性狀背后蘊藏著豐富的優勢基因庫,是改善李味覺品質性狀、增強“民族水果”屬性的寶貴物質基礎。聚合了多種優勢味覺性狀的秋王李、紅寶石李、錦西七月李、青州李種質在我國李現代育種和“種業振興”中具有非常明顯的育種潛力。
4 結 論
筆者在本研究中應用電子舌技術對50份中國李資源進行不同分組方法的味覺精準評價,李果實的味覺除少數味覺外,整體在生態來源地之間沒有明顯差異,但與果肉顏色、酸/甜描述評價存在一定的相關性。與此同時,發現中國李的味覺客觀上可以分為酸澀型、咸酸型和鮮甜型,這一研究結果不僅為李的品種鑒定和分類提供了科學依據,還對李的品質改良、地理分布和生態適應具有重要意義。同時,筆者在本研究中篩選出一系列優異味覺突出、劣勢味覺缺乏的種質材料,這些材料及背后的遺傳基因將成為我國李育種中的“種業芯片”,具有重要的意義和利用價值,為中國李產業的發展和推廣提供了科學支持。
參考文獻 References:
[1]?? 劉威生,章秋平,馬小雪,張玉萍,劉家成,張玉君,劉碩,劉寧,徐銘. 新中國果樹科學研究70年:李[J]. 果樹學報,2019,36(10):1320-1338.
LIU Weisheng,ZHANG Qiuping,MA Xiaoxue,ZHANG Yuping,LIU Jiacheng,ZHANG Yujun,LIU Shuo,LIU Ning,XU Ming. Fruit scientific research in New China in the past 70 years:Plum[J]. Journal of Fruit Science,2019,36(10):1320-1338.
[2]?? 劉碩,徐銘,劉家成,章秋平,馬小雪,劉寧,張玉萍,張玉君,趙海娟,劉威生. 世界李育種概況[J]. 中國農業科學,2023,56(9):1744-1759.
LIU Shuo,XU Ming,LIU Jiacheng,ZHANG Qiuping,MA Xiaoxue,LIU Ning,ZHANG Yuping,ZHANG Yujun,ZHAO Haijuan,LIU Weisheng. An overview of the worldwide plum breeding[J]. Scientia Agricultura Sinica,2023,56(9):1744-1759.
[3]?? 鳳凰訪談:劉威生博士談第十八次全國李杏學術交流會為什么結緣信宜[Z]. [2023-05-23]. http://biz.ifeng.com/c/8QD8cnv0SK5.
Phoenix Interview:Dr. Liu Weisheng's discussion on why the 18th national Li Xing academic exchange meeting met with Xinyi[Z]. [2023-05-23]. http://biz.ifeng.com/c/8QD8cnv0SK5.
[4]?? 聯合國糧農組織數據庫[OL]. 2020. https://www.fao.org/home/en/.
Food and Agriculture Organization of the United Nations Database (FAOSTAT)[OL]. 2020. https://www.fao.org/home/en/.
[5]?? 郁香荷,劉威生. 李種質資源描述規范和數據標準[M]. 北京:中國農業出版社,2006.
YU Xianghe,LIU Weisheng. Descriptors and data standard for plum[M]. Beijing:China Agriculture Press,2006.
[6]?? 中華人民共和國農業部. 農作物種質資源鑒定技術規程 李:NY/T 1308—2007[S]. 北京:中國農業出版社,2007.
Ministry of Agriculture of the Peoples Republic of China. Technical code for evaluating germplasm resources plum (Prunus):NY/T 1308—2007[S]. Beijing:China Agriculture Press,2007.
[7]?? 中華人民共和國農業部. 農作物優異種質資源評價規范 李:NY/T 2027—2011[S]. 北京:中國農業出版社,2011.
Ministry of Agriculture of the Peoples Republic of China. Evaluation standards of elite and rare germplasm resources:Plum (Prunus subgenus. Prunus Mill.):NY/T 2027—2011[S]. Beijing:China Agriculture Press,2011.
[8]?? 程文強,龔榜初,吳開云,楊旭,王衍鵬,范金根,滕國新,劉翠玉,徐陽. 基于質構儀與電子舌的甜柿口感品質綜合評價[J]. 果樹學報,2022,39(7):1281-1294.
CHENG Wenqiang,GONG Bangchu,WU Kaiyun,YANG Xu,WANG Yanpeng,FAN Jingen,TENG Guoxin,LIU Cuiyu,XU Yang. Comprehensive evaluation of taste quality of non-astringent persimmon based on texture analyzer and electronic tongue[J]. Journal of Fruit Science,2022,39(7):1281-1294.
[9]?? 李建軍,常筱沛,馬靜瀟,賀敬穎,董世可,楊梅. 電子眼、電子鼻和電子舌鑒別不同品種、不同產地生地黃[J]. 中成藥,2022,44(11):3549-3554.
LI Jianjun,CHANG Xiaopei,MA Jingxiao,HE Jingying,DONG Shike,YANG Mei. Discrimination of different cultivars and habitats of raw Rehmannia glutinosa with electronic eye,electronic nose and electronic tongue[J]. Chinese Traditional Patent Medicine,2022,44(11):3549-3554.
[10] 王鵬,韓穎. 功能飲料滋味電子舌與感官評價相關性分析[J]. 食品研究與開發,2018,39(3):184-188.
WANG Peng,HAN Ying. Research on the correlation between electronic tongue analysis and sensory evaluation of beverages[J]. Food Research and Development,2018,39(3):184-188.
[11] 潘玉成,葉乃興,江福英,黃先洲. 電子舌在茶葉檢測識別中的應用[J]. 茶葉科學,2016,36(6):621-630.
PAN Yucheng,YE Naixing,JIANG Fuying,HUANG Xianzhou. Application of electronic tongue in tea detection and identification[J]. Journal of Tea Science,2016,36(6):621-630.
[12] 吳錦源,梁梓健,李生花,符樹勇,楊文安,高向陽. 5種功能性甜味劑對蓮蓉餡料品質的影響[J]. 食品科學,2023,44(8):62-70.
WU Jinyuan,LIANG Zijian,LI Shenghua,FU Shuyong,YANG Wenan,GAO Xiangyang. Effect of five functional sweeteners on the quality of lotus paste filling[J]. Food Science,2023,44(8):62-70.
[13] 任新樂,李長春,孫斐,傅茂潤,韓聰. 基于電子舌和質構儀的不同品種櫻桃滋味及質地差異分析[J]. 中國果菜,2023,43(2):66-71.
REN Xinle,LI Changchun,SUN Fei,FU Maorun,HAN Cong. Analysis on flavor and texture difference of different cherry varieties based on electronic tongue technology and texture analyzer[J]. China Fruit & Vegetable,2023,43(2):66-71.
[14] 解云,陳邵德罡,蔡文超,高俊,單春會,郭壯,趙慧君. 基于電子鼻和電子舌技術對不同品種紅棗香氣和滋味的差異分析[J]. 中國釀造,2022,41(12):178-182.
XIE Yun,CHEN Shaodegang,CAI Wenchao,GAO Jun,SHAN Chunhui,GUO Zhuang,ZHAO Huijun. Aroma and taste differences analysis of different varieties of jujubes based on electronic nose and electronic tongue technology[J]. China Brewing,2022,41(12):178-182.
[15] KIM C,KIM S J,LEE Y J,NGUYEN T M,LEE J M,MOON J S,HAN D W,OH J W. A phage- and colorimetric sensor-based artificial nose model for banana ripening analysis[J]. Sensors and Actuators B:Chemical,2022,362:131763.
[16] VITALIS F,NUGRAHA D T,AOUADI B,B?SQUEZ J P A,BODOR Z,ZAUKUU J L Z,KOCSIS T,ZSOM-MUHA V,GILLAY Z,KOVACS Z. Detection of Monilia contamination in plum and plum juice with NIR spectroscopy and electronic tongue[J]. Chemosensors,2021,9(12):355.
[17] KASSAMBARA A,MUNDT F. Package ‘Factoextra:Extract and visualize the results of multivariate data analyses[CP]. [2023-11-17]. 2017,https://CRAN.R-project.org/package=factoextra.
[18] MAECHLER M,ROUSSEEUW P,STRUYF A,HUBERT M,HORNIK K. Package ‘Cluster:Dosegljivo na[CP]. [2023-11-17]. 2013. https://cran.r-project.org/package=cluster.
[19] L? S,JOSSE J,HUSSON F. FactoMineR:An R package for multivariate analysis[J]. Journal of Statistical Software,2008,25(1):1-18.
[20] WICKHAM H. ggplot2[J]. WIREs Computational Statistics,2011,3(2):180-185.
[21] KASSAMBARA A,KASSAMBARA M A. Package ‘ggcorrplot:R package version 0.1[CP]. [2023-11-17]. 2019,https://mirrors.cqu.edu.cn/CRAN/web/packages/ggcorrplot/index.html.
[22] SLOWIKOWSKI K,SCHEP A,HUGHES S,DANG T K,LUKAUSKAS S,IRISSON J,KAMVAR Z N,RYAN T,CHRISTOPHE D,HIROAKI Y,GRAMME P,ABDOL A M,BARRETT M,CANNOODT R,KRASSOWSKI M,CHIRICO M,APHALO P,BARTON F. Package ggrepel:Automatically position non-overlapping text labels with ‘ggplot2[CP]. [2023-11-17]. 2018. https://CRAN.R-project.org/package=ggrepel.
[23] 匡立學,聶繼云,李銀萍,程楊,沈友明. 中國不同地區‘富士蘋果品質評價[J]. 中國農業科學,2020,53(11):2253-2263.
KUANG Lixue,NIE Jiyun,LI Yinping,CHENG Yang,SHEN Youming. Quality evaluation of ‘Fuji apples cultivated in different regions of China[J]. Scientia Agricultura Sinica,2020,53(11):2253-2263.
[24] 俞露,趙芷,張文欣,任廷遠. 貴州不同地區刺梨的綜合品質對比分析[J]. 現代食品科技,2021,37(9):169-178.
YU Lu,ZHAO Zhi,ZHANG Wenxin,REN Tingyuan. Comparative comprehensive quality analysis of Rosa roxburghii fruit from different regions in Guizhou Province[J]. Modern Food Science and Technology,2021,37(9):169-178.
[25] 李文生,石磊,王寶剛,馮曉元,侯玉茹,楊軍軍,張長松. 不同顏色果肉獼猴桃營養品質的比較[J]. 食品科技,2012,37(7):47-48.
LI Wensheng,SHI Lei,WANG Baogang,FENG Xiaoyuan,HOU Yuru,YANG Junjun,ZHANG Changsong. Comparison of nutritional qualities of different flesh kiwifruit[J]. Food Science and Technology,2012,37(7):47-48.
[26] 劉雪平,張永濤,崔曉梅,顧召帥,崔愛華,劉云國. 不同桃品種的品質及加工特性評價分析[J]. 保鮮與加工,2023,23(6):34-40.
LIU Xueping,ZHANG Yongtao,CUI Xiaomei,GU Zhaoshuai,CUI Aihua,LIU Yunguo. Evaluation and analysis of qualities and processing characteristics of different peach varieties[J]. Storage and Process,2023,23(6):34-40.
[27] 張艷波,陳蕾,崔龍,李鋒. 吉林省李品種資源果實主要性狀鑒定與評價[J]. 北方果樹,2018(1):14-17.
ZHANG Yanbo,CHEN Lei,CUI Long,LI Feng. Identification and evaluation of fruit main characters of plum varieties in Jilin Province[J]. Northern Fruits,2018(1):14-17.