砀山酥梨高糖芽变果实主要品质特征成分的代谢谱分析

论文摘要

果实中含有大量的糖、酸等营养成分，果实的糖酸比对果实的甜、酸味有明显作用；而氨基酸参与着果实其他品质特征成分的合成，同时也具有一定营养价值；芳香物质在不同果实中所含的类别千差万别，因而其风味各异。果实中的主要品质特征成分在果树生长代谢的过程中相互联系，并相互转化从而形成相关的代谢网络，共同组成着果实内代谢产物的代谢流。代谢组学技术在果实品质研究上应用，不仅可以揭示糖、酸、氨基酸、香气物质等特征品质成分在果树体中的形成、转化及其相互关系的本质规律，阐明果实品质的形成机理，而且有助于利用现代生物技术进行水果品种改良和品质调控。砀山酥梨（Pyrus bretschneideri Rehd. cv. Dangshansuli）园艺学分类上介于白梨和砂梨之间，为我国栽培面积最大的梨品种之一，在我国和安徽省砀山地区有着悠久的栽培历史。砀山酥梨是以山梨醇为主要光合产物形态的蔷薇科木本果树，其果实品质的组成、特点和形成机理不同于其他园艺作物。近年来，在对砀山酥梨种质资源的持续调查中，发现了一株酥梨的高糖芽变品系。本文拟以砀山酥梨果实为试材，通过对酥梨高糖芽变果实和非变异果实中糖以及与糖代谢密切相关的重要果实品质特征成分（包括有机酸、氨基酸和芳香物质）的代谢谱分析，分别制备成熟期酥梨果实的有机相提取物以及水相提取物，利用气-质联用技术（GC-MS）进行样品分析并依据NIST和Wiley数据库，对GC-MS分析图谱中各代谢物组分进行结构解析；采用高效液相色谱（HPLC）结合荧光检测的方法，对芽变果实和非芽变果实样品中的主要氨基酸组分含量的差异进行检测。比较酥梨高糖芽变果实和非变异果实在主要品质特征成分组成上的差异，为阐明酥梨高糖芽变果实糖异常积累的生理机制提供实验依据。实验取得以下主要结果：通过对成熟酥梨高糖芽变果实和非变异果实有机相提取物的GC-MS分析，从中共鉴定出111种化合物，含量较高的化合物包括5-乙基-2-甲基辛烷、十四烷、二十六醇、十八烷、十二碳烯基丁二酸酐、庚酰酸酐、棕榈酸、十六醇、十九酮、邻苯二甲酸酯、棕榈醛、十八醛、谷甾醇、羽扇豆醇等。多元统计分析结果表明，成熟酥梨高糖芽变果实和非变异果实的有机相提取物能得到良好区分；分布于载荷图边缘离散度较大的代谢物，对酥梨高糖芽变果实和非变异果实样品的模式分型（cluster pattern）贡献值往往也较大。代谢网络的分析结果表明，酥梨芽变果实有机相提取物中具高度关联的代谢物组分显著多于非变异果实。通过对成熟酥梨高糖芽变果实和非变异果实的水相提取物的GC-MS分析，从中共鉴定出87种化合物，含量较高的代谢物组分包括糖类、有机酸类、醇类、糖醇类、氨基酸等，其中果糖、葡萄糖、蔗糖、山梨醇、木糖醇、帕拉金糖、苹果酸、己酸、脯氨酸、肌醇含量较高。酥梨果实水相提取物的代谢网络分析结果表明，酥梨芽变果实水相提取物中代谢物组分的关联度很高，具有紧密关联的代谢物组分较多，显著多于非变异果实。利用高效液相色谱法结合荧光检测技术，对果实中氨基酸进行定性定量分析。结果表明，成熟期酥梨高糖芽变果实和非变异果实在氨基酸含量上有着显著差异。其中，在酥梨高糖芽变果实中，谷氨酸和胱氨酸含量分别为非变异果实的1.25和0.50倍，与非变异果实之间存在显著差异；而丙氨酸和脯氨酸含量分别为非变异果实的1.51和2.29倍，与非变异果实之间差异极显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 文献综述
• 1.1 果实主要风味物质特征成分
• 1.1.1 糖
• 1.1.2 有机酸
• 1.1.3 氨基酸
• 1.1.4 芳香物质
• 1.2 代谢组学
• 1.2.1 定义及特点
• 1.2.2 代谢组学研究方法
• 1.2.3 代谢组学与其他组学的区别和联系
• 2 引言
• 2.1 研究目的和意义
• 2.2 研究内容和技术路线
• 2.2.1 研究内容
• 2.2.2 技术路线
• 2.3 课题来源
• 3 材料与方法
• 3.1 材料
• 3.2 主要仪器设备
• 3.3 实验药品
• 3.4 实验方法
• 3.4.1 酥梨果实有机相提取物的代谢谱分析样品制备
• 3.4.2 酥梨果实水相提取物的代谢谱分析
• 3.4.3 氨基酸的定性定量分析
• 4 结果与分析
• 4.1 酥梨果实有机相提取物的代谢谱分析
• 4.1.1 酥梨果实有机相提取物的 GC-MS 分析
• 4.1.3 有机相提取物 GC-MS 数据的多元统计分析
• 4.2 酥梨果实水相提取物的代谢谱分析
• 4.2.1 酥梨果实水相提取物的 GC-MS 分析
• 4.2.3 水相提取物 GC-MS 数据的多元统计分析
• 4.3 氨基酸的定性定量分析
• 4.3.1 标准曲线
• 4.3.2 成熟期酥梨果实样品中主要氨基酸组分的动态变化
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介