劉周斌，毛蓮珍，黃 宇，戴云花，李紫瑜，歐立軍

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，園藝作物種質(zhì)創(chuàng)新與新品種選育教育部工程研究中心，蔬菜生物學(xué)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128）

辣椒是茄科植物中的一種重要蔬菜作物，在世界范圍廣泛種植，是世界上產(chǎn)量最大的調(diào)味料作物[1]。中國是世界上最主要的辣椒種植國家，年均辣椒種植面積133萬 hm2，經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值700億 元，占世界蔬菜總產(chǎn)值的16.67%[2]。辣椒果實除了被廣泛用作蔬菜和香辛料外，還被用作藥品、化妝品、天然著色劑和裝飾品[3-4]。辣椒果實中能夠合成并積累辣椒素、香味、色素（花青素和類胡蘿卜素）以及VC和VE等各類維生素[5]，被認(rèn)為是基本營養(yǎng)的良好來源[6]。同時隨著人民生活水平的提高，辣椒果實的品質(zhì)性狀也越來越受到重視。近年來，對辣椒果實的研究逐漸從產(chǎn)量方面轉(zhuǎn)向品質(zhì)成分分析方面，以期獲得符合消費者品質(zhì)需求的產(chǎn)品。

果實品質(zhì)由多因素影響，果實中可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸及VC等含量是決定風(fēng)味和營養(yǎng)品質(zhì)的重要因素，也決定了其商品價值。果實成熟涉及芳香氣味和外觀色澤等質(zhì)地感官變化，這是一個在果實發(fā)育過程中基因調(diào)節(jié)的過程[7]。研究發(fā)現(xiàn)番茄果實中VC和己糖在不同發(fā)育階段以及不同品種中存在明顯的積累差異[8]，在獼猴桃果實發(fā)育過程中可溶性蛋白的積累也因發(fā)育階段和品種的差異而存在不同[9]，這進(jìn)一步證實了發(fā)育時期和品種的差異會導(dǎo)致果實品質(zhì)不同。Iglesias等[10-11]對‘Gala’和‘Fuji’蘋果不同發(fā)育時期果實顏色、花青素含量和品質(zhì)的變化差異進(jìn)行了研究，并確定了果實品質(zhì)最佳的采收期。Jiménez等[12]研究了橄欖不同發(fā)育時期果實品質(zhì)的形成和變化，確定了多個橄欖品種的最佳品質(zhì)采收期。

近年來國內(nèi)外對辣椒產(chǎn)量相關(guān)性狀、抗病相關(guān)性狀和栽培技術(shù)等方面進(jìn)行了一定的研究，但對辣椒品質(zhì)，尤其是果實發(fā)育品質(zhì)的研究較少，目前對辣椒青熟和紅熟期果實品質(zhì)的研究主要集中在抗氧化物層面上[13]。不同于蘋果[10]、香蕉[14]和芒果[15]等呼吸躍變型果實隨著乙烯釋放量的大幅升高果實品質(zhì)和成熟度會在短期發(fā)生顯著變化，辣椒作為非呼吸躍變型作物，基因型的差異導(dǎo)致其在整個果實發(fā)育的過程中形態(tài)、品質(zhì)、色澤等方面具有明顯的多樣性；此外，辣椒可食用時期長，從嫩果期到紅熟期皆可食用，其中青熟期和紅熟期是兩個主要食用時期。因此，了解不同基因型辣椒不同發(fā)育時期的整體品質(zhì)特征對于了解辣椒果實品質(zhì)形成機理及其調(diào)控具有重要的理論意義，同時對于確定不同基因型辣椒的最佳品質(zhì)食用時期以及品質(zhì)性狀的育種改良具有重要的應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

5 種不同基因型辣椒品種：螺絲型辣椒‘SJ11-3’、短羊角型辣椒‘06g19-1-1-1’、朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’、 長線型辣椒‘L2016-61’和燈籠型甜椒‘THNX143’均由湖南省蔬菜研究所提供（表1）。將供試種子催芽播種后在溫室內(nèi)進(jìn)行栽培（28 ℃光照16 h，20 ℃黑暗8 h）。在花期標(biāo)記花朵，分4個不同發(fā)育階段采收：嫩果期（花后20 d）；青熟期（花后30 d）；轉(zhuǎn)色期（花后40 d）；紅熟期（花后50 d）。從3 株單株上采集每個發(fā)育階段的9個果實（去掉種子，采集胎座用于辣椒素測定），每個時間點設(shè)置3個生物學(xué)重復(fù)。

表1 5 種不同基因型辣椒表型性狀統(tǒng)計Table 1 Statistics of phenotypic traits of five different genotypes of pepper

總可溶性糖、果糖、蔗糖、葡萄糖、總蛋白質(zhì)含量和游離氨基酸濃度測定試劑盒 南京建成生物工程有限公司；辣椒素檢測試劑盒 美國Beacon公司；NaOH、甲醇 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；草酸 天津北聯(lián)精細(xì)化工有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）、蒽酮 北京索萊寶科技有限公司；3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）、抗壞血酸 美國Sigma公司；DL-α-生育酚 湖南萬麗榮生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1780紫外-可見分光光度計 日本島津公司；多功能酶標(biāo)儀 奧地利帝肯公司；藥材粉碎機 東莞市華太電器有限公司；超聲波清洗器 寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 糖類、蛋白質(zhì)含量和氨基酸濃度的測定

取0.1 g待測果肉置于冰水浴預(yù)冷的研缽中，添加400 μL生理鹽水作為研磨液，外加均質(zhì)玻璃珠充分研磨至勻漿。勻漿在2 500 r/min、4 ℃條件下離心10 min，取上清液待測。采用相應(yīng)試劑盒測定總可溶性糖、果糖、蔗糖、葡萄糖、可溶性蛋白含量和游離氨基酸濃度。

1.3.2 VC含量的測定

按照Zhang Yu等的方法測定辣椒果實樣品中VC的含量[16]。稱取1 g辣椒果肉用10 mL體積分?jǐn)?shù)2%草酸溶液勻漿、4 000 r/min離心10 min、過濾后置于暗處保存，吸取2 mL提取液然后加入0.8 mL 1 mol/L氫氧化鈉溶液。使用UV-1780紫外-可見分光光度計在243 nm波長處測定吸光度。以抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液（0、24、48、72、96 μg/mL和120 μg/mL）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后將樣品吸光度代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算得到樣品VC含量，單位為μg/g。

1.3.3 VE含量的測定

按照Baydar等[17]的方法測定辣椒果肉VE含量。利用DL-α-生育酚標(biāo)準(zhǔn)品溶液（0、25、50、100、150、200 μg和250 μgDL-α-生育酚加入0.2 mL乙酸乙酯中）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。將1 mL DPPH溶液（20 mg DPPH+50 mL乙酸乙酯）加入裝有200 μLDL-α-生育酚標(biāo)準(zhǔn)品的試管中，每個試管中含有0.2 g辣椒果肉。利用UV-1780紫外-可見分光光度計在522 nm波長處測定吸光度。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算VE含量，單位為μg/g。

1.3.4 辣椒紅素含量的測定

去籽去柄辣椒果實在60 ℃處理下至完全干燥，用粉碎機研磨并收集過40 目網(wǎng)篩的辣椒粉。精確稱取1 g辣椒粉末于100 mL的容量瓶中并用丙酮定容，將上述溶液置于超聲波清洗器（溫度42 ℃、超聲時間20 min、功率60 W）中萃取，隨后用濾紙過濾并收集辣椒紅素過濾液。精確吸取5 mL過濾液并用丙酮稀釋至50 mL，取適量倒入光徑1 cm比色皿中，以丙酮作對照，取約2 mL稀釋液用UV-1780紫外-可見分光光度計測定其在460 nm波長處的吸光度。以色價來反映辣椒紅素的含量，色價的計算如式（1）所示。

式中：E為色價；A為實測試樣的吸光度；F為稀釋因子；m為樣品的干質(zhì)量/g。

1.3.5 辣椒素含量的測定

從各辣椒樣品中收集去掉果肉和種子后的胎座部分，在60 ℃下處理至完全干燥后研磨成均勻粉末，過40 目篩，取胎座干粉0.1 g于10 mL容量瓶中，加甲醇定容。將胎座粉溶液置于60 W功率超聲波清洗器中超聲15 min，過濾后收集濾液，再向濾渣中加入10 mL甲醇重復(fù)超聲一次，將兩次收集的濾液混合，得辣椒素提取液。然后用辣椒素試劑盒測定辣椒素含量。

1.3.6 木質(zhì)素含量的測定

參照Syros[18]、Estrada[19]等的方法并稍作修改。辣椒果實去柄、去籽后烘干研磨成均勻粉末，過40 目篩，取果肉干粉0.02 g，放入10 mL磨口玻璃試管中，加入體積分?jǐn)?shù)25%溴乙酰-冰乙酸溶液2 mL，將試管口用玻璃塞密封，70 ℃恒溫水浴30 min，每10 min振蕩試管。加入3 mL 2 mol/L的NaOH溶液終止反應(yīng)，將混合液轉(zhuǎn)移至容量瓶并用冰乙酸定容至100 mL，在280 nm波長處測定溶液的吸光度，重復(fù)3 次。木質(zhì)素含量按式（2）計算。

式中：A280nm為樣品溶液在280 nm波長處吸光度；V為樣品溶液定容時的體積/L；m為樣品的干質(zhì)量/g。

1.3.7 纖維素含量的測定

參照Viles等[20]的方法并稍作修改。辣椒果實去柄、去籽后烘干研磨成均勻粉末，過40 目篩，稱取0.2 g果肉樣品粉末于燒杯中，置于冷水浴，加體積分?jǐn)?shù)50%H2SO460 mL，40 min后轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶，并用體積分?jǐn)?shù)50% H2SO4定容，搖勻后靜置。取上清液10 mL加入100 mL容量瓶中。在冷水浴條件下加蒸餾水定容，搖勻后取2 mL溶液于比色管中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%蒽酮0.5 mL，并沿管壁加5 mL濃H2SO4，蓋塞，搖勻，沸水浴中加熱5 min，靜置冷卻，然后在620 nm波長處測定吸光度，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算樣品中纖維素含量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：取10 mL比色管6 支，分別加入0、0.40、0.80、1.20、1.60、2.00 mL纖維素標(biāo)準(zhǔn)液，再分別加入蒸餾水2.00、1.60、1.20、0.80、0.40、0 mL并搖勻，每管纖維素質(zhì)量依次為0、40、80、120、160、200 μg。向每管加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%蒽酮0.5 mL，再沿管壁加5 mL濃H2SO4，蓋塞，搖勻，沸水浴中加熱5 min，靜置冷卻。然后在620 nm波長處測定不同質(zhì)量濃度纖維素溶液的吸光度并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.8 半纖維素含量的測定

采用鹽酸水解法和3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）法測定半纖維素含量。辣椒果實去柄、去籽后烘干研磨成均勻粉末，過40 目篩，稱取0.2 g果肉樣品粉末于100 mL燒杯中，加10 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)60% Ca(NO3)2溶液，加熱10 min，過濾后保留濾渣，用蒸餾水洗濾渣3 次后置于烘箱70 ℃烘干，再轉(zhuǎn)入250 mL三角瓶中，加入10 mL 2 mol/L的HCl溶液后沸水浴50 min，冷卻后過濾，用蒸餾水洗濾渣3 次，將濾液和洗滌液混勻。取0.5 mL濾液加1.5 mL DNS試劑后沸水浴10 min，冷卻后定容至25 mL，于540 nm波長處測定吸光度。再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程求出還原糖含量，然后乘以系數(shù)0.9得出樣品半纖維素含量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：取25 mL比色管8 支，分別加入0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液（1 mg/mL），各試管加蒸餾水至2 mL，再各加1.5 mL DNS，搖勻，沸水浴10 min，冷卻后定容至25 mL，在540 nm波長處測定吸光度并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

實驗結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Excel 2010和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，差異顯著性用Duncan’s檢驗法進(jìn)行多重比較。某個指標(biāo)的隸屬函數(shù)值等于該指標(biāo)測定值與最小值的差與該指標(biāo)極差值的比值，可按式（3）表示。若某一指標(biāo)與品質(zhì)為負(fù)相關(guān)，則利用反隸屬函數(shù)（式（4））進(jìn)行計算。

式中：Xi為某指標(biāo)測定值；Xmax為某指標(biāo)最大值；Xmin為某指標(biāo)最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒果實發(fā)育過程糖類物質(zhì)的變化

辣椒果實中可溶性糖主要以蔗糖、葡萄糖和果糖等形式存在，以果糖含量最為豐富。在辣椒果實發(fā)育的過程中，總可溶性糖含量隨果實的發(fā)育而不斷積累，這主要是蔗糖、葡萄糖和果糖等含量提升所致。這些糖類在嫩果期和青熟期差異較小，轉(zhuǎn)色期含量總體顯著升高，到紅熟期達(dá)到最高（圖1）。雖然不同基因型辣椒在發(fā)育過程中糖含量均呈上升趨勢，但不同基因型辣椒間糖含量存在差異。其中燈籠型甜椒‘THNX143’糖類含量在4個發(fā)育時期均為各基因型中最高，特別是其果糖含量，4個發(fā)育時期均顯著高于其他基因型。螺絲型辣椒‘SJ11-3’和長線型辣椒‘L2016-61’總可溶性糖含量在4個發(fā)育時期均無顯著差異，但果糖和蔗糖含量差異總體較大，葡萄糖含量差異總體較小。在嫩果期和青熟期，‘L2016-61’辣椒果糖含量較‘SJ11-3’辣椒分別顯著高出45.95%和54.97%；而蔗糖含量則較‘SJ11-3’分別顯著下降40.38%和48.05%。但在轉(zhuǎn)色期和紅熟期，長線型辣椒‘L2016-61’果實果糖和蔗糖含量則均低于‘SJ11-3’。而短羊角型辣椒‘06g19-1-1-1’和朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’總可溶性糖含量則在各個時期均處于較低水平。

圖1 辣椒果實不同發(fā)育時期糖類物質(zhì)含量的變化Fig. 1 Changes in carbohydrate contents in pepper fruit at different developmental stages

2.2 辣椒果實發(fā)育過程可溶性蛋白含量和游離氨基酸濃度的變化

可溶性蛋白含量總體隨果實的發(fā)育逐漸上升（圖2）。其中朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’在5個基因型辣椒中可溶性蛋白含量最高且顯著高于其他4 種，各個時期較含量最低的品種分別高出129.54%、121.22%、81.09%和176.07%，同時其含量隨發(fā)育的進(jìn)行顯著升高。而其余4個基因型辣椒大部分只有在青熟期向轉(zhuǎn)色期轉(zhuǎn)變的過程中可溶性蛋白含量大幅上升，其他階段含量雖有變化但變幅較小。不同基因型辣椒游離氨基酸濃度總體差異不明顯，在嫩果期和青熟期含量較為接近，轉(zhuǎn)色期和紅熟期螺絲型辣椒‘SJ11-3’和朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’游離氨基酸濃度顯著高于其他辣椒。游離氨基酸濃度在果實發(fā)育過程中的變化趨勢與可溶性蛋白含量相似，其積累主要在青熟期向轉(zhuǎn)色期轉(zhuǎn)變的過程中完成；5 種基因型辣椒在這一發(fā)育階段游離氨基酸濃度的增幅在57.78%～126.86%之間，其中朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’增幅最大，燈籠型辣椒‘THNX143’增幅最小。綜上，大部分辣椒果實可溶性蛋白和游離氨基酸的積累主要發(fā)生在青熟期向轉(zhuǎn)色期轉(zhuǎn)變的階段。

圖2 辣椒果實不同發(fā)育時期可溶性蛋白含量和游離氨基酸濃度的變化Fig. 2 Changes in total soluble protein and amino acid contents in pepper fruit at different developmental stages

2.3 辣椒果實發(fā)育過程VC和VE含量的變化

辣椒是一種富含VC的蔬菜作物，如圖3所示，不同基因型辣椒VC含量總體隨果實的發(fā)育不斷升高。在嫩果期和青熟期，朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’VC含量相較于其他辣椒處于較高水平，但轉(zhuǎn)色期和青熟期其VC含量無明顯升高。而其他4 種辣椒特別是螺絲型辣椒‘SJ11-3’和長線型辣椒‘L2016-61’的VC含量則顯著升高，兩者在轉(zhuǎn)色期較朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’分別升高49.19%和52.36%，紅熟期則分別高出82.06%和71.36%。辣椒中VE含量的變化則與VC不同，其在嫩果期即有大量VE生成并積累，隨著果實的發(fā)育并未出現(xiàn)含量大幅升高的現(xiàn)象。同時可以看出，不同基因型辣椒間VE含量存在顯著差異并且這種差異在各個發(fā)育時期總體保持穩(wěn)定。在5 種基因型中，朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’VE含量最高，短羊角型辣椒‘06g19-1-1-1’次之，燈籠型辣椒‘THNX143’含量最低。其中VE含量最高的‘CJ14-11-2-5-1’辣椒在4個發(fā)育時期分別較‘THNX143’辣椒高出3.48、3.26、2.54 倍和2.37 倍。

圖3 辣椒果實不同發(fā)育時期VC（A）和VE（B）含量的變化Fig. 3 Changes in vitamin C (A) and tocopherol (B) contents in pepper fruit at different developmental stages

2.4 辣椒果實發(fā)育過程辣椒紅素和胎座辣椒素含量的變化

辣椒果實中辣椒紅素與其他指標(biāo)不同，其含量雖總體呈上升趨勢，但其在嫩果期、青熟期和轉(zhuǎn)色期含量極低且增幅較小，含量升高主要集中在紅熟期顯著，即在果實轉(zhuǎn)紅的過程中完成，紅熟期各基因型辣椒果實辣椒紅素含量較轉(zhuǎn)色期顯著升高1.84～33.81 倍（圖4）。同時，紅熟期不同基因型辣椒間辣椒紅素含量具有顯著性差異，其中短羊角椒‘06g19-1-1-1’辣椒紅素含量最高，較含量最低的長線椒‘L2016-61’高出5.29 倍，其余3 種辣椒紅素含量介于此二者之間。辣椒中辣椒素含量也隨著果實的不斷發(fā)育而不斷增加，而不同基因型辣椒間辣椒素含量在嫩果期即呈現(xiàn)出顯著性差異，并且這種差異隨著果實的發(fā)育基本維持穩(wěn)定。其中朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’辣椒素含量最高，在各個發(fā)育時期均顯著高于其他基因型辣椒，其含量較辣椒素含量第二高的螺絲型辣椒‘SJ11-3’在各發(fā)育時期分別高出160.00%、44.72%、47.28%和66.27%；而含量最低的燈籠型辣椒‘THNX143’則較‘SJ11-3’分別減少74.00%、81.30%、96.32%和80.48%。

圖4 辣椒果實不同發(fā)育時期辣椒紅素（A）和胎座辣椒素（B）含量的變化Fig. 4 Change in capsanthin (A) and capsaicine (B) contents in pepper fruit at different developmental stages

2.5 辣椒果實發(fā)育過程木質(zhì)素、纖維素和半纖維素含量的變化

在辣椒果實的發(fā)育過程中，果肉木質(zhì)素含量總體逐漸升高，其中朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’在整個發(fā)育過程中增幅最小，紅熟期果肉木質(zhì)素含量較嫩果期僅升高20.55%，而燈籠型甜椒‘THNX143’增幅最大，紅熟期較嫩果期升高132.25%（圖5A）。如圖5B所示，果肉中纖維素和半纖維素含量則與木質(zhì)素含量變化趨勢相反，隨著果實的發(fā)育其含量逐漸降低。5 種不同基因型辣椒纖維素含量變化趨勢基本一致，其中燈籠型辣椒‘THNX143’纖維素含量最高，長線型辣椒‘L2016-61’次之，這兩種辣椒在各時期均顯著高于其他3個基因型辣椒，而‘SJ11-3’‘06g19-1-1-1’和‘CJ14-11-2-5-1’3 種辣椒在各時期均差異較小。如圖5C所示，不同基因型間辣椒半纖維素含量變化差異較大，其中短羊角型辣椒‘06g19-1-1-1’和朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’從嫩果期到青熟期含量大幅降低，降幅分別達(dá)到29.92%和34.44%，其余3個品種則降幅較小，降幅在7.29%～14.01%之間；轉(zhuǎn)色期和紅熟期‘06g19-1-1-1’半纖維素含量較高。而‘SJ11-3’則在整個發(fā)育過程中半纖維素含量均顯著低于其余4 種基因型辣椒。

圖5 辣椒果實不同發(fā)育時期木質(zhì)素（A）、纖維素（B）和半纖維素（C）含量的變化Fig. 5 Change in lignin (A), cellulose (B) and hemicellulose (C)contents in pepper fruit at different developmental stages

2.6 辣椒品質(zhì)相關(guān)性分析結(jié)果

在果實發(fā)育過程中果實的品質(zhì)之間往往存在一定的相關(guān)性。本研究中，通過對5個不同基因型辣椒進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析并對各品質(zhì)指標(biāo)在不同基因型辣椒中出現(xiàn)的最小相關(guān)系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計。如表2所示，在這些品質(zhì)指標(biāo)中，除纖維素和半纖維素含量與其他指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系外，其他品質(zhì)指標(biāo)之間均呈正相關(guān)關(guān)系。其中可溶性糖、果糖、蔗糖和葡萄糖含量之間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，這4 種糖中可溶性糖含量和蔗糖含量相關(guān)性最低。可溶性蛋白和游離氨基酸濃度與這4 種糖含量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，其中它們與果糖含量的正相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)分別為0.979和0.973。辣椒中特有的辣椒紅素含量與可溶性糖、果糖和VE含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.722、0.722和0.754；而辣椒素含量則與果糖含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.979，與可溶性糖、游離氨基酸濃度和辣椒紅素呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.710、0.718和0.769。

表2 辣椒果實不同發(fā)育時期營養(yǎng)及品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between nutrients and quality indexes of pepper fruit at different development stages

2.7 不同基因型辣椒材料品質(zhì)差異綜合比較

為了綜合評價不同基因型辣椒的品質(zhì)差異，采用多指標(biāo)的隸屬函數(shù)值法來對青熟期（商品成熟期）和紅熟期（生理成熟期）兩個主要食用的辣椒果實發(fā)育時期13個品質(zhì)指標(biāo)加權(quán)隸屬函數(shù)值和總加權(quán)隸屬函數(shù)值進(jìn)行綜合評價。由于木質(zhì)素、纖維素和半纖維素在辣椒果實中含量越豐富，其果肉質(zhì)地越硬越粗糙，食用口感也越差，因此對這3個品質(zhì)指標(biāo)采用反隸屬函數(shù)值法計算，而其余10個品質(zhì)指標(biāo)則采用隸屬函數(shù)法計算函數(shù)值。

從表3中可以看出5 種不同基因型辣椒青熟期（商品成熟期）13個品質(zhì)指標(biāo)的加權(quán)隸屬函數(shù)值及總加權(quán)隸屬函數(shù)值。其中‘THNX143’果實糖類和VC含量品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)；‘CJ14-11-2-5-1’可溶性蛋白、VE、辣椒素和辣椒紅素含量品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)；而‘SJ11-3’的游離氨基酸、木質(zhì)素、纖維素和半纖維素含量品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)。根據(jù)總加權(quán)隸屬函數(shù)值評價出的青熟期（商品成熟期）果實品質(zhì)由高到低的順序為朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’＞螺絲型辣椒‘SJ11-3’＞燈籠型甜椒‘THNX143’＞短羊角型辣椒‘06g19-1-1-1’＞長線型辣椒‘L2016-61’。

表3 辣椒果實成熟期綜合品質(zhì)指標(biāo)的加權(quán)隸屬函數(shù)值Table 3 Weighted membership function values of comprehensive quality indexes of pepper fruits at different developmental stages

從表3中還可以看出，5 種不同基因型辣椒紅熟期（生理成熟期）13個品質(zhì)指標(biāo)的加權(quán)隸屬函數(shù)值及總加權(quán)隸屬函數(shù)值。其中‘THNX143’果實糖類品質(zhì)指標(biāo)仍為各基因型中最優(yōu)；‘CJ14-11-2-5-1’果實總可溶性蛋白、游離氨基酸、VE和辣椒素含量品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)；‘06g19-1-1-1’果實辣椒紅素和纖維素含量品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)；‘SJ11-3’辣椒VC和木質(zhì)素含量品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)。根據(jù)總加權(quán)隸屬函數(shù)值評價出的紅熟期（生理成熟期）果實品質(zhì)由高到低的順序為螺絲型辣椒‘SJ11-3’＞朝天型辣椒‘CJ14-11-2-5-1’＞燈籠型甜椒‘THNX143’＞短羊角型辣椒辣椒‘06g19-1-1-1’＞長線型辣椒‘L2016-61’。

3 討 論

果實中可溶性糖主要以蔗糖、葡萄糖和果糖的形式存在，在香蕉[21]和酸棗[22]發(fā)育過程中分別以葡萄糖和蔗糖含量最高，而在本研究中，辣椒果實發(fā)育各階段均以果糖含量最為豐富。辣椒中糖類物質(zhì)含量在嫩果期和青熟期差異較小，轉(zhuǎn)色期含量顯著升高，到紅熟期達(dá)到最高，這是因為發(fā)育前期主要是果實的膨大過程，而隨著果實的成熟和軟化，果實細(xì)胞的分解和水解過程中會發(fā)生淀粉向糖的轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)糖類物質(zhì)的積累[23]。盡管辣椒果實在發(fā)育過程中糖含量均呈上升趨勢，但5 種辣椒間糖類物質(zhì)含量互有差異。Nergiz等[24]在對橄欖可溶性糖的研究中也發(fā)現(xiàn)不同品種間存在含量差異。綜上，辣椒中糖類含量也受到基因型差異的影響。

蛋白質(zhì)和氨基酸是果實的主要營養(yǎng)成分。辣椒中可溶性蛋白含量總體隨果實的發(fā)育逐漸上升，這與前人在獼猴桃[9]和櫻桃番茄[25]中的研究結(jié)果一致。氨基酸作為組成蛋白質(zhì)的基本單位，游離氨基酸濃度在果實發(fā)育過程中的變化趨勢與可溶性蛋白含量變化趨勢相似，其變化主要發(fā)生在青熟期向轉(zhuǎn)色期轉(zhuǎn)變的過程中。前人研究表明，在果實發(fā)育的顏色轉(zhuǎn)變過程中，葉綠體向染色質(zhì)體的生物學(xué)變化會造成許多葉綠體中可溶性膜相關(guān)質(zhì)體蛋白含量降低，更多染色質(zhì)特異性蛋白積累，導(dǎo)致可溶性蛋白含量升高[26-27]。

VC是一種重要的水溶性維生素，天然存在于水果和蔬菜中，被廣泛用作食品添加劑和抗氧化劑。有研究表明，同一植物不同器官及不同植物在不同發(fā)育時期VC含量不同[28-29]。同時果實中VC含量主要受其遺傳因素的影響[30]。因此，基因型的差異可能是導(dǎo)致5 種不同基因型辣椒在發(fā)育過程中VC含量增幅及最終含量存在差異的重要原因。辣椒中VE含量的變化則與VC不同，其在嫩果期即大量生成并積累，隨著果實的進(jìn)一步發(fā)育增幅減小。前人研究發(fā)現(xiàn)，辣椒中VE與辣椒紅素在合成中共用同一種底物雙牻牛兒基二磷酸[31-32]，而辣椒紅素主要是在紅色果實中合成[33]。因此，在果實發(fā)育的初期，雙牻牛兒基二磷酸可能主要用于VE的合成，導(dǎo)致其前期含量高。而辣椒中辣椒紅素在嫩果期、青熟期和轉(zhuǎn)色期含量極低且增幅較小，含量的顯著升高主要集中在紅熟期即果實轉(zhuǎn)紅的過程中完成，而這一階段VE含量的增幅開始降低。

辣椒素是辣椒中特有的揮發(fā)性物質(zhì)，是辣椒果實中的辣味成分。由于辣椒素合成關(guān)鍵酶主要位于果實胎座表皮細(xì)胞的液泡膜上[34-35]，因此辣椒中辣椒素含量主要集中在辣椒果實的胎座中。辣椒素在果實發(fā)育的早期就開始形成，并在成熟過程中不斷積累，直到果實完全成熟時達(dá)到最大值，隨后辣椒素含量逐漸下降[36]。本研究中，辣椒中辣椒素含量隨著果實的發(fā)育不斷增加，辣椒素含量并未呈現(xiàn)下降趨勢，這表明50 d的紅熟果還并未達(dá)到完全成熟狀態(tài)而進(jìn)入衰老期。相關(guān)研究認(rèn)為果實中辣椒素含量與果形呈顯著負(fù)相關(guān)，小果形辣椒素含量比大果形高[37]。本研究中，‘SJ11-3’辣椒果實果形明顯大于‘06g19-1-1-1’辣椒，但其辣椒素含量顯著高于小果形的‘06g19-1-1-1’辣椒；同時線椒‘L2016-61’果實果形顯著小于‘SJ11-3’，而辣椒素含量也顯著低于‘SJ11-3’。因此，本實驗發(fā)現(xiàn)辣椒果形大小與辣椒素含量并不存在必然聯(lián)系，而可能與遺傳等因素密切相關(guān)。

大量研究表明木質(zhì)素合成的中間產(chǎn)物苯丙氨酸和酚類化合物同樣參與辣椒素的生物合成，因此在辣椒果實中木質(zhì)素的合成與辣椒素的合成存在競爭關(guān)系[38-39]。本研究中，辣椒發(fā)育過程中果肉木質(zhì)素含量總體有小幅升高趨勢，這與前人研究中木質(zhì)素含量逐漸下降的結(jié)果[40]不一致。但通過對不同基因型辣椒間木質(zhì)素含量的變化差異分析發(fā)現(xiàn)，辣椒素含量較高的‘SJ11-3’和‘CJ14-11-2-5-1’在整個發(fā)育過程中木質(zhì)素含量增幅較小，而辣椒素含量相對較低的‘06g19-1-1-1’‘L2016-61’和‘THNX143’木質(zhì)素含量增幅則較大。這表明木質(zhì)素含量的變化可能受到了辣椒素含量的競爭性影響，不同品種辣椒素含量越高、增幅越大，其木質(zhì)素含量的增幅則越低，反之木質(zhì)素含量增幅越高。纖維素和半纖維素是構(gòu)成細(xì)胞壁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的基本骨架，它們在果實發(fā)育過程中的含量與果實成熟時的質(zhì)地硬度、脆度、果肉粗細(xì)等密切相關(guān)[41]。本研究中辣椒纖維素和半纖維素含量與木質(zhì)素含量變化趨勢相反，隨著果實的發(fā)育其含量逐漸降低，與前人在番茄[42]中的研究結(jié)果一致。相關(guān)研究表明纖維素和半纖維素含量高的果實質(zhì)地較硬、果肉粗糙、化渣性差，且食用口感較差[43]。本研究中螺絲型辣椒‘SJ11-3’由于口感細(xì)膩深受消費者青睞，在整個發(fā)育過程中半纖維素含量均顯著低于口感較差的‘06g19-1-1-1’辣椒。因此，辣椒發(fā)育過程中半纖維素含量變化的差異可能是導(dǎo)致其食用口感產(chǎn)生巨大差異的重要原因之一。

4 結(jié) 論

通過對5 種不同基因型辣椒材料果實發(fā)育過程中品質(zhì)性狀變化趨勢的研究，發(fā)現(xiàn)不同基因型辣椒材料品質(zhì)變化趨勢總體基本一致，除纖維素和半纖維素外，其余品質(zhì)性狀指標(biāo)含量均隨果實的發(fā)育不同程度上升，同時本研究發(fā)現(xiàn)果實發(fā)育過程中青熟期向轉(zhuǎn)色期轉(zhuǎn)變是發(fā)育過程中品質(zhì)性狀變化最明顯的階段。相關(guān)性分析結(jié)果表明除纖維素和半纖維素含量與其他品質(zhì)指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系外，其他品質(zhì)指標(biāo)之間均呈正相關(guān)關(guān)系。通過對5 種不同基因型辣椒材料在青熟期和紅熟期兩個主要食用階段的品質(zhì)綜合評價發(fā)現(xiàn)，青熟期（商品成熟期）品質(zhì)性狀綜合評分由高到低依次為‘CJ14-11-2-5-1’＞‘SJ11-3’＞‘THNX143’＞‘06g19-1-1-1’＞‘L2016-61’，紅熟期（生理成熟期）品質(zhì)性狀綜合評分依次為‘SJ11-3’＞‘CJ14-11-2-5-1’＞‘THNX143’＞‘06g19-1-1-1’＞‘L2016-61’。