甘肃农业大学食品科学与工程学院蒋玉梅副教授等：“中国苦水玫瑰”氨基酸含量及其代谢香气组分与种植区域

2023-07-03 23:17:15

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“中国苦水玫瑰”是钝齿蔷薇和中国玫瑰的自然杂交半重瓣小花玫瑰，花色鲜艳、肉厚味纯、抗逆性强，花和花蕾富含有机酸、多酚、维生素、微量元素及氨基酸等营养功效成分，药用和食用价值高，已列入中国药食同源目录。玫瑰香气组分是玫瑰品质评价的重要指标，主要在开花过程中形成和释放，受玫瑰花品种、采摘时间和生长环境等因素影响。以甘肃永登县苦水镇为中心的周边地区是“中国苦水玫瑰”主要产区，其中上新沟、红城、大同3 个主产区遗传背景一致，气候环境因子相近，但是所产“中国苦水玫瑰”花的香气品质差异显著。

甘肃农业大学的把灵珍、蒋玉梅*和兰州海关技术中心的雷春妮等以永登县上新沟、红城、大同3 个地区种植的“中国苦水玫瑰”为试材，结合土壤因子，通过比较不同地区“中国苦水玫瑰”氨基酸含量及其代谢香气物质的差异，并利用主成分分析（PCA）以及偏最小二乘判别分析（PLS-DA）法分析“中国苦水玫瑰”的产地差异性，探讨土壤因子对苦水玫瑰花香气物质氨基酸代谢途径的调控作用，以期为“中国苦水玫瑰”营养品质的提升及栽培调控管理提供科学的数据支持。

1 不同种植区土壤理化性质分析

如表2所示，S1地区土壤中的全氮、速效钾含量、Mg^2＋和Ca^2＋最高，全氮含量为（0.69±0.09）g/kg，比S3地区高1 倍；速效钾含量（184.96±2.77）mg/kg分别较S2和S3地区高23.27%和21.47%；Mg^2＋和Ca^2＋含量分别较S2地区高24.32%和30.27%，较S3地区高43.39%和49.43%。S2地区土壤中的有效磷和有机质含量高于S1与S3，分别高出S1地区21.47%和18.96%，约是S3地区的17.04、1.94 倍；Na^＋、Cl^－、

、

含量显著高于S1和S3地区，分别为S1地区的2.65、4.63、1.98、1.37、2.02 倍，S3地区的25.49、26.63、2.42、5.96、1.58 倍。3 个采样点苦水玫瑰基地土壤pH值在8.03～8.3之间，总体呈现弱碱性。

以特征值大于1为依据，共提取了2 个PC，其中如图1A所示，PC1可清楚区分S3玫瑰土壤样与S1、S2土壤样，PC2可有效区分S1与S2玫瑰土壤样，说明3 个苦水玫瑰种植区的土壤性质差异显著。由图1B可知，

、有效磷、

VIP得分均大于1.0，是受地区影响最大的3 个组分，其次是Na^＋、Ca^2＋、速效钾、Cl^－、

, 除了Ca^2＋和速效钾，其他6 种物质在S2地区中含量均高于其他地区。

2 不同种植区的“中国苦水玫瑰”中氨基酸含量分析

由表3可看出，“中国苦水玫瑰”中含有丰富的氨基酸，包含5 种人体必需氨基酸（Ile、Leu、Lys、Phe、Val）和8 种非必需氨基酸（Ala、Ser、Glu、Gly、Tyr、His、Arg、Pro），由于在盐酸水解时色氨酸被破坏，所以未能检出。不同地区苦水玫瑰花瓣中各氨基酸组分及氨基酸总量差异均达到显著水准，其中谷氨酸和脯氨酸占比最高。S1地区丙氨酸含量（24.54±0.82）mg/100 g和精氨酸含量（5.50±0.17）mg/100 g较高，显著高于S 2 及S 3 地区；S 2 地区亮氨酸含量（1.71±0.05）mg/100 g、异亮氨酸含量（3.62±0.07）mg/100 g、缬氨酸含量（7.94±0.21）mg/100 g、苯丙氨酸含量（17.35±0.58）mg/100 g均为最高；S3地区的赖氨酸含量（28.96±0.47）mg/100 g较高，约为S2地区的300多倍，同时氨基酸总量也为最高，而苯丙氨酸含量最低，仅为（1.52±0.04）mg/100 g。

以Glu、Ser、His、Gly、Arg、Ala、Tyr、Val、Phe、Ile、Leu、Lys、Pro 13 种主要氨基酸的含量为变量，对来自3 个不同地区的“中国苦水玫瑰”进行PCA及PLS-DA。分析结果生成了2 个PC，累计解释方差为98.5%。由图2A可知，“中国苦水玫瑰”氨基酸组成及含量可以明显分为3 个区域，同时由图2B可知，谷氨酸、丙氨酸、赖氨酸、脯氨酸的VIP得分＞1，是影响不同地区玫瑰样品氨基酸构成的主要组分，除了丙氨酸，其余3 个氨基酸均在S3地区含量最高。缬氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸和组氨酸在S2地区贡献性较高，支链氨基酸和芳香族氨基酸是香气氨基酸代谢路径的前体物质，其含量在S2地区样品中最高，与表3中氨基酸的实际含量相符合。

3 “中国苦水玫瑰”氨基酸代谢类香气物质分析

如表4所示，实验由“中国苦水玫瑰”花中定性定量氨基酸代谢类香气物质11 种，共有香气物质为甲基丁香酚、3-苯丙醇、丁香酚、苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛；其中苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛含量较高，三者约占氨基酸代谢香气物质总量的76.80%～83.83%；氨基酸类代谢香气物质种类：S3＞S2＞S1；氨基酸代谢香气总含量最高的是S3地区（28.28±2.32）μg/g，其次是S1地区（24.30±5.64）μg/g，S2地区含量（24.10±1.37）μg/g最低。S3地区花瓣中氨基酸代谢香气物质最多，以甘肃永登县苦水镇为中心的周边地区是“中国苦水玫瑰”主要产区，其中上新沟、红城、大同3 个主产区遗传背景一致，气候环境因子相近，但是所产“中国苦水玫瑰”花的香气品质差异显著。

4 氨基酸及其代谢香气物质与土壤性质相关性分析

如图3A所示，土壤因子与氨基酸含量相关性分析表明：土壤的全氮含量、Mg^2＋和Ca^2＋含量与酪氨酸和丙氨酸显著正相关；土壤有效磷、有机质、含量与亮氨酸及苯丙氨酸含量均呈极显著正相关；Na^＋、Cl^－、与香气合成有关的支链氨基酸缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸均呈正相关；与异亮氨酸呈极显著正相关。如图3B所示，土壤因子和氨基酸代谢类香气含量相关性分析显示，土壤的全氮含量与苯甲醛极显著正相关，与丁香酚和顺式-甲基异丁香酚呈显著负相关；Mg^2＋和Ca^2＋与甲基丁香酚和苯甲醛呈正相关；Na^＋、Cl^－、、、有效磷、有机质、含量均与水杨酸甲酯呈正相关，其中Na^＋、Cl^－、、的相关性显著；土壤pH值与苯甲酸乙酯、顺式-甲基异丁香酚、丁香酚、3-羟基-2-丁酮均存在正相关，但相关性不明显。

5 讨论

本实验分析得出，受地区影响较大的土壤组分中

、有效磷、

、Na^＋、Cl^－、

在红城地区中含量最高，说明红城地区土壤养分较其他两个地区丰富，且不同“中国苦水玫瑰”种植基地土壤构成存在差异。土壤养分直接影响植物的营养吸收和其初级和次级代谢，进而影响植物源食品原料的组分构成。

本实验发现不同种植区“中国苦水玫瑰”氨基酸含量和氨基酸代谢类香气均存在很大差异，其主要原因在于不同地区土壤间理化性质差异显著，进而影响了玫瑰初级代谢产物氨基酸和次级代谢产物香气的积累。

本实验种植苦水玫瑰土壤中全氮含量与酪氨酸和丙氨酸存在显著正相关关系，与苯甲醛存在极显著正相关，说明氮参与了酪氨酸和丙氨酸的合成途径，并且影响了其代谢为香气物质苯甲醛的过程。相关性分析还表明土壤有效磷与苯丙氨酸含量呈极显著正相关，与水杨酸甲酯呈正相关关系，磷是芳香族物质的苯环形成过程所需能量和酶的组成成分，而苯丙氨酸又是香气化合物水杨酸甲酯的前体物质，因此可知，土壤中磷会影响玫瑰样品中苯丙氨酸代谢生成水杨酸甲酯过程中酶促反应和能量代谢。本实验同时发现，土壤速效钾也与苯甲醛和甲基丁香酚呈正相关。

6 结论

“中国苦水玫瑰”花瓣中含有丰富的氨基酸，不同种植区域氨基酸含量差异显著，谷氨酸、丙氨酸、赖氨酸、脯氨酸是影响不同地区玫瑰样品氨基酸构成的主要组分，大同地区氨基酸总量最高，红城地区支链氨基酸与苯丙氨酸含量较高。在苦水玫瑰中共检出氨基酸代谢类香气物质11 种，其含量在3 个地区存在一定的差异，大同地区玫瑰中释放的氨基酸代谢类香气物质较多，红城地区最少。不同地区“中国苦水玫瑰”种植的土壤理化指标无明显相似性，

、有效磷、

是受地域影响最大的3 个组分，且土壤全氮含量与酪氨酸和丙氨酸显著正相关，与苯甲醛极显著正相关，土壤有效磷与苯丙氨酸含量呈极显著正相关，与水杨酸甲酯呈正相关，土壤速效钾也与苯甲醛和甲基丁香酚呈正相关，Mg^2＋和Ca^2＋含量对甲基丁香酚和苯甲醛形成和积累可能具有一定的协同作用。

本文《“中国苦水玫瑰”氨基酸含量及其代谢香气组分与种植区域的相关性》来源于《食品科学》2023年44卷08期277-283页. 作者：把灵珍，王波，雷春妮，王慧珺，张祯，周小平，李霁昕，蒋玉梅. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220402-024.

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