不同青海品种干制苦瓜（Solanum muricatum）中非挥发性与挥发性代谢物的特征分析：一种代谢组学方法

《Food Bioscience》：Characterization of non-volatile and volatile metabolites in dried Pepino (Solanum muricatum) from different Qinghai varieties: A metabolomics approach

　　

摘要：

品种差异对干制香瓜片的质量有着重要影响。本研究通过感官评价、颜色分析以及挥发性和非挥发性化合物的代谢组学分析，对四个品种（青天香、青干香、青宁香和青玉香）进行了评估。在这四个品种中，共检测到1,171种非挥发性代谢物以及6,290种经过标注的非冗余挥发性成分；在非挥发性代谢物中，有115种存在显著差异，它们主要存在于核苷酸代谢、植物激素信号传导以及苯并噁嗪类化合物生物合成途径中。通过相对气味活性值分析，确定了7种具有关键香气活性的化合物（ROAV≥1），其中（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、庚醛和2-戊基呋喃被认为是具有特征性贡献的化合物。综合分析表明，青天香的总体感官质量最佳，其代谢物组成也最为均衡。本研究首次系统地分析了干制香瓜片中的关键代谢物，为选择适合加工的品种、控制产品质量以及进一步开发香瓜制品提供了理论依据。

引言

香瓜，学名为，是一种原产于南美洲安第斯地区的茄科水果。由于其口感宜人、外观诱人且能适应多种气候条件，香瓜逐渐被引入并在世界许多地区种植，包括亚洲和欧洲。在中国，一些品种已在青海等高原地区成功栽培，那里独特的生态条件有利于香瓜的生长和果实品质的提升。香瓜还因其丰富的营养成分而受到重视，其中含有多酚、黄酮类化合物、氨基酸和维生素等多种生物活性物质（Sajjad等人，2024；C. Su等人，2022；Zhao等人，2023）。然而，新鲜香瓜的含水量和糖分较高，容易在采收后出现变质和微生物污染，这大大限制了它的储存稳定性和工业利用价值（Yang等人，2023）。

干燥被公认为是延长易腐水果和蔬菜保质期、便于储存、运输和销售的有效方法。因此，由于具有独特的风味和更长的稳定性，干制果蔬产品在食品加工和消费市场占据着重要地位（Figiel & Michalska，2016）。对于香瓜而言，制作干制香瓜片被认为是一种提升产品价值和市场竞争力的有效途径（Bassey等人，2022）。不过，干燥方法对产品质量有着重要影响，因为它会显著影响产品的颜色、质地、感官特性以及营养和风味物质的保留情况（Shende & Datta，2019；Suo等人，2025；M. Zhang等人，2017）。近年来，由于碳纤维远红外线干燥技术和热泵干燥技术在能源效率、干燥效果和品质保持方面的优势，它们在果蔬加工领域越来越受到关注，为生产高品质干制香瓜产品带来了新的可能（Chao等人，2023）。

现有的研究主要集中在香瓜的栽培特性、新鲜果实的品质、采后变化以及与风味相关的代谢物方面，而对干制香瓜产品的系统研究仍然较少（Contreras等人，2016；Z. Sun等人，2022；Yang等人，2023；Zhao等人，2023）。虽然已有研究报道了香瓜在营养和风味相关代谢物方面存在显著的品种差异，但这些差异在干燥后的变化尚未得到充分研究，这就限制了在干制产品加工过程中选择合适品种的决策（Z. Sun等人，2022；Yang等人，2023）。此外，大多数关于果蔬的研究都只关注某一类代谢物，比如非挥发性营养物质或挥发性风味化合物，很少有研究将挥发性和非挥发性代谢物谱与感官评价相结合（Liu等人，2025）。因此，需要采用代谢组学和感官分析相结合的方法，来阐明干制香瓜片在风味品质和品种差异方面的代谢基础。

近年来，关于果蔬品质的研究逐渐从基于物理和化学指标的传统评估方法转向分子层面的代谢物分析（J. Li等人，2022）。挥发性化合物，如醇类、醛类和酯类，是决定水果香气和风味的关键因素，而非挥发性化合物，如氨基酸、有机酸、糖类和多酚类，则与果蔬的营养价值、口感和功能性密切相关（Q. Li等人，2016；Shi等人，2025；Urün等人，2021）。随着代谢组学的快速发展，气相色谱-质谱法和液相色谱-质谱法等技术已被广泛用于系统分析果蔬中的挥发性和非挥发性化合物，从而能够全面评估不同品种或加工方法带来的品质差异（R. Sun等人，2023）。加工技术，尤其是干燥技术，会对干制果蔬中风味化合物和生物活性成分的保留产生直接影响（Lai等人，2024；M. Zhang等人，2022；Y. Zhang等人，2025）。与传统的热风干燥相比，远红外线干燥、热泵干燥以及这两种技术的组合不仅提高了干燥效率，还能更好地保留果蔬中的营养和芳香成分（Rajoriya等人，2020）。然而，针对香瓜的代谢组学研究仍然有限。特别是，目前还缺乏对不同品种干制香瓜片的挥发性和非挥发性成分以及感官特性的系统比较研究（Kim等人，2016）。因此，将先进的干燥技术与代谢组学方法相结合，探索干制香瓜品质的品种差异，对于推动相关加工研究和发展其工业应用具有重要意义。

基于此，本研究采用了超高效液相色谱-质谱法和全面的二维气相色谱-飞行时间质谱法，对不同香瓜品种的干制香瓜片中的挥发性和非挥发性化合物变化进行了全面的代谢组学分析。通过比较这些品种的代谢物谱，研究了它们对干制香瓜片品质的影响。此外，本研究还结合感官评价，系统分析了干制香瓜片的香气、风味和营养特性。这些研究结果为生产高品质干制香瓜产品奠定了科学基础，有助于提升香瓜的市场竞争力及其应用潜力。

章节节选

植物材料

香瓜样本来自青海大学农林科学院园艺研究所。本研究选择了四个品种：青天香（R2）、青干香（R3）、青宁香（R4）和青玉香（R5）（图1A）。这些品种是青海省当地适应性强的代表性品种，其在农艺性状上存在明显差异，为研究品种对加工品质的影响提供了良好的基础。所有果实均

感官评价

干制香瓜片在不同品种间的差异显著影响了其感官特性，包括外观、颜色、香气、味道以及质地等，而这些因素对于制造商、分销商和消费者来说都是做出品质相关决策的重要依据。感官评价结果如图1B所示。在外观方面，R2和R4两个品种的得分最高（分别为17.83和17.67；见表1），说明它们的结构完整性更好，表面裂缝较少

结论

本研究通过UHPLC-MS和GC×GC-TOFMS技术，阐明了四种干制香瓜品种在风味和品质方面的代谢物基础。在所检测的代谢物中，有115种非挥发性化合物存在显著差异，主要包括生物碱、苯丙素类和黄酮类化合物；同时还有30种具有香气活性的化合物被识别出来。醛类是含量最高的香气成分，其中（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、庚醛和2-戊基呋喃被认为是赋予香瓜独特风味的特征性物质

作者贡献声明

王岩：软件应用、方法设计、定量分析。 陈学聪：论文撰写与修改、初稿撰写、研究指导、软件应用、方法设计、定量分析、数据整理。 党斌：数据可视化、研究指导、资源协调、资金获取。 张文刚：数据可视化、研究指导、实验研究。 杨希娟：数据可视化、研究指导、实验研究、资金获取、数据整理

未引用参考文献

Li等人，2023；Ma等人，2024。

伦理审批声明

本研究涉及的人类参与者感官评价已经过青海大学科技伦理委员会的审核批准（批准编号：PJ202501-161）。该研究方案在2026年3月14日进行了初步会议审核，批准有效期为2026年3月15日至2027年3月15日。获批的文件包括研究方案、知情同意书、责任声明以及利益冲突声明。所有参与者都签署了书面知情同意书

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

数据可用性声明

数据将在收到请求后提供。

利益冲突声明

我们声明，我们与其他个人或组织之间不存在任何可能不当影响我们工作的财务或个人关系，我们也不存在任何可能影响本文观点或审稿意见的专业或其他个人利益，这些利益涉及任何产品、服务或公司

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2022YFD1602403）以及青藏高原种质资源研究利用实验室的支持（2025年）。

Xuecong Chen|Yan Wang|Wengang Zhang|Bin Dang|Xijuan Yang

中国青海省西宁810016，青海大学农林科学院