有机酸是肉质果实风味和品质的关键决定因素，其含量与组成直接影响消费者的感官偏好和商品价值。多数水果中有机酸以苹果酸和柠檬酸为主，不同果实中有机酸的种类和比例存在显著差异[1]。
就苹果酸而言，其生物合成主要来源于三羧酸循环（TCA）途径，延胡索酸在延胡索酸水化酶（FH）催化下生成苹果酸，苹果酸再经苹果酸脱氢酶（MDH）催化转化为草酰乙酸，这两个反应是苹果酸生物合成的关键步骤[2]。苹果酸含量高且能被高效代谢，受外界环境因素影响较大，一般在转色期前后含量变化较大，发育后期逐渐降低。苹果酸在线粒体NAD-mtMDH和NAD-苹果酸酶（NAD-mtME）的共同作用下中断TCA循环，从而影响果实柠檬酸含量[4]。其代谢过程大致分为合成、转运、降解三个环节。柠檬酸的合成则始于磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）羧化，随后经柠檬酸合成酶（CS）催化合成[3]。
此外，环境因子与栽培措施也能够显著影响果实有机酸的积累，其中温度是影响有机酸积累的关键因素，适度干旱胁迫可提高果实中可溶性糖和苹果酸含量。总体而言，果实中有机酸的代谢网络已基本阐明，但转录因子对有机酸生物合成的调控机理仍有待深入研究。
有机酸是重要的工业化学品，微生物发酵法生产有机酸具有显著的经济与环境优势。酵母因具有生物安全、抗逆性强、底物谱广等优势，被认为是生产有机酸的理想菌种，但存在浓度低、副产物多、发酵效率低等问题；随着代谢工程和合成生物学的发展，酵母生产有机酸领域取得快速进展，目前已可总结酵母生物合成包括羧酸及高价值有机酸在内的多种有机酸的研究进展[7]。
苹果酸、柠檬酸等均可通过微生物发酵方式获得，随着苹果酸生物合成途径的阐明及相关基因的克隆，运用基因工程手段调控微生物合成苹果酸已成为可能。此外，新兴产业方向也在兴起，有研究探讨了将一碳化合物生物转化合成有机酸的路径，利用可再生能源催化二氧化碳还原制备甲醇并结合甲醇生物转化合成有机酸，被视为未来有机酸生产的潜力路径[8]。
有机酸在食品抑菌和动物营养领域具有广泛的应用前景。就其抑菌机制而言，有机酸主要以分子形式发挥抑菌功能，分子态有机酸进入细菌细胞膜的速率与有机酸分子大小及挥发性有关，分子量越小、挥发性越强的分子越容易进入细菌细胞内部，因此甲酸是体外抑菌效果较好的有机酸；同时，有机酸中双键数量越多，抑菌效果越强，不饱和有机酸如富马酸可抑制细胞膜生成、减少细胞膜厚度[9]。从分子水平看，有机酸的抑菌机制包括能量竞争、透化细菌外膜、提高胞内渗透压、抑制生物大分子合成、诱导宿主产生抗菌肽等多种途径。
在动物营养领域，有研究系统总结了有机酸对猪肠道菌群的调节作用及其抑菌机制，为有机酸作为绿色饲料添加剂的应用提供了依据。在食品领域，有机酸还作为后生元的组成成分之一（包括菌体代谢产物中的有机酸与短链脂肪酸等），被应用于改善食品品质、促进肠道健康。不同种类、不同分子大小的有机酸在实际应用中需要针对性选择与合理配伍。
期刊名称：Foods
影响因子：6
DOI：https://doi.org/10.3390/foods15122157
蓝莓（Vaccinium spp.）是杜鹃花科落叶灌木，果实酸甜可口，富含维生素、矿物质、膳食纤维、花青素等生物活性成分，已被联合国粮农组织认定为“人类五大健康食品”之一。市场上的主要蓝莓类型包括高丛蓝莓（V. corymbosum L.）、兔眼蓝莓（V. ashei）和矮丛蓝莓（V. angustifolium），其中高丛蓝莓是全球栽培最广泛、商业价值最高的类型，以酸甜均衡的口感主导鲜食市场，而兔眼蓝莓包含亚热带地区种植的大部分品种，以甜味和良好的耐贮性著称。
在品质决定因素方面，糖和有机酸的含量、类型和比例是决定蓝莓口感的关键因素，果实的甜度主要由可溶性糖含量决定，其中果糖的相对甜度最高，是葡萄糖的2.3倍、蔗糖的5.2倍；有机酸的含量影响果实风味，浆果中的主要有机酸包括柠檬酸、苹果酸和奎尼酸，柠檬酸占总有机酸的30%-95%，但不同有机酸的酸味强度不同，苹果酸的相对酸味指数为0.74，在所有有机酸中酸味最强。糖酸比是决定蓝莓口感的重要因素。
蓝莓果实在生长发育过程中果皮颜色从绿色转为蓝色，伴随细胞壁解体。然而，大多数现有研究聚焦于成熟蓝莓的理化品质、抗氧化活性和采后贮藏条件，忽视了生长过程中基础理化指标和糖酸组分的动态变化及种间差异，因此本研究测定了不同生长阶段蓝莓果实的基础指标和糖酸含量动态变化，比较了不同蓝莓品种间有机酸和糖含量与组成的差异，并通过方差分析、相关性分析和聚类分析评估了蓝莓品种和生长阶段对品质指标的影响。
实验材料为五个蓝莓品种：两个兔眼品种'Brightwell'和'Homebell'，三个高丛品种（北方高丛'Bluegold'、南方高丛'Emerald'和'Legacy'），采用完全随机设计，每个品种选取5株树龄12年、结构和栽培管理水平一致的植株进行果实样品采集。果实采自湖南省长沙市宁乡蓝莓基地，时间为2025年5月至7月，从标记植株上收集六个发育阶段的蓝莓果实：阶段I（绿皮，早果期，花后23-37天）、阶段II（绿皮，早果期，花后33-47天）、阶段III（绿果，大果期，花后43-57天）、阶段IV（粉皮，微熟期，花后55-67天）、阶段V（微紫皮，中熟期，花后58-69天）、阶段VI（深紫皮，完熟期，花后60-75天）。
（1）五个品种蓝莓不同生长阶段的理化品质
各品种在每一发育阶段的平均果重均存在显著差异（p<0.05），并随果实发育快速增加，其中'Emerald'增幅最大，完熟期平均果重分别比其他品种高96.08%、109.79%、114.29%和35.14%，整个生长过程中平均果重逐阶段递增未出现停滞。
果形指数总体呈下降趋势，果实逐渐由圆形转为扁形，'Bluegold'在各阶段始终保持最高值（0.95-0.91），而'Emerald'最低（0.78-0.69）。成熟果实水分含量为78.38%-85.95%，'Brightwell'最低，表明其干物质积累最高，兔眼品种水分含量整体低于高丛品种。
在果实硬度方面，随果实成熟硬度先增加后在转色期（阶段IV）急剧下降，完熟品种中'Brightwell'、'Homebell'、'Emerald'和'Legacy'的硬度均超过7N且无显著差异（p>0.05），而'Bluegold'硬度最低为5.86N。TSS含量总体上升，在转色期和接近完熟时出现两次显著增加，完熟时'Brightwell'和'Homebell'的TSS分别为19.10%和15.00%，显著高于高丛品种（10.78%-12.04%）。TA先升后降，在大绿果期达到峰值、完熟期降至最低，'Bluegold'的TA最低（0.594%）。TSS/TA在阶段I-III下降、转色期后逐渐上升，完熟时'Brightwell'最高（29.40%），显著高于其他品种。
表1.五个蓝莓品种在六个成熟阶段的单果重、果实形状指数及水分含量。
表2.五个蓝莓品种在六个成熟阶段的果实硬度、总果胶含量与可溶性果胶含量。
表3.五个蓝莓品种在六个成熟阶段的TA、TSS及TSS/TA值。
（2）可溶性糖和有机酸组成的变化
总糖含量随果实成熟逐步增加，完熟期五个品种的总糖排序为：两个兔眼蓝莓品种（'Brightwell'>'Homebell'）>三个高丛蓝莓品种（'Bluegold'>'Emerald'>'Legacy'）。所有果实中蔗糖含量始终远低于果糖和葡萄糖，完熟时兔眼蓝莓仍保留少量蔗糖（3.68%和1.18%），而高丛品种中未检测到蔗糖。各品种的还原糖含量从转色期开始显著增加，完熟'Brightwell'的果糖含量最高，分别比其他品种高29.89%-56.92%。在有机酸方面，总有机酸含量在所有品种中均呈下降趋势，完熟果实中'Brightwell'的总有机酸含量最高，分别比其他品种高1.34-1.66倍。所有果实中蔗糖含量始终远低于果糖和葡萄糖，完熟时兔眼蓝莓仍保留少量蔗糖（3.68%和1.18%），而高丛品种中未检测到蔗糖。各品种的还原糖含量从转色期开始显著增加，完熟'Brightwell'的果糖含量最高，分别比其他品种高29.89%-56.92%。在有机酸方面，总有机酸含量在所有品种中均呈下降趋势，完熟果实中'Brightwell'的总有机酸含量最高，分别比其他品种高1.34-1.66倍。
兔眼蓝莓各阶段苹果酸和奎宁酸合计占总有机酸90%以上，柠檬酸水平较低；高丛蓝莓完熟果实中柠檬酸是主要有机酸，分别占'Emerald'、'Bluegold'和'Legacy'总有机酸的53.76%、76.79%和97.91%。
图3.五个蓝莓品种在六个生长阶段中有机酸含量的变化。（A）总有机酸含量；（B–F）五个品种在不同生长阶段中草酸、莽草酸、奎宁酸、苹果酸及柠檬酸的含量。
（3）相关性分析
平均果重与SP/TP、TSS/TA、果糖和葡萄糖呈高度显著正相关，与果形指数、硬度、莽草酸、苹果酸、水分含量和奎尼酸呈显著负相关，表明果实成熟过程中果重增加与甜度增强一致。
果实硬度和水分含量与苹果酸和莽草酸显著正相关，但与SP/TP、TSS/TA、果糖和葡萄糖高度显著负相关，表明糖积累与果实软化密切相关。除蔗糖外，果糖和葡萄糖与TSS/TA高度显著正相关、与莽草酸和苹果酸高度显著负相关。苹果酸与莽草酸和奎尼酸正相关，但与柠檬酸无显著相关性，表明不同有机酸在果实成熟过程中可能遵循不同的代谢途径。
图4.五种蓝莓品种主要性状的相关性分析。*表示相关性显著（p≤0.05），**表示相关性极显著（p≤0.01）。
（4）聚类分析测定指标分为两大类：第一类包括平均果重、SP/TP、TSS/TA和可溶性糖；第二类包括果形指数、硬度、水分含量和有机酸。五个蓝莓品种按生长阶段清晰分为两组：阶段I-III和阶段IV-VI，表明果实着色是品质特征显著变化的关键转折点。完熟时'Brightwell'形成独立分支与其他品种分离，突出了其成熟期品质特征的独特性。品质变异模式按栽培类型（兔眼vs高丛）聚类，类型间差异大于类型内差异。
图5.30份蓝莓果实样本的14项质量参数聚类热力图。
4.结论
本研究揭示了蓝莓果实的糖酸组成依赖于品种，葡萄糖和果糖是主要可溶性糖，苹果酸和柠檬酸是主要有机酸，奎尼酸在兔眼蓝莓中独特积累可能与其晚熟基因型相关；随成熟过程奎尼酸、苹果酸和柠檬酸含量均下降，其中苹果酸与果实硬度和水分含量显著正相关。兔眼蓝莓和高丛蓝莓在TSS/TA值和糖酸组成上存在显著差异，'Brightwell'和'Homebell'表现出更高的TSS/TA和硬度，口感更甜且耐贮性更好，'Bluegold'、'Emerald'和'Legacy'质地更软、水分含量更高，TSS/TA和糖酸组成均衡，适合鲜食或加工为果汁和果酱。本研究不仅阐明了蓝莓不同生长阶段理化性质和糖酸组分的变化，还为消费者选择和种植者确定最佳采收时间提供了参考。
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参考文献：
[1]ETIENNE A, GÉNARD M, LOBIT P, et al. What controls fleshy fruit acidity? A review of malate and citrate accumulation in fruit cells.[J]. Journal of Experimental Botany, 2013, 64 6: 1451-1469.
[2] CHOI I, SON H, BAEK J H. Tricarboxylic Acid (TCA) Cycle Intermediates: Regulators of Immune Responses.[C]//11 1. 2021.
[3] LI W, FINNEGAN P, DAI Q, et al. Metabolic acclimation supports higher aluminium-induced secretion of citrate and malate in an aluminium-tolerant hybrid clone of Eucalyptus[J]. BMC Plant Biology, 2020.
[4] LI M, LI D, FENG F, et al. Proteomic analysis reveals dynamic regulation of fruit development and sugar and acid accumulation in apple.[J]. ACS Applied Materials &amp; Interfaces, 2016: 5145-5157.
[5] HUANG X Y, XIANG Y, ZHAO Y W, et al. Regulation of a vacuolar proton-pumping P-ATPase MdPH5 by MdMYB73 and its role in malate accumulation and vacuolar acidification[J]. aBIOTECH, 2023, 4 4: 303-314.
[6] WANG J, YIN Y, GAO H, et al. Identification of MYB Transcription Factors Involving in Fruit Quality Regulation of <i>Fragaria × ananassa</i> Duch.[J]. Genes, 2022, 14 1.
[7]禹伟，高教琪，周雍进. 一碳生物转化合成有机酸的研究进展[J]. 合成生物学, 2024.
[8]张军，田子罡，等. 有机酸抑菌分子机理研究进展[J]. 畜牧兽医学报, 2011, 42(3): 323-328.
[9] TANAKA A, ERA M, OBATA Y, et al. Role of fatty acid salts as anti Acanthamoeba agents for disinfecting contact lens.[J]. Biocontrol science, 2017, 22 3: 153-161.