为什么我们的祖先，要去种一种又苦又白的“西瓜”？
（来源：科普中国）
转自：科普中国
西瓜诗说
一趟关于夏日佳果的科学与诗意之旅
引・溯源
葫芦为宗，西瓜为属，
藤蔓匍匐，绿野为庐。
溯源非洲，四千载暑，
初为解渴，味苦如初。
一路东传，中华沃土，
夏日之赐，天涯共主。
诗的开篇点明了西瓜的“家谱”。在植物分类学上，它属于葫芦科（Cucurbitaceae），学名为 Citrullus lanatus。它是一种一年生的匍匐藤本植物，通常是雌雄同株（monoecious），雄花会比雌花先开放。虽然它和甜瓜（melon）同属葫芦科，但亲缘关系较远，无法自然杂交。
“溯源非洲，四千载暑”说的是它的起源。西瓜的老家被认为是非洲中南部的干旱地区，靠近喀拉哈里沙漠（纳米比亚和博茨瓦纳一带）。
有趣的是，它的野生祖先果肉不仅是白色的，而且因为含有葫芦素（cucurbitacins）而味道苦涩。人类最初种植它，可能更多是为了在干旱地区获取水分。经过数千年的精心选育，人们才逐渐淘汰了苦味，并筛选出我们今天所知的红瓤甜美西瓜。
之后，从非洲出发，西瓜大约在公元 800 年传入印度，公元 900 年传入中国，之后传播到东南亚和日本。直到 16 世纪（1500 年代），它才被引入欧洲和美洲。
根据 FAO 2021 年的数据，中国以 61013536.64 吨的西瓜产量成为世界上最大的西瓜生产国，产量占全球总产量的 60% 以上，堪称西瓜世界的“天涯共主”。土耳其位居第二，其后依次是印度、巴西、伊朗。
西瓜是一种由超过 90% 的水构成的低热量水果，其约 6.2% 的糖分（主要为蔗糖、果糖、葡萄糖）与苹果酸、柠檬酸等有机酸共同构成了其甜爽风味，其红瓤富含番茄红素、黄瓤富含 β-胡萝卜素，并以其异常高含量的瓜氨酸和精氨酸而极具营养价值，同时其富含蛋白质和健康油脂的瓜籽与富含纤维和瓜氨酸的瓜皮也都是有待开发的宝贵资源。
卷一・色
翠衣为裳，冰心在腹，
植物学家，名之浆果。
红瓤似火，赤霞一掬，
红胜番茄，不让寸步。
红为番茄，黄为叶黄，
橙乃 β，白玉无妆。
瓜中蕴色，自然华章，
更有顺式，易取其养。
“植物学家，名之浆果”，这句揭示了西瓜的果实类型。从植物学角度看，西瓜是一种特殊的浆果，被称为“瓠果”（pepo）。它的形状多样，可以是圆形、椭圆形或长条形，重量从 1.5 公斤的迷你瓜到超过 15 公斤的巨型瓜不等。其瓜瓤的颜色，则是一场由类胡萝卜素（Carotenoids）主导的视觉盛宴。
1
红色西瓜
主要色素是番茄红素（Lycopene）和少量的 β-胡萝卜素。它的番茄红素平均含量（约 48.1mg/kg）比生番茄（约 30.3mg/kg）高出约 40%。更关键的是，西瓜中的番茄红素以更容易被人体吸收的顺式异构体（cis-isomers）形式存在，无需加热烹饪，生物利用率就很高。
2
橙色西瓜
富含 β-胡萝卜素及其前体，如多顺反式番茄红素（prolycopene）。β-胡萝卜素可以在人体内转化为维生素 A。
3
黄色西瓜
其颜色主要来自叶黄素类（Xanthophylls），如新黄质（Neoxanthin）、紫黄质（Violaxanthin）等。
4
白色西瓜
最接近野生祖先的颜色，其瓜瓤中几乎不含类胡萝卜素。
这个多姿多彩的“色谱”，正是西瓜内部生物化学精妙调控的直观体现。虽然消费者更偏爱红色和黄色的瓜瓤，但每一种颜色都代表了其独特的营养构成。
卷二・养
甘露琼浆，有奇物藏，
瓜氨精氨，共谱华章。
双雄入体，一气通畅，
催生信使，血管之光。
一氧化氮，疏通有方，
血压安稳，心悦神康。
西瓜对心血管健康的益处，关键在于两种独特的氨基酸——瓜氨酸（L-citrulline）和精氨酸（L-arginine）。如诗中所述，瓜氨酸进入人体后，可以有效地转化为精氨酸。而精氨酸是合成一氧化氮（NO）的直接原料。西瓜本身也含有精氨酸，两者协同作用，大大提高了体内一氧化氮的生成效率。
这个被誉为“血管之光”的一氧化氮，是一种重要的信号分子，它能帮助放松和扩张血管，促进血液流通，从而在调节血压、改善动脉功能方面扮演着至关重要的角色（Volino-Souza et al., 2022）。因此，食用西瓜被认为是补充瓜氨酸、进而支持心血管健康的天然途径。
有趣的是，研究发现瓜氨酸在瓜皮中的含量（约 24.7 毫克/克干重）甚至高于瓜瓤（约 16.7 毫克/克干重），这为瓜皮的利用提供了科学依据。
卷三・藏
莫言瓜子，弃之寻常，
蛋白油脂，营养宝藏。
莫轻瓜皮，翠衣入方，
瓜氨尤盛，利尿清疮。
全瓜上下，皆可入馔，
物尽其用，天道酬勤。
我们吃西瓜时，通常只享用占总重不到一半的瓜瓤，而将大量的瓜皮和瓜籽作为“废物”丢弃。实际上，这些被丢弃的部分才是真正的“宝藏”。这种对农业副产品的再利用，在现代被称为“价值化”（Valorization），是循环经济的重要一环。
1
瓜籽
它不仅是优质蛋白质的来源（含量高达 16%~49%），更是健康油脂的宝库。其脂肪含量约为 19%~45%，其中大部分是对心血管有益的不饱和脂肪酸，特别是亚油酸（Omega-6）。此外，它还富含维生素 E、B 族维生素、植物甾醇（如 β-谷固醇，有助于降低胆固醇吸收）以及多种必需氨基酸（如精氨酸、谷氨酸）。无论是作为零食，还是榨油、磨成粉加入烘焙食品，都极具营养价值。
2
瓜皮
又名“西瓜翠衣”，自古就被用作食材和药材。如前所述，它的瓜氨酸含量非常高。同时，它也是膳食纤维和酚类抗氧化物的好来源。
认识并开发这些副产品的价值，不仅能减少浪费，更能为食品和医药工业提供天然、健康的创新原料。
卷四・险
玉盘新切，一念之差，
清香甜爽，转瞬失华。
酶起涟漪，壁破膜塌，
生化之变，味质俱下。
琼浆既出，菌生繁花，
食安之念，切莫忘她。
为了方便，我们常常购买鲜切西瓜。然而，切割这一动作对西瓜来说是一种剧烈的物理胁迫（physical damage），会瞬间启动一连串复杂的生理生化反应，导致品质迅速下降。这就像一首“衰败协奏曲”，多个声部同时奏响：
1
风味流失
切割后，西瓜的呼吸速率急剧增加，会消耗瓜瓤中的糖分（如葡萄糖、果糖），导致甜味下降。同时，赋予西瓜清爽香气的关键挥发性物质，如(E,Z)-2,6-壬二烯醛（带来黄瓜般的清新气味），会迅速散失，使西瓜失去特有的风味。
2
质地软烂
切割破坏了细胞结构。一方面，细胞壁中的果胶被果胶酶（如 PME, PG）降解，失去了支撑力；另一方面，细胞膜受损，通透性增加（这可以通过测量“电解质渗漏率”来量化），导致细胞内的汁液大量流失（即“juice leakage”），细胞失去膨压。这两方面共同导致了鲜切西瓜软塌塌、水浸般的口感。
3
营养降解与氧化
细胞膜的破损还会引发脂质过氧化反应，产生丙二醛（MDA）等副产物，这不仅破坏营养，也是细胞受损的标志。同时，宝贵的抗氧化剂如番茄红素和维生素 C 也会在受损组织中加速降解。
4
微生物风险
以上所有过程释放出的糖分和汁液，为沙门氏菌、李斯特菌等致病菌提供了绝佳的生长环境。因此，低温（≤ 5°C）储存是延缓这一“协奏曲”播放速度、保障食品安全的关键。
尾・思
再比番茄，红颜一双，
红素之争，瓜占优强。
更有异趣，ripening 异向，
瓜熟在藤，一锤定章。
番茄离枝，亦可催黄，
跃变与否，禀赋未央。
造物神奇，各领风骚，
夏日佳果，余味悠长。
诗的结尾，再次让西瓜与番茄这对“红色搭档”进行了一场超越颜色的深层对话。它们虽然都因番茄红素而呈现红色，但在生命的起点、成熟的节奏、甚至细胞层面的运作上，都遵循着截然不同的脚本。这些差异不仅是奇妙的植物学知识，也直接决定了它们的风味、储存方式以及我们该如何挑选和享用它们。
1
起源故事：天生红颜 vs. 后天养成
它们现在的红色，一个来自天赋，一个源于人类千年的培育。番茄的野生祖先——醋栗番茄（Solanum pimpinellifolium），本身结出的就是红色小浆果。这意味着，“红色”是深植于番茄家族的古老基因。而西瓜的野生祖先果实（如 Citrullus lanatus var. citroides）果肉却是白色的，味道也远非甜美。我们今天能吃到红瓤甜西瓜，完全是数千年来人工选择和培育的辉煌成果。
2
成熟之路：“急性子” vs. “慢性子”
(跃变与非跃变)
这是两者最核心、也最有趣的区别，它决定了我们如何采收和储存它们。番茄是“急性子”的跃变型（Climacteric）果实。它的成熟像一场戏剧。当果实长到一定大小（绿熟期），它会启动一个“成熟开关”。这个开关就是乙烯（Ethylene）的大量产生和呼吸作用的急剧增强（即“呼吸跃变”）。
乙烯就像一个信使，告诉果实内部所有细胞：“是时候成熟了！”于是，叶绿素开始分解，番茄红素大量合成，果实迅速由绿变红，质地变软，风味物质形成。正因为有这个“开关”，番茄可以在未完全成熟时采摘，运输到市场后，利用自身产生的或外源的乙烯进行“催熟”。
而西瓜则是“慢性子”的非跃变型（Non-climacteric）果实。它的成熟过程则像一场马拉松，平缓而持续。它没有“呼吸跃变”现象，也不会集中产生大量的乙烯来启动成熟。它的甜度、颜色和风味，都是在瓜藤上一点一滴、慢慢积累起来的。一旦西瓜被从藤上摘下，它的成熟过程基本就停止了。它的糖分不会再增加，风味也不会再提升。这就是为什么我们总说西瓜要买“熟透了的”，因为它没有“后熟”的机会。
3
色素工厂：“旧厂改造” vs. “新厂建设”
同样是生产番茄红素，西瓜和番茄的“生产车间”——植物细胞里的质体（Plastid），其来源和改造方式也完全不同。
番茄的色素体来自“旧厂改造”。未成熟的番茄是绿色的，因为果肉细胞里充满了进行光合作用的叶绿体（Chloroplasts）。在乙烯的指令下，这些叶绿体开始“转型升级”，内部的叶绿素和光合作用结构（类囊体）被拆解，同时开始大量合成并储存番茄红素，最终转变为红色的色素体（Chromoplasts）。这是一个“绿厂房”改造为“红颜料厂”的过程。
西瓜的色素体则是“新厂建设”。西瓜的幼瓜果肉是白色的，细胞里没有叶绿体，只有一些未分化的、无色的质体，比如前质体（Proplastids）。在发育过程中，这些“毛坯厂房”被直接激活，开始“建设”生产番茄红素的“生产线”，最终发育为储存色素的色素体。这是一个从无到有“新建工厂”的过程。这种细胞器层面发育路径的根本差异，是导致它们成熟模式（跃变/非跃变）不同的深层原因之一。
“跃变与否，禀赋未央”，正是这些从宏观到微观的深刻差异，造就了它们各自独特的风味与价值。大自然的造物之奇，在这对“红颜知己”身上体现得淋漓尽致。
参考文献
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