不同品种桑椹香气成分的GC-MS分析

陈 娟，阚建全*，杨蓉生

(1.西南民族大学生命科学与技术学院，四川 成都 610041；2.西南大学食品科学学院，重庆 400715)

不同品种桑椹香气成分的GC-MS分析

陈 娟1，阚建全2,*，杨蓉生1

(1.西南民族大学生命科学与技术学院，四川 成都 610041；2.西南大学食品科学学院，重庆 400715)

采用溶剂萃取结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)的方法，对农用桑椹、大十桑椹、红果2号桑椹和红果1号桑椹4个品种果实的香气成分进行分析。结果表明，分别从4种桑椹中鉴定出挥发性成分42、51、44、46种，主要包括高级脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、芳香醇、脂肪醛、以及脂肪酮等。桑椹中高级脂肪酸的相对含量很高，它们是重要的香气前体物质。己醛、壬醛、己醇、3-甲基-丁醇、2,3-丁二醇、苯乙醇和3-羟基-2-丁酮则是桑椹的主体香气成分。此外，每种桑椹还含有一些独特的香气成分。

桑椹；品种；香气成分；气相色谱-质谱联用

Abstract：Agricultural mulberry, Dashi mulberry, Hongguo 2 mulberry and Hongguo 1 mulberry were used as raw materials.The aroma components in mulberries from different varieties were extracted by solvent extraction and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Results indicated that 42, 51, 44 and 46 volatile components from agricultural mulberry,Dashi mulberry, Hongguo 2 mulberry and Hongguo 1 mulberry were identified, respectively. Long chain fatty acid, fatty acid-ester,fatty alcohol, aromatic alcohol, fatty aldehyde and fatty ketone were the major aromatic components. The relative content of long chain fatty acid in mulberries were quite high and the long chain fatty acid was the most important aromatic precursor. The principal aroma components in mulberries were composed of hexaldehyde, nonanal, hexanol, 1-butanol, 3-methyl-2,3-butanediol, phenylethanol and 3-hydroxy-2-butanone. In addition, each variety of mulberries also has its own unique aroma components.

Key words：mulberry；variety；aroma component；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

香气成分在构成和影响果品鲜食、加工质量及典型性方面具有重要作用，同时也具有一定复杂性。两种基本香气成分相近的果实感官质量相差很大，其原因在于香气物质的种类、比例及平衡关系上的不同。对单一品种果实的呈香物质进行分析，对确定不同品种果实及相应加工制品的香气特征具有重要意义。

在水果加工业中以果酒酿造为例，果酒的质量和风格决定于果实产区的气候、土壤，果实的品种，以及果实的栽培和酿造工艺等诸多因素。然而，在当前工艺条件先进的前提下，果实品种的潜在品质则是决定果酒酒种差异及典型性的主要因素。虽然各品种在不同地区种植时，品种香气(又称一类香气)会有一定变化，但是它们无疑都能表现出本品种的内在特征。因此，优良果实品种是酿造高品质果酒的关键[1-2]。

近年来，随着我国果桑产业的发展，已选育出一大批优良的桑椹品种，如大十桑椹、红果1号桑椹、红果2号桑椹、陕桑761桑椹等。每种桑椹的糖、酸等基本成分都已有报道[3-4]；然而，关于每种桑椹香气成分的研究，目前仍是空白。因此，本研究拟选用大十桑椹、红果2号桑椹、红果1号桑椹以及市面上常见的农用桑椹为原料，采用溶剂萃取结合GC-MS检测的方法，分析4种桑椹的香气成分组成，旨在揭示不同品种桑椹相似和独特的香气与风格，为桑椹的鲜食与加工提供基础实验数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

未经选育的野生桑椹 市购；大十桑椹、红果2号桑椹和红果1号桑椹(经人工选育得到的优良果叶两用桑品种) 四川省农业科学院蚕业研究所。

二氯甲烷、无水硫酸钠(均为分析纯)。

1.2 仪器与设备

SK380D型组合式多功能榨汁/搅拌机 上海赛康电器有限公司；pHS-3C+酸度计 成都世纪方舟科技有限公司；WYT-Ⅲ型手持糖量计 成都泰华光学有限公司；RE52-98旋转蒸发设备 上海亚荣生化仪器厂；GCMS-QP2010plus气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 样品的制备[5-6]

手工挑选紫黑色、成熟度高的桑椹。压榨所得桑椹汁的糖度为8%～10%，总糖含量为55.0～90.0g/L(以葡萄糖计)，pH3.8～4.3，总酸含量为5.0～9.5g/L(以柠檬酸计)。取桑椹汁250mL，分别用二氯甲烷100、80、60mL在常温下于分液漏斗中萃取3次。静置后，体系分为3层，将下层的澄清有机相分离、合并；再将中层絮状相离心(4000r/min)10min，分离出澄清有机相；将有机相合并收集，无水硫酸钠脱水后，再用旋转蒸发仪在0～5℃浓缩至1mL作为样品，供GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS分析条件

色谱柱：Rtx-wax(30m×0.25mm，0.25μm)。色谱条件：进样口温度250℃，恒线速度40cm/s，吹扫流量6mL/min，分流比60。程序升温为起始温度42℃，恒温8min，以5℃/min上升至130℃，以10℃/min上升至220℃，保持10min，再以10℃/min上升至240℃，保持5min。载气为He。质谱条件：离子源温度200℃，连接杆温度250℃，溶剂切除2.5min，检测器电压0kV，阈值1000，电离方式EI，电离电压70eV，扫描范围为40～450u。

每个样品重复测定3次。各组分的质谱经人工通过计算机在图谱库NIST 05s和NIST 05中进行检索和分析，用面积归一化法计算[7]各组分的面积相对含量。

2 结果与分析

2.1 不同品种桑椹香气成分的GC-MS分析

4种桑椹的香气成分总离子流色谱图及分析结果见图1和表1。

图1 4种桑椹香气成分的GC-MS总离子流色谱图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of aroma components in mulberries from four varieties

由表1可以得出如下结果：从农用桑椹中检测出42种挥发性成分，占总峰面积的96.44%；其中，酸类占81.08%、酯类占12.03%、醇类占1.75%、醛酮类占1.15%。从大十桑椹中检测出51种挥发性成分，占总峰面积的96.97%；其中，酸类占77.89%、酯类占14.6%、醇类占1.77%、醛酮类占1.82%。从红果2号桑椹中检测出44种挥发性成分，占总峰面积的95.49%；其中，

酸类占82.43%、酯类占10.02%、醇类占0.88%、醛酮类占1.67%。从红果1号桑椹中检测出46种挥发性成分，占总峰面积的98.20%；其中，酸类占73.44%、酯类占18.47%、醇类占1.68%、醛酮类占4.06%。4种桑椹的挥发性成分主要包括高级脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、芳香醇、脂肪醛、以及脂肪酮等。桑椹中芳香物质的种类及其浓度和优雅度等，在很大程度上决定了其加工产品如桑椹酒的香气质量。

表1 4种桑椹香气成分的相对含量Table 1 Relative contents of aroma components in mulberries from four varieties

续表1

2.2 桑椹的香气前体物和主体香气成分的分析

4种桑椹共同含有的且相对含量较高的物质如表2所示。

表2 桑椹的香气前体物和主体香气成分的相对含量Table 2 Relative contents of aromatic precursors and principal aroma components in mulberry fruits

据文献[8]报道，许多水果都含有大量的高级脂肪酸类物质，它是一类难挥发的香气前体物，可在酶催化或有氧条件下转化生成多种挥发性嗅感成分，尤以亚油酸等不饱和脂肪酸的转化为主。在果实成熟过程或加工过程中会有大量酶系如脂肪氧化酶等的参与，另外，在果实的破碎、压榨等前处理过程中会接触大量氧气，在这样的条件下，亚油酸可使分子结构中的(Z,Z)-1,4-戊二烯键发生氧化加成反应，先形成过氧化物，然后过氧化物再分解成多种饱和及不饱和脂肪酸、醇和醛等。例如产物己醛就是苹果、葡萄、草莓、菠萝、香蕉和桃子的嗅感成分；产物2反-壬烯醛(醇)和3顺-壬烯醇则是香瓜、西瓜等的特征香气成分。一般来说，C6化合物(常是伯醇和醛类)产生青草气味，C9化合物(也常是伯醇和醛类)往往呈现甜瓜和黄瓜的香气。

由表2可见，桑椹中高级脂肪酸的相对含量占了很大比例，这意味着在桑椹的加工过程中，将有大量潜在的挥发性芳香成分形成。并且，高级脂肪酸中亚油酸的相对含量以农用桑椹最高，据此可以推测，在相同加工条件下以农用桑椹为原料制得的产品，其芳香成分最为丰富。这与陈娟等[9]相关研究中的结果吻合，对4种桑椹酿制的蜂蜜桑椹酒进行GC-MS分析，结果表明，混种家桑(即本研究中的农用桑椹)发酵所得酒的香气物质种类最多，感官嗅闻的结果也证实该种酒的香气最浓厚、丰盈。

除高级脂肪酸外，4种桑椹中相对含量较高的成分还包括：具有青草气味的己醛、己醇和3-甲基-丁醇[10]，具有甜瓜、黄瓜香气的壬醛，具有水果香气的2,3-丁二醇，呈现玫瑰香、紫罗兰香、茉莉香[6]的苯乙醇，还有甜香、奶制品香的3-羟基-2-丁酮。这些物质都极易挥发，且各自具有特殊香韵，因此，它们共同构成了桑椹的主体香气成分，是表征桑椹香气特征的嗅感物质。

表3 4种桑椹独特香气成分的相对含量Table 3 Relative contents of unique aroma components in mulberries from four varieties

2.3 不同品种桑椹的独特香气成分分析

从表3可以看出，4种桑椹各自含有一些独特的香气成分。例如，大十桑椹中含有0.49%的芳樟醇(里哪醇)和0.09%的2-戊基-呋喃，这两种物质均属于萜类化合物。借鉴葡萄的分类特征，Gomez等[13]根据葡萄果实中萜类化合物含量的高低将葡萄品种分为3种类型：玫瑰香型品种(高含量的萜类物质)、非玫瑰香型芳香型品种(较低含量的萜类物质)和非芳香型品种(萜类物质含量极少，主要含脂肪醇和醛等)。据此，推测大十桑椹是类似玫瑰香型或芳香型品种的桑椹。大十桑椹还含有一定量的异辛醇、苯甲酸和胡椒醛，其中异辛醇属于C8仲醇，这类化合物多具有紫罗兰般的嗅感。红果1号桑椹含有丁子香酚，它是多种芳香油如丁香油、桂叶油、月桂油等的成分，具有辛香以及烟熏香和熏肉样香气。在大十桑椹和红果1号桑椹中检出了γ-丁内酯，内酯类化合物是由相应的羟基酸在酶催化下环化而成的。相比其他水果如桃，在成熟时也检出特征性的C6-C11的γ-内酯和δ-内酯[14]。

3 结 论

采用溶剂萃取结合GC-MS的方法，分别从农用桑椹、大十桑椹、红果2号桑椹和红果1号桑椹中检测出挥发性化合物42、51、44、46种，主要包括高级脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、芳香醇、脂肪醛以及脂肪酮等。桑椹中高级脂肪酸的相对含量很高，它们虽然难挥发但却是重要的香气前体物质。己醛、壬醛、己醇、3-甲基-丁醇、2,3-丁二醇、苯乙醇和3-羟基-2-丁酮构成了桑椹的主体香气成分。此外，每种桑椹还含有一些不同于其他品种的香气成分。总之，香气成分的种类、相对含量、比例及平衡关系的异同，赋予了不同品种桑椹相似和独特的香气与风格。

[1] 穆宁. 赤霞珠营养系品种葡萄与葡萄酒品质的研究[D]. 杨凌:西北农林科技大学, 2007.

[2] 张晓. 黑比诺营养系品种葡萄与葡萄酒香气研究[D]. 杨凌:西北农林科技大学, 2007.

[3] 赫建超. 果桑优良新品种及高产栽培技术[J]. 西南园艺, 2005, 33(2):30-31.

[4] 刘利, 潘一乐. 果桑资源研究利用现状与展望[J]. 植物遗传资源科学, 2001, 2(2):61-65.

[5] 胡博然, 李华. 不同酿酒葡萄品种浆果香味成分的GC-MS分析[J].食品与发酵工业, 2005, 31(12):89-92.

[6] 李华, 胡博然, 张予林. 贺兰山东麓地区霞多丽干白葡萄酒香气成分的GC/MS分析[J]. 中国食品学报, 2004, 4(3):72-75.

[7] 汪正范. 色谱定性与定量[M]. 北京:化学工业出版社, 2000:168-169.

[8] 涂正顺. 猕猴桃采后果实、发酵果酒香气成分变化规律的研究[D].杨凌:西北农林科技大学, 2001.

[9] 陈娟, 阚建全, 杜木英, 等. 不同品种桑椹的蜂蜜发酵酒香气成分的GC-MS分析[J]. 食品科学, 2009, 30(4):169-173.

[10] 李记明, 贺普超, 刘玲, 等. 优良品种葡萄酒的香气成分研究[J]. 西北农业大学学报, 1998, 26(6):6-9.

[11] 刘树文. 合成香料技术手册[M]. 北京:中国轻工业出版社, 2000:68-91.

[12] 文瑞明, 香料香精手册[M]. 长沙:湖南科学技术出版社, 2000:369-371.

[14] VISAI C, VANOLI M. Volatile compound production during growth and ripening of peaches and nectarines[J]. Scientia Horticulturae, 1997,70(1):15-24.

Gas Chromatography-Mass Spectrometric Analysis of Aroma Components in Mulberry from Different Varieties

CHEN Juan1，KAN Jian-quan2,*，YANG Rong-sheng1
(1. College of Life Science and Technology, Southwest University for Nationalities, Chendu 610041, China；2. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

TS262.7

A

1002-6630(2010)18-0239-05

2009-12-17

国家2003年度三峡科技移民开发专项(2003EP090013)；西南民族大学人才引进项目(2009RC006)

陈娟(1980—)，女，博士研究生，主要从事果酒发酵研究。E-mail：chenj1221@126.com

*通信作者：阚建全(1965—)，男，教授，博士，主要从事食品化学与营养学和食品生物技术研究。E-mail：ganjq1965@163.com