套袋对柠檬香气成分的影响

何朝飞，张耀海，田景华，何绍国，焦必宁,*

(1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.中国农业科学院西南大学柑桔研究所，重庆 400712； 3. 安岳县柠檬产业局，四川 安岳 642350)

柠檬(Citrus limon)为芸香科常绿小乔木，又称柠果、洋柠檬、益母果等，是柑橘类中最不耐寒的种类之一，适宜于冬季较暖、夏季不酷热、气温较平稳的地方。随着人们生活水平的日益提高，柠檬的需求量也越来越大[1]。例如柠檬果皮较厚，芳香浓郁，可以生产柠檬香精油；果肉汁液可用于配制饮料和提炼香料。研究柠檬果皮和果肉的香气成分，对于进一步开发柠檬产品和柠檬深利用具有重要意义。目前关于柠檬香气研究的报道不多[2]，主要集中于其他柑橘种类及其果汁香气的研究[3-4]。在水果的种植生产中，套袋技术[5]在提高果品外观质量、减少农药使用、生产绿色无公害果品等方面已有广泛的应用。柠檬采用套袋技术可使果面光洁美观，着色均匀，减少农药对果皮的污染、机械损伤和病虫危害，提高果实外观质量和商品率，增加果农的经济收入[6]。目前有关套袋技术的研究主要是套袋对柠檬内在品质的影响[7]和对苹果[8-9]等水果中香气成分的影响，而对柠檬的香气品质的影响研究尚未见报道。本研究以套袋和未套袋安岳柠檬为原料，采用顶空固相微萃取提取-气相色谱-质谱联用技术(headspace-solid phase microextraction-gas chromatographymass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)分别分析果皮果肉的香气成分，通过NIST2008和香气谱图库(Flavour2.0)检索，结合气相色谱保留指数和相关文献[2-4,10]，对各种香气成分进行定性，通过内标法进行定量，测定分析套袋对柠檬香气组分和含量的影响，为研究套袋技术在柠檬的种植和培育中的应用，以及对柠檬感官品质的控制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

C5～C20正构烷烃标品、环己酮(分析纯) 德国Dr. Ehrenstorfer GmbH公司。

1.2 仪器与设备

7890/5973气相色谱-单四极杆质谱仪 美国Agilent公司；Combi PAL 气相色谱多功能自动进样器 瑞士CTC公司；DB-5MS石英毛细管柱(30m×0.25mm，0.25μm)；DVB/CAR/PDMS 50/30μm(二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷)萃取头 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

样品采自四川省安岳县，将新鲜柠檬洗净后，小心切开果实，注意要尽少破坏果皮油包和果肉汁液流出，分开果皮和果肉后，随机取足够果皮和果肉，用捣碎机捣碎均匀。

准确称取5.00g果肉样品或3.00g果皮，移入20mL螺口样品瓶中，加入3.00g NaCl，果皮样品中需再加3.00mL去离子水，准确加入2μL环己酮，作为内标物，旋紧瓶盖，上机检测。

1.3.2 仪器条件

气相色谱条件：载气为氦气，1mL/min；进样口温度250℃，不分流进样；程序升温，35℃保持5min，以3℃/min升至180℃保持2min，再以5℃/min升至240℃，保持2min。

质谱条件：传输线温度280℃；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；离子化方式电子电离源(electron ionization，EI)，电子能量70eV，质量范围m/z 35～400。

顶空固相微萃取条件：40℃孵化15min；顶空吸附40min；解吸5min。

1.3.3 定性和定量分析

在相同的程序升温条件下，以C5～C20的正构烷烃作为标准，以其保留时间的不同计算样品测试中的化合物的保留指数(retention indices，RI)[11]，结合图谱库(NIST2008和Flavour2.0)检索结果，同时与文献值相比较共同定性，从而确定出相应的香气物质。

定量方法采用内标法进行定量，内标物为密度0.9478g/mL的环己酮。

2 结果与分析

应用SPME-GC-MS联用分别对套袋和未套袋安岳柠檬的果皮和果肉的香气成分进行了分析，图1是套袋和未套袋柠檬果皮果肉香气成分的总离子流色谱图；通过图谱库检索与RI值，结合相关文献，得出香气成分及含量(表1)。根据各种化合物的官能团不同进行了分类，各类成分的相对含量在套袋处理前后的比较见表2。

图 1 套袋和未套袋柠檬果皮果肉香气成分的总离子流色谱图Fig.1 Total ion current chromatograms of aroma components in peel and pulp of bagged and non-bagged lemons

表 1 套袋和未套袋柠檬果皮和果肉的香气成分的分析结果Table 1 Aroma composition of peel and pulp of bagged and non-bagged lemons

续表1

2.1 套袋对柠檬香气组分的影响

分析结果表明，柠檬果皮中共检出91种香气成分，套袋处理后的柠檬果皮中共检出86种香气成分，主要包括烯烃类(36种)、醇类(20种)、醛类(14种)、酯类(7种)和酮类(3种)等物质；未套袋果皮中共检出88种香气成分，也主要有烯烃类(37种)、醇类(19种)、醛类(14种)、酯类(7种)和酮类(4种)等物质。其中套袋前后果皮共有的组分有83种，仅在套袋后检出的组分3种，约占其香气总量的0.05%，未被检出的组分有5种。但这些套袋前后不共有的组分的相对含量很低，均低于0.03%。说明套袋后柠檬果皮香气的组分变化不大，其中醛类和酯类组分基本一致，仍保持着柠檬果皮特有的香气。

柠檬果肉中共检出86种香气成分，套袋处理后的果肉中共检出78种香气成分，主要包括烯烃类(28种)、醇类(16种)、醛类(14种)、酯类(8种)和酮类(6种)等物质；未套袋果肉中共检出77种香气成分，主要有烯烃类(24种)、醇类(17种)、醛类(14种)、酯类(8种)和酮类(8种)等物质。其中套袋前后果肉共有的成分有69种，套袋后增加的组分有9种，未被检出的有8种。说明套袋对柠檬果肉香气成分的组分也有一定的影响，但不明显，其中烯烃类和酮类组分相差较大，而醇类、醛类和酯类成分能保持一致。

套袋技术处理对柠檬不同部位香气的组分均有影响，甚至会产生或者减少某种成分，例如仅在套袋果肉中检出相对量不到0.01%反-对-1-孟烯-3-醇，山梨醛(0.02%)仅在未套袋果皮中检出；仅在果皮中检出香叶醛，在果肉中未检出。这些主要是由于套袋处理使柠檬生长微环境发生变化和果皮果肉固有差异引起的。但套袋后柠檬果皮果肉香气的主要组分仍保持基本一致，果皮比果肉始终具有更加丰富的香气组分，主要体现在醇类、酮类和烯烃类物质种类更多。

表 2 套袋和未套袋柠檬果皮果肉中各类香气成分的相对含量比较Table 2 Comparison of the kinds and relative contents of aroma compounds in peel and pulp of bagged and non-bagged lemons

2.2 套袋对柠檬香气成分的含量的影响

柠檬的香气成分主要是烯烃类、醇类、醛类、酯类和酮类，烯烃类含量最高，醛类和醇类次之，酯类和酮类含量较低，另外还有一些少量的其他物质。柠檬果皮和果肉的香气成分含量差异比较明显，果皮中的含量明显高于果肉。套袋对柠檬香气成分的相对含量有一定的影响。

总醛的含量决定柠檬香气的质量，而柠檬醛是其中的主要部分，橙花醛和香叶醛(柠檬醛的两种同分异构体)的相互作用几乎定格了柠檬的香气[12]。本研究中，醛类物质的相对含量是含氧萜类物质中最高的，果皮中橙花醛和香叶醛的相对含量在套袋后会分别降低1.64%和2.53%，而果肉中的柠檬醛相对含量会增加0.49%。套袋对橙花醛与香叶醛的含量比的影响较小，果皮中约2：3，果肉中约1：2。果肉中，己醛的相对含量较大，有报道称来源可能是己烯醇[13]，但本研究中并未检出有己烯醇，所以柠檬中己醛的来源有待进一步研究。辛醛和癸醛是鉴定橙皮油的一个标准[11,14]，均在本研究中检出。香茅醛对柑橘香气具有重要的贡献，只在果皮中检出，其相对含量在套袋后降低了不到0.023%。在套袋后大多数醛类物质的相对含量会降低，果皮比果肉降得更多，更直接地说明套袋会降低柠檬的香气质量，影响柠檬的感官品质，对本来曝露在空气和阳光中的果皮影响更大。

检出的醇类物质的含量比较多。4-松油醇在未套袋果肉中的含量丰富，套袋后含量变化比较大，具有辛香、木香[15]。α-松油醇含量也较高，是柠檬烯的降解产物，达到2mg/kg就会产生腐败味[14]，本研究中柠檬的α-松油醇均超过该值，但套袋后果周围含氧量降低，减缓了柠檬烯的降解，降低了α-松油醇含量，说明套袋可以减少柠檬腐败味。另外，对香味起着重要作用的芳樟醇、香叶醇、香茅醇和橙花醇等醇类物质均被检出[16]。套袋后果皮和果肉中醇类物质的相对含量会分别减少0.48%和6.03%，对果肉的影响大于果皮，这与套袋对醛类物质的主要影响位置不一样。

乙酸橙花酯和乙酸香叶酯是含量较高的酯类物质，套袋后在果皮中的相对含量会降低约0.10%，而在果肉中会分别增加0.09%和0.03%。戊酸丙酯是重要的酯类呈香物质，具有果香味，仅在果肉中检出，套袋后含量降低。乙酸壬酯有新鲜的果香和花香香气[17]，仅在果皮中检出，但含量较少，套袋后降低。D-胡椒酮具有类似樟脑和薄荷的香气，含量较低，但在其他柑橘品种中罕见检出。而已在其他柑橘中检出的紫罗兰酮和圆柚酮[13,18]，本研究未能检出，这可能与品种不同有关。酯类和酮类物质含量不高，在果肉中的总相对含量高于果皮，这与其他物质的含量比重不一样，也可能是果肉比果皮的酯香味更浓的原因。

烯烃类物质的相对含量在76%以上，虽然含量最高，但对果实香气质量的贡献不如含氧萜类化合物。套袋之后果皮中烃类物质的相对含量有所增加，达到89.30%，果肉中的相对含量由76.65%增加到87.12%，烯烃类物质相对含量的增加使得其他含氧类物质的相对含量呈降低趋势，从而一定程度上降低了柠檬的香气品质。柠檬烯是所有香气成分中相对含量最高的物质，在成分定量时可用于GC校准，进行独立检测[18]，套袋后果皮和果肉中均增加两个百分点左右。

3 讨 论

香气对柠檬的感官品质起着重要作用[19]，果皮中的含量远高于果肉中的含量，所以柠檬香气品质主要体现在果皮上。香气值是香气成分的浓度与阈值之比，反映了该种香气成分对果实香气的作用大小，香气值越大，对香气的贡献越大[20]。对比未套袋柠檬发现，套袋后的柠檬中大多数阈值较小而相对含量较大的物质，例如香叶醛、橙花醛、芳樟醇和乙酸香叶酯等物质，它们在套袋处理后相对含量降低，均低于2.91%，香气值变化较小，说明套袋会降低柠檬的香气品质，但影响不大。

在检测出的109种柠檬香气成分中，有果皮果肉共同含有的组分，也有一些各自特有的组分，但在一定程度上会降低柠檬的感官品质。报道指出[14,21-22]，柠檬醛、柠檬烯、β-蒎烯、月桂烯、异松油烯和辛醛等是柑橘的主要香气成分，本实验在套袋和未套袋柠檬果皮果肉中均有检出，说明套袋不会从根本上改变柠檬的香气品质，因为柠檬品质的基本特征是由其基因型决定的，与品种有关。在果皮中，套袋处理后会降低多种香气成分的含量，特别是柠檬醛等多种含氧类芳香成分的含量的降低，会降低柠檬的感官品质。

柠檬的整体香味是由各种香味物质的相互作用和含量的不同构成，套袋前后柠檬的香气成分不尽相同，组分和含量均会发生一定变化，构成了套袋前后柠檬香气品质的差异。这些芳香类物质的变化主要是因为套袋改变了果实的生长环境，包括光照、湿度、温度和氧浓度等，从而提高或者降低产生这些物质的关键酶的活性[23]，如丙酮酸脱羧酶在套袋后活性降低，会抑制醛类物质的形成。果袋类型、套袋和摘袋时间、栽培管理等都会影响套袋柠檬微环境的变化，从而影响柠檬的香气品质。所以采用套袋技术时，选择优良的果袋、适当的套袋摘袋时间和先进的栽培管理技术是生产高品质套袋柠檬的有效途径。柠檬香气品质主要体现在果皮上，套袋处理会降低柠檬果皮中的香气含量，影响柠檬的感官品质，但影响不大，并且可以保护柠檬果面光滑、颜色诱人和免受虫鸟侵害等优点。套袋技术应用于水果种植生产中，是一项提高水果产量的有效技术，但仍需不断完善套袋技术，从而更大程度地保证果品品质。

4 结 论

本实验以套袋安岳柠檬为研究对象，未套袋安岳柠檬为对照，果皮和果肉分开，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术测定了其中的香气成分，共检出套袋和未套袋柠檬109种香气成分，主要成分按相对含量从高到底依次为烯烃类、醛类、醇类、酯类和酮类物质。无论是否套袋，果皮始终比果肉具有更加丰富的香气组分，柠檬香气品质主要体现在果皮上；与对照相比，套袋后柠檬果皮果肉香气的主要成分仍保持基本一致，差异不大；套袋后烯烃类成分的相对含量增加，对香气贡献更大的含氧萜类成分相对含量减少，减少量均低于2.91%，表明套袋会减低柠檬的香气品质，但降低程度不大。柠檬醛是柠檬中最主要的香气成分，其两种同分异构体(橙花醛和香叶醛)的含量比很稳定，果皮中约2：3，果肉中约1：2。对套袋和不套袋的柠檬果皮果肉的香气成分进行分析，有助于在种植培育柠檬过程中更好地采取有效技术控制香气等品质的变化，提高柠檬的感官品质，为套袋技术在柠檬中的应用提供理论依据。

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