寒富×四倍体嘎拉苹果三倍体后代果实风味品质的研究
2016-05-30王海波王玉霞李林光程来亮
王海波 王玉霞 李林光 程来亮
摘要：为了解苹果三倍体新种质果实风味品质的差异，本研究采用静态顶空一气相色谱一质谱联用和高效液相色谱技术，测定了6份苹果三倍体杂交后代及2个亲本寒富、四倍体嘎拉果实挥发性成分、糖酸组分等风味物质的含量和组成。结果表明，H4GI、H4G2、H4G4、H4G5、H4G8、H4G9、寒富、四倍体嘎拉分别含有6、4、7、4、4、8、5、3种特征香气成分，其果实中均检测到乙酸己酯和2一甲基丁酸己酯，前者影响所有三倍体株系及2个亲本果实香味，后者仅对寒富果实香味没有贡献；果糖、葡萄糖、蔗糖和苹果酸是苹果果实的味感组分，且对H4GA的味感贡献大于其他株系；6份子代特征香气成分和味感成分在遗传过程中均产生了超亲分离现象。
关键词：苹果；三倍体后代；果实风味物质；风味品质
中图分类号：S661.101
文献标识号：A
文章编号：1001-4942（2016）01-0047-05
多倍体化被认为是植物适应和进化的主要机制之一。由于果树多倍体品种具有生长旺盛、果实大、少籽或无籽、产量高、适应性和抗逆性强等特点，且能够利用无性繁殖的方式固定其优良性状，实现在生产上的长期利用，因此多倍体品种选育已成为果树育种的一个重要途径。
生产上苹果（Malus×domestica Borkh.）以二倍体品种为主，只有少数多倍体品种，如三倍体品种乔纳金、世界一、陆奥等得到一定的推广应用，为调整品种结构和丰富市场供应发挥了重要作用。但上述品种在果实品质、贮藏性能或栽培性状等方面存在不足，使其发展受到限制，因此需要培育综合性状优良的多倍体品种，以满足生产和消费需求。本研究对6份三倍体后代及其亲本寒富、四倍体嘎拉的果实风味物质进行测定，并对其决定的风味品质进行评价，以期为生产应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2012～2013年在山东省果树研究所肥城市安驾庄镇张安村试验基地进行。试验地为平原地果园，土壤为砂壤土。试验材料为6份苹果三倍体杂交后代（2n=3x=51） H4G1、H4G2、H4G4、H4G5、H4G8、H4G9及其母本寒富（2n=2x=34）和父本四倍体嘎拉（2n=4x=68）果实。采用矮化栽培，中间砧为M26，基砧为八棱海棠[M.robusta（Carr.）Rehder]，生长结果正常。各品种选择生长势一致的5棵树，在果实采收期，选择树冠南向同一高度的外围果实，采集约10kg，用保温盒带回实验室，立即进行试验。基本品质测定在山东省果树研究所进行，果实挥发性成分及糖酸组分测定在山东农业大学作物生物学国家重点实验室进行。
1.2 试验方法
1.2.1 果实基本性状的测定 单果重采用百分之一天平测定；果实纵径、横径采用游标卡尺测定，并计算果形指数（纵径/横径）；果实硬度采用GY-1型果实硬度计测定；可溶性固形物含量采用TD-45水果糖度计测定。每个品种测定有代表性的果实30个，各指标取其平均值。变异系数（CV）为三倍体后代各株系间的标准差与平均值的比值。
1.2.2 果实香气成分的测定 果实香气成分的测定参照王海波等的方法。每个品种取3～5个果实，将果肉迅速切成薄片并混匀，重复3次。在10 mL样品瓶底部加入10μL内标物3-壬酮（0.4 mg·mL-1），准确称取6g样品放人样品瓶中，用聚四氟乙烯丁基合成橡胶隔片密封。果实挥发性成分分别利用Perkin Elmer Turbo Matrix40 Trap顶空进样器和Shimadzu GCMS-QP2010气相色谱一质谱联用仪进行提取与测定。
挥发性成分的定性方法：未知化合物质谱图经计算机检索同时与NIST05质谱库相匹配，并结合人工图谱解析及资料分析，确认各种挥发性成分；定量方法：按峰面积归一化法求得各化合物相对质量百分含量，并选择3-壬酮为内标进行精确定量。计算lg（香气值）确定特征香气成分，香气值=某成分含量/该成分香气阈值。lg（香气值）>0的成分为特征香气成分。
1.2.3 果实糖酸组分的测定采用高效液相色谱法测定果实中的糖酸组分，参照王海波等的方法测定。利用N2000色谱工作站（Ver.3.30）计算糖酸各组分的含量，通过计算lg（某种糖酸组分含量/该组分味感阈值）判断该成分是否影响果实甜味或酸味，lg（某种糖酸组分含量/该组分味感阈值）>0的成分是对果实甜味或酸味有贡献的成分。
1.3 数据处理
数据采用SPSS 17.0软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 寒富×四倍体嘎拉三倍体后代果实基本性状
由表1可以看出，6份三倍体后代果实单果重和果肉硬度变异较大，变异幅度分别为118.5～211.79和5.4～11.2kg·Cm-2，变异系数分别为22.17%和27.69%。单果重以H4G2最大，其次为H4G5、H4G1、H4G9、H4G8，H4G4最小。果肉硬度以H4G8最高，其次为H4 G4、H4G9、H4G1、H4G5，H4G2最低。果实纵径、横径、果形指数、可溶性固形物含量变异系数较小。果形指数以H4G8最高，可溶性固形物含量以H4G9最高。
2.2 寒富×四倍体嘎拉三倍体后代果实风味物质含量
由表2可以看出，不同类别的风味物质含量在6份三倍体后代中，以萜烯类变异系数最大，为191.72%；其次为酮类、醛类、醇类、酯类和总酸，其变异系数均大于30%；总糖含量变异系数最小，为13.76%。
6个三倍体后代中，H4G4果实的总糖和总酸含量均最高，显著高于2个亲本品种，与其他株系基本达到显著水平；酯类成分含量低于H4G1和H4G9居第三。株系H4G9的果实醇类、醛类、酯类和萜烯类成分含量均较高，与其他株系及2个亲本差异基本达到显著水平，但未检测到酮类物质，其总糖含量显著低于其他5个株系与2个亲本，总酸含量仅略高于H4G1。
2.3 寒富、四倍体嘎拉及其6份三倍体后代果实风味品质
根据已报道的果实风味物质的嗅感和味感阈值，计算各风味物质含量与阈值比的常用对数值，表示不同成分对各株系和亲本品种果实风味的影响程度。由表3可以看出，在特征香气种类上，H4G1、H4G2、H4G4、H4G5、H4G8、H4G9和2个亲本寒富、四倍体嘎拉分别含有6、4、7、4、4、8、5、3种特征香气成分。12种嗅感成分中，乙酸己酯和2-甲基丁酸己酯在所测果实中均被检测到，前者影响所有三倍体株系及2个亲本的果实香味，后者对寒富果实香味没有贡献。其他成分在不同品种或株系间存在差异，如乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酸丁酯及2-甲基丁酸丁酯等在三倍体后代及四倍体嘎拉中均被检测到，而丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯仅在寒富中被检测到；在H4G1、H4G2和H4G4中检测到了乙酸-2-甲基丁酯，但在H4G5中未检测到1-己醇，在H4G2中未检测到己醛，在H4G2、H4G4和四倍体嘎拉中均未检测到（E）-2-己烯醛。
在嗅感贡献程度上，6份子代果实中乙酸己酯、乙酸丁酯、2-甲基丁酸己酯等成分均高于双亲，其他成分如乙酸戊酯影响了H4G1、H4G4、H4G5和H4G9的果实嗅感，2-甲基丁酸丁酯、丙酸丁酯、1-己醇仅影响H4G9果实嗅感，对其他株系和亲本均没有贡献。结果表明，亲本品种与各株系间果实特征香气成分在种类和嗅感贡献上均存在较大差异，该组合子代特征香气成分在遗传过程中产生了明显的超亲分离。
果糖、葡萄糖、蔗糖和苹果酸是6份三倍体后代株系及2个亲本果实的甜酸味感成分。其中3种糖组分中以果糖的贡献最大。品种、株系间比较，果糖、蔗糖、苹果酸对H4G4的味感贡献均高于其他株系和2个亲本；葡萄糖对H4G2的味感贡献大于其他株系和亲本；果糖、葡萄糖和苹果酸对四倍体嘎拉的味感贡献高于寒富。各糖酸味感成分在6份株系果实中，均存在高于高值亲本或低于低值亲本现象，表明该组合子代的味感成分在遗传过程中也产生了超亲分离。
3 结论与讨论
风味品质是影响消费者选择和食用苹果的重要感官特征之一，也是重要的育种评价指标。在不同苹果品种中已报道有300多种挥发性成分，其中对人的香味嗅感产生影响的物质称为特征香气成分，主要包括醇类、醛类、酯类、萜烯类等20余种成分。果实香气的差异来自于基因型、成熟度、栽培条件、采后贮藏加工等因素的不同，其中品种的特异性是最重要的因素，不同品种的果实特征香气成分赋予本品种特有的嗅感标签。本研究检测到的寒富、四倍体嘎拉及其6份三倍体后代果实的特征香气成分具有不同的嗅感特征，其中乙酸丁酯、乙酸己酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、2一甲基丁酸乙酯、2一甲基丁酸丁酯具有“果香”（fruity）嗅感，乙酸-2-甲基丁酯和乙酸戊酯具有“苹果”（apple）嗅感，2-甲基丁酸己酯具有“肉质果香”（flesh-fruity）嗅感特征，1-己醇、己醛具有“青草味”（grassy）特征，（E）-2-己烯醛具有“绿苹果”（green ap-ple）的特征。本研究中所有三倍体株系均检测到乙酸丁酯、乙酸己酯及2-甲基丁酸己酯3种特征成分，为三倍体后代果实提供了“果香”和“肉质果香”共有嗅感，其他成分如在H4G1、H4G2和H4G4中检测到的乙酸-2-甲基丁酯，仅影响H4G9果实嗅感的2一甲基丁酸丁酯、丙酸丁酯、1-己醇等决定了不同株系果实香味的特异性。
果糖、蔗糖、葡萄糖和苹果酸是苹果果实最为主要的糖酸组分，也是决定苹果果实甜味和酸味的主要因素。本研究所测6份三倍体后代果实糖酸组分也以这4种成分为主，其中果糖和苹果酸是其甜、酸味的主要贡献成分，其含量的差异决定了对果实甜味和酸味味感贡献的大小，如H4G4中果糖、蔗糖、苹果酸的味感贡献均高于其他株系和2个亲本，葡萄糖对H4G2的味感贡献大于其他株系和亲本。
果实品质是由多因素组成的复杂性状，在感官上包括外观、风味和质地等方面。味感物质（糖、酸等）和嗅感物质（香气成分）是苹果等果实的风味物质，其组成和含量决定风味品质。本研究中，株系H4G9、H4G4、H4GI等果实特征香气成分种类较多，不同株系果实的风味物质存在较大差异，是导致其风味不同的基础。研究表明，苹果的整体香气不仅与香味物质含量有直接关系，还与其种类多少相关，由于感观互作，香气成分种类多的品种整体香气更为强烈，但这些株系糖、酸等其他指标存在差异，是否影响果实风味，还需进一步通过感官评价确认。
