不同钾肥用量对“重阳红”桃果实挥发性物质的影响

郭东花，赵彩萍，张 静，贺会强，白 红，石 佩，刘航空，范崇辉

不同钾肥用量对“重阳红”桃果实挥发性物质的影响

郭东花，赵彩萍，张 静，贺会强，白 红，石 佩，刘航空，范崇辉*

（西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100）

为探讨钾肥对桃果实挥发性物质的影响，对陕西主栽“重阳红”桃采用放射沟施肥法进行不同用量的钾肥处理，不施钾肥的为对照，采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术测定了其挥发性物质成分和含量。4 种处理桃果实中共检测出82 种挥发性成分，主要由醛类、酯类、醇类、烯烃类和酮类等物质构成，其中共包含了12 种特征香气物质且它们的相对含量从低到高的顺序为K3（0.93 kg/株）＜K2（0.70 kg/株）＜对照（0）＜K1（0.47 kg/株）。此外，施钾肥提高了桃果实中醛类、烃类和酮类物质的相对含量，降低了醇类和酯类物质的相对含量。不同钾肥用量之间对桃果实的香气影响不同，施0.47 kg钾肥果实的“果香型”香气物质的相对含量最高，其中对香气含量贡献最大的为顺-3-乙酸己酯；而施0.70 kg钾肥果实的“青香型”香气的相对含量最高，但果香味相对最淡；同时，施0.47 kg和0.93 kg钾肥桃果实中均存在“花香型”香气成分，因而香气成分表现更为丰富。因此，施0.47 kg钾肥可以使桃果实的果香味浓厚且香气物质丰富。

桃；钾肥；挥发性物质；固相微萃取；气相色谱-质谱联用

桃（Prunus persica）原产于我国西北地区，风味浓郁，深受人们喜爱。但随着果品种类的日益增多及市场经济的激烈竞争，因此，只有提高桃果实品质才能使其在未来市场上有新发展。通常大家所提到的果实风味，主要包括芳香味、甜味和酸味，它们除了受桃果实本身的遗传影响因素外，栽培技术措施也是影响桃果实风味的重要因素[1-2]。例如，文献[3-4]研究了不同施氮水平对‘Hakuho’桃果实香气物质形成的影响，结果显示过量施氮肥不利于香气物质的积累并使果实香味偏淡；有研究[5]报道，‘晚蜜’桃套袋果实C6化合物和酯类的含量明显低于未套袋果实，但套袋能显著促进特征性香气物质γ-己内酯和δ-癸内酯的合成。目前，大部分文献主要涉及施钾肥对桃果实着色、大小、可溶性糖和酸等品质的研究，如吕乐福等[6]研究了钾肥对山阳水蜜桃产量和品质的影响，得到钾肥处理可以显著提高水蜜桃的单果产量和着色指数等外观品质；但几乎很少有文献报道钾肥对桃果实香气物质的影响，仅有罗华等[7]对肥城桃处理了等量的氮、磷、钾养分不同种类的有机肥，结果发现施肥后果实的果香型酯类和甜香型内酯类化合物的相对含量均升高。但由于不同施肥量因品种和地域的不同可能会导致效果不一，因此本实验以陕西关中主栽的“重阳红”桃为材料，以不施钾肥的桃果实为对照，利用固相微萃取-气相色谱-质谱（solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）联用技术，分析3 种不同钾肥用量对桃果实挥发性物质成分和含量的影响，以期筛选出适宜的钾肥用量，为种植者改善桃果实品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试桃品种为“重阳红”，三主枝自然开心形，13 a生树，株行距4.0 m×4.0 m。采自陕西省桃研究课题组乾县大墙乡邓家村桃试验园。

硫酸钾（K2O≥50%） 山东海化股份有限公司；2-辛醇（色谱纯） 上海晶纯生化科技公司。

2014年6月15日进行实验处理，选取生长势基本一致，无病虫害的“重阳红”9 株沿树冠外围挖4 个深15～40 cm、宽20～30 cm的放射沟，将肥料与少量土壤混匀后均匀撒到沟底部，再将挖出的土壤填埋到沟里[8-10]。每3 株为一个施硫酸钾肥处理，施肥量分别为：0.47（K1）、0.70 kg/株（K2）和0.93 kg/株（K3），以不施硫酸钾肥为对照（CK）。8月17日（即果实丰满、全部泛白达到九成熟时）采收同一方向主枝上的果实50 个，带回西北农林科技大学园艺学院品质分析室进行测定。

1.2 仪器与设备

ISQ GC-MS联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司；HP-INNOWAX弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）、恒温磁力搅拌器 美国Troemner公司；SPME手动进样手柄、75 μm聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）萃取头 美国Supelco公司；匀浆机 荷兰皇家飞利浦公司。

1.3 方法

1.3.1 SPME取样

每个处理分别取大小均匀的10 个果实，用匀浆机打成匀浆，取15 g果肉匀浆，并加入5 g无水氯化钠，同时加入4 μL 0.5 mg/mL 2-辛醇标样于30 mL的螺丝口样品瓶中，立即用锡箔纸密封瓶口并旋紧瓶盖，置于50 ℃恒温磁力搅拌器上，磁力搅拌速率为500 r/min，平衡10 min，然后SPME吸附40 min，立即插入色谱气化室，解吸3 min，进行GC-MS分析[11-12]。每个处理3 次重复，取平均值。

1.3.2 仪器分析

GC条件：色谱柱为HP-INNOWAX弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度200 ℃；进样方式：不分流进样；升温程序：40 ℃保持2.5 min，10 ℃/min升至110 ℃，然后以6 ℃/min升温至230 ℃，维持8 min；载气为高纯He（99.999%）；流速1.0 mL/min[13-14]。

MS条件：电子电离源；电离能量70 eV；离子源温度250 ℃；质量扫描范围35～500 u。

1.3.3 定性分析

挥发性组分的定性分析：样品经过GC进行分离后，形成不同的色谱峰。运用计算机检索并与图谱库（NIST 2011）的标准质谱图对照，参考正反匹配度以及相关文献[11-14]，选择正反匹配均大于800的鉴定结果才予以报道。各组分质谱经NIST/Wiley检索及资料分析，再结合有关文献进行人工图谱分析以确定各化学成分。

1.4 数据处理

采用Excel 2003软件进行数据统计，用SPSS 19.0软件对数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同钾肥用量对桃果实挥发性物质组分的影响

应用SPME-GC-MS联用对“重阳红”桃的果肉香气成分进行了分析，图1为施不同钾肥用量桃果实挥发性成分的总离子流色谱图；表1为通过图谱库检索保留指数（retention index，RI）值，并结合相关文献，得出的不同钾肥用量桃果实挥发性成分及相对含量。

图1 不同钾肥用量桃果实挥发性成分的离子流色谱图Fig.1 Total ion current chromatograms of volatiles in peach fruits with different potassium fertilization rates

表1 不同钾肥用量桃果实挥发性物质的相对含量Table 1 Relative contents of volatiles in peach fruits with differentpotassium fertilization rates

续表1

续表1

由表1可以看出：4 种处理共检测出的挥发性物质为82 种，每种处理检测到的总挥发性物质均占色谱流出组分总含量的75%以上且从高到低的顺序依次为：K3＞K2＞CK＞K1。其中，不施钾肥的桃果实中共检测出37 种挥发性成分，主要包括醛类（9 种）、烃类（9 种）、酯类（7 种）、醇类（5 种）、酮类（4 种）和酸类（1 种）等物质；施0.47 kg钾肥的桃果实中共检出40 种挥发性物质，主要有烃类（13 种）、醛类（9 种）、酯类（6 种）、醇类（5 种）、酮类（3 种）和酸类（1 种）等物质；施0.70 kg钾肥的桃果实中共检出55 种挥发性物质，则主要包含醛类（15 种）、烃类（14 种）、酯类（12 种）、醇类（8 种）、酮类（3 种）和酸类（3 种）等物质；而施0.93 kg的桃果实中共检出56 种挥发性物质，主要包括烃类（18 种）、醛类（13 种）、酯类（9 种）、醇类（9 种）和酮类（5 种）等物质。从组分结果可以看出，施钾肥后果实的挥发性组分种类均高于不施钾肥的果实，随着钾肥含量的增多桃果实中的醇类和烃类组分种类较对照呈上升趋势。

此外，4 种处理共同拥有的挥发性组分为23 种物质，分别为8 种醛类物质如：正己醛、反-2-己烯醛、苯甲醛、（E,E）-2,4-庚二烯醛、壬醛、反-2-壬醛、癸醛和十二醛，4 种酯类物质如乙酸己酯、反-2-乙酸己酯、γ-己内酯和邻苯二甲酸二甲酯，3 种醇类物质如反-2-己烯醇、正己醇和1-壬烯-4-醇，3 种酮类物质及5 种烯烃类物质；不共有的挥发性组分为34 种物质，相对含量较高的醇类占8 种、酯类占5 种、酮类占3 种、烃类占13 种，其中相对含量最高且只在K1处理中检出的顺-3-乙酸己酯为10.83%，其次是在K2中检出的月桂酸乙酯为0.26%，在K3中检出的2,3-辛二酮为0.19%，其他组分的相对含量均低于0.08%。说明施钾肥后桃果实的物质组分发生了变化且不同钾肥用量桃果实之间的挥发性组分也存在一定的差异，且不同组分主要体现在醇类、酯类和烃类物质种类上。

2.2 钾肥对“重阳红”桃果实挥发性成分相对含量的影响

表2 不同钾肥用量“重阳红”果实各类挥发性物质的相对含量Table 2 Relative contents of volatiles belonging to different chemicalclasses in peach fruits with different potassium fertilization rates

由表2得知，“重阳红”桃果实的挥发性物质主要为醛类、醇类、酯类、烃类和酮类。其中，醛类相对含量最高，醇类和酯类次之，烃类和酮类相对含量较低，另外还有少量的酸类及其他物质。施钾肥用量后，“重阳红”桃果实中的醇类和酯类物质的相对含量均低于对照，而醛类、烃类和酮类物质的相对含量均高于对照，说明施钾肥对“重阳红”桃果实的挥发性成分的相对含量具有一定的影响。

从表2还可看出，在施不同钾肥用量桃果实中，施0.47 kg/株（16 m2）钾肥果实的醛类、醇类、酮类和烃类物质的相对含量较其他处理均表现最低，而酯类的相对含量次之；施0.70 kg/株（16 m2）钾肥果实的醛类物质和酸类物质的相对含量较其他处理最高，但酯类物质的相对含量最低；施0.93 kg/株（16 m2）钾肥果实的酯类、烃类和酮类物质的相对含量较其他最高，而醛类和醇类物质的相对含量介于K1和K2之间，此外，在K3处理的果实中未检测到任何酸类物质。因此，不同钾肥用量桃果实之间的挥发性物质的相对含量也存在大小不一，并且相对含量之间差异范围较大的主要体现在醛类、醇类、酯类和烃类物质上。

2.3 不同钾肥用量桃果实特征性香气成分及相对含量的分析

由表3可知：4 种处理“重阳红”果实中共得到12 种特征香气成分。不施钾肥的桃果实有9 种特征香气成分；而施不同用量钾肥的桃果实中，K1和K3也有9 种特征香气成分，而K2只有7 种特征香气成分。此外，本实验不同处理的桃果实中得到了6 种共同的特征香气成分，其中桃果实中的C6醛和醇属于“青香型”香气物质，如本实验均检测到的反-2-己烯醛和反-2-己烯醇及只在对照和K2中检测到的顺-3-己烯醇，其中以反-2-己烯醛的相对含量最高；而酯类和内酯则属于“果香型”香气物质，如仅在K1中检测出的顺-3-乙酸己酯和4 种处理均含有的乙酸己酯、反-2-乙酸己酯和γ-己内酯，其中γ-己内酯是桃果实香味影响最大的特征香气物质，又被称为“桃味”化合物[15-16]；而本实验检测到的烯萜类成分是“重阳红”桃果实的最主要“花香型”香气物质，如柠檬烯和γ-萜烯醇等。

表3 不同钾肥用量“重阳红”桃果实的特征香气成分及相对含量Table 3 Characteristic aroma components and their contents in peachfruits with different potassium fertilization rates

此外，从表3还可以得出，本实验4 种处理桃果实的特征性香气的相对含量从低到高的顺序为K3＜K2＜CK＜K1。其中，对照处理桃果实的“青香型”香气总相对含量为29.08%，“果香型”香气总相对含量为16.55%；K1的“青香型”香气总相对含量为29.73%，“果香型”香气总相对含量为20.39%；K2处理的“青香型”香气总相对含量为36.42%，“果香型”香气总相对含量为6.86%；K3处理桃果实的“青香型”香气总相对含量为33.05%，“果香型”香气总相对含量为9.74%。根据李杨昕等[17]研究得出“青香型”与“果香型”香气成分的比值越低则果实的香味越佳。由此可见，酯类及内酯类产生的“果香型”物质的相对含量对桃果实香味的贡献最大，即K1施0.47 kg钾肥果实的香味最浓厚，对照和K3次之，而K2果实的香味相对最淡；但其中K3施0.93 kg钾肥处理后桃果实中还含有2.73%的“花香型”香气成分，K1只含有0.78%的“花香型”香气成分，而K2和对照均未检测出“花香型”香气成分。因此，施0.47 kg和0.93 kg钾肥桃果实的香气表现更为丰富。

3 讨 论

在本实验检测出的82 种“重阳红”桃果实的挥发性物质成分中，有共同含有的组分，也有一些各自特有的组分，在一定程度上会影响桃果实的感官品质。根据席万鹏等[15]研究报道，称顺-3-己烯醛也存在桃果实中，但本研究中并未检出有该物质。此外，一些文献中提出γ-癸内酯在各类桃果实中都能检测到，以及大多数桃果实中含有的γ-己内酯、γ-辛内酯、γ-癸内酯、δ-癸内酯和γ-十二内酯是桃果实的主要特征性香气成分[15,18-21]，在本实验中仅检测到γ-己内酯一种化合物，其余各内酯类化合物均未检出，一方面说明桃果实的基本品质特征主要与其品种有关，而内酯化合物的合成途径非常复杂，虽然目前已发现有5 条内酯合成途径[15,22]，但各途径在桃果实内酯合成中的贡献也不尽相同；另一方面也说明本实验中钾肥对桃果实的内酯类化合物在组分种类上存在影响。

此外，对桃果实施不同钾肥用量研究发现，随着钾肥用量的增加使得桃果实中的挥发性组分和相对含量也随之增多，且发生的变化主要体现在醛类、酯类和烃类物质上。说明钾肥会促进或阻碍桃果实挥发性物质的形成，同时不同钾肥用量对桃果实挥发性物质成分的产生和含量的影响效果大小不一。其中，尤其表现在特征香气组分和含量方面，施0.47 kg和0.93 kg的钾肥增加了“重阳红”桃果实的“花香型”香气组分，并且钾肥使得“青香型”香气物质中的反-2-己烯醛的相对含量较不施钾肥桃果实的相对含量显著提高，从而在一定程度上降低了“重阳红”桃果实的果香品质，但目前钾肥对桃果实香气物质的合成基因是否有影响还需进一步研究和验证[23-25]。因此，随着桃果实香气物质合成关键基因的研究及栽培措施的不断改进，必将逐步改善和提高桃果实的风味品质。

4 结 论

本实验对“重阳红”桃采用放射沟施肥法进行不同用量的钾肥处理，不施钾肥的为对照，采用SPME-GCMS联用技术测定了其挥发性物质。4 种处理桃果实中共检测出82 种挥发性成分，它们的组分主要由醛类、酯类、醇类、烯烃类和酮类等物质构成，其中共包含了12 种特征香气物质且它们的相对含量从低到高的顺序为：K3＜K2＜CK＜K1。此外，施钾肥提高了桃果实中醛类、烃类和酮类物质的相对含量，但降低了醇类和酯类物质的相对含量。不同钾肥用量之间对桃果实的香气影响不同，施0.47 kg钾肥果实的“果香型” 香气物质的含量最高，其中对其香气含量贡献最大的为顺-3-乙酸己酯；而施0.70 kg钾肥果实的“青香型”香气的含量最高，果香味相 对最淡；同时，施0.47 kg和0.93 kg钾肥桃果实中存在“花香型”香气成分，因而香气表现更为丰富。因此，施0.47 kg钾肥可以使桃果实的果香味浓厚且香气物质丰富。

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Effects of Different Potassium Fertilizer Rates on Volatiles of “Chongyanghong” Peach Fruit

GUO Donghua, ZHAO Caiping, ZHANG Jing, HE Huiqiang, BAI Hong, SHI Pei, LIU Hangkong, FAN Chonghui*
(College of Horticulture, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

Radial furrow fertilization method was used to investigate the effect of different potassium fertilizer rates on volatiles of “Chongyanghong” peach fruit as a major cultivar grown in Shaanxi province using peaches without potassium fertilization as the control. Solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GC-MS) was used to determine the composition and contents of volatile aroma components. A total of 82 volatiles were detected in the control (CK) and three treatment (K1, K2 and K3) groupds, mainly including aldehydes, esters, alcohols hydrocarbons and ketiones. Meanwhile 12 characteristic aroma components were identifi ed and the order of their relative contents in four groups was as follows: K3 ＜K2 ＜ CK ＜ K1. In addition, compared with control, the potassium fertilizer increased the contents of aldehydes, hydrocarbons and ketiones, but decreased the contents of alcohols and esters. Different volatiles were detected among different potassium fertilizer rates, the content of fruity aroma compounds in fruits from the application of 0.47 kg of potassium fertilizer was the highest, (Z)-3-hexyl acetate making the largest contribution to the aroma. The content of green aroma compounds in 0.70 kg potassium fertilizer fruits was the highest, but with light fruity. Flowery aroma components existed in peach fruits grown in the soils fertilized with 0.47 kg and 0.93 kg of potassium, respectively, thus having a richer aroma. Therefore, applying 0.47 kg of potassium fertilizer can make peach fruity aroma richer.

peach; potassium fertilizer; volatiles; solid phase microextraction (SPME); gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

10.7506/spkx1002-6630-201602019

S662.1

A

1002-6630（2016）02-0109-06

郭东花, 赵彩萍, 张静, 等. 不同钾肥用量对“重阳红”桃果实挥发性物质的影响[J]. 食品科学, 2016, 37(2): 109-114. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602019. http://www.spkx.net.cn

GUO Donghua, ZHAO Caiping, ZHANG Jing, et al. Effects of different potassium fertilizer rates on volatiles of“Chongyanghong” peach fruit[J]. Food Science, 2016, 37(2): 109-114. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201602019. http://www.spkx.net.cn

2015-05-07

“十二五”国家科技支撑计划项目（2014BAD16B04）；陕西省科技统筹创新工程计划项目（2015KTCL02-29）

郭东花（1987—），女，硕士研究生，研究方向为果树生理与生态。E-mail：1990648381@qq.com

*通信作者：范崇辉（1956—），男，教授，本科，研究方向为果树生理与栽培。E-mail：apple19561019@163.com