不同果肉类型枇杷果肉挥发性成分分析

袁 婷，陈薇薇，孙海艳，杨慧萍，梁国鲁*，郭启高*

（西南大学园艺园林学院，南方山地园艺学教育部重点实验室，重庆 400716）

枇杷（Eriobotrya japonica Lindl.）为蔷薇科（Rosaceae）枇杷属常绿乔木[1]，除在我国广泛种植外，近些年在日本、巴基斯坦、印度、巴西、智利和以色列等30多个国家都有栽培[2-3]，枇杷果实酸甜可口、柔软多汁、风味独特，营养十分丰富[4]。果实挥发性成分能客观反映不同水果的风味特点和果实成熟的程度，是评价果实品质的重要指标[5]。相对于苹果、桃子、草莓、葡萄等果实[6-7]，现阶段对枇杷挥发性物质的研究较少，国内外相关研究也多集中在对枇杷花[8]、枇杷酒[9]及其他枇杷加工产品挥发性成分等[10-11]方面，枇杷果实挥发性成分的相关报道最早开始于1982年[12]。枇杷果实根据果肉颜色可分为红肉枇杷和白肉枇杷2 种类型[13]，不同果肉类型的果实所含有的挥发性物质种类和含量不同，风味品质会出现很大差异。目前枇杷果实挥发性成分的研究主要涉及品种间挥发性成分比较方面。Besada等[2]报道了‘Algerie’和‘Golden Nuggett’2 种枇杷果实发育过程中挥发性物质的变化；Besada等[14]结合代谢组学相关网络分析对来自‘Aglerie’的3 个新品种‘Xirlero’、‘Amadeo’和‘Raúl’枇杷果实挥发性物质进行分析；蒋际谋等[15]对‘香甜’和‘解放钟’及两者杂交子代优系果实挥发性成分进行研究。对不同果肉类型枇杷果实风味品质起主要作用的挥发性成分及其含量方面的研究还比较有限[16-17]。

本研究采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术，通过对7 个白肉品种和15 个红肉品种枇杷成熟果肉的挥发性成分的测定，分别根据各类挥发性化合物和主要挥发性物质进行聚类分析和主成分分析，进一步阐述不同果肉类型枇杷挥发性成分差异，以期为枇杷挥发性成分的研究、根据挥发性物质讨论品种亲缘关系及不同果肉类型枇杷在生产中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

以西南大学果树学重点实验室枇杷种质资源圃的22 个品种[18]枇杷（表1）为材料，选取大小均匀、无病虫害的商品成熟期果实，每个品种采摘90～100 个，低温运至实验室，去除有机械损伤的果实，每30 个果实作为1 个重复，每个样品重复3 次。其中，20 个果实用于测定单果质量、果实大小、可溶性固形物和可滴定酸等基本指标，其余10 个果实快速分离其果皮和果肉，取果肉用液氮快速冷冻，并在－80 ℃条件下保存备用。

表1 供试枇杷品种Table 1 Loquat accessions used in this study

1.2 仪器与设备

2010-Plus气相色谱-质谱联用仪、AOC-500自动进样装置 日本岛津公司；65 μm聚二甲基硅氧烷/二乙基苯萃取头 美国Sigma公司。

1.3 方法

1.3.1 萃取条件

萃取装置：AOC-5000自动进样；萃取温度40 ℃，萃取时间20 min；样品量5 g加入5 mL饱和氯化钠混匀，前平衡30 min，解吸附5 min。

1.3.2 色谱条件

Rtx-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 µm）；升温

程序：初始温度40 ℃，保持2 min，以3 ℃/min的速率升至150 ℃，保持1 min，再以10 ℃/min的速率升至220 ℃，保持1 min，最后以5 ℃/min的速率升至240 ℃保持2 min；载气（He）流速1 mL/min，恒线速率，不分流进样。

1.3.3 质谱条件

电子电离源；电子能量70 eV；传输线温度240 ℃；离子源温度230 ℃；质量扫描范围m/z 35～350。

1.4 数据处理

挥发性物质数据分析运用计算机检索并与图谱库（NIST 08）的标准质谱图对照，选匹配度大于85%的检测结果。计算各个化合物的保留指数（retention index，RI）[20]并结合相关文献进行定性分析[2,8,14-15,19-20]，根据峰面积归一化法算出样品各个组分的相对含量，所有样品均设3 个重复，测定结果以 ±s表示。针对实验所用22 个枇杷品种鉴定的主要挥发性成分，进行主成分分析，用ward法进行聚类分析。所有数据采用SPSS 19.0、JAM 13.0软件处理。RI按下式计算：

式中：RTunknow为待测组分的保留时间/min；RTn、RTn+1为待测组分前后正构烷烃的保留时间/min；n为正构烷烃的碳原子数。

2 结果与分析

2.1 不同品种枇杷理化指标

表2 枇杷果实理化指标（n=3）Table 2 Physicochemical characteristics of loquat fruit from different varieties(n= 3)

如表2所示，单果质量的平均值最大是‘大五星’，为49.33 g，最小的是‘森尾早生’，为14.46 g；可溶性固形物质量分数最高的是‘早钟6号’，为16.53%，最低的是‘大五星’，为9.27%；‘常白1号’的总酸质量浓度最大，为0.84 g/L，最小的是‘香钟’，为0.18 g/L；还原糖和转化糖质量浓度最高的品种分别为‘常绿4号’和‘湖南早熟’，最低的分别为‘80-1’、‘大五星’。就整体趋势而言，白肉枇杷各项理化指标平均值大于红肉枇杷。

2.2 不同果肉类型枇杷挥发性物质

如表3所示，7 个白肉品种枇杷共鉴定出65 种挥发性成分，其中醛类20 种、萜烯类8 种、醇类12 种、酮类7 种、酯类9 种、其他9 种。不同品种所含挥发性物质有所差异，‘宁海白’检测出的挥发性物质最多（41 种），最少为‘白玉’（30 种），挥发性物质总相对含量最高的是‘冠玉’（73.83%）、最低的是‘宁海白’（52.68%）。7 个白肉品种枇杷中醛类、醇类、酯类挥发性化合物平均相对含量较高，依次为44.02%、5.52%、2.85%，其次为酮类（1.91%）、萜烯类（1.81%）物质，正己醛是相对含量最高的物质，其次为反-2-己烯醛、壬醛。由此可见，醛类化合物是白肉枇杷果肉的主要挥发性成分，醇类、酯类、萜烯类、酮类挥发性物质构成不同品种白肉枇杷间的特异性风味。7 个白肉品种枇杷共同具有的挥发性物质为正己醛、反-2-己烯醛、正庚醛、正辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、癸醛、2-十一烯醛、正辛醇、1-壬醇、香叶基丙酮、莰酮、萘、对伞花烃，只在白肉枇杷中存在的挥发性物质为莰烯、氧化石竹烯、2-甲基丁酸，莰烯、氧化石竹烯分别只存在于‘白玉’、‘冠玉’中且相对含量较低（≤0.2%），2-甲基丁酸只在‘乌躬白’中检测到，相对含量为2.30%。

如表4所示，15 个红肉品种枇杷鉴定出81 种挥发性成分。醛类24 种、萜烯类8 种、醇类16 种、酮类8 种、酯类15 种、其他10 种。15 个红肉品种枇杷的总芳香含量及各类挥发性化合物均表现出显著差异，‘香钟’挥发性物质总相对含量最高（79.05%），最低为‘单优3号’（31.79%）；醛类（38.74%）是平均相对含量最高的一类挥发性化合物，其次是酯类（5.13%）、醇类（2.23%）。15 个红肉品种枇杷果肉共同含有的主要挥发性物质为正己醛、反-2-己烯醛、正庚醛、正辛醛、壬醛、癸醛、正辛醇、莰酮、萘、对伞花烃，除‘80-1’、‘单优3号’、‘简阳早熟’、‘早红3号’ 4 个品种中反-2-己烯醛的相对含量高于正己醛，其余红肉品种中正己醛均为相对含量最高的挥发性物质。甜瓜醛、反-2,4-癸二烯醛、反-β-罗勒烯、3-蒈烯、丁二醇、叶醇、十二醇、植酮、乙酸己酯、水杨酸甲酯、丁酸芳樟酯、香叶酸甲酯、乙酸橙花酯、肉桂酸乙酯、百里香酚、丁香油酚是红肉品种枇杷特有的挥发性物质，其中十二醇、肉桂酸乙酯、百里香酚能在5 个及以上红肉品种枇杷中检测到，其余物质只能在少数品种中检测到，如‘湖南早熟’中检测到反-β-罗勒烯、水杨酸甲酯、乙酸橙花酯3 种其他21 个品种中没有检测出的挥发性物质，‘东湖早’中有2 种特有的挥发性物质分别为3-蒈烯、叶醇，这些挥发性物质相对含量均较小（≤1%）。

表3 7 个白肉枇杷品种挥发性化合物相对含量Table 3 Volatile components content in different white loquat varieties

表4 15 个红肉枇杷品种挥发性化合物含量Table 4 Volatile components content in different red loquat varieties

续表4

不同果肉类型枇杷果肉挥发性物质的差异主要体现在醇类、酯类物质，醇类物质在白肉枇杷中的平均相对含量约为红肉枇杷的3 倍，正己醇为相对含量最高的醇类物质，除‘乌躬白’外的白肉枇杷中均存在，红肉枇杷中只有‘晚钟518’、‘77-1’、‘森尾早生’、‘香钟’、‘兴宁1号’中含有，且相对含量低于白肉枇杷。红肉枇杷的酯类物质平均相对含量约为白肉枇杷的3 倍，2-甲基丁酸甲酯是所测红肉枇杷果肉挥发性物质中主要的酯类物质，在白肉枇杷中相对含量较低或不能检测到，乙酸己酯、水杨酸甲酯、丁酸芳樟酯、香叶酸甲酯、乙酸橙花酯、肉桂酸乙酯只在红肉枇杷中存在，不存在于白肉枇杷中。无论是白肉枇杷还是红肉枇杷，醛类物质都是果肉挥发性的主要成分，不同品种枇杷果肉醛类物质的差别也是风味差异的主要因素之一。如图1所示，白肉枇杷的醛类物质平均相对含量略高于红肉枇杷，正己醛是相对含量最高的挥发性物质，白肉枇杷的正己醛平均相对含量更高，但β-环柠檬醛、2,4-庚二烯醛在红肉枇杷中普遍存在且相对含量明显较高，在多个白肉品种枇杷中无法检测出。萜烯类挥发性物质的变异系数最大，即相对含量变幅最大（表5），D-柠檬烯在萜烯类物质中相对含量较大，红肉枇杷中的相对含量普遍高于白肉枇杷，在品种间相对含量差异也较大，只有‘晚钟518’（1.09%）、‘常绿4号’（6.54%）、‘大五星’（1.73%）、‘单优1号’（8.00%）、‘东湖早’（1.67%）、‘湖南早熟’（2.79%）7 个品种中的相对含量相对较高（≥1%）。所测出的酮类物质中主要挥发性物质是3-辛酮、香叶基丙酮、β-紫罗酮，其中香叶基丙酮、β-紫罗酮为脱辅基类胡萝卜素类香气物质，是类胡萝卜素在裂解氧化酶作用下产生的具有挥发性的芳香味物质[21]，为目前公认的果实挥发性物质的重要组分[22]，除‘冠玉’、‘乌躬白’ 2 个品种外，白肉枇杷脱辅基类胡萝卜素挥发性成分的相对含量远低于红肉枇杷。

图1 不同果肉颜色枇杷各类挥发性物质比较Fig. 1 Comparison of the volatiles of loquat cultivars with different flesh colors

表5 枇杷中各类挥发性成分相对含量Table 5 Relative contents of volatile components in different varieties of loquat

2.3 枇杷品种挥发性物质聚类分析

22 个枇杷品种检测出的挥发性物质可分为醛类、酯类、萜烯类、醇类、酮类、其他6 类，将各类挥发性化合物数据用JAM13.0统计软件进行系统聚类，如图2所示。当把22 个枇杷品种分为4 类时，第1类为除‘冠玉’、‘乌躬白’外的白肉品种和红肉品种‘东湖早’、‘晚钟518’、‘77-1’、‘兴宁1号’；第2类包括‘冠玉’、‘森尾早生’、‘香钟’、‘乌躬白’、‘早红3号’、‘早钟6号’；第3类主要包括‘80-1’、‘简阳早熟’和‘单优’系列；‘大五星’、‘湖南早熟’为第4类。聚类分析不能把白肉枇杷和红肉枇杷完整分开，但在第1类中‘白玉’、‘常绿4号’、‘贵妃’3 个白肉枇杷能完全聚集在一起，且‘常白’、‘宁海白’与它们间距较小，可推测对于部分品种枇杷果肉挥发性物质来说，果肉颜色差异较品种差异影响更为明显。

图2 枇杷果肉各类挥发性物质聚类分析Fig. 2 HCA analysis based on volatile components in different varieties of loquat

2.4 枇杷品种挥发性物质的主成分分析

主成分分析法将多个变量通过线性变换选出较少几个重要变量[23]，利用JAM 13.0软件对22 个品种枇杷果实普遍存在且相对含量相对较高（≥1%）的18 种主要挥发性物质（正己醛、反-2-己烯醛、正庚醛、正辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、癸醛、β-环柠檬醛、正辛醇、正己醇、2-甲基丁酸甲酯、乙酸丁酯、D-柠檬烯、香叶基丙酮、β-紫罗酮、3-辛酮、对伞花烃、邻二甲苯）进行主成分分析，提取6 个主成分，累计贡献率89.50%，能有效解释变量的大部分信息。

第1主成分贡献率较高为35.30%，载荷较高且正相关的挥发性物质为壬醛、正辛醛、3-辛酮、癸醛、正庚醛、反-2-壬烯醛、正辛醇，载荷量依次为0.944、0.935、0.907、0.867、0.828、0.822、0.749；第2主成分贡献率为17.60%，正己醛、2-甲基丁酸甲酯、正己醇、反-2-已烯醛载荷量较高，分别为0.912、0.802、0.750、0.690，2-甲基丁酸甲酯为负相关；第3主成分贡献率为14.59%，载荷量较高的是β-紫罗酮、β-环柠檬醛、对伞花烃，依次为0.825、0.802、0.699。由此可得出18 种挥发性物质中壬醛、正辛醛、3-辛酮、癸醛、正己醇、β-紫罗酮、β-环柠檬醛对枇杷果肉风味贡献较大[24-26]。基于18 种挥发性物质的主成分分析模型中（图3），供试品种可被明显地区分为4 类。白肉枇杷除‘冠玉’、‘乌躬白’外的品种和‘兴宁1号’、‘77-1’、‘湖南早熟’、‘大五星’ 4 个红肉枇杷聚集在一类，‘单优’系列和‘80-1’聚集在一起，‘乌躬白’与‘东湖早’、‘简阳早熟’聚集，‘冠玉’和其余红肉枇杷品种聚集。

图3 不同品种枇杷果肉主要挥发性物质主成分分析Fig. 3 PCA analysis based on main volatile components in different varieties of loquat

3 结论与讨论

陈秋燕等[27]对白肉枇杷和红肉枇杷成熟果实的可溶性糖进行分析，发现白肉枇杷果实总糖含量显著高于红肉枇杷果实。本研究对7 个白肉品种枇杷和15 个红肉品种枇杷成熟果实进行主要理化指标的测定，白肉枇杷单果质量、总酸、还原糖、转化糖、可溶性固形物的平均值均大于红肉枇杷，与前人[17,27]的研究结果一致。

Besada等[14]对‘Xirlero’、‘Amadeo’和‘Raúl’枇杷果实挥发性物质进行检测，发现羧酸是主要挥发性成分。蒋际谋等[15]将枇杷品种‘香甜’和‘解放钟’及两者杂交子代优系果实进行挥发性成分分析结果显示，萜类物质相对含量最高（62.59%～68.32%），其次是醛类物质（12.53%～18.15%）。本研究结果表明：22 个品种枇杷果肉的主要挥发性成分为醛类物质，酯类、酮类和醇类是构成不同品种枇杷特有风味的重要组成，正己醛是相对含量最高的挥发性物质，与前人[14-15]的研究结果有所不同，这可能是枇杷品种及栽培地区不同造成的差异。不同果肉颜色果实挥发性化合物的主要差异为醇类和酯类物质，醇类物质在白肉枇杷中的平均相对含量约为红肉枇杷的3 倍，但红肉枇杷的酯类物质平均相对含量约为白肉枇杷的3 倍，使水果呈清香型气味的挥发性物质主要是C6和C9的醛类及醇类[28]，酯类和内酯类物质为主要的果香型化合物[29]。因此，可初步推测白肉枇杷偏向清香型，红肉枇杷果香味更浓、清香味淡。不同的挥发性物质在不同品种、不同果肉颜色枇杷中的相对含量有明显差异。正己醇为相对含量最高的醇类物质，在白肉枇杷中普遍存在，红肉枇杷中只有少量品种能检测出且相对含量较低。果实风味的重要组分脱辅基类胡萝卜素类香气物质为香叶基丙酮、β-紫罗酮，在红肉枇杷中的相对含量明显高于白肉枇杷，其相对含量的高低可能与枇杷果肉色泽有关[30-31]。2-甲基丁酸、莰烯、氧化石竹烯、癸酸甲酯、反-β-罗勒烯、水杨酸甲酯、乙酸橙花酯、3-蒈烯、叶醇都仅能在一个品种枇杷中被检测出，其中2-甲基丁酸相对含量最高（2.30%）。Besada等[2,14]进行‘Algerie’和‘Golden Nuggett’ 2 个品种枇杷果实挥发性检测，也仅在‘Algerie’中检测到2-甲基丁酸，进行来自‘Aglerie’的3 个新品种‘Xirlero’、‘Amadeo’和‘Raúl’果实挥发性成分比较时，3个品种都能检测到2-甲基丁酸，这些挥发性物质的差异构成了品种之间的风味差异，是品种特异性挥发性物质。

通过主成分分析法和聚类分析法不能把白肉枇杷和红肉枇杷彻底划分开，但都能把除‘冠玉’、‘乌躬白’外的白肉枇杷相对聚集，说明对于部分品种枇杷果肉挥发性物质来说，果肉颜色差异较品种差异影响更为明显，并且以不同品种主要挥发性物质进行主成分分析分类和用各类挥发性物质聚类分析结果相近，主成分分析更能把亲缘关系相近的枇杷品种聚集在一起，如‘单优’系列聚集，‘早钟6号’和父本‘森尾早生’聚集[15]，进一步证明所选的18 种挥发性物质在枇杷果肉风味构成中十分重要，是主要的呈香物质，以期为根据挥发性物质讨论枇杷品种亲缘关系提供参考。Rodríguez等[32]已利用主成分分析模型进行萜烯挥发性物质对橙汁风味口感的影响研究，本研究也能通过主成分分析特征值、贡献率和载荷矩阵对枇杷果肉单个挥发性物质品质进行评价，鉴定出对枇杷果肉风味贡献率较高的挥发性物质是壬醛。