不同品种百香果果汁营养与香气成分的比较
2019-12-04刘文静韦晓霞
潘 葳,刘文静,韦 航,罗 钦,*,韦晓霞*
(1.福建省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所,福建省农产品质量安全重点实验室,福建 福州 350003;2.福建省农业科学院果树研究所,福建 福州 350003)
百香果学名西番莲,是西番莲科(Passifloraceae)西番莲属(Passiflora Linn.)的热带多年生常绿藤本植物,原产南美洲巴西至阿根廷一带和澳大利亚,现广泛分布于热带和亚热带地区[1],分为紫果西番莲(Passif l ora edulis Sims)、黄果西番莲(Passif l ora edulis f. flavicarpa Degener)及二者的杂交种。百香果因其果汁香味馥郁、甜酸可口、色泽悦目,有“果汁之王”的美称[2-3],其营养成分和香味成分的研究对充分利用百香果具有重要意义。目前国内外对百香果栽培技术、经济价值、保鲜加工技术、生物学等方面做了大量的研究工作[4-8]。国内外学者对百香果进行了总糖、有机酸、抗坏血酸、氨基酸等营养成分的研究[9-13]。一些学者曾先后采用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GCMS)技术对百香果香气成分进行了分析,陆慧宁等[14]采用乙醚萃取浓缩法,陈玲等[15]采用二氯甲烷室温浸提浓缩法,王文新[16]及黄苇[17]等采用水蒸气蒸馏后再用二氯甲烷萃取浓缩法,均会使原有的香气成分受到一定的损失。韩素芳[18]和郭艳峰[19]等则采用固相微萃取(solid phase micro extraction,SPME)结合GC-MS分析,可避免不稳定成分的氧化、分解等问题。Janzantti等[20]采用动态顶空套袋采样技术对百香果汁进行前处理,共鉴定出64 种香气化合物。由于不同植物基因存在差异,导致营养和香气成分的种类及含量存在明显的不同,以上这些研究仅限于单个或2 个百香果品种,因此难以揭示其品种差异性,而将多元统计分析运用到不同品种百香果果汁营养及香气成分的比较研究目前鲜见报道。良种选育的众多指标常导致选育过程纷繁复杂且结果不确定性很大,主成分分析(principal component analysis,PCA)采用少量综合指标代替原来多个指标大部分信息的一种降维分析方法[21],其优点在于可消除评价指标间的相关影响,能够保证评价的客观性[22-25]。PCA法目前已在诸多品种如猪腰枣[26]、即食玉米[27]、枸杞子[28]等资源的选优上得到推广和应用,也是评价鲜食百香果综合品质的一种可行方法。
本研究采用SPME-GC-MS、高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)等仪器分析技术,对同一栽培地点、同一时期、成熟度一致的5 个品种百香果的营养成分及香气成分进行定性定量分析,应用SPSS 19.0软件对数据进行差异分析和PCA,研究5 种百香果果汁品种间营养和香气成分的差异,确定百香果主要香气成分,将影响鲜食百香果品质的14 个特征指标简化为3 个主成分,简化选择程序,保证原始数据的完整性和客观性。对百香果的内在品质成分数据库的构建,对选育营养价值高、风味良好的百香果优良品种具有一定的理论和实用价值。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
5 个不同品种百香果的果实分别为‘台农’(黄果与紫果的杂交种)、‘紫香’(紫果)、‘芭乐味黄金果’(黄果)、‘实生株系紫果’(紫果)和‘满天星’(黄果与紫果的杂交种),各品种百香果种植的环境气候条件、海拔高度、土壤以及栽培管理水平基本一致,种植于龙岩市连城县冠硒百香果种植基地,(25°66′N,116°76′E)平地,海拔465 m,属亚热带季风气候,年降水量1 031~1 369 mm,日照时间1 804~2 060 h,年平均气温20 ℃左右,昼夜温差大,全年气候温和,无霜期长,雨量充沛。各品种树龄均为2 a,树体大小相似。
葡萄糖、有机酸(抗坏血酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸、富马酸)和氨基酸(异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、组氨酸、精氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸、丝氨酸、酪氨酸、色氨酸和胱氨酸)标准品英国Alfa Aesar公司;4-甲基-2-戊醇标准品、C6~C30正构烷烃标准品 德国Dr Ehrenstorfer公司;甲醇、乙腈(均为色谱纯) 德国默克公司;氢氧化钠、乙酸、盐酸、磷酸、硫酸钠、浓硫酸、乙酸锌、亚铁氰化钾、磷酸二氢钾(均为分析纯) 国药集团化学试剂有限公司。
SPME装置手柄、固定搭载装置、50/30 μm二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane,DVB/CAR/PDMS)萃取头美国Supelco公司;TQ 8040型GC-MS联用仪 日本岛津公司;SYG-2数显恒温水浴锅 常州朗越仪器有限公司;2695 HPLC仪、2996二极管阵列检测器、Empower色谱工作站 美国Waters公司;L-8800氨基酸分析仪日本日立公司。
1.2 方法
1.2.1 百香果采集及处理
在2017年10月采摘5 种不同品种的成熟度一致的果实(果全红或全黄,花后60~90 d,以轻碰果实果蒂脱落为准),每个样品发育良好,果形一致,取约6 kg,洗涤、取果囊果汁、匀浆、过滤,滤出的果汁约2 kg,经充分混匀后装入PET瓶,迅速进行香气、抗坏血酸测定,其他样品贮存于-20 ℃中待测定总糖、还原糖、蔗糖、总酸、可溶性固形物、氨基酸、有机酸,每个样品做3 组平行。
1.2.2 百香果营养成分测定
总糖、蔗糖含量测定:参考GB 5009.8—2016《食品中果糖、葡糖糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》滴定法;还原糖含量测定:参考GB 5009.7—2016《食品中还原糖的测定》滴定法;总酸含量测定:参考GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》滴定法;可溶性固形物含量测定:参考NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定 折射仪法》;有机酸含量测定:参考GB 5009.157—2016《食品有机酸的测定》高效液相色谱法;氨基酸含量测定:参考GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的测定》氨基酸自动分析仪法;抗坏血酸含量测定:参考GB 5009.86—2016《食品中抗坏血酸的测定》滴定法。
1.2.3 百香果香气成分测定
SPME[18]萃取头在GC进样口250 ℃老化60 min后备用。取5.0 g搅匀的待测百香果果汁样品于20 mL萃取瓶中,加入质量浓度1 mg/mL的内标物4-甲基-2-戊醇5 µL,加盖封口,于50 ℃水浴预先加热10 min达到气-液平衡后,将老化好的萃取头插入萃取瓶顶空部分,萃取30 min。然后将萃取头取出,插入GC-MS进样口。
G C-M S分析条件:R x i-5 S i l M S毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);载气为He;载气流量1.0 mL/min,不分流;进样口温度250 ℃;升温程序:40 ℃保持4 min,5 ℃/min线性升温至75 ℃,保持2 min,4 ℃/min线性升温至150 ℃,30 ℃/min线性升温至280 ℃,保持2 min。电子电离源;离子源温度230 ℃;电子能量70 eV;接口温度280 ℃;检测器电压350 V;全扫描方式;质量扫描范围35~550 u;对照NIST 2014谱库,进行数据分析。
为保证实验结果的稳定性,每个萃取条件重复实验3 次进行以上测定。由Shimadzu GC-MS solution数据处理系统完成成分分析,各组分与NIST 2014标准质谱库进行对照分析,列出匹配度大于80的结果,通过在相同色谱条件下C6~C30正构烷烃标准品对各组分的保留时间计算保留指数(retention index,RI)。按式(1)计算待测物的RI:
式中:n为碳原子数;tn为碳原子数为n的正构烷烃的保留时间/min;tn+1为碳原子数为n+1的正构烷烃的保留时间/min;ti为样品i的保留时间/min。
用RI结合比对待测物在文献中的RI[29],对所得化合物进行定性。香气的定量采用内标法,用面积归一化法将内标物的峰面积和每个组分的峰面积进行比对,按式(2)计算每个峰的具体含量[30],3 次测定结果以表示;采用峰面积归一法计算各组分含量。
1.3 数据处理
采用Excel 2007软件对实验数据进行处理,采用SPSS 19.0软件对实验数据进行显著性分析,采用Duncan新复极差法分析显著性水平,P<0.05,差异显著;用SPSS 19.0软件进行PCA。
2 结果与分析
2.1 样品营养成分的测定结果
2.1.1 样品糖、酸及可溶性固形物含量测定结果
表1 百香果营养成分含量Table 1 Nutrient components of passion fruit from different cultivars
从表1可知,百香果果汁的营养成分品种间均存在显著差异性(P<0.05),‘台农’蔗糖、抗坏血酸含量均高于其他4 个品种。‘紫香’总酸、柠檬酸、苹果酸含量均显著高于其他4 个品种。‘芭乐味黄金果’总糖、可溶性固形物、氨基酸含量均显著高于其他4 个品种。‘满天星’还原糖含量显著高于其他4 个品种。百香果样品中还原糖含量占总糖比例高达70%~95%,其可溶性糖积累类型属于还原糖积累型,与苹果、梨、草莓类似[31],‘满天星’还原糖占总糖含量显著高于其他4 个品种。还原糖可以直接被身体吸收,升血糖比蔗糖快,因此‘满天星’特别适合低血糖病人发生低血糖时的纠正。‘芭乐味黄金果’、‘实生株系紫果’和‘满天星’总酸含量均较低,显著低于其他2 个品种。果蔬汁饮料的主要呈味物质是糖和酸,所以糖和酸的配比十分重要[32],‘芭乐味黄金果’、‘满天星’糖酸比相近,均显著高于其他3 个品种。
2.1.2 有机酸含量测定结果
从表1可知,5 个不同品种百香果均含有6 种机酸,而且含量高低均呈柠檬酸>乳酸>苹果酸>酒石酸>抗坏血酸>富马酸的趋势。柠檬酸含量最高,占6 种有机酸总量的56.0%~78.4%,因此百香果有机酸优势类型属于柠檬酸优势型[31],与柑橘、菠萝、杨梅类似。‘台农’抗坏血酸含量高于其他4 个品种,‘紫香’柠檬酸和苹果酸含量及6 种有机酸总量均显著高于其他4 个品种,‘芭乐味黄金果’柠檬酸、乳酸、苹果酸含量及6 种有机酸总量均显著低于其他4 个品种。有机酸是果汁酸味的主要成分,其种类和含量高低与果汁或果肉的品质和风味有极密切的关系,研究者常以柠檬酸和苹果酸作为百香果酸味的代表性酸[12],抗坏血酸也是非常重要的有机酸,因此选取以上3 种酸进行PCA。
2.2 香气成分测定结果
2.2.1 百香果样品香气成分的鉴定
如表2所示,共鉴定出68 种香气化合物,分别为酯类、醇类、酮类、烯类、烷类、醚类和杂环类。5 个品种百香果香气成分的大类基本一致,各类成分种类及含量则明显不同。
‘台农’样品共鉴定出7 类55 种香气成分,相对含量从高到低依次为酯类(89.0%)>酮类(3.56%)>烯类(2.50%)>醇类(1.97%)>醚类(1.29%)>杂环类(1.12%)>烷类(0.57%)。其中酯类物质含有35 种成分,相对含量(>2%)由高到低依次为己酸己酯、丁酸己酯、己酸乙酯、己酸-3-戊酯、丁酸乙酯、甲基丁酸己酯、乙酸己酯、己酸-3-己烯酯、辛酸己酯(14.02%~2.23%);酮类物质含有6 种成分,以2-壬酮、β-紫罗兰酮为主;烯类物质含有5 种成分,以大柱香波龙烷三烯、顺式-β-罗勒烯为主;醇类物质含有6 种成分,以5-甲基-2-己醇、正辛醇为主;醚类、杂环类和烷类物质均由单一化合物组成;其他组分相对含量均较低。
‘紫香’样品共鉴定出7 类58 种香气成分,相对含量从高到低依次为酯类(86.95%)>酮类(4.05%)>醇类(2.65%)>烯类(2.24%)>醚类(2.06%)>杂环类(1.21%)>烷类(0.86%)。其中酯类物质含有37 种成分,相对含量(>2%)由高到低依次为己酸乙酯、己酸己酯、丁酸乙酯、己酸-3-戊酯、丁酸己酯、甲基丁酸己酯、己酸-3-己烯酯、辛酸乙酯、辛酸己酯、乙酸己酯、丙酸-2-甲基辛酯、顺式-3-己烯乙酸酯、辛酸2-戊酯(16.01%~2.04%);酮类物质含有6 种成分,以β-紫罗兰酮、香叶基丙酮为主;醇类物质含有8 种成分,以正辛醇、2-庚醇为主;烯类物质含有4 种成分,以大柱香波龙烷三烯、顺-β-罗勒烯为主;醚类、杂环类和烷类物质均由单一化合物组成;其他组分相对含量均较低。
‘芭乐味黄金果’样品共鉴定出7 类47 种香气成分,相对含量从高到低依次为酯类(83.18%)>酮类(6.96%)>醚类(3.67%)>烯类(3.41%)>醇类(1.59%)>杂环类(1.04%)>烷类(0.17%)。其中酯类物质含有29 种成分,相对含量(>2%)由高到低依次为己酸乙酯、丁酸乙酯、己酸-3-戊酯、甲基丁酸己酯、辛酸乙酯、己酸-3-己烯酯、己酸己酯、乙酸己酯、2-庚醇乙酸酯(22.33%~2.26%);酮类物质含有6 种成分,以β-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮为主;醚类物质只有1 种为4-辛烯酸乙醚,相对含量较高(3.67%);烯类物质含有4 种成分,以顺-β-罗勒烯、大柱香波龙烷三烯为主;醇类物质含有5 种成分,以芳樟醇、2-壬醇为主;杂环类和烷类物质均由单一化合物组成;其他组分相对含量均较低。
表2 百香果香气成分含量及相对含量Table 2 Contents of aroma compounds in passion fruit from different cultivars
续表2
‘实生株系紫果’样品共鉴定出6 类56 种香气成分,比其他品种缺少烷类。相对含量从高到低依次为酯类(82.90%)>酮类(7.48%)>烯类(4.84%)>醇类(3.40%)>醚类(0.91%)>杂环类(0.49%)。其中酯类物质含有35 种成分,相对含量(>2%)由高到低依次为顺-3-己烯乙酸酯、己酸-3-戊酯、己酸乙酯、己酸己酯、甲基丁酸己酯、丁酸己酯、丁酸乙酯、己酸-3-己烯酯、辛酸乙酯、乙酸己酯、辛酸己酯(15.2%~2.19%);酮类物质含有8 种成分,以β-紫罗兰酮、二氢-β-紫罗兰酮为主;烯类物质只含有大柱香波龙烷三烯、顺-β-罗勒烯2 种成分;醇类物质含有9 种成分,以2-庚醇、正辛醇为主;醚类和杂环类物质均由单一化合物组成;其他组分相对含量均较低。
‘满天星’样品共鉴定出7 类39 种香气成分,相对含量从高到低依次为酯类(73.46%)>烷类(10.10%)>醇类(8.43%)>烯类(5.29%)>酮类(1.95%)>醚类(0.54%)>杂环类(0.23%)。其中酯类物质含有21 种成分,相对含量(>2%)由高到低依次为己酸乙酯、己酸己酯、乙酸己酯、丁酸乙酯、丁酸己酯、1-甲基-3-(2,6,6-三甲基环己-1-烯基)乙酸丙酯(20.33%~2.33%);烷类物质只有1 种,为茶香螺烷,相对含量较高(10.10%);鉴定的醇类物质含有8 种成分,以正辛醇、正癸醇为主;烯类物质含有4 种成分,以顺式-β-罗勒烯、β-月桂烯为主;酮类物质含有3 种成分,以2-庚酮为主;醚类和杂环类物质均由单一化合物组成;其他组分相对含量均较低。
2.2.2 百香果香气成分的比较分析
由表2、图1可知,酯类、醇类、酮类、烯类、烷类、醚类和杂环类这7 类香气成分在5 种百香果样品中普遍存在。‘台农’、‘紫香’和‘实生株系紫果’3 种样品的酯类物质种类数明显比‘芭乐味黄金果’和‘满天星’丰富,而醇类物质种类数则是‘紫香’、‘实生株系紫果’和‘满天星’比‘台农’和‘芭乐味黄金果’丰富。酮类物质种类数‘实生株系紫果’较多,‘满天星’较少。‘实生株系紫果’只有2 种烯类物质,其他品种有4~5 种。烷类物质在‘实生株系紫果’中未检出,在其他4 个品种中各检出1 种。醚类和杂环类物质在5 个品种中均各检出1 种。由图1可知,百香果香气成分中酯类物质占绝大多数(相对含量73.5%~89.0%,平均值83.1%),其次为醇类(1.59%~8.43%,3.6%)、酮类(1.95%~7.48%,4.8%)和烯类(2.24%~5.29%,3.7%),而烷类(0%~10.1%,2.3%)、醚类(0.54%~3.67%,1.7%)和杂环类(0.23%~1.21%,0.8%)相对含量较少。比较5 个不同品种香气成分绝对含量:百香果果汁的香气物质含量品种间均存在显著性差异(P<0.05),酯类、酮类、醚类、杂环类和香气物质总量‘芭乐味黄金果’均显著高于其他品种,‘满天星’显著低于其他品种;烷类物质‘满天星’显著高于其他品种,‘实生株系紫果’未检出,‘芭乐味黄金果’显著低于其他3 个品种;醇类、酮类和烯类物质在百香果中虽然含量不高,但也是非常重要的风味物质;烷类、醚类和杂环类物质虽然含量很低,但对百香果的风味形成也起到一定的促进作用。
图1 百香果各类香气成分类别(A)和相对含量(B)比较Fig. 1 Comparison of types (A) and relative amounts (B) of aroma components in passion fruit from different cultivars
2.3 百香果营养及香气成分含量PCA
以供试的5 个品种的百香果作为样本单元,将影响鲜食百香果品质的总糖、还原糖、蔗糖、总酸、可溶性固形物、氨基酸、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸9 个营养成分含量指标和丁酸乙酯、己酸乙酯、丁酸己酯、己酸己酯、β-紫罗兰酮5 个主要特征香味成分含量指标作变量(共14 个指标)进行PCA[17]。根据不同品种百香果主成分特征值、贡献率及累计贡献率,对5 个品种鲜食百香果的内在品质进行综合评价。
2.3.1 百香果内在品质的PCA
将以上14 个内在品质指标经标准化(Z-score法)处理后,通过SPSS进行PCA,如表3、4所示。
表3 百香果品质主成分的方差贡献率Table 3 Variance contribution rates of first three principal components
表4 百香果各品质指标的主成分载荷矩阵Table 4 Loading matrix of first three principal components
由表3可以看出,3 个主成分的累计方差贡献率达到了100%,说明这3 个主成分反映了原始变量的全部信息。因此将3 个主成分代替原14 个指标评价百香果内在品质。对百香果品质评价的指标由初始的14 个方面降为3 个彼此不相关的主成分,达到了降维的目的。
由表3、4可以看出,PC1的特征值为7.786,其贡献率为55.611%,PC1主要以可溶性固形、还原糖、己酸乙酯、丁酸乙酯和总糖的影响为主,载荷权数分别为0.997、0.969、0.963、0.960、0.950;PC2的特征值为3.965,其贡献率为28.321%,PC2以总酸和柠檬酸含量的影响为主,载荷权数分别为0.994、0.934;PC3的特征值为2.249,其贡献率为16.068%,PC3以丁酸己酯含量的影响为主,载荷权数为0.867。根据各主成分的贡献率,说明对百香果品质影响最大的营养指标是可溶性固形、还原糖、总糖、总酸和柠檬酸,香气指标是己酸乙酯、丁酸乙酯和丁酸己酯含量。
2.3.2 综合主成分分值
在PCA的基础上,根据综合主成分值的得分公式[33],求得5 个品种鲜食百香果的主成分得分(Y1、Y2、Y3)和综合主成分值F。综合得分越高,说明该品种的综合品质越好。从表5可知,各品种的综合主成分值各不相同。在PC1综合值Y1中,发现‘芭乐味黄金果’的分值最高,达到了3.89 分。由表4可知,PC1中以可溶性固形、丁酸乙酯、己酸乙酯、还原糖和总糖含量的影响最为显著,而‘芭乐味黄金果’这5 个成分含量指标在5 个百香果品种当中也是最高的,说明用综合主成分值能较客观地反映各品种间的品质比较。同时也导致‘芭乐味黄金果’的综合主成分值达到了1.26 分,成为5 个品种中综合主成分最高值。说明在这5 个品种当中,‘芭乐味黄金果’作为鲜食百香果综合内在品质最佳,其他依次为‘台农’、‘紫香’、‘满天星’、‘实生株系紫果’。
表5 5 个品种百香果的主成分因子得分Table 5 Scores of first three principal component factors
3 讨 论
3.1 百香果的营养成分
3.1.1 糖和酸含量
糖和酸都是水果的重要营养成分,糖酸构成是水果甜酸风味评价的基础,决定了水果甜酸风味评价结果[31]。本研究为了便于对5 个不同品种的百香果进行分析比较,选取的都是同一成熟度的、树上完全成熟的百香果,研究结果显示5 个品种百香果的总酸质量分数在1.79%~2.47%之间,总糖质量分数在9.83%~16.00%之间,含量范围较宽,说明品种间存在显著差异。但是树上成熟的百香果不耐贮存,为了便于运输贮存,市场上销售的百香果一般7成熟以上就被采摘下来,后熟之后上市。因此本项目组另外又模拟市售百香果的采摘成熟度,从福建龙岩、福建漳州、福建宁德、福建南平、福建泉州、广东惠州、广西百色其他百香果基地随机采集了5 个品种的30 个百香果样品,待其转色后进行测定,测得的总酸质量分数在1.84%~3.89%之间,总糖质量分数在9.40%~15.55%之间,测得的每个品种样品总酸含量均高于本研究所检测的相应品种的样品,而总糖含量则相反。以上结果表明百香果采摘时成熟度越高褪酸越充分,总酸含量越低,总糖含量越高。本研究结果显示‘台农’总糖含量(13.74%)远高于黄斌等[34]对广西同一品种的检测结果(9.31%),可能也与成熟度有关(文献中未注明样品成熟度)。另外本研究结果百香果总酸含量低、总糖含量高也可能与本实验基地所在的福建龙岩地区纬度低,日照时间长,昼夜温差大,有利于酸的转化和糖分的积累有关。综上所述,目前市场上常见的这5 个品种不同成熟度的百香果总酸质量分数在1.7%~3.9%之间,总糖质量分数在9.4%~16.0%之间。
对黄色百香果总酸的研究报道较多,本研究结果‘芭乐味黄金果’(黄色)总酸含量(1.82%)远低于黄苇等[35]对广州(2.9%~5.0%)、Pruthi[36]对印度黄色百香果(3.8%~7.6%)、Casimir等[37]对巴西(3.81%~4.32%)的研究结果,高于Casimir等[37]对埃及百香果的研究结果(0.6%)。这是由于黄色百香果的品种较多,除‘芭乐味黄金果’外常见的还有‘原生黄果’、‘长黄511’(华南农业大学选育)、‘哥伦比亚’等,其中‘原生黄果’和‘长黄511’口感很酸,因此总酸含量较高,如黄苇[35]、Pruthi[36]、Casimir等[37]研究结果,而‘哥伦比亚’口感基本不酸,因此总酸含量非常低,如Casimir等[37]研究结果。
本研究结果‘芭乐味黄金果’的总糖(16.00%)、可溶性固形物(19.43%)、氨基酸(928.0%)含量均显著高于其他4 个品种,总糖和可溶性固形物高于黄苇等[35]对广东惠州黄色百香果‘华杨1号’的检测结果(总糖8.3%~12.8%、可溶性固形物13.4%~17.6%)。‘芭乐味黄金果’是近年来改良后的新品种,近年的地头价格通常是紫色百香果的2~3 倍,是当前市场上最受欢迎的百香果。本研究结果‘芭乐味黄金果’总糖和可溶性固形物含量很高,酸度较低,与消费者的口感相互印证。
3.1.2 有机酸和氨基酸含量
本研究结果有机酸中含量最高的是柠檬酸,‘台农’柠檬酸含量为1 130.02 mg/100 g,‘紫香’柠檬酸含量为1 200.18 mg/100 g,与覃日宏等[11]研究结果(1 074 mg/100 mL)相近,低于王琴飞等[12](紫果1 483.5 mg/100 g、黄果1 910.4 mg/100 g)研究结果,这可能是由于研究人员于黄果果皮呈黄色、紫果果皮紫色面积大于整果的2/3时采摘,果实未完全成熟,所以柠檬酸含量较高。本研究结果显示百香果中抗坏血酸(9.4~26.2 mg/100 g)含量与朱洁[10](1 7.2~2 7.4 m g/1 0 0 g)、黄苇[35](1 2.9~1 6.6 m g/1 0 0 g)等的研究结果相近,高于P r u t h i[36]对印度百香果的检测结果(3.5~7.4 mg/100 g),低于Casimir等[37]对埃及百香果的检测结果(30.0~32.0 mg/100 g)。本研究结果氨基酸含量与朱洁等[10]的研究结果相近。
3.1.3 品质标准
酸含量对于平衡果实的风味非常重要,酸含量过高会影响果实的适口性,过低会使果实显得平淡无味,良好的风味必须在较高的含糖量基础上有合适的糖酸比[31],因此总糖、总酸、糖酸比这3 个营养成分指标对百香果内在品质有着重要影响。目前现行有效的标准NY/T 491—2002《西番莲》仅依据外观对百香果进行等级划分,缺少内在品质的判定指标,无法准确反映百香果的内在品质。日后仍需进一步深入研究以确定百香果最佳总糖、总酸含量及糖酸比,使市场对百香果等级划分有更科学的依据。
3.2 百香果的香气化合物分析
韩素芳[18]、郭艳峰[19]和Janzantti[20]等研究表明,酯类物质和醇类物质是百香果的主要挥发性物质,与本研究结果相一致。韩素芳等[18]共鉴定出百香果中的39 种香气成分,郭艳峰等[19]共鉴定出38 种,Janzantti等[20]共鉴定出64 种,本研究共分离鉴定出68 种香气成分,与Janzantti等[20]研究结果相近,包含了郭艳峰等[19]鉴定的大部分香气成分。综合前人研究结果,酯类物质是多数水果独特而典型的果香味和甜味的主要来源,果汁中的酯类物质的含量越高,香味越强烈[17],醇类、烯类物质是花香味和草香味的主要来源,如香茅醇具有玫瑰香味,芳樟醇、松油醇、月桂烯、柠檬烯、罗勒烯等具有草香味[19-20],本研究鉴定出百香果含大量的酯类物质(2 105.87~8 925.01 µg/100 g)和丰富的香茅醇、芳樟醇、松油醇、月桂烯、柠檬烯、罗勒烯等萜烯类物质,这些萜烯类物质虽然含量不高,但种类很多,对百香果特有香味贡献较大,这些可能是百香果香气特别馥郁的原因。
本研究结果显示5 种百香果果汁中共有香气成分2 4 种,其中含量较高的有6 种:丁酸乙酯(295.48~2 025.83 µg/100 g)、己酸乙酯(573.75~2 345.34 µg/100 g)、丁酸己酯(1 6 6.0 8~9 6 2.6 6 µg/1 0 0 g)、甲基丁酸己酯(3 3.6 1~8 1 8.0 9 µg/1 0 0 g)和己酸己酯(332.19~1 216.03 µg/100 g),另外己酸-3-戊酯虽然在‘满天星’中未检出,但在其他4 个品种中含量较高(635.25~900.74 µg/100 g)。己酸-3-戊酯香气特征为甜、青香及果香,带菠萝和苹果香韵,这是4 个品种风味较浓,而满天星香气较淡的原因之一。
本研究PCA结果表明对百香果品质影响最大香气指标是丁酸乙酯、己酸乙酯和丁酸己酯。Casimir等[4]经缺失品尝实验配合GC-MS技术,确认β-紫罗兰酮对百香果的香味起重要作用,因此可初步确定这4 种成分为百香果的关键致香成分。香气的呈味不仅与香气成分的含量有关,而且与香气成分的风味阈值有关,碳链小于C10的酯类化合物具有极低的阈值(10-9级),感知极为灵敏,能够赋予百香果特殊的酯香,具有较大的风味贡献力,当碳链达C15~C20时却变为无臭[38]。甲基丁酸己酯(碳链达C11)和己酸己酯(碳链达C12)虽然相对含量较高,但碳链大于C10,因此能否成为关键致香成分还有待进一步考证。
通过比较不同品种实验结果的含量得到‘芭乐味黄金果’关键致香成分丁酸乙酯含量(2 025.83 µg/100 g)、己酸乙酯含量(2 345.34 µg/100 g)及C10以下的酯类物质总量(5 985.49 µg/100 g)、总酯类物质含量(8 925.01 µg/100 g)、香气物质总量(10 740.42 µg/100g)都显著高于其他4 个品种(P<0.0 5),‘满天星’这5 个指标均显著低于其他4 个品种。β-紫罗兰酮在‘芭乐味黄金果’(2 6 6.8 1µg/1 0 0 g)和‘实生株系紫果’(376.65 µg/100 g)中含量较高,显著高于其他3 个品种(P<0.05),而‘满天星’中未检出β-紫罗兰酮,这些可能是市场公认‘芭乐味黄金果’香气比其他品种馥郁,而‘满天星’香气较淡的原因。
本研究发现5 个品种都含有4-辛烯酸乙醚(相对含量0.54%~3.67%),‘芭乐味黄金果’的该成分含量(396.58 µg/100 g)显著高于其他品种(P<0.05),该品种香味比其他品种馥郁,可判断4-辛烯酸乙醚可能是一种重要的香气成分,可通过进一步研究其风味阈值确定其对香气的贡献率。
4 结 论
不同品种百香果的营养和香气差别很大,因此仅靠个别品种的分析难以阐明百香果的风味特征。环境气候条件、海拔高度、土壤、栽培管理水平以及成熟度对百香果的品质都有影响。本研究采用多品种来源的分析及多元统计法可以较为全面描述百香果香气及营养的含量和组成。5 个百香果品种均采自福建省龙岩市连城县冠硒百香果种植基地,各品种具有一致的栽培管理条件和成熟度(完全成熟),因此可排除栽培条件对果品品质的影响。
从5 个品种百香果果汁中共检测出68 种香气成分,其中共有的香气成分为24 种,主要为酯类、醇类、酮类、烯类、烷类、醚类和杂环类等,其中酯类物质占绝大部分,含量较高的有丁酸乙酯、己酸乙酯、丁酸己酯、甲基丁酸己酯、己酸己酯和己酸-3-戊酯;关键致香成分有丁酸乙酯、己酸乙酯、丁酸己酯、β-紫罗兰酮、己酸-3-戊酯,而甲基丁酸己酯、己酸己酯和4-辛烯酸乙醚能否成为关键致香成分还有待进一步考察。百香果的可溶性糖积累类型属于还原糖积累型,有机酸优势类型属于柠檬酸优势型。
差异分析结果得到5 个百香果品种果汁的营养和香气成分均存在显著差异性(P<0.05),‘芭乐味黄金果’的总糖、可溶性固形物、氨基酸含量均显著高于其他4 个品种,‘芭乐味黄金果’、‘实生株系紫果’和‘满天星’总酸含量显著低于其他2 个品种,‘芭乐味黄金果’关键致香成分丁酸乙酯、己酸乙酯、C10以下的酯类物质总量、总酯类物质含量和香气物质总量都显著高于其他4 个品种。
PCA对差异分析中的品种进行了优选与排序,结果显示,5 个百香果品种中‘芭乐味黄金果’综合品质最好,适宜作为选育鲜食百香果良种的材料,其他依次为‘台农’、’紫香’、‘满天星’、‘实生株系紫果’。从实际数据看,‘芭乐味黄金果’的总糖、可溶性固形物、氨基酸含量最高,香味成分丁酸乙酯、己酸乙酯及C10以下的酯类物质总量、总酯类物质含量、香气物质总量等最高,表现出香味最浓郁。
在今后的研究中,将进一步研究其他因素对百香果品质的影响,加强系统性和深入性,使研究结果更能满足产业发展的需要。