四九-19菜心采收期挥发性物质成分和含量分析
2020-04-15周贤玉任海龙戴修纯
周贤玉,任海龙,戴修纯,张 华,原 远
(广州市农业科学研究院,广东 广州 510308)
菜心[Brassica campestrisL.ssp.chinensis(L.)Makinovar.utilis Tsen etLee]起源于我国广东[1],是十字花科、芸薹属、芸薹种、白菜亚种的1个变种。菜心以花薹为食用器官,其可食用部分每100 g含有粗纤维0.91 g、维生素C 52.16 mg,还含有14种微量元素,特别是P、Fe、Zn、Ca等含量较丰富[2],被誉为“蔬品之冠”。由于菜心具有生长期短、复种指数高,可周年生产的特点,使之成为华南地区栽培面积和市场供应量最大的蔬菜种类之一[3-4]。不仅占据了港澳蔬菜供应量的10%,还出口日本、美国、欧洲以及东南亚等地[2]。
固相微萃取技术属于非溶剂型萃取方法,与传统方法相比具有快速、低成本等优点,在挥发性物质分析中得到广泛应用[5]。目前,应用固相微萃取技术测定挥发性风味物质的研究主要集中在草莓[6-9]、白菜[10-11]、辣椒[12-13]、萝卜[14-15]和荠菜[16]等,对于菜心采收期风味物质的研究少见报道。本研究利用固相微萃取技术对四九-19菜心的蕾前期、现蕾期和开花期3个采收时期的挥发性风味物质进行测定分析,以期为菜心采收期的确定及品质育种提供依据。
1 材料和方法
1.1 试验设计
选取广州地区主栽早熟品种四九-19菜心为试验材料,于2018年7月播种于广州市农业科学研究院南沙基地温室,随机区组设计,3次重复,每小区种植5行,每行15株,株行距为18 cm×18 cm,田间管理同一般大田条件。分别取菜心蕾前期、现蕾期和开花期(菜心齐口花开2~5朵)各15棵,置于4 ℃冰箱保存约16 h后,送至华南农业大学测试中心进行菜心挥发性物质的测定。
1.2 试验方法
1.2.1 样品前处理
将菜心植株清洗、晾干水分、切碎,取10 g装入250 mL三角瓶,锡纸密封后平衡15 min,插入顶空固相微萃取纤维45 ℃萃取30 min,手动进样检测,气相色谱-质谱联用(GC-MS)240 ℃热解析3 min。
1.2.2 色谱和质谱条件
仪器设备:GCMS-QP2010 UItra型气相色谱-质谱联用仪(日本岛津公司)、85 μm CARPDMS萃取头(美国Supelco公司)、PEG-20M毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm,上海安普公司)。
气相色谱-质谱联用仪条件参照吴春燕等[11]的方法,色谱柱条件:载气He,流速1 mL/min恒流。程序升温:起始柱温35 ℃,保持3 min,以8 ℃/min上升至45 ℃,6 ℃/min上升至140 ℃,最后以10 ℃/min速度上升至230 ℃保持1 min。质谱条件:电子轰击离子源;电子能量70 eV;传离子源温度230 ℃;接口温度240 ℃、发射电流200 μA、检测器电压350 V。
1.3 分析方法
定性分析:由GC-MS得到的总离子图经检索与Wiley、Mainlib等谱库匹配,确定挥发物质化学成分。定量分析:用峰面积归一化法求得各物质相对含量。
2 结果与分析
2.1 四九-19菜心风味物质的组分分析
在四九-19菜心3个采收时期中,共检测出10类化合物(表1)。其中包括醛、酮类各4种,醇类10种,酯30种,酸3种,醚1种,腈3种,烃、杂环类和其他化合物各1种。其中蕾前期检测到的化合物的种类最少,只有23种,酮、酸和烃类各1种,醇类4种和酯类16种;现蕾期检测出26种化合物,包括酮、酸、腈和烃类各1种,醇类6种和酯类16种;开花期共检测出35种化合物,包括醚、烃、杂环和其他类化合物各1种,酸类2种,酮类和腈类各3种,醛类4种,醇类8种和酯类11种。
从表1可以看出,四九-19菜心3个采收时期均以酯类物质相对含量最高和挥发物质种类最多,相对含量为51.08%~95.95%,共11~16种;醇类物质次之,相对含量为3.48%~27.42%,共4~8种;其他化合物含量相对较低。
从表1还可以看出,酯和醇类是四九-19菜心3个采收时期的主要挥发物质,占总含量的78%以上。醛、醚、杂环和其他类物质只存在于开花期,蕾前期和现蕾期均未检测出;酮、醇和酸类挥发物质的种类和相对含量方面,开花期高于蕾前期和现蕾期,其在蕾前期和现蕾期没有明显变化;酯类挥发物质的种类和相对含量在开花期低于蕾前期和现蕾期。
2.2 四九-19菜心风味物质的具体成分分析
由表1可以看出,四九-19菜心3个采收时期共有的风味物质有4种,分别为2-乙基己醇、正己醇、乙酸己酯和月桂酸乙酯。蕾前期特有的风味物质共有9种,包括2-(1-甲基乙基)-环己酮、乙酸甲酯、(Z)-2-己烯-1-醇乙酸酯、(Z)-丙酸-3-己烯酯、(4E)-4-己烯-1-醇乙酸酯、(E)-3-己烯丁酸酯、n-戊酸-Z-3-己烯-1-基酯、乙酸戊酯、(E)-1,3-戊二烯等;现蕾期特有的风味物质有4-戊烯-1-醇、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇、(Z)-己酸-3-己烯酯、甲酸己酯、苯甲酸-2-甲酰基-4,6-二甲氧基-8,8-二甲基-2-辛酯、(Z)-3-己烯醇-2-甲基丁酸酯、乙酸庚酯、3-丁烯基异硫氰酸酯、1-异硫代氰酸丁酯、G8-氧杂环[3.2.1]辛醇-3,7-二醇-3-乙酸酯、1-氨基环丙烷羧酸、3-乙基-1,5-丁二烯等共12种;开花期特有的风味物质有3-己烯醛、(E,E)-2,4-己二烯醛、己醛、(E)-2-己烯醛、3-戊酮、4',6'-二甲氧基-2',3'-二甲基苯乙酮、3-戊醇、(E)-4-己烯-1-醇、α-异硫氰酸-γ-丁内酯、酞酸二乙酯、异硫氰酸异丁酯、3-己烯乙酸酯、乙酸、丙二醇甲醚、5-己腈、2-丙烯基硫代乙腈、2,3-二甲基戊烷、(E)-六氢-2H-环戊基噻吩、甲基烯丙基氰等19种。
由表1还可以看出,3个采收时期中酯和醇类相对含量均最高,占检测出总挥发物质的78.50%~99.44%,为主要挥发物质类别。四九-19菜心蕾前期检测出挥发物质酯类以(E)-3-己烯-1-醇乙酸酯相对含量(78.00%)最高,乙酸己酯(9.03%)次之;醇类以(Z)-3-己烯-1-醇相对含量(3.02%)最高,正己醇(0.20%)次之。四九-19菜心现蕾期挥发物质酯类以(Z)-己酸-3-己烯酯相对含量(75.34%)最高,乙酸(Z)-3-己烯酯(9.39%)次之;醇类以(E)-2-己烯-1-醇相对含量(5.18%)最高。开花期挥发物质酯类以(E)-3-己烯-1-醇乙酸酯相对含量(45.72%)最高,(Z)-3-乙酸-3-己烯酯(1.20%)次之;醇类以(Z)-3-己烯-1-醇相对含量(24.03%)最高,1-戊烯-3-醇(1.34%)次之;醛类以3-己烯醛相对含量(2.48%)和(E,E)-2,4-己二烯醛(2.24%)较高。虽然3个采收时期挥发物质种类主要为酯和醇,但3个时期检测到的主要风味物质存在差异。
3 结论与讨论
十字花科蔬菜挥发性物质存在差异,但一般都由醛、酮、酸、醇、酯类等构成[11]。本研究表明,在四九-19菜心的3个采收时期挥发物质种类主要为酯和醇类,但3个时期检测到的主要风味物质存在差异,蕾前期检测出挥发物质以(E)-3-己烯-1-醇乙酸酯(78.00%)、乙酸己酯(9.03%)和(Z)-3-己烯-1-醇(3.02%)相对含量最高,现蕾期检测出挥发物质以(Z)-己酸-3-己烯酯(75.34%)、(Z)-乙酸-3-己烯酯(9.39%)和(E)-2-己烯-1-醇(5.18%)相对含量最高,开花期检测出挥发物质以(E)-3-己烯-1-醇乙酸酯(45.72%)和(Z)-3-己烯-1-醇(24.03%)相对含量最高,这与原远等[17]对成熟期四九-19菜心风味物质研究中,检测出较多(E)-3-己烯-1-醇乙酸酯和(Z)-3-己烯-1-醇的结果一致。在本研究中菜心采收期相对含量最高的挥发物质(E)-3-己烯-1-醇乙酸酯和(Z)-3-己烯-1-醇,在成熟的盖县李、红肉桃和白肉桃中也大量存在[8,18],(Z)-3-己烯-1-醇也存在于成熟的草莓、樱桃番茄和白菜中[10-11,19-20]。其余风味物质醛、酮、醇和酸类的相对含量和种类在菜心开花期均呈现升高,而酯类物质降低的趋势,这与水果中红灯甜樱桃[21]和盖县李[18]成熟前后醇与酯类物质的变化相反。
表1 不同时期四九-19菜心风味物质及其相对含量
续表1
在四九-19菜心开花期共检测出挥发物质35种,主要为酯、醇、醛和烃类等,以(E)-3-己烯-1-醇乙酸酯、(Z)-3-己烯-1-醇、3-己烯醛、(E,E)-2,4-己二烯醛和2,3-二甲基戊烷为主要挥发物质。风味物质是评价蔬菜品质的重要指标,蔬菜品种和成熟度都会影响风味物质的含量和组成[11],从蕾前期到开花期,是四九-19菜心风味物质逐渐积累的时期,开花期风味物质的种类和数量达到最高,此时采收的菜心风味品质最佳。
由于菜心的种类不同,风味亦有所区别,本研究只对最具代表性的四九-19菜心的3个采收时期风味物质进行了研究,后续还需对其他种类的菜心做进一步研究,以期为菜心采收期的确定及品质育种提供科学依据。