‘醉金香’和‘香玉’葡萄果实活性香气成分分析

李凯，商佳胤，田淑芬，张鹤，黄建全，张娜，王丹，苏宏，王超霞

（1. 天津市农业科学院果树研究所，天津 300384；2. 天津农学院园艺园林学院，天津 300384）

葡萄果实风味由甜、酸、涩、香气、果皮和果肉质地等多重特性构成，其中香气是重要组成部分。根据香气特征，葡萄品种通常被描述为中性香、玫瑰香和草莓香[1]，不同类型的香气都由特定呈香成分贡献。葡萄果实中含有数量丰富的香气化合物，主要包括萜烯类、醇类、酯类、醛类和酮类化合物等[2]。香气化合物对果实风味的贡献程度与其嗅觉阈值密切相关，当其浓度高于嗅觉阈值时才被称为活性香气成分。已有学者对‘威代尔’等葡萄成熟或后熟过程中香气成分变化[2-5]、不同葡萄品种的特征香气[6-9]、产地间香气积累差异[10-11]、套袋或灌溉方式等栽培措施对香气的影响[12-13]进行了研究。结果表明，葡萄品种、成熟时间、原产地以及栽培管理措施等许多因素都会影响果实香气组成。

‘醉金香’葡萄具有浓郁茉莉香味[14]，其芽变品种‘香玉’也遗传了其香味特征，两品种在天津产区均表现出较强的抗病性和丰产性，具有一定推广前景。‘醉金香’和‘香玉’葡萄所具有的典型香气特征与常见的‘玫瑰香’‘亚历山大’等品种的玫瑰香味和‘巨峰’‘夏黑’等品种的草莓香味有显著差异，因此我们称之为茉莉香型。前人多围绕‘赤霞珠’‘巨峰’等重要品种以相对含量或半定量方法计算香气成分含量，而采用定量方法研究茉莉香型葡萄果实香气成分的文献报道较少，因此关于此类香型葡萄果实的关键呈香成分尚不明确。本研究以‘醉金香’和‘香玉’为试材，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱分析法，用标准曲线法定量，并以气味活度值及气味类别描绘果实香气轮廓，了解茉莉香型葡萄果实香气的成分及特征，为后续香味葡萄品种选育及果实香气质量调控等研究提供科学基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 果实取样

葡萄果实于成熟期采自天津农科院葡萄试验基地。‘醉金香’为露地栽培，采样时间为2019年8月23日，可溶性固形物含量21.3%；‘香玉’葡萄为日光温室促早栽培，采样时间为2019年7月25日，可溶性固形物含量21.1%。每品种随机采5穗，每穗在阴阳面的上中下部位取6粒，共30粒，重复3次。果粒用液氮速冻后放超低温冰箱（﹣80 ℃）备测。

1.1.2 主要试剂

标准曲线法定量中使用的53个标准化合物（包括内标物质）均购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司（Sigma-Aldrich）。

1.1.3 试验设备

CTC型自动进样装置、5977A-7890B型气相色谱质谱（GC-MS）联用仪和HP-5MS型毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）购自美国Agilent公司；Carboxen/DVB//PDMS型萃取头（50/30 μm，24 Ga）购自美国Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 样品预处理

从超低温冰箱取出样品后常温解冻、榨汁。为避免果汁氧化，加入焦亚硫酸钾，使SO2终浓度达到60 mg/L。取8 mL葡萄汁，加入预装2.4 g NaCl的20 mL螺盖样品瓶中，然后添加8 μL质量浓度为180 mg/L的内标物质2-辛醇，加盖密封。

1.2.2 进样方法

由CTC自动进样，样品瓶先在45 ℃下间歇搅拌预热5 min。间歇程序为搅拌5 s，停歇2 s，转速250 r/min；预热后萃取头自动插入样品瓶，间歇式搅拌萃取50 min后进样；进样口250 ℃，解吸2 min。

1.2.3 色谱条件

载气为高纯氦气（纯度≥99.999%），采用分流比5∶1的进样口分流模式，色谱柱内气体流速1.0 mL/min；柱箱升温程序：先35 ℃保持2 min，然后以4 ℃/min速率升至200 ℃，再以30 ℃/min升至250 ℃，保持5 min。

1.2.4 质谱条件

离子源230 ℃，轰击源能量70 eV，传输线250 ℃，扫描范围30～300 amu。

1.2.5 定性定量分析

定性分析：首先利用美国Agilent公司的“未知物分析”软件进行初步定性，将待定性未知物的质谱图在标准谱库（NIST 11）匹配检索，获得最佳匹配化合物；然后将最佳匹配化合物的标准物质进样分析，再次与待定性未知物的保留时间和质谱图比对，进一步定性确认。

定量分析：利用Agilent公司的定量分析软件，每个化合物均由逐级稀释的5个浓度梯度绘制标准曲线来定量。

1.2.5 气味活性值（Odor Activity Value，OAV）

葡萄果实中某个香气化合物的OAV是由其实际浓度与嗅觉阈值浓度的比值计算获得[15]。

1.2.6 果实香气轮廓

根据气味描述，气味分为水果类等8个系列；活性香气成分的OAV值赋予对应的一个或多个系列，对应多个系列时，每个系列均获得该OAV值；由8个气味系列及OAV累计值在Excel中绘制雷达图来表示果实香气轮廓[16]。

2 结果与分析

2.1 香气定量分析

两葡萄果实中共定性定量52个香气化合物，如表1所示。‘醉金香’和‘香玉’葡萄果实中香气化合物数量分别为51个和44个，其中酯类化合物数量最多，醇类次之。从检出浓度来看，‘醉金香’和‘香玉’葡萄均以酯类、醇类和醛类化合物为主，三者浓度之和占检出化合物总浓度的比值均高于99%，其中酯类浓度极其突出，总浓度比值均超过85%。两个品种对比来看，‘醉金香’果实中酯类、醛类、萜烯类浓度均高于‘香玉’，而醇类浓度低于‘香玉’。

表1 ‘醉金香’和‘香玉’葡萄果实香气成分种类、数量及浓度Table 1 Category, number and concentration of aroma components in 'Zuijinxiang' and 'Xiangyu' grapes

由表2可知，检出化合物包括醇类12个、酯类20个、萜烯类8个、醛类7个、酮类3个，另有芳香烃类和脂肪酸类各1个。从醇类浓度来看，1-己醇、反式-2-己烯-1-醇、正戊醇和苯乙醇浓度最高，它们在‘香玉’中的浓度均高于‘醉金香’；结合阈值分析，12个醇类化合物中只有1-己醇、反式-2-己烯-1-醇和1-辛烯-3-醇为活性香气成分。从酯类浓度来看，乙酸乙酯在‘醉金香’和‘香玉’葡萄果实中的浓度占比为84.08%和83.56%，是浓度最高的香气化合物。从萜烯类浓度来看，香茅醇和香叶醇含量较高，并且大于阈值，然而香叶醇仅在‘醉金香’葡萄果实中检测到。从醛类浓度来看，反式-2-己烯-1-醛在两个品种中的浓度均最高，其次为正己醛。从化合物浓度综合来看，乙酸乙酯浓度最为突出，此外，反式-2-己烯-1-醛、正己醛、1-己醇和反式-2-己烯-1-醇的浓度也相对较高，上述5个化合物的浓度之和均高于检出化合物总浓度的94.7%，因此，它们是‘醉金香’和‘香玉’葡萄果实中的重要香气化合物组分。

表2 ‘醉金香’和‘香玉’葡萄果实的香气成分浓度Table 2 Concentration of aroma components in 'Zuijinxiang' and 'Xiangyu' grapes

2.2 活性香气成分

葡萄果实中并非所有香气化合物都能被感知到气味，只有浓度高于嗅觉阈值（OAV≥1）时，该成分才能被感知或识别，对果实贡献香气而被称为活性香气成分[31]。如表3所示，18个化合物被认定为活性香气成分，包括1-己醇等3个醇类化合物、乙酸乙酯等8个酯类化合物、香茅醇等2个萜烯类化合物和正戊醛等5个醛类化合物。1-己醇在‘醉金香’葡萄中OAV＜1，异戊酸乙酯、乙酸异戊酯和香叶醇在‘香玉’葡萄中未检测到，因此‘醉金香’和‘香玉’的活性呈香成分数量存在差异，分别为17个和15个。除了数量不同，活性香气成分的OAV在品种间也存在差异，对果实香气的贡献也不同。‘醉金香’葡萄中花卉类气味主要由异戊酸乙酯、苯乙醛、香茅醇和香叶醇贡献，‘香玉’葡萄中花卉类气味主要由苯乙醛、香茅醇和1-己醇贡献。水果类气味主要由酯类成分贡献，乙酸乙酯虽然浓度极高，但由于其高达5000 μg/L的阈值，使其OAV仅为2.5左右；反观浓度较低的异丁酸乙酯和丁酸乙酯，分别为0.1、1 μg/L的极低阈值使其OAV显著高于乙酸乙酯，尤其丁酸乙酯在‘醉金香’和‘香玉’中OAV分别高达57.59、109.39，是十分重要的水果类气味贡献成分。此外，植物类气味主要由醛类和醇类化合物贡献，其中反式-2-己烯-1-醛和正己醛是‘醉金香’和‘香玉’葡萄中植物类气味的重要贡献成分。

2.3 果实香气轮廓分析

由图1可以直观地看出，2个品种的果实香气轮廓存在一定差异，‘醉金香’葡萄的整体气味强度高于‘香玉’。‘醉金香’果实以突出的水果类和植物类气味为主要特征，其中水果类接近180，植物类略高于150，二者活性值显著高于其它气味系列；其次为活性值均略高于60的化学类和脂肪类，二者强度差异不大；然后是花卉类，其强度仅略高于30；其它气味系列的强度低或无。‘香玉’葡萄果实香气轮廓则以突出的水果类为主要特征，其气味强度接近150，其次为强度接近90的植物类，然后是强度接近60的脂肪类气味，这3种气味系列的强度呈递减趋势，是‘香玉’葡萄的主要气味构成，其它气味系列强度低或无。

图1 ‘醉金香’和‘香玉’葡萄果实香气轮廓Figure 1 Aroma profiles of 'Zuijinxiang' and 'Xiangyu' grapes

3 讨论与结论

‘醉金香’葡萄为‘沈阳玫瑰’和‘巨峰’的杂交后代[14]。‘沈阳玫瑰’是‘玫瑰香’的芽变品种[41]，因此‘醉金香’及其芽变品种‘香玉’[42]既是玫瑰香型品种的后代，也是草莓香型品种的后代，然而它们的香气类型不同于亲本，为茉莉香型，香气成分同样存在差异。

萜类化合物是玫瑰香味的特征香气成分，尤以单萜对玫瑰香味的贡献突出，里那醇、香叶醇、香茅醇和橙花醇均为较常见的单萜类化合物[43]，其中里那醇和香叶醇对玫瑰香味贡献最大[8,44]。与玫瑰香型品种类似的是，‘醉金香’和‘香玉’葡萄果实中也检测出里那醇、α-萜品醇、香叶醇和香茅醇。然而所不同的是，里那醇和α-萜品醇浓度均低于阈值，香茅醇和香叶醇也仅略高于阈值并且香叶醇仅在‘醉金香’葡萄中检出。因此，单萜类化合物并不是‘醉金香’和‘香玉’葡萄中的主要呈香物质。

酯类化合物是草莓香味的特征香气成分，是美洲葡萄特有香味的重要贡献化合物[45-46]。与草莓香型品种类似，本研究中酯类成分数量最多，且浓度最高，是‘醉金香’和‘香玉’葡萄的主要香气组分，其中仅乙酸乙酯浓度就超过了检出化合物总浓度的83.5%，虽然浓度极为突出，但其阈值高达5000 μg/L，因此通过低OAV推定其对香气贡献不突出；而浓度较低的异丁酸乙酯和丁酸乙酯，却由于其极低的嗅觉阈值而获得高OAV，是‘醉金香’和‘香玉’葡萄中水果类气味的重要贡献化合物。

C6化合物也是葡萄果实风味的重要构成化合物，主要包括己醛、己醇、2-己烯醛等，它们是果实品质评价、原产地判定等研究的重要依据[47]。本研究结果显示，反式-2-己烯-1-醛、正己醛、反式-2-己烯-1-醇和1-己醇是除了乙酸乙酯以外含量最高的4种香气化合物，它们均为C6化合物，其中反式-2-己烯-1-醛和正己醛的OAV较突出，是‘醉金香’和‘香玉’葡萄中植物类气味的重要贡献化合物。

综上所述，天津产区‘醉金香’和‘香玉’葡萄果实中分别定性定量出51个、44个香气化合物，以酯类化合物为主，其中乙酸乙酯浓度极为突出，占检出总浓度的83.5%以上。此外，反式-2-己烯-1-醛、正己醛、1-己醇和反式-2-己烯-1-醇的浓度相对较高，上述5种化合物的浓度占检出总浓度的94.7%以上。气味活性值结果显示，‘醉金香’和‘香玉’葡萄分别由17个、15个活性香气化合物贡献香气，‘醉金香’葡萄中反式-2-己烯-1-醛、异丁酸乙酯、丁酸乙酯和正己醛对香气贡献突出，‘香玉’葡萄中则是丁酸乙酯贡献最为突出。果实香气轮廓直观地显示，‘醉金香’葡萄果实整体气味强度高于‘香玉’，水果类和植物类气味在‘醉金香’葡萄中比较突出，其次为化学类和脂肪类；‘香玉’则是水果类气味最为突出，其次为植物类气味，然后是脂肪类气味。