基于GC-MS的不同香蕉品种果实香气品质分析

2021-08-05何海旺莫天利

西南农业学报 2021年5期

赵明，邹瑜，何海旺，武鹏，龙芳，莫天利，黄相

(广西农业科学院生物技术研究所，广西南宁 530007)

【研究意义】香蕉(Musaspp.)隶属于芭蕉科芭蕉属，是我国热带亚热带地区大量栽培的水果品种之一，在我国鲜果产业中占支柱性地位，栽培品种中以普通香蕉(AAA基因型香牙蕉)的种植面积最大，其次是粉蕉和大蕉(均为ABB基因型)等特色蕉品种，蕉类资源品质性状的遗传多样性较丰富[1]。随着人们对农作物品质及风味要求的不断提高，其挥发性香气成分组成已成为评价、引导消费趋向和开发利用的标志性品质属性指标[2]，其中，香蕉的香气品质已成为香蕉品种选育、栽培管理及采后处理等领域的研究重点。香蕉果实属呼吸跃变型果实，其成熟果实中的挥发性物质成分和含量赋予蕉果独特的香气特征，被誉为“快乐之果”。但是，前期调查发现部分品种香蕉的香味很浓郁，而一些品种香蕉缺乏香味。因此，分析不同品种香蕉果实的香气品质特征，对进一步开展香蕉果实品质评价和新品种选育具有重要意义。【前人研究进展】国内外学者从香蕉果肉中鉴定出的挥发性香气成分有230多种，其中酯类、醇类和羰基化合物是最主要的香气成分类别[3]，乙酸异戊酯被认为是最主要的特异性香味物质[4]。香蕉品种的遗传因素、生产区域环境、种植管理方式、采收时果实的成熟度及保鲜贮藏方式等是其果实香气物质形成与释放差异的来源[5-6]。Serkan等[7]研究发现，保护地栽培模式下矮秆香芽蕉蕉果的香味物质种类和含量均低于露地栽培模式。李映晖等[8]研究表明，增施鱼粉和花生麸均能显著增加蕉果挥发性香气成分的种类和含量，增施花生麸可使粉蕉熟果增加3种酯类和1种酮类物质，增施鱼粉可增加5种酯类和1种酮类物质。香蕉不同后熟阶段的挥发性物质种类和含量差异十分明显，醛类和醇类物质是香蕉果实膨大阶段的主要挥发性物质，而黄熟阶段以酯类(乙酸酯和丁酸酯)物质为主，过熟阶段的果实则产生酒味，此时醇类物质开始增多[9-10]。Nogueira等[11]研究认为，不同香蕉品种在香气成分种类和含量方面具有各自的独特特征。黎源[12]研究显示，普通香蕉和粉蕉因基因型不同，其成熟果实在香气成分和含量上存在明显差异，且不同时间和空间成熟果实的香气物质差异均较明显，以普通香蕉品种中检测出的挥发性物质明显多于粉蕉品种；普通香蕉成熟果实的香气物质类型较粉蕉更丰富，可能是普通香蕉成熟果实香味较粉蕉更浓郁的原因。【本研究切入点】常规分析检测技术所采用的顶空进样分析灵敏度较低，致使很多含量较低的挥发性物质不能检测到，但应用溶剂萃取等技术却会使挥发性香气组分损失或变性[13-14]，而目前利用顶空固相微萃取法[15-16]比较不同基因组类型蕉类多个品种香蕉果实中挥发性香气物质的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】采用顶空固相微萃取结合气相色谱—质谱联用(GC-MS)技术分离两个基因组类型蕉类(ABB型粉蕉和AAA型普通香蕉)7个品种(ABB基因型的金粉1号、30b、32b、35b和55b及AAA基因型的桂蕉6号和宝岛蕉)成熟蕉果的主要香气物质，测定分析其香气特征成分及其含量差异，为进一步开展香蕉果实品质评价研究及新品种选育提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料包括ABB基因组类型的5个粉蕉品种(种质)，分别为金粉1号、30b、32b、35b和55b及AAA基因组类型的2个普通香蕉品种桂蕉6号和宝岛蕉，均种植于广西农业科学院里建英才基地，田间管理措施相同。分别在各品种实际成熟采收期采样，挑选果形端正、无损伤、饱满度一致的果实，采收后立刻带回实验室。果实先清洗再用杀菌剂浸泡1.0 min，取出晾干后置于室温下自然后熟，以果皮整体转黄为成熟标准取样。用液氮将去除果皮的果肉速冻，置于-80 ℃冰箱保存待检测，检测仪为SCION SQ 456-GC(布鲁克，美国)。

1.2 试验方法

样品处理(固相微萃取法)：取5.0 g样品切碎后置于20.0 mL顶空瓶中，加入10.0 μl 20.0 μg/mL 2-辛醇作内标(RT 16.4 min)，将老化后的75.0 μm CAR/PDMS萃取头插入样品瓶顶空部分，于40 ℃吸附30.0 min后取出插入气相色谱进样口，于250 ℃解吸3.0 min，同时启动仪器采集数据，重复3次。

气相色谱条件：色谱柱为DB-WAX(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm)毛细管柱，柱温40 ℃(保留3.0 min)；以3.5 ℃/min升温至230 ℃，保持7.0 min；汽化室温度250 ℃；载气为高纯He；恒定流量，载气流量0.8 mL/min；进样量1.0 μl。

质谱检测条件：离子源为EI+；离子源温度200 ℃；四极杆温度150 ℃；电子能量70 eV；射电流100.0 μA；倍增器电压1000 V；接口温度250 ℃；质量范围30～550 amu。

香气化合物定性与定量：采集到的质谱图用NIST11标准谱库检索比对并与有关文献进行核对，初步确定各品种香蕉样品所含的香气物质种类。利用峰面积归一化法定量分析各分离组分的相对含量。

组分相对含量(%)=(各分离组分的峰面积/总峰面积)×100。

1.3 统计分析

采用Excel 2010和SPSS 16.0对试验数据进行统计分析，以Duncan's新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 香蕉品种香气成分的总离子流图及含量

从图1～2出峰情况可看出，相同成熟阶段不同品种香蕉果实的香气物质种类及其含量间存在差异，其中，普通香蕉品种中桂蕉6号和宝岛蕉成熟果实的主要香气物质种类相近，但二者的丰富度明显高于粉蕉品种，而粉蕉品种中仅55b的香气物质成分种类较多，丰富度以金粉1号较高。

2.2 不同品种香蕉的香气成分分析

由表1可知，从7个品种香蕉果实中共检测出48种香气成分，其中，各品种共有的香气物质为15种，香蕉成熟时的标志物酯类物质(乙酸异戊酯、异丁酸异戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯等)有13种，羰基化合物有2种；各品种中均以酯类物质种类最多、含量最高。

表1 不同品种成熟香蕉果实的香气成分及其相对含量比较

在粉蕉品种中，30b果实中检测出酯类香气物质种类有22种，其中相对含量>5.00 %的有3种，排序为丁酸丁酯(5.54 %)>乙酸异戊酯(5.35 %)=异丁酸异戊酯(5.35 %)，这3个组分含量之和占该品种所有香气成分总含量的16.24 %；32b果实中检测出酯类香气物质种类有20种，其中相对含量>5.00 %的有3种，排序为乙酸异戊酯(15.40 %)>异丁酸异戊酯(7.78 %)>丁酸丁酯(5.35 %)，这3个组分含量之和占该品种所有香气成分总含量的28.53 %；35b果实中检测出酯类香气物质种类有18种，其中相对含量>5.00 %的有3种，排序为乙酸乙酯(6.39 %)>丁酸异戊酯(5.93 %)>己酸乙酯(5.17 %)，这3个组分含量之和占该品种所有香气成分总含量的17.49 %；55b果实中检测出酯类香气物质种类有22种，其中相对含量>5.00 %的酯类有4种，排序为乙酸异戊酯(9.78 %)>异丁酸异戊酯(9.77 %)>丁酸丁酯(5.65 %)>己酸乙酯(5.32 %)，这4个组分含量之和占该品种所有香气成分总含量的30.52 %；金粉1号果实中检测出酯类香气物质种类有21种，其中相对含量>5.00 %的有6种，排序为乙酸异戊酯(11.49 %)>异丁酸异戊酯(9.38 %)>己酸乙酯(7.71 %)>乙酸丁酯(6.23 %)>乙酸仲戊酯(5.96 %)>乙酸乙酯(5.84 %)，这6个组分含量之和占该品种所有香气成分总含量的46.61 %。在普通香蕉品种中，桂蕉6号果实检测出酯类香气物质种类有23种，其中相对含量>5.00 %的有4种，排序为乙酸异戊酯(18.00 %)>异丁酸异戊酯(10.60 %)>己酸乙酯(6.54 %)>丁酸丁酯(5.09 %)，这4个组分含量之和占该品种所有香气成分总含量的40.23 %；宝岛蕉果实检测出酯类香气物质种类有24种，其中相对含量>5.00 %的有5种，排序为乙酸异戊酯(15.69 %)>异丁酸异戊酯(6.33 %)>乙酸仲戊酯(5.68 %)>己酸乙酯(5.60 %)>丁酸丁酯(5.07 %)，这5个组分含量之和占该品种所有香气成分总含量的38.37 %。可见，各品种香蕉的主要酯类香气物质种类相近，但含量间存在明显差异。其中，异丁酸异戊酯含量在7个品种中均较高，乙酸异戊酯含量在除35b外的6个品种中较高，丁酸丁酯和己酸乙酯含量在4个品种中较高，说明异丁酸异戊酯、乙酸异戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯可能是香蕉果实中稳定存在的关键香气物质组分，代表黄熟香蕉的特征香气。此外，7个品种香蕉成熟果实中均检测出羰基化合物，其中 E-2-己烯醛和2-戊酮在7个品种中均被检出，己醛和2-庚酮在5个品种中被检出。从羰基化合物占挥发性成分的相对含量看，品种间存在差异，其中，普通香蕉品种的羰基化合物种类总体上多于粉蕉品种，宝岛蕉的E-2-己烯醛、异戊醛、2-庚酮、2-戊酮、仲辛酮和2-乙基呋喃等羰基化合物的相对含量均显著高于桂蕉6号(P<0.05)，尤其E-2-己烯醛的相对含量在被测样品中最高。醇类、酸类、酚类及其他类物质在各品种中均有检出，但相对含量均不高。

续表1 Continued table 1

2.3 香气成分类别及其相对含量的差异分析

由表2可知，从供试7个品种香蕉果实中检测出的48种香气成分分别属于酯类、羰基化合物、醇类、酸类、酚类和其他类等六大类物质；分别在30b、32b、35b、55b、金粉1号、桂蕉6号和宝岛蕉检测出的32、32、28、34、31、40和41种香气成分中，均以酯类物质种类最多，分别为22、20、18、22、21、23和24种，而羰基化合物、醇类、酚类和酸类和其他类物质的种类相对较少。说明普通香蕉品种的香气物质种类和酯类物质种类均明显多于粉蕉品种，而粉蕉品种中以55b的香气物质种类最丰富。

从表2可看出，普通香蕉中宝岛蕉成熟果实的挥发性香气物质总相对含量最高，为80.70 %，桂蕉6号次之，为78.47 %，而各粉蕉品种成熟果实的香气物质总相对含量均低于普通香蕉品种；在粉蕉品种中，金粉1号的香气物质总相对含量最高，为66.20 %；各品种香蕉果实不同种类香气物质的相对含量中均以酯类物质相对含量最高，占香气物质总含量的33.51 %～72.66 %，其中，桂蕉6号果实的酯类物质相对含量最高(72.66 %)，宝岛蕉次之(69.13 %)，而在粉蕉品种中，金粉1号果实的酯类物质相对含量最高(61.26 %)，55b次之(52.81 %)。说明普通香蕉品种果实香味浓郁且优于粉蕉品种，而粉蕉品种中以金粉1号和55b的香味较佳。

表2 不同品种香蕉成熟果实中各类香气物质的种类和相对含量

羰基化合物是另一种主要香气组分，各品种香蕉果实中羰基化合物种类为5～9种，相对含量为2.01 %～7.95 %，7个品种香蕉果实中检测到的羰基化合物的相对含量排序为宝岛蕉>32b>55b>桂蕉6号>30b>金粉1号>35b；各品种成熟果实中还检测出少数类型、相对含量较低(<1.00 %)的醇类、酸类、酚类及其他类挥发性香气成分。

3 讨论

香蕉果实因香气浓郁、口味香甜而深受消费者喜爱，其香气组分多且含量十分丰富，但不同品种无论在挥发性香气组分种类、相对含量、所占比例还是特有成分等方面均存在较大差异。已有研究表明，酯类物质尤其乙酸异戊酯是香蕉果实中的重要挥发性风味化合物[17]。本研究中，ABB基因型和AAA基因型7个品种香蕉挥发性香气成分的组成和含量均存在一定差异，其中，香气物质中酯类化合物的种类及相对含量均较多或较高，表现出甜香特征；各品种检测到酯类物质有18～24种，其含量占香气物质总含量的33.51 %～72.66 %，尤其以异丁酸异戊酯、乙酸异戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯的含量较高，这些物质可能是香蕉果实中稳定存在的关键香气物质成分。醇类物质是香蕉果实中另一种重要风味化合物[18]，但本研究检测到的醇类物质相对含量均低于1.00 %。受试验背景条件影响，本研究从7个品种香蕉成熟果实中共检出48种挥发性物质成分，与李彦彪等[19]研究认为果实香气物质的形成同时受多重因素影响，品种和成熟度等内部因素差异及气候条件、土壤环境、栽培管理及检测分析差异等外部环境也是影响果实香气物质种类和含量的关键因素的观点一致。

香蕉香气成分不仅是评价香蕉果实采后商品寿命的重要指标，也是评价其果实品质的重要因素。朱虹等[20]研究发现，处于不同成熟阶段香蕉果实的香气成分种类和相对含量存在明显差异，不同成熟阶段香蕉各具特有香气。沈玲[21]研究表明，绿熟阶段香蕉果实的挥发性物质种类较少，相对含量较低，酯类成分非常少，醛类和醇类是主要的挥发性物质，果香很淡，醛类物质产生的典型青草气味是绿熟阶段香蕉果实最主要的特征香气；进入黄熟阶段，香蕉果实中的挥发性物质种类及含量随着呼吸跃变等系列反应而明显上升，此阶段酯类物质成分明显增加，形成特有的浓郁酯香气特征；而由黄熟阶段向过熟阶段转变时，醇类物质的比例显著上升，特别是乙醇浓度显著升高，香蕉散发出较浓的酒精味[22]。本研究仅比较分析7个品种香蕉果实黄熟阶段的特征性香气及化学组成差异，今后还应进行不同成熟阶段特征性香气成分种类与含量差异分析研究，以便更客观地反映不同品种香蕉、不同成熟阶段特征香气成分间的差异，以实现对香蕉香气品质的客观评价。