7个桃品种品质测定及挥发性香气成分分析

李 杰,王 雨,刘 欢,范丽颖,韩继成

(河北省农林科学院 昌黎果树研究所,河北 昌黎 066600)

在各种水果的香气成分中已经累计鉴定出2000多种化合物,大致分为酯类、醛类、醇类、内酯类、萜类、酚类、酮类、醚类和一些含硫化合物等,其主要呈香物质因水果的不同而异,通常以酯类、醛类、醇类和萜类及挥发性酚类为主[1]。

桃子独特的香气成分是其最主要的品质指标。近年来,研究学者对桃子的香气成分已经鉴定出100多种[2-8],但主要是以各种挥发性香气物质在果实体系中的绝对含量或者它们所对应峰面积的百分含量为基础的。然而物质的含量与其风味品质并没有直接关系,有些物质需要很高浓度才能引起嗅觉反应,有些物质只需几个分子就可以被感知,即不同物质的感觉阈值差异很大。挥发性香气成分对果实总体风味的贡献程度是由其在果品体系中的浓度和感觉阈值共同决定的。本研究通过固相微萃取(solid phase microextraction, SPME)和气相色谱-质谱联用仪(gas chromatograph-mass spectrophotometer, GC-MS)对春雪、京引黄桃1号、金奥、沪油018、中油8号、秋燕和瑰宝七个桃品种中的挥发性成分进行了萃取和分离鉴定,采用峰面积归一化法,结合感觉阈值,利用相对气味活度值(relative odor activity value, ROAV)确定了不同品种桃的主体香气成分,以期为桃果实风味品质评价、鉴定及其香气物质的遗传规律分析提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试桃品种材料为河北省农林科学院昌黎果树研究所孔庄基地种植的春雪、京引黄桃1号、金奥、沪油018、中油8号、秋燕和瑰宝。该基地土壤肥沃,采用常规管理,桃树体生长良好。所用试剂有4-甲基-2-戊醇(色谱纯)、C7～C30(正构烷烃，SIGMA ALORICH USA)。

1.2 仪器与设备

ME303E/02型电子天平、岛津GCMS-QP2010联用仪、岛津AOC-6000自动进样器、HP-INNOWAX (60 m×0.25 mm,0.25 μm)色谱柱、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头、ATC便携式折光仪(Atago, Tokyo, Japan)、可滴定酸度计、美国Thermo Fisher Scientific公司的离心机(HERAEUS MEGAFUGE 8R)。

1.3 方法

1.3.1 样品采集 果实于成熟期采收。选取每个品种3株,于树冠外围中部随机摘取30个果实,带回实验室进行指标测定。

1.3.2 理化指标的测定 每个桃品种随机选取3个果实,去皮,用匀浆机打成匀浆。可溶性固形物含量采用ATC便携式折光仪在20 ℃下测量,结果以°Brix表示。称取10 g匀浆样品,在4 ℃条件下以8000 r/min的转速离心10 min,吸取上清液5 mL,与水以1∶10 的比例稀释,用0.1 mol/L NaOH进行滴定,测定可滴定酸含量,可滴定酸含量以每100 mL中的苹果酸鲜重(g)表示。pH值用pH计测定。

1.3.3 挥发性成分的测定

1.3.3.1 SPME取样 每个处理分别取大小均匀的10 个果实,去皮后称取约50 g，用液氮冷冻,加入0.5 g D-葡萄糖酸内酯(D-gluconic acid lactone)和1 g 交联聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone, PVPP),用匀浆机打成匀浆；取6 g果肉匀浆，置于20 mL样品瓶中,并加入1 g无水氯化钠,在40 ℃条件下平衡20 min,然后萃取30 min,解析5 min。

1.3.3.2 仪器分析 气相色谱-质谱联用仪为GCMS-QP2010。气相色谱条件:色谱柱为HP-INNOWAX (60 m×0.25 mm,0.25 μm);载气为 He气(纯度99.999%);柱流量1 mL/min;进样口温度 250 ℃。色谱柱升温程序为:初始温度50 ℃，保持3 min；然后以3.5 ℃/min升至 120 ℃,保持3 min；再以13 ℃/min升至250 ℃,保持3 min。采用不分流方式进样。

质谱条件:电离方式EI,电子能量70 eV；质量扫描范围30～500 amu；离子源温度230 ℃；接口温度250 ℃。

1.3.3.3 定性及定量分析 依据保留指数法进行定性分析。正构烷烃C7～C30在同样的气相色谱质谱条件下进样,获得正构烷烃内各组分的保留时间；利用自动质谱图解卷积和鉴定系统(Automatic Mass Spectral Deconvolution and Identification System, AMDIS)建立保留指数校正库,利用保留指数及NIST11质谱库,比对在同样极性色谱柱条件下测得的香气成分保留指数结果，从而进行定性,将定性结果依据可信度强弱进行分类并详细记录,确定各化学成分。

采用峰面积归一法求得各香气组分在果实总体香气物质中的相对百分含量。

采用相对气味活度值法确定主体香味物质,将样品风味贡献最大组分的ROAV值设置为100,根据下面公式计算其他挥发性香气成分的相对气味活度值:

上式中:Crstan、Tstan分别为对果实总体风味贡献最大的组分的相对百分含量和相应的感觉阈值;Cri、Ti分别代表各挥发性组分的相对百分含量和相应的感觉阈值。

ROAV≥1的组分被确定为桃果实中的特征香气化合物；0.1≤ROAV<1的组分被认为对样品果实的总体风味具有重要的修饰作用。

2 结果与分析

2.1 7个桃品种果实理化指标参数

不同桃品种果实的平均单果重、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、pH值及香气强度结果见表1。从表1可以看出：在7个桃品种中，以秋燕的平均单果重最高，瑰宝次之，以京引黄桃1号的平均单果重最低；可溶性固形物含量以京引黄桃1号的8.92 °Brix最低,以沪油018的最高(10.65 °Brix)；可滴定酸含量以秋燕的0.20最低,以京引黄桃1号的0.62最高；pH值处于3.3～4.9。

表1 7个桃品种果实的理化指标参数

2.2 不同桃品种挥发性香气成分的GC-MS分析

采用SPME结合GC-MS提取7个桃品种中的挥发性香气物质,结果如表2所示 。从7个桃品种中共鉴定出30种化合物,包括醛类6种、醇类5种、酯类11种、烃类2种、酮类1种、酸类4种、吡喃1种。己醛、1-己醇、(E)-2-己烯-1-醇、2-乙基-1-己醇为7个桃品种中所共有的挥发性香气成分,但在不同品种的果实中含量有所差异。

表2 7个桃品种果实中挥发性香气成分的相对含量及种类

在不同品种的桃果实中主要的挥发性香气成分的种类和含量也有很大差别,在春雪中,相对含量较高的香气成分为(E)-2-己烯醛(39.73%)、1-己醇(13.44%)、己醛(12.52%)、里那醇(10.94%)、(Z)-乙酸叶醇酯(8.85%),而2-丁烯醛(0.39%)是春雪所特有的挥发性成分。在京引黄桃1号中，相对含量较高的香气成分为(E)-2-己烯醛(42.68%)、己醛(20.01%)、2-乙基-1-己醇(8.25%)、4-己烯-1-醇乙酸酯(7.32%),而γ-己内酯(1.27%)、(Z)-2-己烯-1-醇乙酸酯(1.05%)和乙酸丙酯(0.22%)是京引黄桃1号所特有的挥发性成分。在金奥中，相对含量较高的香气成分为己醛(28.48%)、(E)-2-己烯醛(25.12%)、(Z)-乙酸叶醇酯(10.72%)、2-乙基-1-己醇(7.65%),另外,丁酸(1.12%)、1-羟基-2-丙酮(0.89%)也仅在金奥中检测到。在沪油018中，相对含量较高的香气成分为乙酸乙酯(24.69%)、(Z)-乙酸叶醇酯(16.99%%)、2-己烯醛(15.01%)、己醛(11.04%),但沪油018不含其他6 个桃品种中相对含量均较高的(E)-2-己烯醛,而含有其他6个品种中均未检测到的乙酸异丁酯(2.60%)。在秋燕中，相对含量较高的香气成分为己醛(42.64%)、(E)-2-己烯醛(39.23%)、1-己醇(8.95%),但秋燕不含其他6 个桃品种中都检测到的乙醛。在瑰宝中，相对含量较高的香气成分为1-己醇(40.12%)、己醛(19.69%)、(E)-2-己烯醛(16.68%)、(Z)-乙酸叶醇酯(8.09%),另外,2-(溴甲基)四氢-2H-吡喃也仅在瑰宝中检测到。在中油8号中，相对含量较高的香气成分为1-己醇(28.98%)、(E)-2-己烯醛(27.29%)、己醛(23.11%)、(E)-2-己烯-1-醇(7.87%),而戊酸(0.67%)、4-甲酯-4-丁内酯(0.63%)是中油8号所特有的挥发性香气成分。

2.3 桃果实中挥发性香气成分种类分析

由表3可知,7个桃品种果实中鉴定出的挥发性成分的总相对含量均在95%以上。在不同品种中,挥发性成分种类所占比例不同,醇类(48.23%)是瑰宝果实中相对含量最高的挥发性成分种类,酯类(48.39%)是沪油018果实中相对含量最高的挥发性成分种类,而在其他5个品种果实中,醛类则是相对含量最高的挥发性成分种类,均在50%以上。仅在金奥果实中检测到酮类物质,在瑰宝果实中检测到吡喃类物质。在瑰宝和中油8号果实中未检测到烃类物质,在春雪和沪油018果实中未检测到酸类物质。

表3 不同种类挥发性香气成分在桃果实中的相对含量 %

2.4 7个桃品种主体挥发性香气成分分析

7 个桃品种的果实都含有很多的挥发性化合物,这些化合物都有各自的呈味特点,例如(E)-2-辛烯醛具有青香和脂肪的气息;苯甲醛具有苦杏仁、樱桃及坚果香气;己醛具有青香、叶香、果香、木香[9];乙酸己酯具有甜香和果香的气息;(Z)-乙酸叶醇酯具有强烈的香蕉香气息;里那醇具有浓青带甜的木青气息[10]。香气化合物相对含量的高低并不能说明其对风味的贡献度大小[11],还需结合各挥发性成分的香味阈值进行ROAV分析。通过查询,共找到20 种挥发性风味物质的香味阈值[12-14](表4),因此,本文只对查到香味阈值的化合物进行分析。7个桃品种果实挥发性香气成分的ROAV值见表4。

表4 7个桃品种果实挥发性香气成分的阈值及ROAV

春雪果实的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)有6种,ROAV从大到小依次为己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸己酯、(Z)-乙酸叶醇酯、里那醇、1-己醇,这些化合物共同形成春雪的独特香气。京引黄桃1号果实的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)为己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸乙酯、乙酸己酯;另外1-己醇对京引黄桃1号风味的构成有比较重要的贡献(0.1≤ROAV<1)。金奥果实的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)有己醛、(E)-2-己烯醛、(Z)-乙酸叶醇酯等,而1-己醇对金奥的整体风味发挥着重要的修饰作用(0.1≤ROAV<1)。沪油018果实的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)有5种,ROAV从大到小依次为己醛、乙酸己酯、(Z)-乙酸叶醇酯、(E)-2-己烯醛、乙酸异丁酯,这些化合物共同形成沪油018果实的独特香气,此外1-己醇对沪油018果实风味的构成有比较重要的贡献(0.1≤ROAV<1)。秋燕果实的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)只有己醛和(E)-2-己烯醛两种;1-己醇、(Z)-乙酸叶醇酯对秋燕果实风味的构成有比较重要的贡献(0.1≤ROAV<1)。瑰宝果实的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)有己醛、(E)-2-己烯醛、(Z)-乙酸叶醇酯等；苯甲醛、里那醇对瑰宝果实的整体风味发挥着重要的修饰作用(0.1≤ROAV<1)。中油8号果实的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)有4种,ROAV从大到小依次为己醛、(E)-2-己烯醛、1-己醇、里那醇;苯甲醛对中油8号果实风味的构成有比较重要的贡献(0.1≤ROAV<1)。

3 讨论

有学者研究发现C6醛类和C6醇类是桃果实的主要呈味物质[2,7,15-18]。本试验的测定结果与其一致,尤其是己醛和(E)-2-己烯醛在桃果实中的相对含量非常高,具有浓郁的青香、果香气息,且其香气阈值低,分别为5、17 μg/kg,是对桃香气贡献较大的两种物质;1-己醇具有水果芬芳的诱人香气,其在本研究瑰宝果实中的相对含量高达40.12%,且其香气阈值低,只有500 μg/kg,对桃风味的构成发挥着重要作用。里那醇具有花香气息,是红白葡萄的主要香气化合物[19],且其在树莓品种“Black Diamond”中的气味活性值比“Marion”高[20]。Horvat等[21]将里那醇定为桃果实的主要呈味物质之一,它具有花香型香气特性。Wang等对95 个桃和油桃品种的挥发性成分进行检测后发现,里那醇含量在白肉和黄肉桃间无显著差异[22]。本研究在春雪、金奥、中油8号、瑰宝四个桃品种果实中检测到里那醇,其ROAV值分别为10.93、1.34、1.17、0.49,对其风味构成具有重要作用。

Eduardo I等研究发现乙酸己酯和(Z)-3-乙酸叶醇酯是影响Azurite等不同桃品种果实风味的关键气味成分。本研究在春雪等6个品种果实中检测到这两种物质,但在中油8号中没有检测出该两种物质。本研究仅在沪油018中检测到乙酸异丁酯,其香气阈值低,仅有65 μg/kg,推测该化合物可能是沪油018果实的特征性香气成分。Zhang X M等[23]、李明等[24]研究发现γ-己内酯是“湖景蜜露”、“北农”桃的重要香气成分,且其在“Early Rich”、“RoyalGlory”、“Sweet Dreamcov”和“Elegant Lady”四 个桃品种果实中的含量很高,超过内酯总含量的80%,因此γ-己内酯是这4 种黄肉桃果实中最重要的内酯[25]。本研究只在京引黄桃1号中检测到γ-己内酯,但其含量很低;在其他6个品种果实中均未检测到该物质,这可能与桃的品种、成熟度等有关,有待进一步研究。

Wang Y J等[4]用SPME的前处理方法,通过GC-MS检测,在50个桃品种中鉴定出 84种化合物。本研究则在7个桃品种果实中只分离鉴定出30种化合物。贾惠娟等[26]的研究结果表明成熟度对桃的香气有重要影响,这可能是导致本研究结果与前人研究结果有差异的重要原因。

4 结论

采用SPME技术对不同桃品种的挥发性香气成分进行提取,通过GC-MS对挥发性香气成分进行分析鉴定,从春雪、京引黄桃1号、金奥、沪油018、中油8号、秋燕和瑰宝七个桃品种果实中共鉴定出30 种挥发性香气成分,主要包括醇类、酯类、醛类、烃类等,7个桃品种共有的挥发性成分有己醛、1-己醇、(E)-2-己烯-1-醇、2-乙基-1-己醇,但它们在不同品种中的含量差异很大。

7个桃品种含有各自所特有的挥发性成分,在春雪中检测出特有的挥发性成分2-丁烯醛(0.39%);在京引黄桃1号中检测出γ-己内酯(1.27%)、(Z)-2-己烯-1-醇乙酸酯(1.05%)和乙酸丙酯(0.22%);在金奥中检测到丁酸(1.12%)和1-羟基-2-丙酮(0.89%);在沪油018中检测出乙酸异丁酯(2.60%)、乙酸甲酯(2.18%)和4-硝基苯基-2-噻吩乙酸乙酯(0.39%);在瑰宝中检测到2-(溴甲基)四氢-2H-吡喃(1.07%);在中油8号中检测到戊酸(0.67%)、4-甲酯-4-丁内酯(0.63%)。

春雪的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)为己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸己酯、(Z)-乙酸叶醇酯、里那醇、1-己醇;京引黄桃1号的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)为己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸乙酯、乙酸己酯;金奥的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)为己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸己酯、(Z)-乙酸叶醇酯、乙酸乙酯、里那醇;沪油018的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)为己醛、乙酸己酯、(Z)-乙酸叶醇酯、(E)-2-己烯醛、乙酸异丁酯;秋燕的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)为己醛和(E)-2-己烯醛;瑰宝的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)为己醛、(E)-2-己烯醛、(Z)-乙酸叶醇酯、乙酸己酯、1-己醇;中油8号的主体挥发性香气成分(ROAV≥1)为己醛、(E)-2-己烯醛、1-己醇、里那醇。