荔枝鲜果及其加工品香气物质研究进展

付丽宇，李艳兰，张昭其，方 方

（华南农业大学园艺学院/广东省果蔬保鲜重点实验室/南方园艺产品保鲜教育部工程研究中心，广东 广州 510642）

香气作为重要的次生代谢产物，赋予果实独特的风味品质。果实香气由多种挥发性化合物组成，能客观反映果实的风味、成熟度和品质，是构成和影响鲜果及其加工品品质的重要因素［1］。香气物质作用广泛，具有多种生物学活性，在植物与其他植物、微生物、昆虫及环境等互作中起重要的信息转导和传递作用［2］。荔枝怡人的香气随着消费者对果品质量要求的提高，已成为吸引消费者、提高市场竞争力的重要因素。果实香气成分及其合成规律已成新的研究热点。

荔枝（Litchi chinensisSonn.）属无患子科植物，是我国亚热带地区最重要、最具特色的果树种类，面积和产量均为全球之冠［3］。2021 年，我国荔枝种植面积约为52.8 万hm2，总产量达281 万t［4-5］。荔枝果实色泽艳丽，果香浓郁，营养丰富，具有很高的食用和药用价值；果实风味独特，香味组分不稳定，在分离提取时易受条件的影响发生结构上的改变。近年来，荔枝果实香气物质种类、分析方法、生物合成代谢取得了重要进展，主要采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC/MS）技术。荔枝的香气组分研究鉴定出多种挥发性成分，主要包括萜烯类、酯类、醛类、醇类、酸类、酚类、醚类等，其中以萜烯类、醇类、酯类、醛类等为主要的风味物质。荔枝加工产品的种类较多，香气也是评价加工产品的重要指标之一，不同加工方式对荔枝香气物质也有不同程度的影响。脂肪酸、氨基酸和碳水化合物是荔枝香气成分的前体物质，主要合成途径是萜类化合物代谢。萜烯类物质在植物的病虫害防御、授粉和传播种子等方面也发挥重要作用［6］。荔枝果实香气物质种类繁多，代谢机制复杂，严重制约香气物质合成的研究。鉴于香气物质对荔枝品质的重要贡献，本文综述了荔枝果实及其加工产品的挥发性物质的提取和检测技术，香气物质的种类和成分，以及主要影响因素，总结了香气物质合成机制，并对荔枝香气的研究方向进行展望，以期为荔枝果实风味品质研究提供科学的理论支撑，并为荔枝选育优良品种和优质加工品的开发利用提供参考。

1 荔枝果实香气物质的种类及检测方法

1.1 荔枝果实香气物质的提取和检测方法

荔枝果实的香气成分复杂多样，香味组分不稳定，在分离提取时易受条件影响发生结构上的改变。目前国内外对荔枝的挥发性物质提取方法主要包括以下几种：溶剂萃取法是选择性地提取挥发性物质且无需特殊仪器，存在萃取效率低、时间长、对溶剂需要量大和挥发性溶剂残留问题［7］；吹扫捕集器可以分离出一些易水解和热敏性的成分，但其吹扫时间较长，所得物质的浓度较低，邢其毅等［8］通过该法对荔枝香气成分进行分析；固相微萃取法是一种操作方便、灵敏度高、费用低、重现性高且无需有机溶剂的方法，在荔枝香气成分鉴定中应用广泛［9］；蒸馏萃取法通过降低系统温度对香气进行分离，使其在温和条件下提取，但不易提取高沸点成分［10］；溶剂辅助萃取法采用液氮冷冻收集芳香物质，在低温和高真空条件下对荔枝香气成分进行提取，得到的挥发性物质在不含高沸点杂质的同时，又无异味，是一种较温和的提取方法，但提取过程较复杂［11］；顶空固相微萃取法是一种集采样、提取、浓缩和进样为一体的方法，还可与气相色谱或液相色谱等联用［12］，目前在荔枝香气物质研究中广泛应用。荔枝香气成分鉴定最常用的是气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术，该技术可以对挥发性物质进行定性和定量分析，结果较为准确、可靠［13］。但对于一些浓度低、气味阈值小的香气成分，不能满足对果品中香气物质的分析鉴定，需要在传统的香气成分检测技术基础上增加感官香气检测技术。气相色谱-嗅闻（GC-O）等技术被应用于荔枝风味成分的鉴定［14］。Mahattanatawee 等［15］通过GC-O 技术对3 个荔枝品种进行测定。Feng 等［16］通过SAFE、结合气相色谱-嗅觉测定/质谱（GC-O/MS）技术，并用香气提取物稀释法对甜心荔枝的关键香气进行鉴定。该方法能反映各香气物质的属性以及香气强度，对荔枝的特征香气研究具有重要贡献。

1.2 荔枝果实中挥发性物质的种类

迄今为止，已从荔枝果实中鉴定出多种挥发性物质，主要包括萜烯类、酯类、醛类、醇类、酚类、酸类等［17］。2007 年，郝菊芳等［18］对5个品种荔枝的香气成分进行分析鉴定，共分离鉴定出105 种挥发性物质，其中妃子笑和黑叶中醇类和酯类等芳香物质的含量较高；2015 年，马锞等［19］在观音绿荔枝中共鉴定出66 种物质，其中萜类物质占大多数，认为该品种的香气品质特优与其香气成分中萜烯类物质的种类和相对含量有关。虽然荔枝果实中鉴定出多种挥发性物质，但只有含量超过其味感阈值的少数物质对果实的风味起重要作用［20］，香气活性值（Odor activity value，OAV）是挥发性物质浓度和气味阈值的比值，值越大，对整体香气的贡献就越大［21］。Wu等［22］发现香叶醇、芳樟醇、月桂烯、顺-玫瑰氧化物、1-辛烯-3-醇、反-玫瑰氧化物、香茅醇、香叶醛、己醛和反-2-壬烯醛在不同品种荔枝中OAV 值较大，认为它们对荔枝果实风味有重要贡献。Feng 等［16］通过最大稀释倍数（FD）法鉴定香气物质，认为香叶醇、芳樟醇、月桂烯、顺-玫瑰氧化物、呋喃醇、橙花醇、和1-辛烯-3-醇是甜心荔枝香气的关键香气成分。结合文献分析，香叶醇赋予荔枝花香和甜香味、芳樟醇有花香味、月桂烯有草香松树味、顺-玫瑰氧化物有玫瑰花香味、1-辛烯-3-醇有蘑菇样的风味（表1），被认为是荔枝果实的特征香气成分。但董晨等［23］认为正己醛对荔枝新品种冰荔香气贡献较大。

表1 荔枝果实的主要香气物质Table 1 Main aroma compounds in litchi fruit

键合态挥发性物质不具有挥发性，但可通过酸解或酶解形成游离态挥发性物质，从而影响果实气味［24］，Chyau 等［17］对荔枝果实中的游离态和结合态的香气物质进行分析鉴定，发现游离态的挥发性物质主要为苯乙醇、乙偶姻、顺式-β-罗勒烯、3-甲基-2-丁烯醇等，而糖苷结合态物质主要为香叶醛、香叶醇等。李春美等［25］认为怀枝的主要键合态芳香化合物为香叶醇、苯乙醇和苯甲酸等，荔枝特征香气成分键合态比游离态含量高，并发现通过酶解可使荔枝中键合态物质释放出来。键合态挥发性物质在果实加工中具有通过酶解增加香气的潜力，对荔枝香气的影响还需要深入研究。

1.3 荔枝其他组织中的香气物质

荔枝花中挥发性物质主要由游离态和结合态两部分组成，在游离态中含量最高的是乙偶姻，其次是香叶醇、乙酸-2-异戊烯酯等，在结合态中仅检测到香叶醇和香叶醛两种挥发性物质［26］。研究表明萜类物质也是花中最主要的成分，主要为芳樟醇、β-月桂烯等单萜物质和α-姜烯、δ-榄香烯、大根香叶烯、α-荜澄茄油、石竹烯、蛇麻烯等倍半萜物质［27］。不同品种花的挥发性物质含量差异较大，方长发等［28］使用顶空萃取和气质联用的方法检测3 个荔枝品种花的主要挥发性物质，发现糯米糍的物质种类最多，其次是桂味，妃子笑的挥发性物质种类最少，3 种荔枝花都有其独特的香味，妃子笑基本没有香味，桂味有一些桂花香气，糯米糍的味道比较香甜。

有关荔枝果皮挥发性物质研究较少，冼继东等［29］对妃子笑荔枝果实不同组织香气成分分析发现α-姜烯在果皮中相对含量最高。

荔枝膜为荔枝果实的内果皮，陈玲等［30］研究发现荔枝膜中有52 种化学成分，挥发油中含量较大的有石竹烯、α-石竹烯、氧化石竹烯、β-倍半水芹烯、异雪松醇、α-没药醇、斯巴醇及酯等，其含有挥发性物质与果肉较一致。

荔枝核的多糖［31］、多酚［32］和氨基酸［33］等方面的研究较多，但对挥发性成分的研究较少。徐多多等［34］采用蒸馏法联合GC-MS 提取鉴定荔枝核中挥发油的香气成分，发现其主要挥发性物质为酯、烯和萘等。

2 荔枝加工产品的香气物质及其影响因素

2.1 荔枝加工产品的香气物质

荔枝干、荔枝罐头、荔枝汁和荔枝酒是荔枝的主要加工产品。荔枝干的主要香气物质及主要成分与新鲜荔枝有很大差异。郭亚娟等［35］发现荔枝干主要香气物质是醇类、烃类、酮类、酯类和醛类，主要成分为丁香烯、D-柠檬烯、可巴烯、苯甲醇和笨乙醇等。

荔枝罐头是第二大荔枝加工品［36］，Peter等［37］在荔枝果肉、荔枝罐头和‘Gewurztraminer’荔枝酒3 种产品中均发现顺-玫瑰氧化物、芳樟醇、香叶醇、呋喃醇、香橼醇、2-苯乙醇、乙酸苯酯、2-甲基丁酸乙酯、己酸乙酯/异己酸乙酯、异丁酸乙酯、a-大马士酮和香兰素等12 种常见的气味活性挥发性化合物。

荔枝汁除本身可作为果汁或果汁饮料产品外，也可作为荔枝酒、荔枝醋等高附加值产品的原料［7］。移兰丽等［38］发现市售荔枝汁的挥发性物质种类明显比鲜荔枝汁高，仅有D-柠檬烯和笨乙醇是其共有的主要挥发性物质。

目前荔枝酒是荔枝产业最优势的加工产品形式［39］，Tang 等［11］采用顶空固相微萃取气相色谱质谱结合顶空气相色谱离子迁移光谱法对荔枝酒发酵进行了表征分析，发现发酵过程中共有97种挥发物，特征香气的损失主要发生在初级发酵中，且顺-玫瑰氧化物比香茅醇的挥发性强，并观察到顺-玫瑰氧化物单体和二聚体与香茅醇单体的混合物，对调节荔枝酒风味和进一步改善荔枝酒风味具有重要参考意义。Zhao 等［40］用搅拌棒孢子萃取法（SBSE）结合气相色谱-质谱联用法从黑叶荔枝酒和蒸馏酒中检测出128 种不同类型的芳香化合物，与新鲜荔枝香气种类不同的是，酯类物质含量较高。β-大马士酮、芳樟醇、丁酸乙酯、异戊酸乙酯、己酸乙酯、顺-玫瑰氧化物和反-玫瑰氧化物是荔枝酒和蒸馏酒特征香气。

2.2 不同加工和采后处理对荔枝香气的影响

2.2.1不同加工方式对荔枝香气的影响 不同加工方式对荔枝香气影响很大，Wu 等［41］对室温（25～28 ℃）和低温（8～10 ℃）下荔枝酒检测发现荔枝中的大部分萜类化合物随着酒发酵而减少，而萜醇氧化物、醚和乙酸盐合成并增加。辛酸乙酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、丁酸乙酯、顺式玫瑰氧化物和反式玫瑰氧化物的气味活性值（OAV）最高，对荔枝酒的贡献较大，且低温有利于保留关键香气。Li 等［42］对加工过程中香气成分的影响研究表明，在酶水解后荔枝特征香气成分总量显著增加，但在酶失活、超滤和灭菌过程中显著减少。Phanchaisri 等［43］采用高压处理结合气相色谱-质谱（GC-MS）分析发现，乙醇和乙酸乙酯是加压样品的主要挥发物，200 MPa的加压可以较好的保持荔枝中的酯类挥发物。

2.2.2不同采后处理对荔枝香气的影响 不同采后处理对香气物质的保留也有一定影响，Hanekom 等［44］通过不同采后处理对Mauritius 荔枝果实贮藏过程中香气挥发性化合物的影响，发现MAP 包装（17%O2+6%CO2）对香叶醇含量保存最好。陈卓慧等［45］采用低温和气调保鲜两种方式贮藏双肩玉荷包荔枝，分析样品在0～42 d 贮藏期果实中氨基酸组分含量的变化，发现γ-氨基丁酸在冷藏条件下先增加后下降，在气调条件下仅有增加趋势，丙氨酸（Ala）含量在两种贮藏方式下有增加趋势，而谷氨酰胺（GluNH2）在贮藏7 d 后显著减少。

3 荔枝香气物质的形成途径

香气物质的合成主要以脂肪酸、氨基酸、碳水化合物为前体物质，经一系列酶修饰形成，涉及多个生物代谢通路，如脂肪酸代谢、氨基酸代谢和异戊二烯类化合物生物合成途径等［46］。

3.1 萜类化合物代谢与香气物质合成

萜类化合物（terpenoids）是荔枝果实香气活性物质中的代表性组分，主要由以异戊二烯结构（C5H8）n 为基本单元的烃类及其含氧衍生物组成。一般按分子中含有的异戊二烯数目分为单萜（Monoterpene，C10）、倍半萜（Sesquiterpene，C15）、二萜（Diterpene，C20）、三萜（Triterpene，C30）、四萜（Tetraterpene，C40）、多萜（Polyterpene，n 个C5，n＞10）等［47］。研究表明，荔枝香气挥发性化合物成分主要由单萜（香叶醇、芳樟醇、橙花醇等）和倍半萜（β-石竹烯等）组成［16］。其前体生物合成主要有2 条途径（图1），质体中的2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate,MEP）途径和胞质中的甲羟戊酸（Mevalonate,MVA）途径［48］。李婧等［27］通过分析不同荔枝品种的荔枝花的多个时期中TPS基因的相对表达量变化，发现LcTPS7基因的表达模式与α-姜烯和大根香叶烯的含量变化趋势一致，推测该基因与香气物质的合成相关。现有研究大多针对荔枝果实中萜类化合物的组成及含量展开分析，有关荔枝果实挥发性萜类化合物的合成代谢规律鲜有报道。由于荔枝果实的主要特征香气是萜类物质，该途径的研究值得进一步开展。

图1 荔枝果实香气中异戊二烯类化合物生物合成途径［48］Fig.1 Biosynthesis pathway of isoprene compounds in aroma of litchi fruit［48］

3.2 氨基酸代谢与香气物质合成

氨基酸代谢可产生荔枝果实中果香型的香气组分［49］，荔枝中苯乙醛和苯乙醇等是以苯丙氨酸作为前体物质［50］。杨苞梅等［51］研究认为黑叶、大丁香、紫娘喜、兰竹和甜眼荔枝果实中均含有少量的芳香族氨基酸，并且认为γ-氨基丁酸（GABA）、苏氨酸和丙氨酸是怀枝、双肩玉荷包、白糖罂和白蜡品种的荔枝果肉的主要氨基酸组分。张斌等［52］研究发现，发酵荔枝汁添加谷氨酸可促进酯类物质及苯乙醇等具有愉快香气物质的生成，从而改善果酒风味、提高果酒品质。有关荔枝采后氨基酸代谢途径相关酶活性变化情况、中间或末端产物合成代谢情况尚未明确。

3.3 脂肪酸代谢与香气物质合成

在脂肪酸代谢途径中，以亚油酸或亚麻酸为前体物质，经过一系列酶生成醛类和醇类物质［53］。荔枝果实中的己醛、己醇、顺-3-己烯醛、反-2-己烯醛、2,6-壬二烯醛等主要是通过脂肪酸代谢途径形成的。钟慧臻等［54］采用氯仿甲醇（CM）法结合气相色谱-质谱联用仪提取分析荔枝果肉中的脂肪酸，鉴定出16 种脂肪酸，不饱和脂肪酸是其主要化学成分；油酸为含量最高的成分，其中单不饱和脂肪酸（MUFA）比直链饱和脂肪酸（SFA）含量高，多不饱和脂肪酸（PUFA）含量最低。有关荔枝果实采后经脂肪酸代谢途径产生的香气物质的合成和调控却鲜有报道。

4 展望

荔枝的商业价值与果实品质密切相关，香气又是重要的内在品质之一。目前国内外对荔枝以及加工产品的香气都有一定研究，但是对特征香气成分的分析还缺少定性及定量的深入分析。随着多种分析检测技术的发展，人们对荔枝果实的香气成分和含量进行了研究，已经从荔枝果实中鉴定出多种香气成分，主要包括萜烯类、酯、醛、醇、酸、酚和醚等。大量文献认为荔枝果实的主要香气物质为萜类化合物，然而具体的关键萜类特征香气成分尚有待确定。

我国荔枝种质资源众多，品种之间香气差异较大，香气物质种类不一致及其比例不一致对不同品种特征风味具有重要影响。对不同荔枝品种和地区香气物质差异的深入研究，有助于对荔枝风味概况的全面了解，为果实的香气物质合成及其变化的调控技术提供更多的科学依据。从香气品质优异的荔枝品种中挖掘其特征香气物质，可将特征香气重点纳入育种考量范围，并在分子水平上寻找控制其香气形成的遗传机制。

荔枝香气组分背景复杂，合成代谢需要多个基因、多条代谢路径的共同参与，因此关于荔枝果实香气物质的生物合成途径的研究还较少，关于香气代谢调控分子机制研究也较少，这将是荔枝果实香气研究的重点方向。以果实香气物质合成代谢生理为切入点，系统研究荔枝果实采后香气物质合成代谢途径及协同影响，利用现代组学筛选香气合成相关的关键结构基因和转录因子，克隆香气物质合成相关酶的相应基因，利用瞬时侵染和稳定遗传转化体系对基因功能进行鉴定，揭示荔枝香气物质的合成和调控网络机制，是荔枝果实香气研究的必然趋势，也可以进一步开展有关香气合成的激素及其他物质的调控机理研究。此外，香气物质与类黄酮代谢等其他代谢机制关系方面，目前研究还较少，关于荔枝果实采后成熟衰老期间香气物质代谢途径的协同影响机制需要进一步探究。随着对荔枝果实香气研究的深入，从果实和加工品中香气主要物质的提取、分离与鉴定，以及挖掘香气合成路径及相关调控基因，有助于丰富荔枝香气领域的研究，为荔枝果实以及加工产品的品质研究提供理论支撑，并为果实以及加工产品香气品质改良和分子育种提供更多的科学依据，对我国荔枝产业可持续发展具有重要意义。