47 份鲜食葡萄种质资源果实香气品质鉴定分析

荀志丽，马小河，黄丽萍，王敏，赵旗峰*

（1.山西农业大学 果树研究所，山西 太原 030031；2.果树种质资源创新和利用山西省重点实验室，山西 太原 030031；）

葡萄属葡萄科（Vitaceae），葡萄属（VitisL.），栽培葡萄起源时间大约在距今11 000 年前，是最早驯化的水果［1］。葡萄作为世界第二大水果，在世界果树生产中占有重要位置。我国是全球最大的鲜食葡萄生产国，产量占世界总产量的50%左右，自2011 年以来，我国鲜食葡萄产量已稳居世界首位［2-3］。果实香气化合物是葡萄品种适应市场需求的一个重要品质，是评价葡萄品质的一个重要指标［4］。葡萄果实中香气化合物种类众多，不同葡萄品种，因香气物质的组分、含量等不同而呈现出不同的香味［5-6］。因此，研究不同鲜食葡萄种质果实香气品质具有重要意义。

对葡萄香味的研究表明，葡萄果实中香气化合物的含量对葡萄酒的风味贡献很大，直接影响葡萄酒的感官特性。品种是影响葡萄果实香味特征的内在及关键因素，不同酿酒葡萄、制汁葡萄及鲜食葡萄品种，其葡萄果实中的香气成分均不同［7-9］。Zhang 等［10］深入分析了4 个酿酒葡萄的香气成分，发现影响葡萄香气的主要次生代谢物有萜类和酮类。Ángela Díaz-Fernández［11］等对12 个酿酒葡萄品种香气研究显示，C6化合物和倍半萜类含量较高。谭伟等［12］对3 个酿酒葡萄及其不同营养系香气研究，发现不同品种香气主要呈现物质不同，梅鹿辄348和赤霞珠685 果实中主要香气成分是β-大马士酮和苯乙醛，梅鹿辄181 品丽珠c214 果实中主要香气成分是己酸乙酯和丁酸乙酯。张文文等［13］对巨峰系葡萄夏黑、藤稔、巨峰果实的香气物质分析的结果显示，夏黑的主要香气贡献物质是芳樟醇和C13类，藤稔的主要香气贡献物质是2-甲基丁酸乙酯，巨峰的主要香气贡献物质是丁酸乙酯。Xheng 等［14］研究发现酿酒葡萄霞多丽在不同砧木之间果实香气物质也存在显著差异。

葡萄果实中含有丰富的香气化合物，并且品种之间有很大差异。目前国内外对酿酒葡萄香气的研究较全面和深入，对鲜食葡萄特别是鲜食葡萄香味种质群体研究较少。而酿酒葡萄和鲜食葡萄在不同区域同时起源，遗传背景差异显著，驯化路径各异［1］。因此，为了系统鉴定鲜食葡萄种质资源香气物质组分及含量分布情况，本文选用来自9 个不同国家的47 份具有不同香味的鲜食葡萄种质，利用顶空固相微萃取气质联用技术，通过描述统计分析、相关性分析、主成分分析、偏最小二乘-判别以及香味雷达图分析等方法，对其成熟果实中的香气物质成分及含量进行鉴定评价，分析其果实香味的遗传多样性，旨在为香味葡萄种质资源的开发利用及核心种质构建提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料采自国家种质资源太谷葡萄圃（37°23N，112°32E，海拔830 m，年均温10.6 ℃，无霜期160～180 d，年降水量400～600 mm），取样时间为2021 年6-10 月，具有香气风味的鲜食葡萄种质资源47 份（表1），其中欧亚种30 份，欧美杂种17 份。分别于每份种质果实成熟期，随机采集3 株葡萄树上长势良好、无病虫害的健康果实，液氮速冻，-80 ℃保存。

表1 47 份鲜食葡萄种质资源Table 1 47 germplasm resource of table grape

1.2 试验方法

采用顶空固相微萃取气质联用技术测定葡萄成熟果实香气化合物［4］。操作方法：果实去果梗去核，加维生素C（50 mg·L-1）2 mL，榨汁机匀浆，4 ℃离心20 min，取6 mL 上清液并加1.5 g NaCl和5 μL内标（2-辛醇，155 mg·L-1）于20 mL 空瓶中。提取完成后进行萃取，50 ℃条件下萃取40 min 后将萃取头（50/30 μm DVB/CAR/PDMS）插入GC 口，热解析5 min。气相色谱为Thermo Trace 1300，质谱为Thermo Trace ISQ，毛细管柱为VF-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm），载气为高纯氦气，流速为每分钟1 mL·min-1。柱温箱的升温程序：40 ℃保持5 min，接着以每分钟5 ℃的速度升温至230 ℃，保持5 min；再以每分钟20 ℃的速度升温至250 ℃，保持5 min。

1.3 统计分析

用Excel 2007 和SPSS22.0 软件进行统计分析，Duncan 法进行差异显著性比较（P＜0.05）。利用质谱全离子扫描的图谱，依据NIST2011 标准谱库比对结果以及相关文献的参考对葡萄香气物质进行定性；以目标化合物峰值和内标2-辛醇峰值的比值乘以内标2-辛醇含量进行定量分析。利用迈维云平台进行主成分（PCA）分析，利用MetaboAnalyst进行偏最小二乘-判别（PLS-DA）分析。

2 结果与分析

2.1 鲜食葡萄种质果实中香气物质种类比较

47份种质果实中共检测到73种香气物质，不同种质中香气物质种类表现不同。如图1 所示按照化学官能团将香气物质分为7 类，其中C6化合物、醇类、萜类和酯类种类较丰富。巨峰（JF）种质中香气种类最丰富，其次为藤稔（TR），含有63 种香气物质，乍娜（ZN）种质中香气种类最少，仅有36种。

图1 47 份鲜食葡萄种质资源香气化合物种类Fig.1 Aroma components in the 47 table grapes resource

2.2 鲜食葡萄种质成熟果实中香气化合物含量分析

表2为47份葡萄种质成熟果实中香气化合物含量，不同种质中所含香气物质含量不同。C6化合物在奥利文（ALW）种质中含量最高为2 616.81 μg·L-1，在早霞玫瑰（ZXMG）种质含量最低仅93.69 μg·L-1，在大粒玫瑰香（DLMGX）、白哈丽丽（BHLL）、维金拉斯（WJLS）种质中含量均较高；酯类物质在藤稔种质中含量最高为344.55 μg·L-1，在乍娜、黑美人（HMR）、东方之星（DGZX）、早康宝（ZKB）、罗吉玫瑰（LJMG）种质中未检测出；萜烯类物质在奥利文种质中含量最高为3 658.63 μg·L-1，在白哈丽丽、美国绿（MGL）、巨峰（JF）种质中含量极低。

表2 47 份葡萄种质香气物质含量Table 2 The contents of aroma components in the 47 table grapes 单位：μg·L-1

2.3 鲜食葡萄种质香气化合物含量的描述性统计分析

对47 份鲜食葡萄种质果实成熟期的香气物质含量进行描述性统计分析（表3），结果显示，47 份种质果实中总香气物质含量范围为385.57～6 618.33 μg·L-1，平均值为1 340.69 μg·L-1，变异系数为23.51%，含量大于平均值的种质有17份，按照含量高低依次为奥利文、阿登纳玫瑰（ADNMG）、茉 莉 香（MLX）、沙 巴 珍 珠（SBZZ）、无 核 翠 宝（WHCB）、秀特玫瑰（TXMG）、爱神玫瑰（ASMG）、瑞都科美（RDKM）、甜菜（TC）、大粒玫瑰香、罗吉玫瑰、藤稔、玫瑰香（MGX）、着色香（ZSX）、白哈丽丽、维金拉斯、秋红宝（QHB）。香气物质中萜烯类变异系数最大为37.53%，其次为C6化合物及酯类，变异系数大说明遗传多样性丰富。

表3 47 份葡萄种质香气化合物含量的描述统计分析Table 3 The descriptive statistical analysis of aroma compound contents in 47 table grape germplasm

2.4 主成分分析

香气值（OAV）是评价葡萄中香气化合物对香气贡献的一个常规指标，通常由香气化合物的浓度除以其感官阈值得到。为了进一步分析不同葡萄种质之间的差异，以OAV 值大于1 的18 种香气化合物（表4）为标准，进行主成分分析（PCA）。结果表明（图2），藤稔、美国绿、白哈丽丽、无核翠宝、奥利文、茉莉香（MLX）、阿登纳玫瑰、京早晶（JZJ）、大粒玫瑰香可以很好区分开来，说明这9 份种质在香气存在特殊性。

图2 47 份鲜食葡萄香气化合物主成分分析Fig.2 Principal component analysis

表4 主要香气物质香气描述Table 4 Descriptor of main aroma compounds

2.5 偏最小二乘-判别（PLS-DA）分析

为了进一步鉴定上述9 种葡萄种质果实香气化合物之间的差异，对其进行偏最小二乘-判别分析（PLS-DA）。如图3 所示，根据变量重要性投影（variable importance in projection，VIP）可得到上述9 个鲜食葡萄特征性香气化合物。其中己醛和香叶醇VIP 值最高，阿登纳玫瑰的果实香气与芳樟醇关联性较高；奥利文的果实香气与己醛、香叶醇、3-己烯醛、α-松油醇、壬醛、β-罗勒烯关联性较高；白哈丽丽与己醛关联性较高；大粒玫瑰香与3-己烯醛关联性较高；京早晶的果实香气与2-壬烯醛和β-紫罗兰酮联性较高；美国绿与己酸乙酯和β-紫罗兰酮关联性较高；茉莉香的果实香气与橙花醇和氧化玫瑰关联性较高；藤稔的果实香气与己酸乙酯关联性较高；无核翠宝的果实与右旋萜二烯和β-大马士酮关联性较高。

图3 不同葡萄种质香气化合物偏最小二乘-判别分析Fig.3 PLS-DA analysis of aroma compounds from different table grape germplasm

2.6 香味雷达图分析

为进一步探究不同葡萄种质特征香味，根据主成分分析及聚类分析结果，按照表4 中主要香气物质的香气特征累加，得到阿登纳玫瑰、奥利文、白哈丽丽、大粒玫瑰香、茉莉香、京早晶、茉莉香、藤稔、无核翠宝9 个葡萄果实的香气雷达图（图4）。可以看出，9 个不同葡萄品种香味特征显著不同。藤稔主要表现为果香；无核翠宝主要表现为果香和甜香；奥利文葡萄果实中青草、果香、薄荷味和脂膏香均较突出；京早晶葡萄蜂蜜味浓厚；阿登纳玫瑰主要表现为花香、果香和脂膏香。

图4 香气雷达图Fig.4 Aroma radar chart analysis of aroma compounds

3 讨论

葡萄果实中挥发性物质含量是影响果实品质的关键因素，品种资源多样性是育种工作的核心，鉴定葡萄种质成熟果实中挥发性物质的组成及含量，对葡萄资源的开发利用及育种具有重要意义。遗传多样性与种质群体的变异系数大小相关［15］，本文47 份种质资源中，其香气化合物组成及含量范围较大，变异系数较高，说明该47 份鲜食葡萄种质遗传丰度较高。

葡萄果实中挥发性物质种类较多，其中C6化合物、酯类和萜烯类物质含量较高［16］。香气化合物包括C6化合物、萜烯、酮类等对葡萄特征风味有重要贡献，含量各不相同［17］。本文对47 份鲜食葡萄种质资源果实中的香气化合物测定，同样发现不同种质资源香气化合物组分及含量存在差异。有些种质C6化合物种类丰富，比如奥利文；有些种质萜烯类物质丰富，比如奥利文、无核翠宝、阿登纳玫瑰等；其中OAV 大于1 的18 种化合物中，主要包括C6化合物、酯、萜烯和酮类，与前人研究结果一致。C6化合物是一类来自脂肪酸代谢途径的含有6 个C 原子的醇和醛，几乎存在于所有葡萄种质中，本文47 份鲜食葡萄种质成熟期果实中均含有C6化合物4～11种，大粒玫瑰香种质中含量较高，其中OAV 大于1 的C6化合物有己烯醛和己醛。孙磊等［18］对不同砧木鲜食葡萄香气研究发现，瑞都红玉砧木组合中主要以1-己醇、2-己烯醇、2-己烯醛、己醛、己烯醛为主，其中己烯醛含量较高，主成分分析同样位于第一主成分的正半轴。说明，C6化合物中的己醛和己烯醛对鲜食葡萄果实香味的贡献率较高。

对9 个酿酒葡萄进行鉴定，发现香气物质种类最多的是酯类，其次是醛类、酮类和萜烯类［19］。酯类物质主要贡献果香味，不同种类果实的酯类物质组分及含量存在差异。挥发性酯类物质主要来源于脂肪酸途径和氨基酸途径，苹果果实中主要为乙酸己酯和丁酸己酯［20］，桃果实中以乙酸己酯为主［21］，而香蕉果实中主要为乙酸丁酯和丁酸乙酯［22］。本文47 份鲜食葡萄种质的酯类种类有0～23 种，藤稔和寒香蜜种质中含量较高，按照OAV 大于1 的标准，酯类物质中对香味贡献大的主要为乙酸甲酯、戊酸乙酯和己酸乙酯。Wu 等［23］对16 个主栽鲜食葡萄品种香气组分研究发现，酯类物质以乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯为主，其中乙酸乙酯和乙酸丁酯分布较广，除了阳光玫瑰种质外，其余15 个品种均含有乙酸乙酯，除巨玫瑰种质外，其余15 个品种均含有乙酸丁酯。陈迎春［24］对6 个早熟鲜食葡萄的香气成分分析得出，红香蕉和黑香蕉种质中酯类物质己酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯对香味贡献率较大。说明，酿酒葡萄与鲜食葡萄香气主要贡献酯类物质不同，不同鲜食葡萄种质中酯类物质主要贡献香气也同样存在差异。

‘Campbell Early’和‘Muscat of Alexandria’杂交群体的挥发性物质QTL 分析发现，萜烯类、酮类香气物质具有显著效应的QTL 位点［25］。萜烯类物质因其香味浓郁，且阈值低，被认为是玫瑰香型葡萄的典型香气成分［26-27］。另有研究认为香茅醇、芳樟醇、香叶醇、α-松油醇和橙花醇是葡萄呈现玫瑰香味的主要香气成分［28］。有研究认为芳樟醇、香叶醇、橙花醇是葡萄呈现玫瑰香味的特征香气成分［29］。孙磊等［30］对香妃和早玫瑰香单萜积累的研究表明，对香味贡献较大的单萜物质有芳樟醇、β-月桂烯、罗勒烯、氧化玫瑰。Yue［31］等对玫瑰香葡萄单萜物质积累的研究表明玫瑰香葡萄成熟果实中含量较高的单萜烯有芳樟醇、香叶醇和α-萜品烯。谭伟等［32］对早黑宝、秋黑宝、晚黑宝、四倍体玫瑰香果实香气物质的研究表明，C6醛是各葡萄品种果实芳香物质中最主要的成分，芳樟醇和香叶醇是玫瑰香味葡萄的主要香气贡献物质。本文47 份鲜食葡萄果实中萜烯类化合物包括25 种，奥利文、无核翠宝、阿登纳玫瑰种质中萜烯类成分种类较多，罗勒烯、β-月桂烯、α-松油醇、橙花醇、芳樟醇、右旋萜二烯、α-萜品烯、氧化玫瑰8 种萜烯化合物是香气主要贡献物质，与前人研究一致。萜烯化合物和C13-降异戊二烯化合物可以赋予酿酒葡萄及葡萄酒特殊的香味［33-34］，本文中β-大马士酮、β-紫罗兰酮同样是香气主要贡献物质，同时发现了另一种主要香气物质2-辛酮。

4 结论

本文从47 份鲜食葡萄种质中筛选出9 份具有特征香气物质种质，分别为藤稔、美国绿、白哈丽丽、无核翠宝、奥利文、茉莉香、阿登纳玫瑰、京早晶、大粒玫瑰香，呈现不同香味。并进一步确定了其呈现香味的主要特征香气物质，分别为己酸乙酯、己酸乙酯和β-紫罗兰酮、己醛、右旋萜二烯和β-大马士酮、香叶醇和α-松油醇、橙花醇和氧化玫瑰、芳樟醇、2-壬烯醛和2-辛酮、3-己烯醛。