不同品種桑椹香氣成分的GC-MS分析

陳 娟，闞建全*，楊蓉生

(1.西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610041；2.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

不同品種桑椹香氣成分的GC-MS分析

陳 娟1，闞建全2,*，楊蓉生1

(1.西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610041；2.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

采用溶劑萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)的方法，對農(nóng)用桑椹、大十桑椹、紅果2號桑椹和紅果1號桑椹4個品種果實的香氣成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明，分別從4種桑椹中鑒定出揮發(fā)性成分42、51、44、46種，主要包括高級脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、芳香醇、脂肪醛、以及脂肪酮等。桑椹中高級脂肪酸的相對含量很高，它們是重要的香氣前體物質(zhì)。己醛、壬醛、己醇、3-甲基-丁醇、2,3-丁二醇、苯乙醇和3-羥基-2-丁酮則是桑椹的主體香氣成分。此外，每種桑椹還含有一些獨特的香氣成分。

桑椹；品種；香氣成分；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

Abstract：Agricultural mulberry, Dashi mulberry, Hongguo 2 mulberry and Hongguo 1 mulberry were used as raw materials.The aroma components in mulberries from different varieties were extracted by solvent extraction and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Results indicated that 42, 51, 44 and 46 volatile components from agricultural mulberry,Dashi mulberry, Hongguo 2 mulberry and Hongguo 1 mulberry were identified, respectively. Long chain fatty acid, fatty acid-ester,fatty alcohol, aromatic alcohol, fatty aldehyde and fatty ketone were the major aromatic components. The relative content of long chain fatty acid in mulberries were quite high and the long chain fatty acid was the most important aromatic precursor. The principal aroma components in mulberries were composed of hexaldehyde, nonanal, hexanol, 1-butanol, 3-methyl-2,3-butanediol, phenylethanol and 3-hydroxy-2-butanone. In addition, each variety of mulberries also has its own unique aroma components.

Key words：mulberry；variety；aroma component；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

香氣成分在構(gòu)成和影響果品鮮食、加工質(zhì)量及典型性方面具有重要作用，同時也具有一定復(fù)雜性。兩種基本香氣成分相近的果實感官質(zhì)量相差很大，其原因在于香氣物質(zhì)的種類、比例及平衡關(guān)系上的不同。對單一品種果實的呈香物質(zhì)進(jìn)行分析，對確定不同品種果實及相應(yīng)加工制品的香氣特征具有重要意義。

在水果加工業(yè)中以果酒釀造為例，果酒的質(zhì)量和風(fēng)格決定于果實產(chǎn)區(qū)的氣候、土壤，果實的品種，以及果實的栽培和釀造工藝等諸多因素。然而，在當(dāng)前工藝條件先進(jìn)的前提下，果實品種的潛在品質(zhì)則是決定果酒酒種差異及典型性的主要因素。雖然各品種在不同地區(qū)種植時，品種香氣(又稱一類香氣)會有一定變化，但是它們無疑都能表現(xiàn)出本品種的內(nèi)在特征。因此，優(yōu)良果實品種是釀造高品質(zhì)果酒的關(guān)鍵[1-2]。

近年來，隨著我國果桑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已選育出一大批優(yōu)良的桑椹品種，如大十桑椹、紅果1號桑椹、紅果2號桑椹、陜桑761桑椹等。每種桑椹的糖、酸等基本成分都已有報道[3-4]；然而，關(guān)于每種桑椹香氣成分的研究，目前仍是空白。因此，本研究擬選用大十桑椹、紅果2號桑椹、紅果1號桑椹以及市面上常見的農(nóng)用桑椹為原料，采用溶劑萃取結(jié)合GC-MS檢測的方法，分析4種桑椹的香氣成分組成，旨在揭示不同品種桑椹相似和獨特的香氣與風(fēng)格，為桑椹的鮮食與加工提供基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

未經(jīng)選育的野生桑椹 市購；大十桑椹、紅果2號桑椹和紅果1號桑椹(經(jīng)人工選育得到的優(yōu)良果葉兩用桑品種) 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)研究所。

二氯甲烷、無水硫酸鈉(均為分析純)。

1.2 儀器與設(shè)備

SK380D型組合式多功能榨汁/攪拌機 上海賽康電器有限公司；pHS-3C+酸度計 成都世紀(jì)方舟科技有限公司；WYT-Ⅲ型手持糖量計 成都泰華光學(xué)有限公司；RE52-98旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)設(shè)備 上海亞榮生化儀器廠；GCMS-QP2010plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品的制備[5-6]

手工挑選紫黑色、成熟度高的桑椹。壓榨所得桑椹汁的糖度為8%～10%，總糖含量為55.0～90.0g/L(以葡萄糖計)，pH3.8～4.3，總酸含量為5.0～9.5g/L(以檸檬酸計)。取桑椹汁250mL，分別用二氯甲烷100、80、60mL在常溫下于分液漏斗中萃取3次。靜置后，體系分為3層，將下層的澄清有機相分離、合并；再將中層絮狀相離心(4000r/min)10min，分離出澄清有機相；將有機相合并收集，無水硫酸鈉脫水后，再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在0～5℃濃縮至1mL作為樣品，供GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS分析條件

色譜柱：Rtx-wax(30m×0.25mm，0.25μm)。色譜條件：進(jìn)樣口溫度250℃，恒線速度40cm/s，吹掃流量6mL/min，分流比60。程序升溫為起始溫度42℃，恒溫8min，以5℃/min上升至130℃，以10℃/min上升至220℃，保持10min，再以10℃/min上升至240℃，保持5min。載氣為He。質(zhì)譜條件：離子源溫度200℃，連接桿溫度250℃，溶劑切除2.5min，檢測器電壓0kV，閾值1000，電離方式EI，電離電壓70eV，掃描范圍為40～450u。

每個樣品重復(fù)測定3次。各組分的質(zhì)譜經(jīng)人工通過計算機在圖譜庫NIST 05s和NIST 05中進(jìn)行檢索和分析，用面積歸一化法計算[7]各組分的面積相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種桑椹香氣成分的GC-MS分析

4種桑椹的香氣成分總離子流色譜圖及分析結(jié)果見圖1和表1。

圖1 4種桑椹香氣成分的GC-MS總離子流色譜圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of aroma components in mulberries from four varieties

由表1可以得出如下結(jié)果：從農(nóng)用桑椹中檢測出42種揮發(fā)性成分，占總峰面積的96.44%；其中，酸類占81.08%、酯類占12.03%、醇類占1.75%、醛酮類占1.15%。從大十桑椹中檢測出51種揮發(fā)性成分，占總峰面積的96.97%；其中，酸類占77.89%、酯類占14.6%、醇類占1.77%、醛酮類占1.82%。從紅果2號桑椹中檢測出44種揮發(fā)性成分，占總峰面積的95.49%；其中，

酸類占82.43%、酯類占10.02%、醇類占0.88%、醛酮類占1.67%。從紅果1號桑椹中檢測出46種揮發(fā)性成分，占總峰面積的98.20%；其中，酸類占73.44%、酯類占18.47%、醇類占1.68%、醛酮類占4.06%。4種桑椹的揮發(fā)性成分主要包括高級脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、芳香醇、脂肪醛、以及脂肪酮等。桑椹中芳香物質(zhì)的種類及其濃度和優(yōu)雅度等，在很大程度上決定了其加工產(chǎn)品如桑椹酒的香氣質(zhì)量。

表1 4種桑椹香氣成分的相對含量Table 1 Relative contents of aroma components in mulberries from four varieties

續(xù)表1

2.2 桑椹的香氣前體物和主體香氣成分的分析

4種桑椹共同含有的且相對含量較高的物質(zhì)如表2所示。

表2 桑椹的香氣前體物和主體香氣成分的相對含量Table 2 Relative contents of aromatic precursors and principal aroma components in mulberry fruits

據(jù)文獻(xiàn)[8]報道，許多水果都含有大量的高級脂肪酸類物質(zhì)，它是一類難揮發(fā)的香氣前體物，可在酶催化或有氧條件下轉(zhuǎn)化生成多種揮發(fā)性嗅感成分，尤以亞油酸等不飽和脂肪酸的轉(zhuǎn)化為主。在果實成熟過程或加工過程中會有大量酶系如脂肪氧化酶等的參與，另外，在果實的破碎、壓榨等前處理過程中會接觸大量氧氣，在這樣的條件下，亞油酸可使分子結(jié)構(gòu)中的(Z,Z)-1,4-戊二烯鍵發(fā)生氧化加成反應(yīng)，先形成過氧化物，然后過氧化物再分解成多種飽和及不飽和脂肪酸、醇和醛等。例如產(chǎn)物己醛就是蘋果、葡萄、草莓、菠蘿、香蕉和桃子的嗅感成分；產(chǎn)物2反-壬烯醛(醇)和3順-壬烯醇則是香瓜、西瓜等的特征香氣成分。一般來說，C6化合物(常是伯醇和醛類)產(chǎn)生青草氣味，C9化合物(也常是伯醇和醛類)往往呈現(xiàn)甜瓜和黃瓜的香氣。

由表2可見，桑椹中高級脂肪酸的相對含量占了很大比例，這意味著在桑椹的加工過程中，將有大量潛在的揮發(fā)性芳香成分形成。并且，高級脂肪酸中亞油酸的相對含量以農(nóng)用桑椹最高，據(jù)此可以推測，在相同加工條件下以農(nóng)用桑椹為原料制得的產(chǎn)品，其芳香成分最為豐富。這與陳娟等[9]相關(guān)研究中的結(jié)果吻合，對4種桑椹釀制的蜂蜜桑椹酒進(jìn)行GC-MS分析，結(jié)果表明，混種家桑(即本研究中的農(nóng)用桑椹)發(fā)酵所得酒的香氣物質(zhì)種類最多，感官嗅聞的結(jié)果也證實該種酒的香氣最濃厚、豐盈。

除高級脂肪酸外，4種桑椹中相對含量較高的成分還包括：具有青草氣味的己醛、己醇和3-甲基-丁醇[10]，具有甜瓜、黃瓜香氣的壬醛，具有水果香氣的2,3-丁二醇，呈現(xiàn)玫瑰香、紫羅蘭香、茉莉香[6]的苯乙醇，還有甜香、奶制品香的3-羥基-2-丁酮。這些物質(zhì)都極易揮發(fā)，且各自具有特殊香韻，因此，它們共同構(gòu)成了桑椹的主體香氣成分，是表征桑椹香氣特征的嗅感物質(zhì)。

表3 4種桑椹獨特香氣成分的相對含量Table 3 Relative contents of unique aroma components in mulberries from four varieties

2.3 不同品種桑椹的獨特香氣成分分析

從表3可以看出，4種桑椹各自含有一些獨特的香氣成分。例如，大十桑椹中含有0.49%的芳樟醇(里哪醇)和0.09%的2-戊基-呋喃，這兩種物質(zhì)均屬于萜類化合物。借鑒葡萄的分類特征，Gomez等[13]根據(jù)葡萄果實中萜類化合物含量的高低將葡萄品種分為3種類型：玫瑰香型品種(高含量的萜類物質(zhì))、非玫瑰香型芳香型品種(較低含量的萜類物質(zhì))和非芳香型品種(萜類物質(zhì)含量極少，主要含脂肪醇和醛等)。據(jù)此，推測大十桑椹是類似玫瑰香型或芳香型品種的桑椹。大十桑椹還含有一定量的異辛醇、苯甲酸和胡椒醛，其中異辛醇屬于C8仲醇，這類化合物多具有紫羅蘭般的嗅感。紅果1號桑椹含有丁子香酚，它是多種芳香油如丁香油、桂葉油、月桂油等的成分，具有辛香以及煙熏香和熏肉樣香氣。在大十桑椹和紅果1號桑椹中檢出了γ-丁內(nèi)酯，內(nèi)酯類化合物是由相應(yīng)的羥基酸在酶催化下環(huán)化而成的。相比其他水果如桃，在成熟時也檢出特征性的C6-C11的γ-內(nèi)酯和δ-內(nèi)酯[14]。

3 結(jié) 論

采用溶劑萃取結(jié)合GC-MS的方法，分別從農(nóng)用桑椹、大十桑椹、紅果2號桑椹和紅果1號桑椹中檢測出揮發(fā)性化合物42、51、44、46種，主要包括高級脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、芳香醇、脂肪醛以及脂肪酮等。桑椹中高級脂肪酸的相對含量很高，它們雖然難揮發(fā)但卻是重要的香氣前體物質(zhì)。己醛、壬醛、己醇、3-甲基-丁醇、2,3-丁二醇、苯乙醇和3-羥基-2-丁酮構(gòu)成了桑椹的主體香氣成分。此外，每種桑椹還含有一些不同于其他品種的香氣成分?？傊?，香氣成分的種類、相對含量、比例及平衡關(guān)系的異同，賦予了不同品種桑椹相似和獨特的香氣與風(fēng)格。

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Gas Chromatography-Mass Spectrometric Analysis of Aroma Components in Mulberry from Different Varieties

CHEN Juan1，KAN Jian-quan2,*，YANG Rong-sheng1
(1. College of Life Science and Technology, Southwest University for Nationalities, Chendu 610041, China；2. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

TS262.7

A

1002-6630(2010)18-0239-05

2009-12-17

國家2003年度三峽科技移民開發(fā)專項(2003EP090013)；西南民族大學(xué)人才引進(jìn)項目(2009RC006)

陳娟(1980—)，女，博士研究生，主要從事果酒發(fā)酵研究。E-mail：chenj1221@126.com

*通信作者：闞建全(1965—)，男，教授，博士，主要從事食品化學(xué)與營養(yǎng)學(xué)和食品生物技術(shù)研究。E-mail：ganjq1965@163.com