薄皮甜瓜后熟過程中香氣成分的動(dòng)態(tài)分析

郝璐瑜 于澤源 李興國

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）

薄皮甜瓜（Cucumis meloL. var.makuwaMakino）是葫蘆科甜瓜屬一年生蔓生植物，果實(shí)香氣四溢，甘甜可口。國內(nèi)外的研究表明：甜瓜果實(shí)揮發(fā)性成分逾240種，主要為酯類、醛類、醇類、含硫化合物、酮類及萜類化合物（Jordan et al.，2001；Kourkoutas et al.，2006；李國生 等，2010）。蔣玉梅等（2005）、陳存坤（2008）分析厚皮甜瓜表明，酯類物質(zhì)是構(gòu)成厚皮甜瓜香氣的主要成分。劉圓等（2008）分析得出薄皮甜瓜玉美人和龍?zhí)鹧┕诘某墒旃麑?shí)中酯類物質(zhì)含量占香氣成分的 80 %以上，并且證實(shí)乙酸-2-甲基-1-丁酯、乙酸己酯和乙酸芐基酯等乙酸酯類物質(zhì)是最重要的酯類香氣物質(zhì)。

前人在甜瓜的芳香物質(zhì)研究中，主要以果實(shí)成熟時(shí)期的香氣成分分析為主，在后熟不同時(shí)期中香氣成分的種類和含量的動(dòng)態(tài)變化報(bào)道較少。固相微萃?。╯olid phase microextraction，SPME）技術(shù)是通過吸附洗脫技術(shù)，集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣為一體（劉春紅，2009），該方法具有操作簡便，結(jié)果準(zhǔn)確性高、費(fèi)用相對(duì)較低等特點(diǎn)。SPME與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)，更是為芳香物質(zhì)的測定提供了精確并且廣泛適用的方法，已被應(yīng)用在蘋果、黃瓜、茶葉等芳香物質(zhì)測定上（劉春香 等，2002；乜蘭春 等，2006；張靈枝 等，2007）。

本試驗(yàn)采用SPME技術(shù)提取薄皮甜瓜中的揮發(fā)性物質(zhì)，通過GC-MS檢測其果實(shí)后熟過程中香氣物質(zhì)的種類及相對(duì)含量，并力求建立薄皮甜瓜香氣物質(zhì)的快速檢測方法，為薄皮甜瓜香氣成分的分析及鑒定提供理論和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)選用哈甜-2號(hào)薄皮甜瓜，為哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的早熟品種。薄皮甜瓜幼苗2010年5月22日定植于哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研基地的日光溫室，6月20日授粉，選取花后35 d，大小均勻、顏色鮮艷、花紋清晰的果實(shí)進(jìn)行采摘。

將采后的甜瓜樣品于室溫下通風(fēng)、陰涼處貯藏，放置24 h后進(jìn)行第1次取樣測定，每隔3 d進(jìn)行1次樣品測定，共7次，分別編號(hào)1（1 d）、2（4 d）、3（7 d）、4（10 d）、5（13 d）、6（16 d）、7（19 d）。每次測定3次重復(fù)。

測定時(shí)取待測薄皮甜瓜果實(shí)約2 kg，用去離子水將其清洗干凈，除去瓜瓤，破碎為0.5 cm3左右的小塊備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 SPME處理方法 選用DVB/CAR/PDMS 50/30 μm萃取頭（美國Supelco公司），270℃老化1 h備用。

采用40 mL頂空瓶，放入轉(zhuǎn)子，隨機(jī)稱取10 g甜瓜樣品，在其中加入5 g NaCl、10 mL去離子水后封蓋，搖勻備用。

樣品靜置10 min后，將頂空瓶放入40 ℃水浴中加熱，加熱裝置為恒溫磁力攪拌器，轉(zhuǎn)子調(diào)至500 r·min-1，將萃取頭插入頂空瓶中，距上液面約1 cm，萃取30 min。

1.2.2 GC-MS分析方法 采用SE-54毛細(xì)管柱（中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所）（30 m×0.32 mm，膜厚度0.5 μm）；載氣為He；進(jìn)樣口溫度250 ℃，吹掃流量3 mL·min-1，分流進(jìn)樣3 min。EI（電子轟擊）源，檢測電壓相對(duì)于調(diào)諧結(jié)果，質(zhì)量掃描范圍33～350 m·z-1，離子源230 ℃，接口溫度250 ℃。

程序升溫：溶劑切割2.5 min，40 ℃保持2.5 min，4 ℃·min-1升溫至 170 ℃，保持2 min。溶劑切割 0 min，40 ℃保持 2.5 min，8 ℃·min-1升溫至 170 ℃，4 ℃·min-1升溫至235 ℃。

1.2.3 香氣成分?jǐn)?shù)據(jù)定性、定量方法 采集所得到的質(zhì)譜圖利用NIST05和NIST05S譜庫檢索，結(jié)合人工圖譜解析和參考文獻(xiàn)進(jìn)行定性，按峰面積歸一化法求得各揮發(fā)性成分的相對(duì)百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)后熟過程中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的鑒定分析

應(yīng)用SPME提取哈甜-2號(hào)果實(shí)的揮發(fā)性物質(zhì)，經(jīng)GC-MS聯(lián)機(jī)分析后獲得色譜圖，各組分質(zhì)譜經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫檢索，在7個(gè)時(shí)期樣品中共檢測出77種揮發(fā)性香氣成分，同時(shí)根據(jù)已發(fā)表文獻(xiàn)注明其相應(yīng)的感官特性（宛曉春 等，1997；張東曉，2002；蔣玉梅 等，2005；張上隆和陳昆松，2007），詳見表1。

表1 哈甜-2號(hào)果實(shí)香氣成分GC-MS分離定性結(jié)果

續(xù)表

哈甜-2號(hào)薄皮甜瓜在7個(gè)時(shí)期，檢測到的香氣成分分別有 53種、59種、54 種、45種、37種、36種和41種，這些香氣成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)主要是C3～C9脂肪酸所生成的酯類以及C2～C12的醛類、醇類、酮類等。77種香氣成分中含有酯類物質(zhì)40種，醇類物質(zhì)9種，醛類物質(zhì)7種，酮類物質(zhì)9種，烯類物質(zhì)4種，酚類物質(zhì)3種，雜環(huán)物質(zhì)5種。薄皮甜瓜香氣物質(zhì)主要是以一些低分子的酯類物質(zhì)為主，40種酯類中共有5種甲酯、14種乙酯、4種丙酯、7種丁酯、1種戊酯、2種己酯、1種辛酯、4種硫酯及2種苯基酯。

果實(shí)的揮發(fā)性香氣物質(zhì)主要是在果實(shí)生長發(fā)育過程中經(jīng)過一系列反應(yīng)形成的次生代謝產(chǎn)物，哈甜-2號(hào)果實(shí)在采后不同時(shí)期檢測到不同的揮發(fā)性成分，在7個(gè)時(shí)期，共有的揮發(fā)性香氣成分達(dá)27種，包括乙醛、正己醛、乙醇、硫代特戊酸、2,4-二乙酰氧基戊烷和22種酯類物質(zhì)，這些共有的揮發(fā)性香氣成分奠定了甜瓜果實(shí)的基本香氣。

2.2 果實(shí)后熟時(shí)期酯類物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化分析

在哈甜-2號(hào)果實(shí)后熟過程中，香氣物質(zhì)的種類和相對(duì)含量都在不斷變化，香氣成分中酯類物質(zhì)在各個(gè)時(shí)期占揮發(fā)性香氣物質(zhì)峰面積的90 %以上，可見酯類物質(zhì)對(duì)果實(shí)香氣的影響占絕對(duì)優(yōu)勢。

7個(gè)時(shí)期共有的22種酯類物質(zhì)，以及其在各時(shí)期的相對(duì)含量見表2。

表2 22種酯類物質(zhì)的相對(duì)含量

選取22種揮發(fā)性酯類中相對(duì)含量大于1 %的酯類物質(zhì)，共12種，它們可視為哈甜-2號(hào)果實(shí)的特征性酯類（Zhu，2004），分析其在各時(shí)期相對(duì)含量的動(dòng)態(tài)變化（圖1）。

圖1 不同時(shí)期特征性酯類的相對(duì)含量

由圖1可知，12種酯類物質(zhì)中，乙酸乙酯相對(duì)含量明顯高于其他酯類物質(zhì)。2,3-丁二醇二乙酸酯相對(duì)含量在果實(shí)后熟前期保持穩(wěn)定，后期（5～7時(shí)期，采后13～19 d）明顯增加，其他酯類物質(zhì)的最大含量基本出現(xiàn)在后熟前期（1～4時(shí)期，采后1～10 d），后期均有減少趨勢。

哈甜-2號(hào)果實(shí)后熟期間，乙酸乙酯所占香氣物質(zhì)峰面積在第4時(shí)期（采后10 d）達(dá)到最大值70.26 %，在酯類物質(zhì)中相對(duì)含量大于50 %，其含量對(duì)后熟過程中果實(shí)香氣的影響較大。2,3-丁二醇二乙酸酯的相對(duì)含量在酯類物質(zhì)中也較大，在第5時(shí)期后相對(duì)含量達(dá)到18.52 %，且持續(xù)增加。乙酸乙酯和2,3-丁二醇二乙酸酯的相對(duì)含量占揮發(fā)性香氣物質(zhì)峰面積的63 %以上，在第4～5時(shí)期（采后10～13 d）變化較為劇烈，且二者含量的變化趨勢相反。

3 討論

近年來，國內(nèi)外利用SPME和GC-MS聯(lián)用方法對(duì)甜瓜揮發(fā)性物質(zhì)的研究逐步增多。甜瓜的揮發(fā)性香氣成分可以反映果實(shí)的品質(zhì)和成熟度，唐貴敏等（2007）、劉圓等（2008）對(duì)甜瓜果實(shí)的研究發(fā)現(xiàn)，未成熟的果實(shí)香氣以醛類和醇類為代表性物質(zhì)，隨著果實(shí)的成熟酯類物質(zhì)的含量逐漸增加。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)哈甜-2號(hào)薄皮甜瓜果實(shí)后熟過程中的香氣物質(zhì)包括酯類、醛類、酮類、酚類和雜環(huán)類，其中酯類物質(zhì)的相對(duì)含量占明顯優(yōu)勢，進(jìn)一步表明酯類物質(zhì)是甜瓜果實(shí)成熟時(shí)期的主要香氣成分。本試驗(yàn)在7個(gè)時(shí)期檢測到的共有特征性酯類12種，亦有相關(guān)報(bào)道表明是甜瓜的呈香物質(zhì)（陳存坤 等，2008；劉圓 等，2008；李國生 等，2010）。

哈甜-2號(hào)薄皮甜瓜特征性酯類物質(zhì)中乙酸乙酯的相對(duì)含量顯著高于其他物質(zhì)，已有報(bào)道表明乙酸乙酯分別與甜瓜果實(shí)的香氣、苦味、綜合口味等感官檢驗(yàn)項(xiàng)目呈顯著正相關(guān)（劉勇 等，2009）。2,3-丁二醇二乙酸酯相對(duì)含量小于乙酸乙酯但遠(yuǎn)大于其他酯類物質(zhì)，目前未見其感官特性報(bào)道，但在果實(shí)后熟過程中相對(duì)含量明顯增大，可見其對(duì)后熟時(shí)期的果實(shí)香氣具有一定影響。乙酸乙酯和2,3-丁二醇二乙酸酯的變化較為明顯，特別在果實(shí)后熟時(shí)期呈相反趨勢，推測二者的相對(duì)含量與果實(shí)后熟程度相關(guān)聯(lián)，哈甜-2號(hào)果實(shí)在第4～5時(shí)期（采后10～13 d）由成熟轉(zhuǎn)向過熟。

根據(jù)感官評(píng)價(jià)，甜瓜可分為果香型、青香型、辛香型、木香型、醛香型等。果香型是指那些具有成熟水果的香氣且伴有甜氣味的香型，香氣成分主要為由 C4～C9脂肪酸所生成的酯類及C4～C9的醛類和醇類（乜蘭春 等，2004；張上隆和陳昆松，2007），根據(jù)表1中酯類物質(zhì)的組成，可推斷哈甜-2號(hào)薄皮甜瓜的成熟果實(shí)為果香型。

本試驗(yàn)雖已鑒定出哈甜-2號(hào)薄皮甜瓜的香氣物質(zhì)及其相對(duì)含量，但無法對(duì)比某種香氣物質(zhì)對(duì)果實(shí)香氣（感官）形成的貢獻(xiàn)率大小，這是由于香氣成分對(duì)果實(shí)香氣的影響與其風(fēng)味閾值有關(guān)，還應(yīng)對(duì)相關(guān)香氣物質(zhì)的風(fēng)味閾值做進(jìn)一步的確定。為了更深入地研究香氣成分在甜瓜果實(shí)后熟過程中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，還需考慮多種因素，如：不同的甜瓜品種、成熟度、種植條件、貯藏方式等對(duì)香氣成分的影響（陳小央和胡晉，2010），另外不同的提取分離方法（Kemp et al.，1972；Yamaguchi et al.，1977）對(duì)甜瓜香氣物質(zhì)的鑒定也有一定影響。

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