紫色番茄果實(shí) 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

常培培，張 靜，楊建華，李 翠，李云洲，梁 燕*

（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

紫色番茄果實(shí) 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

常培培，張 靜，楊建華，李 翠，李云洲，梁 燕*

（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分別測(cè)定4 個(gè)紫色番茄品種新鮮果實(shí)的 揮發(fā)性物質(zhì)成分和含量，并對(duì)主要香氣成分特征進(jìn)行了分析與探討。結(jié)果表明：4 個(gè)供試品種成熟果實(shí)中共檢測(cè)到65 種揮發(fā)性物質(zhì)，主要成分為酮類、醛類、酯類和醇類。共有的成分有21 種，構(gòu)成紫色番茄的特有風(fēng)味，但其含量在品種間存在差異。此外，每種紫色番茄還含有一些獨(dú)特的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

紫色番茄；揮發(fā)性物質(zhì)；頂空固相微萃??；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

紫色番茄是番茄（Solanum lycopersicum L.）的一個(gè)特色品種，果肉呈紫紅色。紫色番茄不僅含有普通番茄所具有的豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如類胡蘿卜素、酚、VC和VE等[1]而且富含具有強(qiáng)抗氧化能力的花青素[2]，可以有效降低癌癥和心臟病的發(fā)病幾率[3]，因此紫色番茄材料具有極其重要的研究?jī)r(jià)值。而揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)番茄的風(fēng)味起著重要作用[4]具有較高的感官價(jià)值和一定的生理價(jià)值，能刺激消費(fèi)者的感官和心理，對(duì)增進(jìn)食欲、幫助消化、維持腸道正常功能等方面具有重要意義[5]。目前，園藝植物中蘋果[6]、橙[7-8]、李[9]、甜瓜[10]、普通番茄[11]等果實(shí)的揮發(fā)性成分已有研究，但對(duì)特色紫色番茄的揮發(fā)性物質(zhì)的研究鮮見報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspace solid phase micro-extraction gas chromatography-mass spectrometry，HSSPME-GC-MS）聯(lián)用技術(shù)對(duì)4 個(gè)不同品種的紫色番茄新鮮果實(shí)中揮發(fā)性物質(zhì)的種類及其含量進(jìn)行分析比較，以期為紫色番茄品種評(píng)價(jià)及開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試紫色番茄品種為黑櫻、紫櫻、Ly11-51和彩櫻，均由西北農(nóng)林科技大學(xué)番茄育種課題組提供。材料于2013年3月底定植于西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院試驗(yàn)田，在相同的栽培管理與生長(zhǎng)條件下，于果實(shí)成熟期（7月初）采收成熟度和大小均一致的第三穗果實(shí)進(jìn)行番茄果實(shí)中的揮發(fā)性物質(zhì)測(cè)定與分析。

2-壬酮（色譜純） 上海邁瑞爾公司。

1.2 儀器與設(shè)備

萬(wàn)分之一分析天平、勻漿機(jī)、恒溫磁力攪拌器美國(guó)Troemner公司；ISQ氣相色譜-質(zhì)聯(lián)用儀 美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司；SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄、PDMS（100 μm）萃取頭 美國(guó)Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 SPME取樣

每個(gè)品種分別取成熟期大小均勻的10 個(gè)果實(shí)，用勻漿機(jī)打成勻漿，取約18 g番茄果肉勻漿，并加入5 g無(wú)水硫酸鈉，同時(shí)加入10 μL 0.025 mg/L的2-壬酮標(biāo)樣于40 mL頂空瓶中，置于50 ℃恒溫磁力攪拌器上，磁力攪拌速率為500 r/min，平衡10 min，然后頂空固相微萃取吸附40 min，立即插入色譜氣化室，解吸3 min，進(jìn)行GC-MS分析。

1.3.2 儀器分析

參照唐曉偉[11]和楊明慧[12]的方法，并略做修改。

色譜條件：色譜柱為HP-INNOWAX彈性石英毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度250 ℃；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；升溫程序：40 ℃保持2.5 min，10 ℃/min升至110 ℃，然后以6 ℃/min升溫至230 ℃，維持8 min；載氣為高純He（99.999%）；流速1.0 mL/min。

質(zhì)譜條件：電離方式：電子電離（e l e c t r o n ionzation，EI）；電離電壓70 eV；離子源溫度250 ℃；采用選擇離子檢測(cè)（selected ion monitor，SIM）進(jìn)行掃描，掃描質(zhì)量范圍35～500?u。

1.3.3 定性及半定量分析

紫色番茄揮發(fā)性物質(zhì)經(jīng)過GC-MS分析鑒定后，其結(jié)果采用計(jì)算機(jī)譜庫(kù)（NIST 2011）進(jìn)行檢索及分析，參考與質(zhì)譜的配匹度以及相關(guān)文獻(xiàn)鑒定果實(shí)中的揮發(fā)性物質(zhì)組分，僅報(bào)道正反匹配度均大于800的結(jié)果[13]。果實(shí)中揮發(fā)性物質(zhì)的定量采用內(nèi)標(biāo)法，即各成分峰面積與內(nèi)標(biāo)物峰面積對(duì)比進(jìn)行半定量分析[14-15]，計(jì)算公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 4 種紫色番茄揮發(fā)性成分分析

4 種紫色番茄揮發(fā)性物質(zhì)成分的GC-MS總離子流圖（圖1），其定性半定量結(jié)果見表1。

圖1 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatograms of volatile compounds in purple tomato fruits from four varieties

表1 紫色番茄揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組分的半定量結(jié)果Table 1 Semi-quantitative analysis of volatile components in purple tomato fruits

續(xù)表1

由表1和表2可知，紫色番茄揮發(fā)性物質(zhì)共65 種。黑櫻的揮發(fā)性成分為47 種，占色譜流出組分總含量的97.18%，醛類、酮類和酯類含量差別不大，分別為25.77%、22.15%、27.56%，3 類物質(zhì)占總物質(zhì)含量的75.48%，其次為醇類13.24%。烴類物質(zhì)含量最少為5.02%。其中含量相對(duì)較高的物質(zhì)為水楊酸乙酯、香葉基丙酮、棕櫚酸乙酯、2,4-癸二烯醛、己醇、己醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、水楊酸甲酯等。

表2 4 種番茄果實(shí)各類揮發(fā)性物質(zhì)的含量和相對(duì)含量Table 2 Contents and relative contents of volatile components in four purple tomato varieties

紫櫻的揮發(fā)性成分為44 種，占色譜流出組分總含量的95.90%。其中酮類和醛類占總物質(zhì)含量的62.17%，其次為醇類和酯類，分別為15.02%和11.06%。其中含量相對(duì)較高的物質(zhì)為香葉基丙酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、己醇、2,4-癸二烯醛、6,10-二甲基-3,5,9-十一三烯-2-酮、水楊酸乙酯、順-3-己烯醇、棕櫚酸乙酯等。

Ly11-51的揮發(fā)性成分為46 種，占色譜流出組分總含量的97.28%。酮類和醛類占總物質(zhì)含量的80.04%，醇類含量低僅占3.56%。其中含量相對(duì)較高的物質(zhì)為1-辛烯-3-酮、己醛、反-2-己烯醛、香葉基丙酮、2,4-癸二烯醛、水楊酸乙酯、棕櫚酸乙酯、反-檸檬醛等。

彩櫻的揮發(fā)性成分為39 種，占色譜流出組分總含量的96.32%。酮類含量最高，占37.94%，而醇類、醛類和酯類含量差別不大，分別為17.80%、16.44%、11.88%、烴類含量最少。其中相對(duì)含量較高的物質(zhì)為香葉基丙酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2,4-癸二烯醛、棕櫚酸乙酯、正己醇、反-檸檬醛、順-3-己烯醇等。

4 種紫色番茄除黑櫻外，酮類物質(zhì)含量最高，1-辛烯-3-酮在Ly11-51中含量高達(dá)4 177.13 μg/kg，在所有物質(zhì)中含量最高。而6-甲基-5-庚烯-2-酮僅在Ly11-51中未檢測(cè)到，在黑櫻、紫櫻和彩櫻中的含量較高，分別為568.38、1 721.0 μg/kg和361.77 μg/kg。醛類物質(zhì)在黑櫻中含量最高，而在紫櫻和Ly11-51中僅次于酮類。烴類物質(zhì)品種間差異較大，含量較低，對(duì)果實(shí)風(fēng)味貢獻(xiàn)作用小。4 個(gè)品種中，紫櫻揮發(fā)物質(zhì)總量分別是黑櫻、Ly11-51和彩櫻的1.65、1.64 倍和4.69 倍，黑櫻和Ly11-51的揮發(fā)物質(zhì)種類及總量差異不大。與其他3 個(gè)品種相比，彩櫻揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量均為最低。

2.2 紫色番茄的共有揮發(fā)性成分分析

表3 4 種紫色番茄共同含有的揮發(fā)性物質(zhì)及其含量Table 3 Contents of volatile components common to purple tomato fruits from four varieties μg/kg

由表3可知，4 個(gè)紫色番茄品種共有的成分有21 種，其中醛類物質(zhì)占7 種，除己醛和反-2-己烯醛在Ly11-51中含量最高外，其余5 種均在紫櫻中含量最高。2,4-癸二烯醛在紫櫻中占醛類物質(zhì)總含量的44.58%。Ly11-51醛類物質(zhì)中C6醛含量相對(duì)最高，如己醛、反-2-己烯醛。酮類物質(zhì)有3 種，各物質(zhì)含量在紫櫻中最高，其次是黑櫻。其中香葉基丙酮在紫櫻中的含量分別是黑櫻、Ly11-51、彩櫻的3.07、4.61、3.90 倍。4 種酯類物質(zhì)中水楊酸乙酯和棕櫚酸乙酯含量較高，是紫色番茄果實(shí)重要的風(fēng)味物質(zhì)，均由脂肪酸和氨基酸轉(zhuǎn)化而來。4 種紫色番茄共有成分除了醛類、酮類、醇類和酯類外還包括：2-正戊基呋喃、L-丙氨酰甘氨酸、2-異丁基噻唑、紫蘇烯和2,4-二叔丁基苯酚，但在4 個(gè)品種中含量存在差異，在彩櫻中含量均為最低而在紫櫻中含量均比較高。

2.3 不同品種紫色番茄獨(dú)特香氣成分分析

表4 4 種紫色番茄獨(dú)特香氣成分及含量Table 4 Contents of unique aroma components in purple tomato fruits from four varietiesμg/kg

由表4可知，紫櫻沒有發(fā)現(xiàn)有其特有的香氣成分。Ly11-51特有的香氣物質(zhì)是具有宜人香氣的α-大馬酮。肉豆蔻醛為黑櫻中特有的香氣成分。彩櫻中特有的兩種香氣成分2-辛烯-1-醇和2-十一醇均為醇類，使彩櫻具有特有的果香。

3 討 論

在番茄中，已報(bào)道了超過400 種的揮發(fā)性物質(zhì)，Baldwin等[18]認(rèn)為番茄的主要特征效應(yīng)化合物有16 種，其中己醛、β-紫羅酮、1-戊烯-3-酮、反-2-己烯醛、2-異丁基噻唑、反-2-庚烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、順-3-己烯醇、3-甲基丁醇在本實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到，而2,3-二甲基丁醛、苯乙醛、2-苯基乙醇、1-硝基-2-乙基苯等一些特征效應(yīng)化合物未檢測(cè)到，原因可能是品種、栽培條件不同[19-20]。

紫色番茄和普通番茄一樣含有番茄紅素，6-甲基-5-庚烯-2-醇和6-甲基-5-庚烯-2-酮的前體物質(zhì)均為番茄紅素，呈現(xiàn)出甜甜的花香氣味并伴有清香[21]，會(huì)隨著果實(shí)的成熟含量逐漸增加[22]，同時(shí)伴隨類胡蘿卜素的降解，在Ly11-51中未檢測(cè)到，原因可能是其番茄紅素含量比其他3 個(gè)品種低。酮類物質(zhì)雖然種類不多但是總含量多，原因是香葉基丙酮的含量在4 個(gè)品種中均比較高。香葉基丙酮前體是類胡蘿卜素，是在類胡蘿卜素裂解酶LeCCD1的作用下類胡蘿卜素化學(xué)鍵的9、10位斷裂產(chǎn)生的[23]，具有香甜的花香氣味與番茄的甜味相關(guān)[21]。2-異丁基噻唑是一種雜環(huán)含硫化合物，由氨基酸代謝產(chǎn)生，使番茄具有綠葉清新的風(fēng)味[21]。Piombino等[24]認(rèn)為2-異丁基噻唑可以看做番茄中主導(dǎo)人們喜好的一個(gè)關(guān)鍵因子，含量適中時(shí)受到人們喜歡，濃度過高時(shí)，則腐臭味、藥劑味和金屬味逐漸增強(qiáng)，它們的氣味將令人厭惡。本實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到的2-異丁基噻唑含量相對(duì)不高，和C6醛共同決定番茄新鮮風(fēng)味。4 種紫色番茄共有成分還包括：具有清新的果香的β-環(huán)檸檬醛、反-檸檬醛、順-檸檬醛，有花香氣味的法呢基丙酮[25]，具有類似冬青特殊芳香氣味的水楊酸乙酯，呈微弱蠟香的棕櫚酸乙酯，帶有尖刺的青葉香氣的2-辛烯醛等。共有的揮發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)產(chǎn)生特殊的香氣，構(gòu)成了紫色番茄主體風(fēng)味，是表征紫色番茄香氣特征的嗅感物質(zhì)。另外，一些物質(zhì)濃度不高但它的對(duì)數(shù)閾值單位很高，可以對(duì)風(fēng)味產(chǎn)生重要影響。本實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)出的β-紫羅酮，1-戊烯-3-酮含量較低，但均為番茄的特征效應(yīng)化合物，對(duì)番茄果實(shí)的風(fēng)味有著重要的作用。其他一些相對(duì)含量不高的化合物為番茄風(fēng)味的輔助香氣物質(zhì)即背景香氣物質(zhì)[26]，多種揮發(fā)性物質(zhì)相互作用形成紫色番茄特有風(fēng)味，但這些揮發(fā)性物質(zhì)如何相互作用值得更進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

利用簡(jiǎn)單、快捷頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)4 種紫色番茄（黑櫻、紫櫻、Ly11-51和彩櫻）新鮮果實(shí)的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行了分析鑒定，共鑒定出揮發(fā)性物質(zhì)65 種。其中醛類物質(zhì)16 種，醇類物質(zhì)15 種，酮類物質(zhì)10 種，烴類物質(zhì)9 種，酯類物質(zhì)9 種，其他物質(zhì)6 種。醛類、醇類、酮類、酯類是這4 個(gè)紫色番茄品種果實(shí)的主要揮發(fā)性物質(zhì)，而烴類物質(zhì)含量低對(duì)紫色番茄果實(shí)風(fēng)味貢獻(xiàn)小。4 個(gè)品種共有的成分有21 種，但不同品種間揮發(fā)性成分的種類和含量存在很大的差異。黑櫻中特有的香氣成分有肉豆蔻醛，Ly11-51中特有的香氣成分有α-大馬酮，彩櫻中特有的香氣成分有2-辛烯-1-醇、2-十一醇?？傊?，揮發(fā)性物質(zhì)組分、含量及相互作用，賦予了紫色番茄不同品種相似和獨(dú)特的風(fēng)味。

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Analysis of Volatile Compounds in Purple Tomato Fruits

CHANG Pei-pei, ZHANG Jing, YANG Jian-hua, LI Cui, LI Yun-zhou, LIANG Yan*
(College of Horticulture, Northwest A & F University, Yangling 712100, China)

Volatile compounds were analyzed in purple tomato fruits from four di fferent varieties by using headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME) coupled with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and the characteristics of major aroma components we re dis cussed. Results indicated that 65 volatile compounds were iso lated and identified, mainly including ketones, aldehyde, esters, and alcohols. Totally 21 volatile comp onents responsible for the unique fl avor were common to these four varieties; however, their contents were different. In addition, each variety had its own unique volatile components.

purple tomato; volatile compounds; headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME); gas chromatographymass spectrometry (GC-MS)

S641.2

A

1002-6630（2014）14-0165-05

10.7506/spkx1002-6630-201414032

2013-10-24

陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（2011KTCL02-03）；西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)業(yè)科技推廣基金項(xiàng)目（TGZX2012-02）

常培培（1989—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榉压麑?shí)揮發(fā)性物質(zhì)。E-mail：changpeipei21@163.com

*通信作者：梁燕（1963—），女，教授，博士，研究方向?yàn)榉堰z傳育種與蔬菜種質(zhì)資源。E-mail：liangyan@nwsuaf.edu.cn