梨香氣化合物形成研究進(jìn)展

弓鵬娟，趙鵬

(山東濱州市林業(yè)局，山東濱州 256600)

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梨香氣化合物形成研究進(jìn)展

弓鵬娟，趙鵬

(山東濱州市林業(yè)局，山東濱州 256600)

摘要：介紹了梨果實(shí)香味物質(zhì)的種類及特點(diǎn)，從梨品種、果實(shí)與結(jié)果部位、成熟度、采后貯藏、栽培管理等方面分析影響梨果芳香物質(zhì)變化的生理機(jī)制，從分子水平分析芳香化合物的合成途徑及關(guān)鍵酶調(diào)控機(jī)理，為梨深加工和品質(zhì)育種提供參考。

關(guān)鍵詞：梨；芳香物質(zhì)；研究進(jìn)展

水果香氣使果實(shí)呈現(xiàn)特定風(fēng)味，是影響果品內(nèi)在品質(zhì)、貯藏、加工和消費(fèi)的重要因素。隨著市場對果品風(fēng)味要求的不斷提高，梨果的香氣逐漸引起人們關(guān)注。果品香味物質(zhì)主要分為酯類、醇類、醛類、酮類、萜類等揮發(fā)性化合物，不同果品可能具有相同的香味物質(zhì)，但每種果品有其獨(dú)特的效應(yīng)化合物，使其表現(xiàn)出特有的芳香特征[1]。國內(nèi)對柑桔、蘋果、草莓、香蕉等水果香味物質(zhì)研究報(bào)道較多，認(rèn)為香蕉、葡萄和草莓的部分嗅感物是由莽草酸途徑合成的苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸前體物生成，與后熟密切相關(guān)[2]。萜烯類化合物是柑桔類水果的主要嗅感物成分，前體物為羧基酸，通過異戊二烯途徑合成。包括梨在內(nèi)的部分水果及瓜類的嗅感物是以脂肪酸為前體物形成。Gary R等人利用SDE法(同時(shí)蒸餾萃取法)，分離了4種梨的揮發(fā)性物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其中8種酯類和1種醛類物質(zhì)是構(gòu)成梨香味的主要成分[3]。隨著研究的深入，越來越多的梨芳香化合物被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)對梨香味物質(zhì)種類、形成影響條件及調(diào)控基因的研究成果進(jìn)行綜述，為提高梨果實(shí)品質(zhì)和育種應(yīng)用提供參考。

1梨果實(shí)的芳香物質(zhì)

1.1梨果實(shí)中芳香物質(zhì)的種類特點(diǎn)

梨果實(shí)中，含有120多種芳香物質(zhì)，以酯類、醛類、醇類、烷類和烯烴類化合物為主。其中，酯類主要包括乙酸丙酯、乙酸乙酯、己酸丁酯、反-2-順-4癸二烯酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸辛酯、乙酸2-苯基乙酯等；醇類主要為乙醇、丙醇、戊醇、2-乙基己醇、3-甲基-1-丁醇、辛醇等；醛類主要為己醛、壬醛等；烷類為十六烷等；烯烴類為α-法尼烯等[4]。

通常用香味物質(zhì)的實(shí)際濃度與閾值相比較得到的對數(shù)閾值單位作為香味成分的實(shí)際作用效果。對國內(nèi)11種不同栽培系統(tǒng)的梨果揮發(fā)性物質(zhì)從相對閾值單位分析，酯類為主要揮發(fā)性物質(zhì)和特征香氣成分，其中秋子梨系統(tǒng)的果實(shí)香味物質(zhì)含量顯著高于其它系統(tǒng)梨品種[5]。王強(qiáng)等人對秋子梨寒香的香味物質(zhì)進(jìn)行GC-MS分析(氣象色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀)，發(fā)現(xiàn)香氣成分主要為5種酯類化合物，分別為乙酸己酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、辛酸乙酯和(E)-2-己烯-1-醇乙酸酯[6]。泌陽瓢梨的典型香氣成分為8種，其中3種為近年發(fā)現(xiàn)的特有香味物質(zhì)，分別為庚酸乙酯、大馬酮、苯甲酸乙酯[7]。鴨梨主要揮發(fā)性物質(zhì)有25種，其中甲酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯含量較高[8]。田長平等人對3個(gè)白梨和3個(gè)砂梨品種香氣成分分析，發(fā)現(xiàn)乙酸己酯、己醛和1-己醇為6種梨的共有香味物質(zhì)，所有參試白梨品種的香氣總量和醛類化合物(己醛等)含量都明顯高于砂梨品種[9]。商熟期庫爾勒香梨和3個(gè)砂梨品種68-3-2、金水1號和玉綠中的乙酸己酯為共有香氣成分，68-3-2中乙酸己酯含量最高，果香味濃郁，而一般砂梨香味清淡。因此68-3-2砂梨優(yōu)系對今后砂梨香味育種具有重要應(yīng)用價(jià)值。此外，庫爾勒香梨香味物質(zhì)總量和醛類物質(zhì)含量均明顯高于3個(gè)砂梨品種，可能與兩種梨香味物質(zhì)代謝途徑和酶活性差異相關(guān)[10]。

1.2不同芳香化合物對梨香味的影響

果實(shí)的香味由多種香氣成分共同調(diào)控，其中幾種起主要作用的為特征香氣成分。香味物質(zhì)的含量并非越高越香，有些濃度低時(shí)香味適宜，濃度增加香味反而變差。梨果中烯酸和二烯酸酯類香味物質(zhì)對梨的香氣有重要影響，C6醛類具有清香型氣味或香草(青草)氣味，C8揮發(fā)物為紫羅蘭香味，C9化合物為瓜香味，短鏈酯類化合物為果香型味。砂梨和白梨香氣主成分為C6醛類，酯類化合物種類較少且對數(shù)閾值較低，因此，白梨和砂梨具清香型風(fēng)味。秋子梨系統(tǒng)品種中，酯類和醛類物質(zhì)占主要成分，成熟時(shí)，酯類物質(zhì)含量遠(yuǎn)超過醛類化合物，可聞到濃郁果香[5]。泌陽瓢梨主要香味物質(zhì)之一的大馬酮，具有強(qiáng)烈玫瑰香味，對梨深加工和香氣物質(zhì)提取有重要作用[6]。

2影響梨芳香物質(zhì)形成的因素

2.1品種

梨香氣物質(zhì)因品種不同而存在差異，秋子梨不同地方品種香氣種類存在顯著差異，如小香水中烯烴類含量比大香水高432倍；單種香氣成分含量也有明顯差別，如苯乙醇乙酸酯在八里香中比甜秋子中多1110倍[11]。豐水梨和南果梨中含有植物中少見的香氣物質(zhì)反-2-甲基-2-丁烯酸乙酯，南果梨中還含有在菠蘿和葡萄中發(fā)現(xiàn)的3-(硫甲基)丙酸乙酯[12]。晚熟梨品種的香氣成分含量明顯高于早熟品種，這與早熟品種香味相對偏淡感知一致[13]。

2.2果實(shí)部位和結(jié)果部位

果實(shí)香味揮發(fā)物在果皮和果肉中的種類和含量有區(qū)別，果皮中香氣成分多于果肉，如蘋果元帥和長富2號果皮中的香氣成分均多于果肉[14]。芒果中醇類物質(zhì)的相對含量在果皮中隨著成熟度增加，卻在果肉中從半熟期開始下降[15]。張博等人對南果梨果皮和果肉香味物質(zhì)對比發(fā)現(xiàn)，二者香味物質(zhì)的相對含量存在差異，完整果實(shí)散發(fā)的香氣成分種類比破碎果汁中多[16]。

不同的結(jié)果部位影響果實(shí)香氣成分的種類和含量，棲霞大香水梨在樹冠外圍光照條件較好的位置，如東部和南部，果實(shí)的香味物質(zhì)種類和含量顯著高于光照條件較差的內(nèi)膛和北部，可能與果實(shí)接受不同光照及內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)差異有關(guān)[17]。黃瓜在不同結(jié)果部位，香味物質(zhì)的種類和含量也有明顯差異，是受果實(shí)內(nèi)部亞油酸和亞麻酸含量的影響所致[18]。

2.3果實(shí)成熟度

果品香味物質(zhì)的成分和含量在果實(shí)不同發(fā)育成熟階段有不同變化。秋子梨系統(tǒng)中的南果梨在采后未熟果中僅檢測到4種香味物質(zhì)，自然成熟后可增加至16種，其中酯類化合物占75%，但過熟后香氣種類又逐漸下降[19]。秦改花等人對不同采收期南果梨香味物質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，早、晚采收的果實(shí)香氣成分和含量均有差異，特征香味物質(zhì)不同，晚采比早采果實(shí)多乙酸丁酯和2-己烯醛兩種特征香氣，早采比晚采果實(shí)青香味濃郁[20]。3種早熟梨隨著成熟度增加，每個(gè)品種的香氣成分總量均增加，但不同香氣成分變化有差異，如醛類物質(zhì)的含量在所有品種中均隨成熟度增加，而醇類化合物卻在中梨1號和愛甘水2個(gè)品種中減少，這可能與不同品種的遺傳有關(guān)[13]。

2.4貯藏條件

梨在貯藏期間，香氣化合物含量會發(fā)生一定變化。低氧貯藏條件下，主要的酯類化合物呈下降態(tài)，但整體風(fēng)味保持較好[21]。南果梨冷藏時(shí)香氣成分逐漸增加，冷藏70天后可達(dá)到貯藏前的2.5倍，冷藏與常溫后熟過程中香氣物質(zhì)變化總體趨勢相似，其中區(qū)別較大的為冷藏使己酸乙酯和丁酸乙酯相對含量減少，乙酸乙酯相對含量增加[19]。也有研究表明，梨貯藏期間溫度過低會減少或破壞香氣物質(zhì)，含量顯著降低。如梨經(jīng)冷藏或1-MCP(1-甲基環(huán)丙烯)處理后，果實(shí)脂肪酸含量降低，醇?；D(zhuǎn)移酶(AAT)、脂氧合酶(LOX)、脂氫過氧化物裂解酶(HPL)等酶活性鈍化，造成香氣成分合成受到抑制，影響果實(shí)風(fēng)味，兩種處理結(jié)合對香氣物質(zhì)的抑制更加明顯，而貯藏后再用乙烯處理，則可提高果實(shí)中主要酯類物質(zhì)的相對百分含量，增加恢復(fù)果實(shí)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[22]。

2.5栽培管理

栽培條件及管理技術(shù)如施肥量及種類、水分管理、套袋等對果品糖、酸和香味物質(zhì)都有較大影響。干旱條件下，蘋果成熟時(shí)果實(shí)香味與非干旱對照果實(shí)香味差異不顯著，但貯藏后香味增加[23]。桃樹增施適量氮肥后，果實(shí)芳香物中部分酯類物質(zhì)含量增加，而部分烯醇和烯醛量降低[24]。庫爾勒香梨套袋后會降低香氣化合物總量，與卜萬鎖等人研究蘋果套雙層袋對果實(shí)風(fēng)味影響結(jié)果一致。套袋尤其會降低香梨果香型酯類物質(zhì)含量，但紫色塑料膜袋對梨風(fēng)味減小的影響小于白色紙袋[25-26]。合理施用有機(jī)肥可提高梨果實(shí)內(nèi)糖組分含量，降低果實(shí)硬度和有機(jī)酸含量，改善果實(shí)風(fēng)味，每666.7m2施2700kg有機(jī)肥，新高和紅香酥梨品種的風(fēng)味最佳[27]。梨果實(shí)香味物質(zhì)的種類和含量與果園土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效鋅的含量顯著相關(guān)，與有效磷、速效鉀和有效硼相關(guān)性較高，而與有效鐵相關(guān)性較低[28]。梨園生草、菌渣覆蓋栽培模式比清耕制能顯著提高梨果實(shí)香氣物質(zhì)的種類和含量，可能原因是生草和覆蓋栽培提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，土壤中氮、磷、鉀等礦物元素供應(yīng)均衡，改善了土壤理化性狀、涵養(yǎng)水源和供肥保肥能力，促進(jìn)梨樹和果實(shí)發(fā)育，從而顯著提升梨果的香氣和糖酸等風(fēng)味品質(zhì)[28]。通過栽培管理對梨及其它果品香味物質(zhì)的影響研究總結(jié)，得出合理水肥調(diào)控，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，在一定程度上可提高梨果實(shí)香味。

3梨果實(shí)芳香物質(zhì)的合成途徑及關(guān)鍵酶調(diào)控

調(diào)控果品香氣物質(zhì)的生成途徑較多，主要有脂肪酸代謝途徑，包含脂氧合酶途徑和β-氧化途徑、氨基酸代謝途徑、萜類途徑、糖苷及其衍生物合成途徑，其中，亞油酸β-氧化是梨果實(shí)香味物質(zhì)形成的重要途徑，LOX是梨風(fēng)味形成的關(guān)鍵酶，第一步催化合成芳香物質(zhì)[29]。HPL是脂氧化途徑中LOX的下游酶，可催化過氧基斷裂成短鏈醛，成為重要香味物質(zhì)；AAT也是果實(shí)酯類化合物合成的關(guān)鍵酶，酸和醇類化合物可在該酶作用下，將?；D(zhuǎn)移到醇類底物合成酯類物質(zhì)；乙醇脫氫酶(ADH)是乙醇代謝中的關(guān)鍵酶，與乙烯代謝呈正相關(guān)，可能受乙烯代謝調(diào)控[29]。廖鳳玲等人對愛甘水梨果實(shí)中LOX、ADH、HPL、AAT酶活性研究表明，這些酶類參與調(diào)控酯類和醛類香氣化合物的合成，其中LOX、ADH、AAT不利于醇類物質(zhì)累積[30]。α-法尼烯合成酶PFS是萜類化合物合成的關(guān)鍵酶，梨PFS基因表達(dá)量在果皮中顯著高于果肉[31]。馮立國等人研究發(fā)現(xiàn)，梨果實(shí)香氣成分合成相關(guān)的醇?；D(zhuǎn)移酶基因PpAAT表達(dá)量在果皮中高于果肉，在商熟期高于綠熟期和完熟期[32]。碭山酥梨全基因組測序已完成，可為梨香氣成分釋放和形成，以及調(diào)控關(guān)鍵基因的研究提供分子機(jī)理和數(shù)據(jù)支持。梨果實(shí)芳香物質(zhì)的合成代謝是一個(gè)復(fù)雜過程，由多途徑、多因素綜合調(diào)控，有待從分子水平進(jìn)一步深入挖掘和研究。

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收稿日期：2016-01-11

作者簡介：弓鵬娟(1979-)，女，山西文水人，農(nóng)藝師，主要從事植物耐逆栽培、育種和特色果業(yè)發(fā)展研究。E-mail：gongpengjuan@126.com

中圖分類號：S661.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1002-2910(2016)04-0018-04