6個李品種果實功能性物質(zhì)與香氣成分分析

張 豫,祝 建,田 瑞,王 策,蔣迎春,吳黎明,葉緣銘

(湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所/湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心果樹茶葉分中心/果樹種質(zhì)創(chuàng)新與利用湖北省重點實驗室,武漢,430064)

李是薔薇科(Rosaceae)李屬(PrunusL.)植物,是分布最廣泛的果樹之一,全世界李植物有30余個種[1]。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)的數(shù)據(jù)表明,我國李產(chǎn)量位居世界李產(chǎn)量第一,占總產(chǎn)量的55.6%。主要栽培種類有中國李(P.salicina)、歐洲李(P.domestica)、杏李(P.simoniicarr)、櫻桃李(P.ceradifera)和美洲李(P.spinosa)等[2]。李在我國各省區(qū)均有栽培,其中,中國李具有極強的適應(yīng)性,是世界上商業(yè)化栽培最廣泛的李種之一,南至廣東省、北至黑龍江省均有栽培,其中南方品種群較為原始,遺傳多樣性豐富[3]。長江流域作為中國李的原始馴化中心,有著豐富的李種質(zhì)資源,具有色澤多樣、品質(zhì)優(yōu)良及營養(yǎng)豐富等特點[4-5]。有研究表明,在李果實成熟開始前,果皮中會開始大量積累花青苷,并且隨著果實的成熟,總酚和類黃酮含量會呈逐漸降低的趨勢[6]。酚類化合物是一類具有抗氧化性的次級代謝物,在李果實中有豐富的含量[7]。香氣是李果實品質(zhì)與風(fēng)味的重要指標之一,是吸引消費者購買的主要因素之一[8]。有研究表明,李果實中揮發(fā)性物質(zhì)以酯類、醇類、醛類、烷類以及酚類為主,可達100余種[9]。長期以來,對于優(yōu)良李品種果實香氣成分的研究不足,且關(guān)于不同李品種果皮和果肉色澤形成機制的研究報道較少。湖北省是長江流域重要李原產(chǎn)地和栽培地區(qū),品種資源豐富。在湖北省內(nèi)栽培李種質(zhì)資源評價工作[4]基礎(chǔ)上,篩選出在湖北省內(nèi)栽培的“澳洲紅”“櫻桃李”“神農(nóng)李”“胭脂李”“風(fēng)味玫瑰”“味帝”等6份優(yōu)異李資源,從果實色澤及多酚類營養(yǎng)成分方面進行對比研究,以期闡述果實色澤與多酚類營養(yǎng)成分的關(guān)系,為湖北地區(qū)李產(chǎn)業(yè)發(fā)展及品種選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料試樣樣品均采摘自湖北省隨州市隨縣試驗園,6個李品種的信息詳見表1。樣本樹選取7年生正常生長發(fā)育的結(jié)果樹。從5月下旬至7月上旬,根據(jù)每個品種自然發(fā)育成熟期進行采摘。每個品種選取長勢一致的5株樹,每株樹在東、南、西、北四個方位各取1個成熟度一致、無機械損傷、無病蟲害的果實,共20個果實進行測試分析。將果肉和果皮分開留樣,液氮速凍后帶回實驗室置于-80 ℃冰箱備用。

圖1 供試6個品種李果實的外觀

1.2 方法花色苷、總酚以及類黃酮含量均采用分光光度計比色法測定。在正式測定前,采用表型差異較大的材料進行預(yù)試驗,以確保測量結(jié)果在可信范圍內(nèi)。試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。每個指標的檢測均設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。

香氣成分采用頂空固相微萃取法(HS-SPME)進行提取,氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)測定。以3-辛醇為內(nèi)標試劑。稱取果皮或果肉樣品1.5 g,用液氮研磨后放入萃取瓶中,向瓶中加入NaCl 1.2 g、CaCl20.12 g和8.75 mg/L 3-辛醇5 μL,隨后加入沸水20 mL,然后將裝有50/30 μm DVB/CAR/PDM萃取頭(試驗前須在250 ℃老化15 min)的SPME手持器通過瓶蓋的橡皮墊插入到萃取瓶中,在50 ℃水浴中平衡10 min,推出纖維頭,吸附50 min后,取出并立即插入GC儀的進樣口中,解吸附3 min,同時啟動儀器收集數(shù)據(jù)。GC條件:HB-5MS彈性石英毛細管柱(30 m×0.32 mm,0.25 μm);升溫程序為50 ℃保持5 min,以3 ℃/min升至180 ℃并保持2 min,然后以10 ℃/min升至250 ℃并保持3 min;進樣口溫度240 ℃,電子俘獲檢測器溫度250 ℃;載氣為高純氦氣;流速1.0 mL/min。MS條件:電子電離能量70 eV;質(zhì)量掃描范圍50～600 u;離子源溫度230 ℃;四級桿溫度150 ℃。對質(zhì)譜圖進行解析,鑒定和定性香氣成分;比對內(nèi)標物質(zhì)含量和峰面積,對鑒定到的物質(zhì)進行定量分析,香氣物質(zhì)含量定義為3-辛醇的相對含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)采用Excel 2021軟件進行處理和分析,采用Upsets軟件[10]制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 李品種果皮與果肉營養(yǎng)成分果皮與果肉間花色苷含量差異明顯。果皮中含量為109.66～1 239.70 μg/g,平均486.06 μg/g。果肉中含量為10.58～147.52 μg/g,平均87.31 μg/g。含量平均值,果皮較果肉高近5倍。其中,果皮和果肉花色苷含量差異,以“風(fēng)味玫瑰”最大,達15倍;以“櫻桃李”最小。果肉花色苷含量在品種間存在顯著差異,含量由高到低為櫻桃李>神農(nóng)李>澳洲紅>玫瑰李>味帝>胭脂李,最高的為最低的2.6倍。果皮花色苷含量在品種間存在顯著差異,含量由高到低為玫瑰李>澳洲紅>神農(nóng)李>胭脂李>味帝>櫻桃李,最高的為最低的11.3倍。

果皮與果肉間類黃酮含量差異明顯。果皮中含量為7.92～15.08 mg/g,平均12.34 mg/g。果肉中含量為4.89～9.39mg/g,平均6.86 mg/g。果皮較果肉高出80%。其中,“味帝”果皮與果肉的類黃酮含量差異最大,達1.2倍。果肉類黃酮含量在品種間存在顯著差異,含量由高到低為玫瑰李>胭脂李>味帝>神農(nóng)李>櫻桃李>澳洲紅,最高的為最低的1.9倍。果皮類黃酮含量在品種間也存在顯著差異,含量由高到低為味帝>風(fēng)味玫瑰>胭脂李>神農(nóng)李>櫻桃李>澳洲紅,最高的為最低的1.9倍。

果皮中多酚含量達0.77～2.10 mg/g,平均1.68 mg/g。果肉中多酚含量為0.71～1.99 mg/g,平均1.24 mg/g。多酚含量平均值,果皮較果肉高出35%。其中,果皮和果肉的多酚含量差異以“神農(nóng)李”“澳洲紅”較大,分別達0.9和1.3倍。果肉多酚含量在品種間存在顯著差異,含量由高到低為風(fēng)味玫瑰>胭脂李>味帝>神農(nóng)李>澳洲紅>櫻桃李,最高的為最低的2.8倍。果皮中的多酚含量在品種間也存在顯著差異,含量由高到低為風(fēng)味玫瑰>胭脂李、神農(nóng)李>澳洲紅>味帝>櫻桃李,最高的為最低的2.7倍。

2.2 李品種果皮與果肉香氣成分在6份李品種的果皮和果肉中共檢測出79種香氣成分。其中,“風(fēng)味玫瑰”果皮香氣成分最豐富,共檢測出36種香氣成分;其次是“味帝”果皮,檢測出31種;“櫻桃李”果肉香氣成分最少,共檢測出12種(見表2、表3和圖3)。

圖3 不同品種李果皮和果肉香氣組分韋恩圖

表2 不同李品種果皮香氣成分含量 μg/kg

在供試材料中,僅檢測出一次的物質(zhì),成為“特有”物質(zhì),其余成為“共有”物質(zhì)?！鞍闹蘩睢惫ず凸夤矙z測到10種共有香氣成分和3種差異物質(zhì),無特有香氣成分。在“櫻桃李”果皮和果肉中共有的香氣成分為6種,果皮中相較于果肉差異鑒定到了15種香氣組分,果肉中也含有6種區(qū)別于果皮特有的成分。與此類似,“神農(nóng)李”“風(fēng)味玫瑰”“味帝”均是果皮香氣成分較果肉更豐富。然而,“胭脂李”果皮和果肉共有7中香氣組分,果肉含有12種特有成分,果皮僅有9種特有成分。這些結(jié)果初步顯示,大部分李品種果實的果皮相比較于果肉具有更加多樣的香氣物質(zhì),差異香氣物質(zhì)可能是導(dǎo)致李果皮風(fēng)味區(qū)別于果肉風(fēng)味的原因(見表2、表3、圖3和圖4)。

注:ns表示無顯著性差異,*表示差異顯著性為p<0.05,** 表示差異顯著性為p<0.01,*** 表示差異顯著性為p<0.001,**** 表示差異顯著性為p<0.000 1.

在供試材料中,“風(fēng)味玫瑰”果皮和果肉分別特異性地檢測出11種和7種香氣成分。辛基己酸酯、2-羥丙酰胺、順-2-己烯-1-醇、乙酸葉醇酯、芳樟醇、(E,Z)-2-丁烯酸-3-己烯酯、丁酸辛酯、δ-癸內(nèi)酯、2,5-二叔丁基酚、己酸芐酯、辛酸辛酯為“風(fēng)味玫瑰”果皮特異性檢出香氣成分。(-)-β-蒎烯、對烯丙基苯酚、順式5-辛烯-1-醇、正十九烷、4-異丙基甲苯、γ-松油烯、α-松油醇是“風(fēng)味玫瑰”果肉特異性檢出物質(zhì)(見表2、表3、圖3和圖4)。

“澳洲紅”果實共檢測到16種香氣組分,其果皮中含有大量特有的醇類物質(zhì),如:反式-2-已烯-1-醇363.68 μg/kg(具有強烈未成熟果實氣味和愉快氣味的無色液體),正己醇(具有特殊香味,常用作香精)252.28 μg/kg等,這些物質(zhì)可能是構(gòu)成澳洲紅果皮特殊香氣的主要成分?！皺烟依睢惫麑嵐矙z測到27種香氣組分,其果皮中含有順式-3-己烯酸(屬于羧酸或酯類香料)88.04 μg/kg,1-(2,6,6-三甲基-1,3-環(huán)己二烯-1-基)2-丁烯-1-酮(用于食用香料等)85.53 μg/kg等,但果肉中不含有這兩種香氣成分。就“澳洲紅”“櫻桃李”兩種品種而言,同一品種果皮和果肉共有香氣成分物質(zhì)在果皮中大量存在,其含量可以是果肉的數(shù)十倍甚至百倍,這表明果皮中含有高濃度的香氣組分,其中一些成分是食用香料的原料,可被開發(fā)利用,具有較高的加工價值(見表2、表3、圖3和圖4)。

“神農(nóng)李”果實共檢測到35種香氣物質(zhì),果皮含2-甲基丁基乙酸酯(可用作食品香精)278.06μg/kg、3-己烯-1-醇(用于人造香料、醇類溶劑)187.99 μg/kg,果皮和果肉中共同含有2,4-二叔丁基酚(可用于制作天然橡膠和紫外線吸收劑)212.61 μg/kg?！半僦睢惫麑嵐茶b定到28種香氣物質(zhì),其果皮中含丁酸己酯(可用于配制多種水果的香精)204.20 μg/kg,果肉中特異性地含有2-已烯醛的達11.90 μg/kg?！半僦睢笔枪┰嚥牧现形ㄒ还庵邢銡饨M分種類多于果皮的品種。與“澳洲紅”“櫻桃李”等廣泛栽培的中國李相比,“神農(nóng)李”“胭脂李”兩種地方優(yōu)良品種也表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合品質(zhì),其果皮和果肉香氣組分種類豐富,多種物質(zhì)均具有優(yōu)良的加工利用價值(見表2、表3、圖3和圖4)。

“風(fēng)味玫瑰”果實共鑒定到54種香氣組分,在所有供試材料中種類最多,其果皮中特異性的富含大量的辛酸己酯(具有青香的水果味道,可用于食品和日化香精)1 665.07 μg/kg和辛酸辛酯(具有綠茶類香氣)1 346.53 μg/kg,果皮和果肉中共有丁香酚(果皮161.99 μg/kg、果肉6.85 μg/kg),常用于制作很多花的單方精油?！拔兜邸惫麑嵐茶b定到34種香氣組分,大部分的物種為果皮和果肉所共有,果肉含有的乙酸乙酯(88.08 μg/kg)多于果皮(17.66 μg/kg),該物質(zhì)常被用作香精香料;正己醛在果肉中的含量為89.86 μg/kg,在果皮中為15.04 μg/kg,該物質(zhì)具有干草的清香風(fēng)味;果皮中特有的順式-3-己烯酸順式-3-己烯酯含量為106.27 μg/kg,常用作于各種果香型的香精等。與其他供試材料相比,“風(fēng)味玫瑰”“味帝”杏李雜種果實有更為豐富的香氣組分(見表2、表3、圖3和圖4),這可能與其多樣的遺傳背景有關(guān)[11-13]。

對果皮和果肉共有的香氣組分含量進行分析的結(jié)果表明,總體而言,果皮有更高含量的香氣物質(zhì)?！拔兜邸惫ず凸夤灿邢銡馕镔|(zhì)最多,達到16種,多種物質(zhì)在果皮和果肉中的含量無明顯差異,果肉的正己醛含量顯著高果皮。“櫻桃李”果皮和果肉的香氣物質(zhì)含量明顯低于其他5種供試材料(見表2、表3、圖3和圖4)。

3 討論與結(jié)論

李果實的果皮和果肉色澤具有豐富的多樣性[13],受花色苷、類黃酮和酚類等顯色物質(zhì)含量的影響。多酚是植物中具有多個酚基團的一類化合物,按結(jié)構(gòu)差異,可簡單分為類黃酮和酚酸等非類黃酮,李果實中多酚組分主要為酚酸[14]。酚酸本身不顯色,但作為花色苷的輔色素可增強其色澤的穩(wěn)定性[15]。類黃酮是廣泛存在于蔬菜水果中的天然色素,因多呈黃色故名類黃酮,按照結(jié)構(gòu)差異,可分為黃酮類、黃酮醇類、黃烷醇類和花色苷類等母核結(jié)構(gòu)不同的一類化合物。花青素是植物色素中最重要的一類,自然狀態(tài)下多以糖苷化形式存在于高等植物的有色器官中,主要將紅、橙、藍、紫等不同顏色呈現(xiàn)出來,其中,花和果實中的花色苷最為豐富[16]。

6個李品種果實,果皮的花色苷含量均高于果肉,與果實色澤表現(xiàn)一致。其中,杏李雜種“風(fēng)味玫瑰”表現(xiàn)最為顯著,果皮與果肉花色苷含量相差15倍,其果皮紅色也較果肉深。這說明李果實紅色形成的原因是花色苷的大量積累,與前人研究一致[17-18]。6個品種的果皮中,“味帝”的花色苷/類黃酮最低,僅它的果皮為黃底紅蓋;果肉中,“胭脂李”的花色苷/類黃酮最低,其果肉為黃色。說明當類黃酮中花色苷含量小于一定比例時,除花色苷外的其他類黃酮類物質(zhì)便會使得果實的黃色顯露出來。但“神農(nóng)李”果肉中花青素占比大于“味帝”,其果肉表現(xiàn)為黃色,而“味帝”果肉則為紅色。這說明除類黃酮外,李果肉黃色的形成可能還受其他色素物質(zhì)的影響,如類胡蘿卜素和葉綠素等[19]。

水果的抗氧化活性一直被認為可以促進人們身體健康,能預(yù)防多種癌癥和衰老相關(guān)疾病。李果實中含有許多強抗氧化活性物質(zhì),如類黃酮和酚酸等酚類物質(zhì)。有研究表明,紅肉李的抗氧化水平與藍莓相當[20]。李果實的抗氧化性與總酚含量呈顯著正相關(guān)[19]。在本研究的6個李品種中,果皮和果肉總酚含量最高的是“風(fēng)味玫瑰”,其次是“胭脂李”,果皮總酚含量高的往往果肉總酚含量也高。周丹蓉等[18]對李果皮花色苷和類黃酮與抗氧化性關(guān)系進行研究的結(jié)果表明,果皮抗氧化性與花色苷含量呈顯著正相關(guān),而與類黃酮含量的相關(guān)性較弱[21]。在本研究中,果皮花色苷和多酚的含量之間也存在強相關(guān)關(guān)系(r=0.66)。因此,李果皮紅色越深,意味著其抗氧化性越強。

果實香氣較為復(fù)雜,其組成和含量對果實香味產(chǎn)生顯著的影響。目前已鑒定到李果實香氣物質(zhì)達到100多種[22-23]。在本研究供試的6個材料中,湖北省栽培的地方品種“神農(nóng)李”“胭脂李”表現(xiàn)出較明顯的香氣組分含量特性,具有栽培利用和加工的潛力,與前人研究相似[24];杏李雜種“風(fēng)味玫瑰”“味帝”具有最豐富的香氣組分,這可能與其遺傳背景和雜種優(yōu)勢相關(guān)。本研究還表明,李果實果皮和果肉共同含有香氣組分,在果皮中的含量顯著高于果肉,果皮還特異性地含有更多的香氣組分,這些組分大多具有較高的深加工利用價值。

“風(fēng)味玫瑰”“澳洲紅”“神農(nóng)李”“胭脂李”“櫻桃李”“味帝”李品種的果實具有酸甜可口、營養(yǎng)價值高和風(fēng)味濃郁等特性,具有很高的鮮食和加工價值。一方面具有發(fā)展為栽培品種的潛力,豐富現(xiàn)代水果產(chǎn)業(yè),滿足人們對于多樣化健康果品市場的需求;另一方面,因其較高的營養(yǎng)價值,可被有針對性地開發(fā)為保健食品、貯藏加工食品以及開發(fā)相應(yīng)的藥物用于治療人類疾病等。