蘿卜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)變化規(guī)律研究

劉辰 王萍 徐文玲 劉賢嫻 付衛(wèi)民 王淑芬

摘要：本研究以蘿卜品種‘魯蘿卜4 號(hào)為材料，采用固相微萃?。⊿PME）和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS），測(cè)定其肉質(zhì)根在生長(zhǎng)發(fā)育過程的5個(gè)時(shí)間點(diǎn)和春秋兩季所含揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成和含量。結(jié)果表明：肉質(zhì)根所含揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)包括異硫氰酸酯類、醇類、醛類、烷烯烴類、酮類、醚類和酯類，以異硫氰酸酯類、醇類、醛類和醚類物質(zhì)為主，其中4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯含量最高;醇類物質(zhì)含量在肉質(zhì)根不同生長(zhǎng)發(fā)育過程中表現(xiàn)為上下波動(dòng)，異硫氰酸酯類、醇類、醛類物質(zhì)含量均為先上升后下降;4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯是春秋兩季蘿卜中含量差異最大的風(fēng)味物質(zhì)，其在春季含量為34.929 μg/g，是秋季含量的3.9倍。

關(guān)鍵詞：蘿卜;揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì);生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期;栽培季節(jié)

中圖分類號(hào)：S631.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A ?文章編號(hào)：1001-4942（2020）02-0043-07

Abstract The green radish variety Lu Radish No. 4 was used as the experimental material. Solid phase microextraction （SPME） and gas chromatography mass spectrometry （GC-MS） were adopted to detect the components and contents of volatile flavor substances in radish in 5 growth periods and 2 seasons. The results showed that seven classes of volatile flavor substances， including isothiocyanates， alcohols， aldehydes， alkyl hydrocarbons， ketones， ethers and esters， were detected out. Isothiocyanates， alcohols， aldehydes and ethers were the main substances， among which， the 4-methylthio-3-butenyl isothiocyanate had the highest content. The content of alcohols fluctuated among the growth and development process， while the contents of the other three classes increased firstly and then decreased. 4-Methylthio-3-butenyl isothiocyanate was the one with the highest content difference between spring and autumn radish. Its content reached 34.929 μg/g in spring， which was 3.9 times of that in autumn.

Keywords Radish; Volatile flavor substances; Growth and development periods; Cultivation season

香味是評(píng)價(jià)蔬菜風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)，可以客觀反映蔬菜成熟程度和風(fēng)味特點(diǎn)。每種蔬菜都有其特有香味，研究發(fā)現(xiàn)，香味來源于蔬菜中的芳香物質(zhì)，如醇類、醛類、酮類、萜類、酯類及含硫化合物等，它們的組分種類和含量共同決定了蔬菜的氣味類型[1]。目前，科研人員已對(duì)大白菜、大蔥、韭菜、蕪菁、豇豆等[2-6]蔬菜中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成及含量進(jìn)行了研究。

中國(guó)蘿卜的栽培歷史悠久，它是一種大眾化蔬菜。近年來，隨著食用價(jià)值、藥用價(jià)值等的進(jìn)一步發(fā)掘，蘿卜成為一種可以媲美水果的休閑食品，甚至是功能性蔬菜，消費(fèi)者對(duì)其產(chǎn)品品質(zhì)的要求也越來越高。目前對(duì)蘿卜品質(zhì)研究的報(bào)道較多，但多集中在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和商品品質(zhì)方面[7-9]，對(duì)蘿卜風(fēng)味品質(zhì)的研究相對(duì)較少，主要是針對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成、含量及其受肥料影響等的研究和提取方法的優(yōu)化[10，11]。基于此，本研究采用固相微萃取（SPME）和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）系統(tǒng)分析蘿卜在生長(zhǎng)發(fā)育過程及不同栽培季節(jié)中所含揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成和含量情況，旨在為其栽培管理、風(fēng)味品質(zhì)育種和加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試蘿卜品種為‘魯蘿卜4號(hào)（綠皮綠肉類型，生長(zhǎng)期70 d左右），山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所育成。

蘿卜種植于山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所試驗(yàn)基地。第一次播種時(shí)間為8月16日，9月20日至成熟期共取樣5次;第二次播種時(shí)間為4月12日，6月24日取樣，正常田間管理。樣品均置于-80℃貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 主要儀器

手動(dòng)SPME進(jìn)樣器，美國(guó)Supelco公司產(chǎn)品;固相微萃取裝置，美國(guó)Supelco公司產(chǎn)品，其中，萃取頭為DVB/CAR/PDMS（divinylbenzene-carboxen-polydimethylsiloxane，二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷共聚物，涂層厚度50/30 μm），萃取頭色譜柱為RET-5（30 m×0.32 mm×0.25 μm）彈性石英纖維毛細(xì)管柱。

1.3 試驗(yàn)方法

樣品處理：利用打漿機(jī)將樣品打成勻漿，稱取7.00 g于10 mL頂空瓶中，加入內(nèi)標(biāo)物3-壬酮，用錫箔紙封口。采樣臺(tái)預(yù)熱溫度40℃，插入SPME頂空取樣30 min，將萃取頭插入GC進(jìn)樣口，250℃解吸3 min后進(jìn)樣分析。

色譜條件：升溫程序?yàn)?5℃保持3 min，3℃/min升至45℃，再以6℃/min升至130℃，最后以8℃/min升至230℃，保持8 min;載氣（He）流速為2.54 mL/min，壓力2.4 kPa，進(jìn)樣方式為不分流。

質(zhì)譜條件：電子轟擊（EI）離子源;電子能量70 eV;接口溫度250℃;離子源溫度200℃;全掃描模式，掃描范圍：45～450 a/m 。

1.4 數(shù)據(jù)分析

定性分析：色譜分離后，質(zhì)譜掃描每個(gè)色譜峰得到質(zhì)譜圖，用標(biāo)準(zhǔn)NIST08質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)確定香氣物質(zhì)組分種類。

定量分析：采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量，3-壬酮為內(nèi)標(biāo)物（濃度為0.4 g/L，體積為5 μL）。計(jì)算公式參照陳美霞等[12]的方法。

所有數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 秋蘿卜成熟期揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組分分析

通過分析‘魯蘿卜4 號(hào)成熟期（第5次取樣）肉質(zhì)根中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組分的總離子流圖（圖1）可知，共檢測(cè)出24種揮發(fā)性物質(zhì)成分（表1），分屬于異硫氰酸酯類（10種）、醇類（5種）、醛類（3種）、酮類（2種）、烷烯烴類（2種）、醚類（1種）和酯類（1種）等七類物質(zhì)。其中，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成成分中，4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯含量最高，為9.030 μg/g， 其次是3-己烯醛和甲硫醇，分別為1.206、0.518 μg/g。七類物質(zhì)含量由高到低為異硫氰酸酯類、醇類、醛類、醚類、酮類、烷烯烴類、酯類，對(duì)應(yīng)數(shù)值分別為10.034、1.367、1.314、0.098、0.036 、0.003、0.002 μg/g。

2.2 秋蘿卜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)在肉質(zhì)根生長(zhǎng)發(fā)育過程中的變化規(guī)律

試驗(yàn)得到不同發(fā)育時(shí)期秋蘿卜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組分的總離子圖（圖1、2），經(jīng)分析可知，蘿卜肉質(zhì)根生長(zhǎng)發(fā)育過程中共檢出七類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中的28種成分，其中，有17種存在于蘿卜的各個(gè)發(fā)育時(shí)期。不同取樣時(shí)期檢出的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分依次為22、24、24、21、24種。乙酸乙酯和己烷僅在成熟期檢出，反-2-己烯-1-醇和壬基異硫氰酸酯僅在成熟期未檢測(cè)到。1-戊烯-3-醇主要在肉質(zhì)根生長(zhǎng)發(fā)育后期產(chǎn)生，3-甲硫基異硫氰酸丙酯和二甲基三硫醚主要在前中期產(chǎn)生。

由表2可以看出，第1次取樣時(shí)，秋蘿卜肉質(zhì)根中含量較高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分包括4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、甲硫醇、2，3-二甲基-3-己醇和3-己烯醛;第2次取樣的肉質(zhì)根中含量較高的為4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、2，3-二甲基-3-己醇、3-己烯醛、二甲基二硫醚、甲硫醇和4-甲基異硫氰酸戊酯;第3次取樣的蘿卜肉質(zhì)根中4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、3-己烯醛、2，3-二甲基-3-己醇和2-己烯醛含量較高;第4次取樣檢測(cè)出的成分中4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、3-己烯醛、甲硫醇、4-甲基異硫氰酸戊酯、順-3-己烯-1-醇和2，3-二甲基-3-己醇含量較高。

綜合分析表1、2可知，肉質(zhì)根中檢測(cè)到的七類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中，含量較高的主要是異硫氰酸酯類、醇類、醛類和醚類。對(duì)上述四種物質(zhì)含量（圖3）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)異硫氰酸酯類物質(zhì)在秋蘿卜肉質(zhì)根不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期均為最高，含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，于第3次取樣時(shí)達(dá)到峰值，成熟期降至最低;醇類物質(zhì)含量則在各時(shí)期表現(xiàn)為上下波動(dòng)，但同樣以成熟期含量最低;醛類物質(zhì)含量表現(xiàn)為先上升后下降，第4次取樣時(shí)含量達(dá)到峰值;醚類物質(zhì)含量變化趨勢(shì)與醛類物質(zhì)相似，也在成熟期降至最低，但含量峰值出現(xiàn)在第2次取樣時(shí)。

2.3 蘿卜不同栽培季節(jié)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的比較

通過對(duì)不同栽培季節(jié)蘿卜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的總離子圖（圖1、圖4）進(jìn)行分析得出，與秋季栽培相比，春季栽培的蘿卜（春蘿卜）肉質(zhì)根中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分較少，共檢出19種，分屬于異硫氰酸酯類（10種）、醇類（3種）、醛類（3種）、酮類（1種）、醚類（1種）及烷烯烴類（1種）等六類風(fēng)味物質(zhì)。

對(duì)表1、表3分析可知，秋蘿卜肉質(zhì)根中特有揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分有6種，包括1-戊烯-3-醇、正己醇、乙酸乙酯、異硫氰酸異丙酯、1-戊烯-3-酮和己烷，而春蘿卜則僅有1，6-己二異氰酸酯。不同季節(jié)肉質(zhì)根中含量最高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組分均為4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯，其在春蘿卜中含量達(dá)到34.929 μg/g，是秋蘿卜含量的3.9倍。秋蘿卜肉質(zhì)根中含量較高的3-己烯醛和甲硫醇與春蘿卜中的含量相比變化不大。此外，2，3-二甲基-3-己醇、4-甲基異硫氰酸戊酯和異硫氰酸己酯含量在春蘿卜中明顯上升。

3 討論與結(jié)論

目前，關(guān)于果品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及含量的研究較為深入，蔬菜中則相對(duì)薄弱。本課題組前期優(yōu)化了蘿卜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取方法，并對(duì)不同施肥處理對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響進(jìn)行探討 [10，11]。本研究在此基礎(chǔ)上，對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育過程及不同栽培季節(jié)蘿卜的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組分變化進(jìn)行分析，旨在為今后優(yōu)化蘿卜栽培管理模式、制定品質(zhì)育種計(jì)劃提供科學(xué)有效的數(shù)據(jù)支持。

前人在番茄、黃瓜等蔬菜中的研究表明，醛類、醇類和酮類等是蔬菜中比較重要的風(fēng)味物質(zhì)[13-15]。本研究發(fā)現(xiàn)，蘿卜中醛類和醇類雖是主要風(fēng)味物質(zhì)，但含量遠(yuǎn)低于異硫氰酸酯類。王萍等[10]研究表明，綠皮紅肉類型品種‘魯蘿卜6號(hào)的主要風(fēng)味物質(zhì)是異硫氰酸酯類、醇類、醚類，其中，異硫氰酸酯類的含量和種類占比最大，含量較高的三種組分依次是4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、2，3-二甲基-3-己醇和甲硫醇。本研究中，綠皮綠肉類型品種‘魯蘿卜4號(hào)的主要風(fēng)味物質(zhì)是異硫氰酸酯類、醇類和醛類，同樣以異硫氰酸酯類的含量和種類占比最大，但4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、3-己烯醛和甲硫醇為含量較高的三種組分。與‘魯蘿卜6號(hào)不同，‘魯蘿卜4號(hào)的醛類含量較高，且均為C6醛。張曉萌[16]認(rèn)為C6醛含量的升高會(huì)導(dǎo)致肉質(zhì)根生青味增加，因此，我們推測(cè)醛類含量和種類的差異可能是造成兩個(gè)品種不同風(fēng)味品質(zhì)的重要因素。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，肉質(zhì)根中異硫氰酸酯類、醇類、醛類和醚類含量較高。其中，除醇類含量隨生長(zhǎng)發(fā)育過程上下波動(dòng)外，其余三類物質(zhì)含量均表現(xiàn)為先上升后下降。劉圓等[17]研究發(fā)現(xiàn)，甜瓜花后30 d是果實(shí)中醇類和醛類物質(zhì)向酯類物質(zhì)轉(zhuǎn)化的時(shí)期，35 d為甜瓜果實(shí)成熟期，香氣成分以酯類物質(zhì)為主，僅有少量醇類和醛類物質(zhì)。隋靜等[18]通過檢測(cè)草莓品種‘豐香和‘羅莎在果實(shí)發(fā)育過程中的芳香物質(zhì)得出，醇類和醛類化合物相對(duì)含量呈下降趨勢(shì)，而酮類和酯類化合物則呈上升趨勢(shì)。本研究認(rèn)為，蘿卜肉質(zhì)根中醇類和醛類含量在生長(zhǎng)發(fā)育后期均呈下降趨勢(shì)，并且醇類含量在成熟期降至最低;酮類含量在生長(zhǎng)發(fā)育后期略有升高，酯類物質(zhì)僅在成熟期被檢出。這與前人的研究結(jié)果較為一致，但酯類物質(zhì)含量很少，這可能是植物不同器官間差異造成的。袁華偉等[6]研究表明，異硫氰酸酯大多存在于十字花科植物中，并且是很重要的風(fēng)味物質(zhì)。本試驗(yàn)在蘿卜生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)時(shí)期均檢出異硫氰酸酯類物質(zhì)，其中4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯含量在不同發(fā)育時(shí)期均為最高，且表現(xiàn)為先上升后下降，成熟期降至最低。

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)除具有明顯的品種差異外，還受到栽培模式、土壤和氣候條件等因素的影響[19-22]。春、秋兩季是蘿卜栽培的主要季節(jié)，通常秋蘿卜風(fēng)味品質(zhì)優(yōu)于春蘿卜。為此，本研究分析了春、秋兩季‘魯蘿卜4號(hào)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)差異，結(jié)果表明，兩季蘿卜中風(fēng)味物質(zhì)含量差異最大的是4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯，其在春季為34.929 μg/g，是秋季含量的3.9倍。該物質(zhì)是蘿卜辣味的主要物質(zhì)[23，24]，因此推測(cè)春季栽培后期的高溫、長(zhǎng)日照提高了該物質(zhì)的積累量，使得春蘿卜的辣味明顯強(qiáng)于秋蘿卜。本研究還發(fā)現(xiàn)，秋蘿卜肉質(zhì)根揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中特有物質(zhì)為1-戊烯-3-醇、正己醇、乙酸乙酯、異硫氰酸異丙酯、1-戊烯-3-酮和己烷。這些物質(zhì)含量雖不高，但可能對(duì)秋蘿卜的風(fēng)味有著重要影響;春蘿卜中特有物質(zhì)為1，6-己二異氰酸酯。此外，2，3-二甲基-3-己醇、4-甲基異硫氰酸戊酯和異硫氰酸己酯在春蘿卜中含量明顯較高。這些物質(zhì)可能是導(dǎo)致春蘿卜風(fēng)味品質(zhì)變劣的重要因素。

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