杏果實(shí)香氣物質(zhì)的研究進(jìn)展

章秋平，劉威生

（遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所，遼寧 熊岳 115009）

杏果實(shí)香氣濃郁，營(yíng)養(yǎng)豐富，是人們喜愛(ài)的夏令水果。果實(shí)硬度決定了杏果實(shí)的運(yùn)輸性能，濃郁的香氣則提升了果品的市場(chǎng)歡迎度。適宜的果實(shí)硬度和濃郁香氣是衡量杏果實(shí)成熟后其商品價(jià)值高低的兩個(gè)重要指標(biāo)。隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)果實(shí)品質(zhì)要求的不斷提高，芳香的果品具有更強(qiáng)的吸引力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。然而，在杏果實(shí)發(fā)育成熟過(guò)程中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的釋放總是與果肉硬度迅速下降相伴隨。因此，有關(guān)杏果實(shí)香氣研究已成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。本文則從杏果實(shí)香氣的檢測(cè)方法、物質(zhì)種類(lèi)與組成，香氣物質(zhì)合成途徑以及在果實(shí)成熟過(guò)程中變化等方面進(jìn)行了綜述，以期為杏品種選育與提高杏果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)提供參考。

1 杏果實(shí)香氣物質(zhì)的種類(lèi)、組成及特征香氣成分

香氣是人的嗅覺(jué)器官感知結(jié)果。果實(shí)香氣是由某些揮發(fā)性物質(zhì)組成的，因其看不見(jiàn)、摸不著，所以早期的杏果實(shí)香氣評(píng)價(jià)一直停留在感觀定性評(píng)價(jià)上，很難精確數(shù)字化。隨著現(xiàn)代化學(xué)儀器的發(fā)展，杏果實(shí)香氣物質(zhì)收集與檢測(cè)方法得以提高。目前，用于杏果實(shí)香氣檢測(cè)的方法主要有頂空進(jìn)樣法（HS）或固相微萃取法（SPME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）[1～3]聯(lián)用技術(shù)和電子鼻無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)[3，4]。SPME 與GC-MS 技術(shù)聯(lián)用，不僅可以對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定量分析，而且結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠[2]。但是，這種檢測(cè)方法費(fèi)用昂貴、檢測(cè)周期長(zhǎng)，不適合大批量、快捷檢測(cè)。采用傳感器陣列系統(tǒng)的電子鼻無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)可以利用多種檢測(cè)探頭同時(shí)對(duì)被檢樣品進(jìn)行快速而靈敏的檢測(cè)，雖無(wú)法鑒定出具體物質(zhì)組成，但適合于在杏果實(shí)商品生產(chǎn)中應(yīng)用[4]。

目前，在杏果實(shí)中已經(jīng)鑒定出200 種以上的不同揮發(fā)性物質(zhì)。陳美霞等[5]采用SPME 和GC-MS 聯(lián)用技術(shù)，從‘新世紀(jì)’杏果實(shí)中檢測(cè)出74 種成分，而在‘紅豐’杏中檢測(cè)到72 種，主要成分有紫羅蘭酮、己醛、己醇、己烯醛、己烯醇、內(nèi)酯類(lèi)、萜烯醇類(lèi)等。周?chē)萚6]利用同樣的方法從‘李廣杏’‘大接杏’‘張公園’和‘曹杏’等6 個(gè)品種中檢測(cè)出40 種相同成分，但其含量在品種間存在較大差異。通過(guò)對(duì)新疆14 個(gè)主栽杏品種的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)共有208 種揮發(fā)性物質(zhì)，其中酯類(lèi)物質(zhì)80 種、醛類(lèi)物質(zhì)25 種，還有酮類(lèi)物質(zhì)21 種、醇類(lèi)物質(zhì)39 種、烯烴類(lèi)物質(zhì)27 種，還有其他含量較低的物質(zhì)[7]。土耳其不同杏品種的揮發(fā)性物質(zhì)則主要是醛類(lèi)、醇類(lèi)、酯類(lèi)和萜烯類(lèi)物質(zhì)[8，9]。Zhang H.H.等在分析來(lái)自不同生態(tài)群的75 份杏品種的揮發(fā)性成分后，認(rèn)為我國(guó)華北生態(tài)群中杏種質(zhì)的主要揮發(fā)性成分是乙酸丁酯、順式-3-乙酸己酯和反式-2-乙酸己酯等酯類(lèi)與萜烯類(lèi)物質(zhì)[10]?？傊?，杏果實(shí)中主要揮發(fā)性物質(zhì)大致可以劃分為酯類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、萜烯類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)及內(nèi)酯類(lèi)[11]，但不同杏種質(zhì)間果實(shí)的揮發(fā)性物質(zhì)差別較大。因此，不同杏品種果實(shí)的香氣物質(zhì)構(gòu)成了該品種的“特征指紋”，這也可以用于不同杏種質(zhì)資源的品種鑒別與起源分析。

一般情況下，將果實(shí)中所有可以檢測(cè)到的揮發(fā)性物質(zhì)看作為果實(shí)的香氣物質(zhì)，但是多數(shù)揮發(fā)性物質(zhì)含量較低或其濃度閾值較高，不能被人的嗅覺(jué)器官所感知[2]。只有那些香氣值高的、呈香性強(qiáng)的物質(zhì)，才能對(duì)人的嗅覺(jué)器官起作用。果實(shí)香氣物質(zhì)中具有比較高香氣值的物質(zhì)稱(chēng)為特征芳香物質(zhì)，其含量越高，果實(shí)的風(fēng)味越濃郁。Greger等[12]認(rèn)為，杏果實(shí)中主要特征香氣物質(zhì)是芳樟醇、醛類(lèi)和內(nèi)酯類(lèi)等。盧娟芳等[13]則認(rèn)為，芳樟醇、γ–癸內(nèi)酯、δ–十二內(nèi)酯及部分醛、酮類(lèi)物質(zhì)構(gòu)成了新疆杏品種的主要特征香氣。根據(jù)人體對(duì)香氣物質(zhì)的感知效果，可將果實(shí)劃分為果香型、花香型和清香型[14]。果香型果實(shí)的香氣物質(zhì)主要由乙酸已酯、乙酸葉醇酯和已酸乙酯、己內(nèi)酯、辛內(nèi)酯、癸內(nèi)酯和檸檬烯等物質(zhì)組成，花香型主要由芳樟醇、紫羅蘭酮、松油醇、山梨醛和壬醛等物質(zhì)組成，而清香型化合物則為E-2-已烯醛、2-已烯醇、L-薄荷醇等類(lèi)物質(zhì)[15]。由此可見(jiàn)，在長(zhǎng)期的人類(lèi)馴化中，不同地方品種的杏果實(shí)保留了差異非常明顯的特征香氣物質(zhì)。

2 杏果實(shí)香氣物質(zhì)生物合成的相關(guān)途徑

杏果實(shí)中的香氣物質(zhì)屬于次生代謝產(chǎn)物，它主要以脂肪酸、碳水化合物、氨基酸等物質(zhì)為前體或底物，經(jīng)過(guò)3 類(lèi)不同代謝途徑和相關(guān)酶催化反應(yīng)衍生形成[14，15]。

脂肪酸代謝途徑包括脂氧合酶（LOX）和β-氧化2種不同的氧化分支。LOX 途徑以亞麻酸和亞麻油為前體，經(jīng)由ADH 酶和AAT 酶等關(guān)鍵酶逐步氧化、裂解和還原作用形成C6 和C9 直鏈的醇類(lèi)、醛類(lèi)和酯類(lèi)揮發(fā)性化合物；β-氧化途徑則以飽和脂肪酸在ACX 酶等一系列作用下形成內(nèi)酯內(nèi)揮發(fā)性物質(zhì)[14]。

碳水化合物代謝途徑產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)主要是通過(guò)類(lèi)異戊二烯途徑完成的，其以β-胡蘿卜素等萜類(lèi)化合物為前體，經(jīng)過(guò)NES/LINS 或酶CCD 酶等合成芳樟醇、萜烯醇和β-紫羅蘭酮等C13-脫輔基類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)揮發(fā)性物質(zhì)[14]。

氨基酸代謝途徑，則以亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、絡(luò)氨酸和半胱氨酸等為前體物質(zhì)，在ATF 酶和PDC 酶作用下形成一些芳香族類(lèi)或低碳素類(lèi)醇、酸和酯類(lèi)化合物，它們一般呈現(xiàn)果香型[15]。

3 果實(shí)成熟過(guò)程中杏香氣品質(zhì)形成與影響因素

果實(shí)中芳香物質(zhì)的形成是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，隨著杏果實(shí)發(fā)育的逐漸成熟，果實(shí)中的揮發(fā)性香氣物質(zhì)發(fā)生明顯變化。對(duì)‘金太陽(yáng)’杏商熟期與完熟期揮發(fā)性物質(zhì)的不同組分進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，商熟期果實(shí)能檢測(cè)出33種成分，但完熟期僅檢測(cè)出18 種香氣成分[16]。Golias[17]檢測(cè)了6 個(gè)杏品種果實(shí)發(fā)育后期的果實(shí)揮發(fā)性化合物的變化，共檢測(cè)到45 種化合物（包括醇類(lèi)、醛類(lèi)、酯類(lèi)和萜烯類(lèi)等），其中順式-2-己烯醇、2-甲基丁基乙酸酯、2-甲基丁酸丁酯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、苯乙酮和γ-辛內(nèi)酯隨著果實(shí)成熟度增高而積累。盧娟芳等[13]認(rèn)為，果實(shí)發(fā)育前期以積累醇類(lèi)、醛類(lèi)、萜類(lèi)和萜烯類(lèi)為主，果實(shí)成熟過(guò)程中則以積累酮類(lèi)和內(nèi)酯為主，且果皮中萜類(lèi)、萜烯類(lèi)、醇、醛和內(nèi)酯的含量均顯著高于果肉中，而酮類(lèi)物質(zhì)的含量卻顯著低于果肉。Xi 等[18]認(rèn)為，在新疆杏果實(shí)成熟過(guò)程中，己醛類(lèi)（順式-3-已烯醛和反順-3-已醛）和萜烯類(lèi)物質(zhì)含量迅速下降，而β-紫羅酮、酮類(lèi)（γ-十二酮）和酯類(lèi)（乙酸己酯）含量不斷增加。因此，在杏果實(shí)成熟中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的變化過(guò)程是己醛和己烯醛等清香型物質(zhì)含量趨于減少，而酯類(lèi)等果香型或酮類(lèi)等花香型香氣物質(zhì)含量快速積累。

不同成熟度的采收對(duì)杏果實(shí)香氣品質(zhì)形成有重要影響，各種物質(zhì)的種類(lèi)和含量都會(huì)發(fā)生顯著變化。成熟杏果實(shí)與未成熟果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的成分不完全相同，且同一物質(zhì)在含量上的差異也很大。未成熟時(shí)杏果實(shí)的揮發(fā)性物質(zhì)以反-2-已烯醛等C6 醛類(lèi)物質(zhì)為主，隨著果實(shí)成熟逐漸下降；而乙酸正已酯、芳樟醇等內(nèi)酯類(lèi)和酮類(lèi)物質(zhì)含量明顯升高[19，20]。González-Agüero 等[21]分析了杏果實(shí)4 個(gè)不同發(fā)育階段中醇?；D(zhuǎn)移酶(AAT)、乙醇脫氫酶(ADH)、丙酮酸脫羧酶(PDC)和脂氧合酶(LOX) 的變化，表明ADH 基因和LOX 基因的表達(dá)水平在所有階段保持不變，而AAT 基因表達(dá)水平在果實(shí)成熟后期大幅增加，可能與酯類(lèi)香氣物質(zhì)產(chǎn)生相關(guān)。從以上研究可以看出，在商熟期華北生態(tài)群的杏果實(shí)香氣成分含量總體上比歐洲生態(tài)群的含量高[10，22]。杏果實(shí)的特征香氣物質(zhì)只有在果實(shí)發(fā)育后期或完全成熟時(shí)才能被檢測(cè)到，采收期成熟度對(duì)杏果實(shí)香氣品質(zhì)影響很大。果實(shí)接近成熟時(shí)大部分杏品種的特征香氣物質(zhì)才能基本形成，且有一定的果實(shí)硬度。因此，杏果實(shí)的最佳采收時(shí)期是該品種呈現(xiàn)其特征香氣的關(guān)鍵。

果實(shí)香氣的形成與積累是一個(gè)極為復(fù)雜的過(guò)程，它受遺傳特性、外界環(huán)境因子、栽培管理模式與貯藏措施等因素共同影響。在比較露地與設(shè)施栽培條件下‘凱特’杏果實(shí)中香氣成分的組成及變化后，發(fā)現(xiàn)露地栽培與設(shè)施栽培的果實(shí)香氣組成及其含量差異較大，且前者明顯高于后者[23]，可能與樹(shù)體光照、養(yǎng)分積累和果實(shí)呼吸等因素有關(guān)。雖然保鮮劑1-MCP 能夠?qū)σ蚁┽尫藕秃粑饔卯a(chǎn)生抑制作用，但是，在杏果實(shí)貯運(yùn)過(guò)程中1-MCP 處理卻減少杏果實(shí)“果香型”香氣物質(zhì)（酯類(lèi)和內(nèi)酯類(lèi)）的含量[24]。另外，杏鮮食果實(shí)的香氣物質(zhì)與加工后的制干產(chǎn)品間也存在著很大區(qū)別[25]。以上研究表明，栽培管理與貯運(yùn)方式等技術(shù)均能影響到杏果實(shí)香氣成分的釋放與積累。因此加強(qiáng)這些技術(shù)措施的管理都能夠提高果實(shí)香氣品質(zhì)的形成。同時(shí)，在杏果實(shí)貯運(yùn)過(guò)程中可以利用電子鼻無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)，適時(shí)監(jiān)控果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的變化，以確定果實(shí)品質(zhì)變化。

4 展望

目前，有關(guān)杏果實(shí)香氣成分的鑒定與含量測(cè)定的研究較多，但對(duì)香氣物質(zhì)形成的遺傳規(guī)律和調(diào)控機(jī)理的研究較少。利用‘凱特’杏與‘新世紀(jì)’杏及其F1 代分析了37 種揮發(fā)性物質(zhì)的遺傳特征，其中有20 種在雜交后代中呈典型的數(shù)量性狀遺傳，其余17 種成分呈現(xiàn)有無(wú)形式的分離[26]。但是，杏果實(shí)的香氣產(chǎn)生不僅是多種揮發(fā)性化合物的綜合效應(yīng)結(jié)果，而且這些化合物還分屬多個(gè)代謝途徑控制、由多個(gè)基因協(xié)調(diào)控制。因此，這些化合物的調(diào)控基因以及它們與香氣之間的相關(guān)性都需要深入研究。

我國(guó)杏種質(zhì)資源雖然很豐富，包含有大量的濃香型種質(zhì)資源，但是如何在育種中利用這些資源，這就需要對(duì)含有豐富香氣物質(zhì)的優(yōu)良種質(zhì)資源進(jìn)行深入挖掘，在分子水平上尋找控制其香氣形成的遺傳機(jī)制。同時(shí)，在杏種質(zhì)利用與新品種選育中，應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)商熟期的香味組成及其含量，優(yōu)先選擇乙酸已酯、芳樟醇、紫羅蘭酮等香氣特征明顯的種質(zhì)或品系。

杏果實(shí)香氣品質(zhì)在果實(shí)適宜采收期前后變化很大，但是，有關(guān)該階段的田間管理措施和環(huán)境因子對(duì)香氣物質(zhì)形成的影響方面重視還不夠，特別是此時(shí)杏果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)合成與香氣形成的分子機(jī)理也需要進(jìn)行深入分析。

總之，隨著對(duì)杏果實(shí)香氣物質(zhì)研究的不斷深入，將為杏果實(shí)香氣品質(zhì)改良與調(diào)控技術(shù)提供更多的科學(xué)依據(jù)。