基于GC-MS的不同香蕉品種果實香氣品質(zhì)分析

趙 明，鄒 瑜，何海旺，武 鵬，龍 芳，莫天利，黃 相

(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，廣西 南寧 530007)

【研究意義】香蕉(Musaspp.)隸屬于芭蕉科芭蕉屬，是我國熱帶亞熱帶地區(qū)大量栽培的水果品種之一，在我國鮮果產(chǎn)業(yè)中占支柱性地位，栽培品種中以普通香蕉(AAA基因型香牙蕉)的種植面積最大，其次是粉蕉和大蕉(均為ABB基因型)等特色蕉品種，蕉類資源品質(zhì)性狀的遺傳多樣性較豐富[1]。隨著人們對農(nóng)作物品質(zhì)及風(fēng)味要求的不斷提高，其揮發(fā)性香氣成分組成已成為評價、引導(dǎo)消費趨向和開發(fā)利用的標(biāo)志性品質(zhì)屬性指標(biāo)[2]，其中，香蕉的香氣品質(zhì)已成為香蕉品種選育、栽培管理及采后處理等領(lǐng)域的研究重點。香蕉果實屬呼吸躍變型果實，其成熟果實中的揮發(fā)性物質(zhì)成分和含量賦予蕉果獨特的香氣特征，被譽為“快樂之果”。但是，前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分品種香蕉的香味很濃郁，而一些品種香蕉缺乏香味。因此，分析不同品種香蕉果實的香氣品質(zhì)特征，對進(jìn)一步開展香蕉果實品質(zhì)評價和新品種選育具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】國內(nèi)外學(xué)者從香蕉果肉中鑒定出的揮發(fā)性香氣成分有230多種，其中酯類、醇類和羰基化合物是最主要的香氣成分類別[3]，乙酸異戊酯被認(rèn)為是最主要的特異性香味物質(zhì)[4]。香蕉品種的遺傳因素、生產(chǎn)區(qū)域環(huán)境、種植管理方式、采收時果實的成熟度及保鮮貯藏方式等是其果實香氣物質(zhì)形成與釋放差異的來源[5-6]。Serkan等[7]研究發(fā)現(xiàn)，保護(hù)地栽培模式下矮稈香芽蕉蕉果的香味物質(zhì)種類和含量均低于露地栽培模式。李映暉等[8]研究表明，增施魚粉和花生麩均能顯著增加蕉果揮發(fā)性香氣成分的種類和含量，增施花生麩可使粉蕉熟果增加3種酯類和1種酮類物質(zhì)，增施魚粉可增加5種酯類和1種酮類物質(zhì)。香蕉不同后熟階段的揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量差異十分明顯，醛類和醇類物質(zhì)是香蕉果實膨大階段的主要揮發(fā)性物質(zhì)，而黃熟階段以酯類(乙酸酯和丁酸酯)物質(zhì)為主，過熟階段的果實則產(chǎn)生酒味，此時醇類物質(zhì)開始增多[9-10]。Nogueira等[11]研究認(rèn)為，不同香蕉品種在香氣成分種類和含量方面具有各自的獨特特征。黎源[12]研究顯示，普通香蕉和粉蕉因基因型不同，其成熟果實在香氣成分和含量上存在明顯差異，且不同時間和空間成熟果實的香氣物質(zhì)差異均較明顯，以普通香蕉品種中檢測出的揮發(fā)性物質(zhì)明顯多于粉蕉品種；普通香蕉成熟果實的香氣物質(zhì)類型較粉蕉更豐富，可能是普通香蕉成熟果實香味較粉蕉更濃郁的原因?！颈狙芯壳腥朦c】常規(guī)分析檢測技術(shù)所采用的頂空進(jìn)樣分析靈敏度較低，致使很多含量較低的揮發(fā)性物質(zhì)不能檢測到，但應(yīng)用溶劑萃取等技術(shù)卻會使揮發(fā)性香氣組分損失或變性[13-14]，而目前利用頂空固相微萃取法[15-16]比較不同基因組類型蕉類多個品種香蕉果實中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的研究鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)分離兩個基因組類型蕉類(ABB型粉蕉和AAA型普通香蕉)7個品種(ABB基因型的金粉1號、30b、32b、35b和55b及AAA基因型的桂蕉6號和寶島蕉)成熟蕉果的主要香氣物質(zhì)，測定分析其香氣特征成分及其含量差異，為進(jìn)一步開展香蕉果實品質(zhì)評價研究及新品種選育提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料包括ABB基因組類型的5個粉蕉品種(種質(zhì))，分別為金粉1號、30b、32b、35b和55b及AAA基因組類型的2個普通香蕉品種桂蕉6號和寶島蕉，均種植于廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院里建英才基地，田間管理措施相同。分別在各品種實際成熟采收期采樣，挑選果形端正、無損傷、飽滿度一致的果實，采收后立刻帶回實驗室。果實先清洗再用殺菌劑浸泡1.0 min，取出晾干后置于室溫下自然后熟，以果皮整體轉(zhuǎn)黃為成熟標(biāo)準(zhǔn)取樣。用液氮將去除果皮的果肉速凍，置于-80 ℃冰箱保存待檢測，檢測儀為SCION SQ 456-GC(布魯克，美國)。

1.2 試驗方法

樣品處理(固相微萃取法)：取5.0 g樣品切碎后置于20.0 mL頂空瓶中，加入10.0 μl 20.0 μg/mL 2-辛醇作內(nèi)標(biāo)(RT 16.4 min)，將老化后的75.0 μm CAR/PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空部分，于40 ℃吸附30.0 min后取出插入氣相色譜進(jìn)樣口，于250 ℃解吸3.0 min，同時啟動儀器采集數(shù)據(jù)，重復(fù)3次。

氣相色譜條件：色譜柱為DB-WAX(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm)毛細(xì)管柱，柱溫40 ℃(保留3.0 min)；以3.5 ℃/min升溫至230 ℃，保持7.0 min；汽化室溫度250 ℃；載氣為高純He；恒定流量，載氣流量0.8 mL/min；進(jìn)樣量1.0 μl。

質(zhì)譜檢測條件：離子源為EI+；離子源溫度200 ℃；四極桿溫度150 ℃；電子能量70 eV；射電流100.0 μA；倍增器電壓1000 V；接口溫度250 ℃；質(zhì)量范圍30～550 amu。

香氣化合物定性與定量：采集到的質(zhì)譜圖用NIST11標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索比對并與有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行核對，初步確定各品種香蕉樣品所含的香氣物質(zhì)種類。利用峰面積歸一化法定量分析各分離組分的相對含量。

組分相對含量(%)=(各分離組分的峰面積/總峰面積)×100。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Excel 2010和SPSS 16.0對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，以Duncan's新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 香蕉品種香氣成分的總離子流圖及含量

從圖1～2出峰情況可看出，相同成熟階段不同品種香蕉果實的香氣物質(zhì)種類及其含量間存在差異，其中，普通香蕉品種中桂蕉6號和寶島蕉成熟果實的主要香氣物質(zhì)種類相近，但二者的豐富度明顯高于粉蕉品種，而粉蕉品種中僅55b的香氣物質(zhì)成分種類較多，豐富度以金粉1號較高。

2.2 不同品種香蕉的香氣成分分析

由表1可知，從7個品種香蕉果實中共檢測出48種香氣成分，其中，各品種共有的香氣物質(zhì)為15種，香蕉成熟時的標(biāo)志物酯類物質(zhì)(乙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯等)有13種，羰基化合物有2種；各品種中均以酯類物質(zhì)種類最多、含量最高。

表1 不同品種成熟香蕉果實的香氣成分及其相對含量比較

在粉蕉品種中，30b果實中檢測出酯類香氣物質(zhì)種類有22種，其中相對含量>5.00 %的有3種，排序為丁酸丁酯(5.54 %)>乙酸異戊酯(5.35 %)=異丁酸異戊酯(5.35 %)，這3個組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的16.24 %；32b果實中檢測出酯類香氣物質(zhì)種類有20種，其中相對含量>5.00 %的有3種，排序為乙酸異戊酯(15.40 %)>異丁酸異戊酯(7.78 %)>丁酸丁酯(5.35 %)，這3個組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的28.53 %；35b果實中檢測出酯類香氣物質(zhì)種類有18種，其中相對含量>5.00 %的有3種，排序為乙酸乙酯(6.39 %)>丁酸異戊酯(5.93 %)>己酸乙酯(5.17 %)，這3個組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的17.49 %；55b果實中檢測出酯類香氣物質(zhì)種類有22種，其中相對含量>5.00 %的酯類有4種，排序為乙酸異戊酯(9.78 %)>異丁酸異戊酯(9.77 %)>丁酸丁酯(5.65 %)>己酸乙酯(5.32 %)，這4個組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的30.52 %；金粉1號果實中檢測出酯類香氣物質(zhì)種類有21種，其中相對含量>5.00 %的有6種，排序為乙酸異戊酯(11.49 %)>異丁酸異戊酯(9.38 %)>己酸乙酯(7.71 %)>乙酸丁酯(6.23 %)>乙酸仲戊酯(5.96 %)>乙酸乙酯(5.84 %)，這6個組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的46.61 %。在普通香蕉品種中，桂蕉6號果實檢測出酯類香氣物質(zhì)種類有23種，其中相對含量>5.00 %的有4種，排序為乙酸異戊酯(18.00 %)>異丁酸異戊酯(10.60 %)>己酸乙酯(6.54 %)>丁酸丁酯(5.09 %)，這4個組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的40.23 %；寶島蕉果實檢測出酯類香氣物質(zhì)種類有24種，其中相對含量>5.00 %的有5種，排序為乙酸異戊酯(15.69 %)>異丁酸異戊酯(6.33 %)>乙酸仲戊酯(5.68 %)>己酸乙酯(5.60 %)>丁酸丁酯(5.07 %)，這5個組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的38.37 %。可見，各品種香蕉的主要酯類香氣物質(zhì)種類相近，但含量間存在明顯差異。其中，異丁酸異戊酯含量在7個品種中均較高，乙酸異戊酯含量在除35b外的6個品種中較高，丁酸丁酯和己酸乙酯含量在4個品種中較高，說明異丁酸異戊酯、乙酸異戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯可能是香蕉果實中穩(wěn)定存在的關(guān)鍵香氣物質(zhì)組分，代表黃熟香蕉的特征香氣。此外，7個品種香蕉成熟果實中均檢測出羰基化合物，其中 E-2-己烯醛和2-戊酮在7個品種中均被檢出，己醛和2-庚酮在5個品種中被檢出。從羰基化合物占揮發(fā)性成分的相對含量看，品種間存在差異，其中，普通香蕉品種的羰基化合物種類總體上多于粉蕉品種，寶島蕉的E-2-己烯醛、異戊醛、2-庚酮、2-戊酮、仲辛酮和2-乙基呋喃等羰基化合物的相對含量均顯著高于桂蕉6號(P<0.05)，尤其E-2-己烯醛的相對含量在被測樣品中最高。醇類、酸類、酚類及其他類物質(zhì)在各品種中均有檢出，但相對含量均不高。

續(xù)表1 Continued table 1

2.3 香氣成分類別及其相對含量的差異分析

由表2可知，從供試7個品種香蕉果實中檢測出的48種香氣成分分別屬于酯類、羰基化合物、醇類、酸類、酚類和其他類等六大類物質(zhì)；分別在30b、32b、35b、55b、金粉1號、桂蕉6號和寶島蕉檢測出的32、32、28、34、31、40和41種香氣成分中，均以酯類物質(zhì)種類最多，分別為22、20、18、22、21、23和24種，而羰基化合物、醇類、酚類和酸類和其他類物質(zhì)的種類相對較少。說明普通香蕉品種的香氣物質(zhì)種類和酯類物質(zhì)種類均明顯多于粉蕉品種，而粉蕉品種中以55b的香氣物質(zhì)種類最豐富。

從表2可看出，普通香蕉中寶島蕉成熟果實的揮發(fā)性香氣物質(zhì)總相對含量最高，為80.70 %，桂蕉6號次之，為78.47 %，而各粉蕉品種成熟果實的香氣物質(zhì)總相對含量均低于普通香蕉品種；在粉蕉品種中，金粉1號的香氣物質(zhì)總相對含量最高，為66.20 %；各品種香蕉果實不同種類香氣物質(zhì)的相對含量中均以酯類物質(zhì)相對含量最高，占香氣物質(zhì)總含量的33.51 %～72.66 %，其中，桂蕉6號果實的酯類物質(zhì)相對含量最高(72.66 %)，寶島蕉次之(69.13 %)，而在粉蕉品種中，金粉1號果實的酯類物質(zhì)相對含量最高(61.26 %)，55b次之(52.81 %)。說明普通香蕉品種果實香味濃郁且優(yōu)于粉蕉品種，而粉蕉品種中以金粉1號和55b的香味較佳。

表2 不同品種香蕉成熟果實中各類香氣物質(zhì)的種類和相對含量

羰基化合物是另一種主要香氣組分，各品種香蕉果實中羰基化合物種類為5～9種，相對含量為2.01 %～7.95 %，7個品種香蕉果實中檢測到的羰基化合物的相對含量排序為寶島蕉>32b>55b>桂蕉6號>30b>金粉1號>35b；各品種成熟果實中還檢測出少數(shù)類型、相對含量較低(<1.00 %)的醇類、酸類、酚類及其他類揮發(fā)性香氣成分。

3 討 論

香蕉果實因香氣濃郁、口味香甜而深受消費者喜愛，其香氣組分多且含量十分豐富，但不同品種無論在揮發(fā)性香氣組分種類、相對含量、所占比例還是特有成分等方面均存在較大差異。已有研究表明，酯類物質(zhì)尤其乙酸異戊酯是香蕉果實中的重要揮發(fā)性風(fēng)味化合物[17]。本研究中，ABB基因型和AAA基因型7個品種香蕉揮發(fā)性香氣成分的組成和含量均存在一定差異，其中，香氣物質(zhì)中酯類化合物的種類及相對含量均較多或較高，表現(xiàn)出甜香特征；各品種檢測到酯類物質(zhì)有18～24種，其含量占香氣物質(zhì)總含量的33.51 %～72.66 %，尤其以異丁酸異戊酯、乙酸異戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯的含量較高，這些物質(zhì)可能是香蕉果實中穩(wěn)定存在的關(guān)鍵香氣物質(zhì)成分。醇類物質(zhì)是香蕉果實中另一種重要風(fēng)味化合物[18]，但本研究檢測到的醇類物質(zhì)相對含量均低于1.00 %。受試驗背景條件影響，本研究從7個品種香蕉成熟果實中共檢出48種揮發(fā)性物質(zhì)成分，與李彥彪等[19]研究認(rèn)為果實香氣物質(zhì)的形成同時受多重因素影響，品種和成熟度等內(nèi)部因素差異及氣候條件、土壤環(huán)境、栽培管理及檢測分析差異等外部環(huán)境也是影響果實香氣物質(zhì)種類和含量的關(guān)鍵因素的觀點一致。

香蕉香氣成分不僅是評價香蕉果實采后商品壽命的重要指標(biāo)，也是評價其果實品質(zhì)的重要因素。朱虹等[20]研究發(fā)現(xiàn)，處于不同成熟階段香蕉果實的香氣成分種類和相對含量存在明顯差異，不同成熟階段香蕉各具特有香氣。沈玲[21]研究表明，綠熟階段香蕉果實的揮發(fā)性物質(zhì)種類較少，相對含量較低，酯類成分非常少，醛類和醇類是主要的揮發(fā)性物質(zhì)，果香很淡，醛類物質(zhì)產(chǎn)生的典型青草氣味是綠熟階段香蕉果實最主要的特征香氣；進(jìn)入黃熟階段，香蕉果實中的揮發(fā)性物質(zhì)種類及含量隨著呼吸躍變等系列反應(yīng)而明顯上升，此階段酯類物質(zhì)成分明顯增加，形成特有的濃郁酯香氣特征；而由黃熟階段向過熟階段轉(zhuǎn)變時，醇類物質(zhì)的比例顯著上升，特別是乙醇濃度顯著升高，香蕉散發(fā)出較濃的酒精味[22]。本研究僅比較分析7個品種香蕉果實黃熟階段的特征性香氣及化學(xué)組成差異，今后還應(yīng)進(jìn)行不同成熟階段特征性香氣成分種類與含量差異分析研究，以便更客觀地反映不同品種香蕉、不同成熟階段特征香氣成分間的差異，以實現(xiàn)對香蕉香氣品質(zhì)的客觀評價。

4 結(jié) 論

相同成熟階段不同品種香蕉果實的香氣物質(zhì)種類及其含量間存在明顯差異，但主要香氣物質(zhì)均為乙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯等酯類物質(zhì)；普通香蕉品種成熟果實的香氣物質(zhì)種類和含量均多于或高于粉蕉品種，而粉蕉品種中以55b的香氣物質(zhì)種類最豐富，金粉1號的香氣物質(zhì)相對含量最高。