蘋(píng)果新品種‘瑞雪’、‘瑞香紅’及其親本香氣物質(zhì)差異分析

孟智鵬，陳榮鑫，楊舜博，閆雷玉，楊亞州，趙政陽(yáng),2,*

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.陜西省蘋(píng)果工程技術(shù)研究中心，陜西楊凌 712100）

蘋(píng)果（Malus×domesticaBorkh.）是世界四大水果之一，在世界各地被廣泛栽培[1]。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和消費(fèi)水平的上升，人們對(duì)蘋(píng)果風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)的要求也逐漸提升。香氣性狀是影響蘋(píng)果風(fēng)味品質(zhì)的重要因素之一，怡人的香氣有利于增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。蘋(píng)果的香氣物質(zhì)是由各類(lèi)揮發(fā)性物質(zhì)按照一定的比例構(gòu)成的，并且不同蘋(píng)果品種之間香氣物質(zhì)成分的含量和種類(lèi)差異較大[2?3]。蘋(píng)果香氣依據(jù)組成成分、含量及比例可分為兩種類(lèi)型：第一類(lèi)為“甜香型”，香氣物質(zhì)主要以酯類(lèi)物質(zhì)為主；第二類(lèi)為“青香型”，主要以醛類(lèi)、醇類(lèi)和烯烴類(lèi)等物質(zhì)為主[4]。

培育品質(zhì)優(yōu)良、營(yíng)養(yǎng)豐富的品種，是育種者一直追求的目標(biāo)[5]。‘瑞雪’和‘瑞香紅’是由西北農(nóng)林科技大學(xué)培育的蘋(píng)果新品種，父母本為‘粉紅女士’和‘富士’蘋(píng)果[6?7]，且兩個(gè)蘋(píng)果新品種的外觀品質(zhì)、耐藏性、風(fēng)味等特點(diǎn)均優(yōu)于其父母本[8?9]，兩個(gè)新品種雖具有相同的親本，但無(wú)論是外在的果形、色澤還是內(nèi)在的風(fēng)味、香氣都具有很大的差異。WANG 等[10]研究表明，用不同蘋(píng)果品種對(duì)母本富士授粉，其香氣物質(zhì)與父本蘋(píng)果品種明顯相關(guān)。但在品種選育中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)新品種具有相同的親本，而風(fēng)味和香氣卻存在較大的差異，因此研究其香氣成分特點(diǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究以‘瑞雪’和‘瑞香紅’兩個(gè)蘋(píng)果新品種及其親本為試驗(yàn)材料，對(duì)果實(shí)香氣物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定分析，對(duì)比香氣物質(zhì)差異，進(jìn)一步明確兩個(gè)新品種特殊香氣的形成原因，從而為新品種的推廣和應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)，并為蘋(píng)果風(fēng)味遺傳改良以及未來(lái)蘋(píng)果育種提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘瑞雪’、‘瑞香紅’、‘富士’和‘粉紅女士’4 個(gè)蘋(píng)果品種 于2019 年取自西北農(nóng)林科技大學(xué)白水蘋(píng)果試驗(yàn)站。試驗(yàn)樹(shù)栽培環(huán)境及田間管理方式相同，果實(shí)采取無(wú)袋栽培。根據(jù)感官評(píng)價(jià)以及淀粉染色綜合確定果實(shí)的成熟度。分別從三棵樹(shù)的外圍中部隨機(jī)選擇6 個(gè)大小一致、色澤均勻、無(wú)病蟲(chóng)害和機(jī)械損傷的成熟果實(shí)。

50/30 μm DVB/CAR/PDMS 萃取頭和固相微萃取手柄 美國(guó)Supleco 公司；Trace DSQ GC/MS 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Thermo Scientific 公司；A11 液氮研磨儀 德國(guó)IKA 公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 果實(shí)取樣樣品的存取 采收后當(dāng)天即進(jìn)行取樣和存樣，用削皮機(jī)器削取6 個(gè)蘋(píng)果的果皮，厚小于0.5 mm，迅速在液氮中進(jìn)行速凍，并進(jìn)行混樣（生物學(xué)重復(fù)），最后用液氮速凍后用液氮研磨儀磨成粉狀，存放于?80 ℃冰箱，用于揮發(fā)性香氣物質(zhì)的測(cè)定。每次測(cè)定3 次重復(fù)（技術(shù)重復(fù)）。

1.2.2 揮發(fā)性香氣物質(zhì)測(cè)定 果實(shí)的香氣物質(zhì)采用頂空固相微萃取法進(jìn)行提?。涸跇悠菲浚?0 mL）中首先加入1 g 氯化鈉，然后加入磁力攪拌子和5 g 樣品，最后加入10 μL 內(nèi)標(biāo)物3-壬酮（0.04 g·L?1）后，快速用錫箔紙封口并蓋緊瓶蓋，放于磁力攪拌加熱板上平衡10 min，將萃取頭插入樣品瓶中吸附40 min，插入GC 進(jìn)樣口（250 ℃），進(jìn)行2.5 min 的解吸后取出萃取頭。

1.2.3 色譜-質(zhì)譜條件色譜柱 HP-INNOWax 毛細(xì)管色譜柱，（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：高純氦氣；流速：1.0 mL·min?1；進(jìn)樣口溫度：230 ℃；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；柱溫：采用程序升溫，初始溫度40 ℃，并保持3 min；然后先以5 ℃·min?1升到150 ℃，之后以10 ℃·min?1升到220 ℃，保持5 min。電子電離（EI 源）電子轟擊能量：70 eV；離子源溫度：240 ℃；傳輸線溫度：240 ℃。

1.2.4 定性與定量 被萃取的香氣物質(zhì)經(jīng)GC-MS分析，通過(guò)計(jì)算機(jī)檢索NIST 2014 標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)，參考正反匹配度、保留時(shí)間，加以蘋(píng)果香氣相關(guān)研究資料多方面對(duì)比分析，確認(rèn)各種香氣成分；各成分相對(duì)含量采用峰面積歸一化法計(jì)算，并選擇3-壬酮為內(nèi)標(biāo)計(jì)算各組分含量:各組分含量（μg·kg?1） = （組分峰面積/內(nèi)標(biāo)的峰面積）×內(nèi)標(biāo)濃度（g·L?1）×10 μL/樣品質(zhì)量（kg）。香氣值為某化合物含量與該化合物香氣閾值的比值，通過(guò)計(jì)算l g（香氣值）來(lái)確定不同品種特征香氣，當(dāng)l g（香氣值）大于0 時(shí)證明該化合物含量大于該化合物香氣閾值，即為特征香氣物質(zhì)[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 ‘瑞雪’、‘瑞香紅’及其親本總香氣物質(zhì)分析

2.1.1 香氣物質(zhì)成分分析 由表1 可知，從4 個(gè)蘋(píng)果品種中共檢測(cè)出58 種香氣物質(zhì)：其中酯類(lèi)32 種、醛類(lèi)11 種、醇類(lèi)3 種、酮類(lèi)2 種、酸類(lèi)4 種以及其他類(lèi)6 種（表1）。其中‘瑞香紅’香氣物質(zhì)種類(lèi)是最多的，從香氣物質(zhì)分類(lèi)來(lái)看，酯類(lèi)香氣物質(zhì)種類(lèi)數(shù)最多（32 種），酮類(lèi)最少（2 種）。4 個(gè)品種共有香氣物質(zhì)有18 種，其中乙酸己酯、己酸丁酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、2-己烯醛、反式ɑ-柑油烯和ɑ-法尼烯等含量在各個(gè)品種中均表現(xiàn)較高；4 個(gè)品種特有的香氣物質(zhì)共15 種，其中‘瑞香紅’具有7 種特有香氣物質(zhì)，分別是辛酸乙酯、庚酸丁酯、辛酸丁基酯、癸酸異丁酯、（E）-2-己烯醛、3-癸烯酸和古巴烯，且在4 個(gè)品種中特有香氣物質(zhì)是最多的?！鹧? 種特有香氣物質(zhì)分別是：2 甲基-4 戊烯醛、（Z）-2-壬烯醛和（E）-2-癸烯醛。

2.1.2 香氣物質(zhì)含量分析 ‘瑞雪’和‘瑞香紅’的香氣物質(zhì)總含量分別為12623.12 和35965.84 μg/kg，其父本‘粉紅女士’和母本‘富士’香氣物質(zhì)總含量分別為14532.34 和4202.47 μg/kg（表1），且‘瑞香紅’香氣物質(zhì)總含量是‘富士’的8.9 倍。從各類(lèi)香氣物質(zhì)種類(lèi)來(lái)看：酯類(lèi)物質(zhì)總含量為38356.33 μg/kg 是最多的，其次醛類(lèi)和其他類(lèi)物質(zhì)總含量分別為8366.72 μg/kg和19842.55 μg/kg，酮類(lèi)物質(zhì)總含量為78.35 μg/kg是最低的。

表1 四個(gè)蘋(píng)果品種主要香氣物質(zhì)種類(lèi)及含量Table 1 Types and contents of main aroma substances of four apple cultivars

2.2 ‘瑞雪’、‘瑞香紅’及其親本各類(lèi)香氣物質(zhì)分析

2.2.1 香氣物質(zhì)成分分析 在四個(gè)品種中酯類(lèi)香氣物質(zhì)種類(lèi)是最多的，其中‘瑞香紅’（28 種）含有酯類(lèi)香氣物質(zhì)種類(lèi)是最多的，其次是‘富士’（23 種）和‘粉紅女士’（21 種），‘瑞雪’（18 種）的酯類(lèi)香氣物質(zhì)種類(lèi)在四個(gè)品種中是最少的（表1），與‘瑞香紅’相差10 種酯類(lèi)香氣物質(zhì)成分。香氣物質(zhì)種類(lèi)第二位的是醛類(lèi)，其中‘瑞雪’（9 種）醛類(lèi)香氣物質(zhì)種類(lèi)最多，其次是‘富士’（7 種）和‘粉紅女士’（5 種），醛類(lèi)香氣物質(zhì)種類(lèi)最少的是‘瑞香紅’（3 種），和‘瑞雪’相差6 種。醇類(lèi)、酮類(lèi)、酸類(lèi)和其他類(lèi)在4 個(gè)品種中的種類(lèi)均較少，且相差較小。在4 個(gè)品種中‘瑞雪’含有最多種類(lèi)的醇類(lèi)（3 種）和酮類(lèi)（2 種）香氣物質(zhì)，‘粉紅女士’含有最多種類(lèi)的酸類(lèi)香氣物質(zhì)（4 種）。

2.2.2 香氣物質(zhì)含量分析 4 個(gè)品種中‘瑞香紅’（22351.48 μg/kg）酯類(lèi)香氣物質(zhì)含量最高，其次是‘粉紅女士’（8203.82 μg/kg）和‘瑞雪’（5204.55 μg/kg），‘富士’（2596.48 μg/kg）的酯類(lèi)香氣物質(zhì)含量是最低的（表1），且‘瑞香紅’酯類(lèi)香氣物質(zhì)含量是‘富士’的8.6 倍；其中己酸丁酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯和己酸己酯是這4 個(gè)品種共有的，且在酯類(lèi)物質(zhì)總含量中占比例較大（表2）。醛類(lèi)香氣物質(zhì)含量較高的是‘瑞香紅’（3204.45 μg/kg）和‘瑞雪’（2815.66 μg/kg），其次是‘粉紅女士’（1684.40 μg/kg），含量最低的是‘富士’（662.21 μg/kg），‘瑞香紅’和‘瑞雪’分別是其4.8 倍和4.2 倍；其中己醛和2-己烯醛是4 個(gè)品種共有的，且在醛類(lèi)物質(zhì)總含量占比例較大。醇類(lèi)香氣物質(zhì)含量最高的是‘瑞雪’（195.15 μg/kg）與親本相比較，分別是‘富士’（51.94 μg/kg）的3.7 和‘粉紅女士’（53.73 μg/kg）的3.6 倍；‘瑞香紅’（85.96 μg/kg）的醇類(lèi)香氣物質(zhì)含量也相對(duì)高于其親本；其中正己醇是是四個(gè)品種共有的醇類(lèi)物質(zhì)。其他類(lèi)香氣物質(zhì)含量最高的是‘瑞香紅’（10124.10 μg/kg），其次是‘粉紅女士’（4503.56 μg/kg）和‘瑞雪’（4336.04 μg/kg），含量最低的是‘富士’（878.85 μg/kg），‘瑞香紅’和‘瑞雪’分別是其11.5 倍和4.9 倍；其中反式ɑ-柑油烯和ɑ-法尼烯是四個(gè)品種共有的，且含量在4 個(gè)品種中所占比例較大。

表2 不同品種采收期果實(shí)中主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)Table 2 Main volatile aroma substances in fruits of different varieties at harvest

續(xù)表2

2.3 果實(shí)特征香氣物質(zhì)分析

不同香氣物質(zhì)的閾值是不同的，故對(duì)蘋(píng)果整體香氣貢獻(xiàn)不能僅憑其含量的高低來(lái)準(zhǔn)確判斷。特征香氣物質(zhì)是蘋(píng)果中主要決定果實(shí)香味的物質(zhì)，能夠?qū)麑?shí)香味產(chǎn)生較大影響。如表3 所示，‘瑞雪’、‘瑞香紅’、‘富士’和‘粉紅女士’分別有10、13、8 和8 種特征香氣物質(zhì)，從特征香氣物質(zhì)的種類(lèi)數(shù)來(lái)看‘瑞香紅’最多，‘瑞雪’次之，‘富士’和‘粉紅女士’最少，且兩個(gè)新品種的特征香氣物質(zhì)種類(lèi)數(shù)皆高于其父母本親本‘粉紅女士’和‘富士’。

表3 不同品種部分揮發(fā)性香氣物質(zhì)及含量Table 3 Volatility components and content of different apple cultivars

‘瑞雪’的特征香氣物質(zhì)為2-甲基-丁酸丁酯、乙酸己酯、丙酸己酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、己醛、壬醛、（Z）-2-庚烯醛和1-辛烯-3-酮共10 種，其中6 種酯類(lèi)，3 種醛類(lèi)和1 種酮類(lèi)?！鹣慵t’的特征香氣物質(zhì)為乙酸丁酯、丙酸丁酯、乙酸戊酯、丁酸丁酯、2-甲基-丁酸丁酯、乙酸己酯、丙酸己酯、己酸丁酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、己醛和（E）-2-己烯醛共13 種，其中11 種酯類(lèi)和2 種醛類(lèi)?！皇俊奶卣飨銡馕镔|(zhì)為丙酸丁酯、2-甲基-丁酸丁酯、乙酸己酯、丙酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、己醛和壬醛共8 種，其中6 種酯類(lèi)和2 種醛類(lèi)?！奂t女士’的特征香氣物質(zhì)為乙酸己酯、丙酸己酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、己醛、（Z）-2-庚烯醛和1-辛烯-3-酮共8 種，其中5 種酯類(lèi)、2 種醛類(lèi)和1 種酮類(lèi)。

4 個(gè)品種中檢測(cè)出的特征香氣中有5 種特征香氣組分是共同擁有的，據(jù)嗅感描述[12?15]可分為果香型（乙酸己酯和丙酸己酯）；蘋(píng)果香（2-甲基丁酸己酯）；青香型（己醛）；甜香（己酸己酯）共4 類(lèi)。果香型的乙酸丁酯、蘋(píng)果香的乙酸戊酯、腐爛味的丁酸丁酯、青蘋(píng)果香的己酸丁酯和青香型的（E）-2-己烯醛是‘瑞香紅’獨(dú)有的特征香氣物質(zhì)，這些特征香氣物質(zhì)構(gòu)成了‘瑞香紅’香味的獨(dú)特性。蘋(píng)果香的2-甲基-丁酸丁酯是‘瑞雪’、‘瑞香紅’和‘富士’共有的特征香氣物質(zhì)，但‘粉紅女士’并不具有。蘋(píng)果香的丁酸己酯是‘瑞雪’、‘瑞香紅’和‘粉紅女士’共有的特征香氣物質(zhì)，但并不是‘富士’的特征香氣物質(zhì)?！鹧汀皇俊哂谢ㄏ阈偷娜扇┳鳛樘卣飨銡馕镔|(zhì)，‘瑞香紅’和‘粉紅女士’并不具備；同時(shí)‘瑞雪’和‘粉紅女士’具有青香型的（Z）-2-庚烯醛和果香型的1-辛烯-3-酮作為特征香氣物質(zhì)，‘瑞香紅’和‘富士’并不具有。

3 討論

香氣是蘋(píng)果品質(zhì)中一項(xiàng)重要的內(nèi)在指標(biāo)[17]，且果實(shí)香氣是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，通常在果實(shí)成熟階段會(huì)大量形成[18?19]。蘋(píng)果現(xiàn)已測(cè)定出300 多種的揮發(fā)性物質(zhì)，主要是一些酯、醇和醛類(lèi)物質(zhì)等[20]。醛類(lèi)物質(zhì)在未完全成熟的果實(shí)中含量較為豐富，在成熟的果實(shí)中酯類(lèi)物質(zhì)是最為豐富的[21?22]，與本研究的結(jié)果一致。何明茜[23]在兩類(lèi)葡萄雜交群體研究中發(fā)現(xiàn)子代中的多數(shù)香氣物質(zhì)含量低于親本均值，但本研究結(jié)果與其略有不同：兩個(gè)蘋(píng)果新品種大部分香氣物質(zhì)含量均高于親本，這可能是在品種選育過(guò)程中加上了人為的定向選擇，兩個(gè)新品種可能是雜交群體中較稀有的存在，同時(shí)顯示了兩個(gè)新品種的優(yōu)越性。相關(guān)研究[24?26]表明：乙酸己酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、2-己烯醛和ɑ-法尼烯等物質(zhì)是蘋(píng)果中常見(jiàn)香氣物質(zhì)，且會(huì)在后代呈廣泛分離，在本研究結(jié)果中4 個(gè)蘋(píng)果品種均含有這些物質(zhì)，且兩個(gè)蘋(píng)果新品種與其親本的香氣物質(zhì)在種類(lèi)和含量上均存在差異。

蘋(píng)果的特征香氣物質(zhì)的含量越高，種類(lèi)越多，果實(shí)的整體香氣就越濃郁[27]，在本研究中，‘瑞雪’和‘粉紅女士’的特征香氣種類(lèi)較為相似，但‘瑞雪’的特征香氣種類(lèi)要多于‘粉紅女士’，這可能是‘瑞雪’香氣優(yōu)于‘粉紅女士’的重要原因。‘瑞香紅’和‘富士’的特征香氣種類(lèi)相較為相似，但‘瑞香紅’在種類(lèi)和含量均遠(yuǎn)高于‘富士’，這可能是‘瑞香紅’香氣優(yōu)于‘富士’的重要原因。兩個(gè)新品種的特征香氣物質(zhì)整體表現(xiàn)都要高于其親本，這可能是其能在雜交選育過(guò)程中表現(xiàn)突出的原因之一；同時(shí)兩個(gè)新品種間特征香氣物質(zhì)存在一定差異，這可能是兩個(gè)新品種具有相同親本但香氣類(lèi)型卻完全不同的重要原因。相關(guān)研究[28]表明由于感官存在互作現(xiàn)象，果實(shí)香氣還與其質(zhì)地相關(guān)，因此兩個(gè)新品種具有相同親本但香氣類(lèi)型卻完全不同的具體原因還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

使用GC-MS 法對(duì)4 種蘋(píng)果品種香氣物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定分析，兩個(gè)新品種的香氣物質(zhì)均存在優(yōu)于父母本的現(xiàn)象。在特征香氣物質(zhì)方面，兩個(gè)新品種‘瑞香紅’、‘瑞雪’的特征香氣物質(zhì)高于其親本?！鹧兄饕憩F(xiàn)青香味的醛類(lèi)特征香氣物質(zhì)是最高的，屬于“青香型”蘋(píng)果；‘瑞香紅’中主要表現(xiàn)果香味的酯類(lèi)特征香氣物質(zhì)是最高的，屬于“甜香型”蘋(píng)果。兩個(gè)新品種在酯類(lèi)和醛類(lèi)香氣物質(zhì)的組成、含量以及特征香氣物質(zhì)方面存在較大差異，這可能是兩個(gè)蘋(píng)果新品種具有同親本但香氣類(lèi)型卻不同的重要原因。通過(guò)對(duì)蘋(píng)果新品種‘瑞雪’、‘瑞香紅’香氣成分的差異分析，可為其今后的推廣及應(yīng)用提供理論依據(jù)。