綠色櫻桃番茄果實揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

劉子記，劉維俠，牛 玉，楊 衍

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所 ?？?571101）

綠色櫻桃番茄，成熟果肉呈淺綠色，含有豐富的蛋白質(zhì)、糖、鋅元素和錳元素等，具有獨特的風(fēng)味品質(zhì)。隨著生活水平的提高，市售番茄的風(fēng)味和口感已不能滿足消費者的需求，番茄果實中風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量引起了研究人員和育種家的關(guān)注。揮發(fā)性芳香物質(zhì)是番茄風(fēng)味的主要決定因子，是由醇類、醛類、酮類、酯類以及含硫化合物等組成的混合物，這些物質(zhì)的氣味強度存在顯著差異，作為一個整體構(gòu)成了番茄的風(fēng)味特征。

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取方法主要包括蒸餾法、有機溶劑萃取法、超臨界CO萃取法和固相微萃取法等。頂空固相微萃取技術(shù)所需樣品量少，操作簡單，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)，可有效對揮發(fā)性風(fēng)味成分進行分析。目前，該方法已成功應(yīng)用于洋蔥、梅花、卷柏、柑橘、梨、甜瓜的揮發(fā)性風(fēng)味成分分析。國外關(guān)于番茄果實芳香物質(zhì)的研究始于20 世紀50 年代，隨著研究的逐步深入，越來越多的芳香物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)。常培培等分析了紫色番茄果實揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。Li 等研究發(fā)現(xiàn)番茄不同果實部位的揮發(fā)性物質(zhì)存在顯著不同。Zhu 等比較了不同番茄汁風(fēng)味物質(zhì)的差異。劉明池等總結(jié)了番茄果實主要芳香物質(zhì)的種類，不同芳香物質(zhì)對番茄果實風(fēng)味的貢獻，闡述了不同成熟時期、不同栽培條件下番茄果實芳香物質(zhì)的變化情況，對番茄果實揮發(fā)性芳香物質(zhì)的形成途徑、關(guān)鍵酶及影響番茄果實芳香物質(zhì)變化的外界因素進行了分析。王歡歡等總結(jié)了番茄果實呈香組分的組成及其代謝途徑，歸納了呈香組分在脂肪酸代謝途徑、氨基酸代謝途徑和類胡蘿卜素代謝途徑中的形成過程。截至目前，有關(guān)綠色櫻桃番茄果實揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究鮮有報道。筆者在本試驗中擬利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)對2 個綠色櫻桃番茄品種成熟果實中揮發(fā)性物質(zhì)的種類及相對含量進行比較分析，以期為綠色櫻桃番茄品種的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試綠色櫻桃番茄品種為綠星和翡翠，分別由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心和北京博收種子有限公司提供。材料于2018 年10 月底定植在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院五隊試驗基地，采取相同的栽培管理措施，2019 年3 月中旬，每份材料采收自植株生長狀況，成熟度和大小均勻一致5 株上的5 枚果實進行揮發(fā)性物質(zhì)測定與分析，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測定在貴州省中國科學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)重點實驗室進行。

1.2 方法

1.2.1 儀器設(shè)備 HP6890/5975C 氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀購自美國安捷倫公司。手動固相微萃取裝置購自美國Supelco 公司，萃取纖維頭為2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex。

1.2.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測 取混勻樣品10 g 置于10 mL 固相微萃取儀采樣瓶中，插入裝有2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex 纖維頭的手動進樣器，在60 ℃的平板加熱條件下頂空萃取50 min后，移出萃取頭并立即插入氣相色譜儀進樣口（溫度250 ℃）中，熱解析5 min 進樣。色譜柱為FLM FB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細管柱，柱溫37 ℃保持2 min，以3 ℃·min升溫至160 ℃，再以6 ℃·min升溫至202 ℃，運行時間為40 min，汽化室溫度250 ℃，載氣為高純He（99.999%），柱前壓47.5 KPa，載氣流速為1.0 mL·min，不分流進樣；溶劑延遲時間為1 min，離子源為EI 源，離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃，電子能量70 eV，發(fā)射電流34.6 μA，倍增器電壓1565V，接口溫度280 ℃，質(zhì)量范圍29～500 amu。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 總離子流圖中的各峰經(jīng)質(zhì)譜計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及核對Nist 14 和Wiley275 標準質(zhì)譜圖，確定揮發(fā)性化學(xué)成分，用峰面積歸一化法測定各化學(xué)成分的相對質(zhì)量分數(shù)。

2 結(jié)果與分析

翡翠和綠星共檢測出揮發(fā)性物質(zhì)71 種。其中，醇類15 種，酮類3 種，酯類10 種，醛類20 種，烴類16 種，其他7 種（圖1，表1）。

圖1 揮發(fā)性物質(zhì)總離子流圖

2.1 翡翠揮發(fā)性物質(zhì)分析

翡翠含有58 種揮發(fā)性物質(zhì)，占色譜流出組分總含量的98.38%。其中，醇類13 種，相對含量為40.73%，Z-3-已烯醇相對含量最高，其次為3-甲基-1-丁醇。酮類3 種，相對含量為3.00%，1-戊烯-3-酮相對含量最高，其次為3-辛酮。酯類8 種，相對含量為8.71%，乙酸乙酯相對含量最高。醛類19 種，相對含量為31.51%，E-2-己烯醛相對含量最高，其次為2-辛烯醛。烴類9 種，相對含量為2.84%，β-水芹烯相對含量最高。其他6 種，相對含量為11.59%，2-異丁基噻唑相對含量最高，其次為2-戊基呋喃（表1，表2）。

2.2 綠星揮發(fā)性物質(zhì)分析

綠星含有62 種揮發(fā)性物質(zhì)，占色譜流出組分總含量的98.84%。其中，醇類15 種，相對含量為50.14%，Z-3-已烯醇相對含量最高，其次為2-甲基-1-丁醇。酮類2 種，相對含量為0.50%，1-戊烯-3-酮相對含量最高。酯類8 種，相對含量為8.53%，乙酸乙酯相對含量最高。醛類16 種，相對含量為29.49%，正己醛相對含量最高，其次為E-2-己烯醛。烴類14 種，相對含量為2.68%，β-水芹烯相對含量最高。其他7 種，相對含量為7.50%，1-硝基-3-甲基丁烷相對含量最高，其次為2-戊基呋喃（表1，表2）。

表1 綠色櫻桃番茄品種揮發(fā)性物質(zhì)及相對含量

表2 綠色櫻桃番茄品種揮發(fā)性物質(zhì)類別及相對含量

2.3 翡翠和綠星共有揮發(fā)性成分分析

翡翠和綠星具有49 種相同成分。其中，醇類13 種，酮類2 種，酯類6 種，醛類15 種，烴類7 種，其他6 種。醇類Z-3-已烯醇在翡翠和綠星中含量均最高。酮類1-戊烯-3-酮在翡翠和綠星中含量均最高。酯類乙酸乙酯在翡翠和綠星中含量均最高。醛類E-2-己烯醛在翡翠中含量最高，盡管在綠星中含量不是最高，但位居第二。烴類在翡翠和綠星中含量均不高。其他類物質(zhì)2-異丁基噻唑在翡翠中含量最高，而1-硝基-3-甲基丁烷在綠星中含量最高。

2.4 翡翠和綠星獨特揮發(fā)性成分分析

由表2、表3 可知，翡翠和綠星揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和含量存在明顯差異。翡翠中醇類相對含量最高，為40.73%，其次為醛類、其他類、酯類、酮類和烴類，相對含量分別為31.51%、11.59%、8.71%、3.00%和2.84%。綠星中醇類相對含量最高，為50.14%，其次為醛類、酯類、其他類、烴類和酮類，相對含量分別為29.49%、8.53%、7.50%、2.68%和0.50%。翡翠含有9 種特有香氣成分，相對含量為3.04%。其中，酮類1 種，酯類2 種，醛類4 種，烴類2 種。分別為3-辛酮、乙酸戊酯、水楊酸乙酯、丁醛、E-2-壬烯醛、E-2-癸烯醛、E，E-2，4-癸二烯醛、壬烷、α-異松油烯。綠星含有13 種特有香氣成分，相對含量為2.01%。其中，醇類2 種，酯類2 種，醛類1 種，烴類7 種，其他1 種。分別為2-甲基-2-丁烯-1-醇、2-乙基己醇、丙酸乙酯、乙酸丁酯、苯乙醛、3-甲基戊烷、甲苯、2，4-二甲基庚烷、乙基環(huán)己烷、m-傘花烴、α-萜品烯、十一烷、2-甲基呋喃。

表3 綠色櫻桃番茄品種獨特揮發(fā)性成分及含量

3 討論與結(jié)論

在番茄中報道了超過400 種揮發(fā)性物質(zhì)，主要為醇類、酮類、醛類、酯類、烴類以及含硫化合物等。筆者在本試驗中采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析了不同綠色櫻桃番茄品種揮發(fā)性物質(zhì)的組成及相對含量。

翡翠含有58 種揮發(fā)性物質(zhì)，綠星含有62 種揮發(fā)性物質(zhì)。翡翠和綠星具有49 種相同的揮發(fā)性成分。常培培等在不同紫色番茄果實中共檢測到65 種揮發(fā)性物質(zhì)，共有成分包括21 種。該研究進一步表明不同番茄品種含有的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類存在明顯不同。

Buttery 等鑒定出番茄5 種主要風(fēng)味成分。Baldwin 等研究發(fā)現(xiàn)番茄中含有16 種主要揮發(fā)性成分。Emin在番茄中鑒定出8 種主要風(fēng)味成分。唐曉偉等在番茄中鑒定出16 種主要風(fēng)味成分。Tieman 等結(jié)合質(zhì)譜和現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)在番茄種質(zhì)中鑒定出36 種主要風(fēng)味物質(zhì)。本試驗中，翡翠和綠星中共包括14 種主要風(fēng)味成分。上述研究者檢出的主要揮發(fā)性組分存在明顯不同，可能與番茄的品種、栽培以及氣候環(huán)境條件相關(guān)。

番茄果實芳香物質(zhì)的合成途徑主要包括5種，本試驗中鑒定出的主要風(fēng)味物質(zhì)中，3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、苯乙醇、2-異丁基噻唑通過氨基酸代謝途徑形成，賦予番茄焦糖香味和花香味；1-戊醇、1-戊烯-3-酮、E-2-戊烯醛、E-2-己烯醛通過脂肪酸代謝途徑形成，賦予番茄果香味；β-紫羅蘭酮通過類胡蘿卜素代謝途徑形成，賦予番茄果實芳香味；這些共有的揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生的特殊香氣，構(gòu)成了綠色櫻桃番茄主體風(fēng)味。

翡翠和綠星揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)存在明顯差異。翡翠含有9 種特有香氣成分，其中E，E-2，4-癸二烯醛為主要風(fēng)味物質(zhì)。綠星含有13 種特有香氣成分，其中乙酸丁酯和苯乙醛為主要風(fēng)味物質(zhì)。該結(jié)果說明不同綠色櫻桃番茄品種風(fēng)味品質(zhì)差異很大，可能是遺傳因素不同所致。β-紫羅蘭酮、乙酸丁酯等主要風(fēng)味成分盡管含量很低，但對番茄果實的風(fēng)味具有非常重要的影響。其他化合物雖不是主要風(fēng)味物質(zhì)并且含量很低，但作為背景香氣物質(zhì)對番茄果實的最終香味同樣具有顯著的效應(yīng)。在未來的研究中，將通過現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)和分子設(shè)計育種技術(shù)，解析番茄風(fēng)味物質(zhì)代謝調(diào)控途徑，培育優(yōu)良番茄品種。

翡翠和綠星分別含有58 種和62 種揮發(fā)性物質(zhì)，共有49 種相同成分。翡翠含有9 種特有成分。其中，E，E-2，4-癸二烯醛為主要風(fēng)味物質(zhì)。綠星含有13 種特有成分。其中，乙酸丁酯和苯乙醛為主要風(fēng)味物質(zhì)。