不同地理來源的黃毛草莓果實香氣成分初步分析

王 東，陳麗娟，李洪雯*，劉 佳，張國薇，王建輝

不同地理來源的黃毛草莓果實香氣成分初步分析

王 東1，陳麗娟1，李洪雯1*，劉 佳1，張國薇1，王建輝2

1. 四川省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所，四川成都 610066；2. 成都大學食品與生物工程學院，四川成都 610106

風味改良是目前草莓育種最重要的工作之一，黃毛草莓因其具有特殊的香氣成分而被廣泛關注，四川等西南地區(qū)黃毛草莓資源豐富，但目前其香氣成分的研究并不系統(tǒng)，本研究通過分析不同地理來源的黃毛草莓果實香氣成分，拓寬栽培草莓遺傳背景，為創(chuàng)新利用黃毛草莓資源和育種攻關提供理論依據(jù)。本研究采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術，初步分析6個不同地理來源的黃毛草莓果實香氣成分的差異。結果顯示，共檢測出89種香氣物質(zhì)，與文獻報道的栽培草莓香氣成分不同，除麗江玉龍雪山外，其他5個地理來源的草莓香氣成分中酯類化合物所占比例均不高。本研究共檢測出相對含量大于1%的揮發(fā)性物質(zhì)56種，其中醛類2種，烴類19種，酯類16種，酮類5種，醇類4種，胺類和酸類5種，其他化合物5種。無共同的芳香成分，芳香成分以酯類和烴類為主，但未達50%。麗江玉龍雪山的黃毛草莓香氣成分種類最為豐富，萬源秦巴山的黃毛草莓香氣成分種類最少。測得的香氣成分中，相對含量較高的揮發(fā)性成分依次為：赤蘚-9,10-二溴二十五烷、二丁基鄰苯二甲酸酯、苯乙胺等。聚類分析和主成分分析結果表明，麗江玉龍雪山黃毛草莓的香氣成分被劃分為單獨一簇。雖然同為黃毛草莓品種，香氣成分卻因為地理位置及環(huán)境特點大不相同，關于環(huán)境對草莓揮發(fā)性物質(zhì)的影響需要進一步研究。

頂空固相微萃??；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用；黃毛草莓；香氣

草莓因其濃郁的香氣、美味的風味和豐富的營養(yǎng)而被稱為“漿果皇后”，受到消費者們喜愛[1]。目前國內(nèi)栽培草莓面積前兩位的主要以日本品種‘紅顏’和美國品種‘甜查理’為主，我國自主生產(chǎn)品種‘寧玉’‘白雪公主’等也有少量栽培[2]。風味改良是目前草莓育種最重要的工作之一，許多野生草莓資源具有優(yōu)良的遺傳性狀，比如特殊的芳香成分、較強的抗逆性等，這些都有重要的利用價值[3]。我國是野生草莓資源最豐富的國家[4-5]，充分利用野生草莓資源可以拓寬栽培草莓遺傳背景。黃毛草莓是野生二倍體草莓，原產(chǎn)于我國。其中，西南地區(qū)是我國黃毛草莓的最主要分布區(qū)，生長在此區(qū)的黃毛草莓植株健壯，有較強的抗逆性[6]。其花期通常為4—6月，果期在5—8月，聚傘花序，花序略高于或平于葉面，其果實白色、淡白黃色或紅色，圓球形，具有特殊的蜜桃香氣或杏子味[7-9]，香味因產(chǎn)地的不同而有明顯差異[1]。充分了解黃毛草莓的香氣成分有利于拓寬目前栽培草莓的遺傳背景，目前對黃毛草莓香氣成分缺乏系統(tǒng)的研究，前人在不同黃毛草莓中均檢測到100種以上揮發(fā)性物質(zhì)[10]。黃毛草莓是目前具有發(fā)展前景的栽培草莓風味改良的材料。比如王愛華等[11]利用黃毛草莓與栽培品種‘紅頰’選育出4個具有蜜桃香味的草莓新株系，NOGUCHI等[12-13]利用來自云南的黃毛草莓選育出具有蜜桃香味的‘久留米IH1號’‘桃熏’草莓等，為草莓育種工作開拓新的領域，可見野生黃毛草莓是栽培草莓育種和改造遺傳背景的重要資源。草莓芳香是其風味的重要組成部分，黃毛草莓果實的蜜桃香味受遺傳、環(huán)境等影響，包含揮發(fā)性酯類、醇類和萜類等成分，其代謝調(diào)控非常復雜[14]。通過分析黃毛草莓果實香氣成分，有利于育種工作者利用黃毛草莓果實改良草莓香氣品質(zhì)。LI等[15]研究表明，在四川省，黃毛草莓具有巨大的遺傳變異性，不同的草莓香氣遺傳特征都可能在未來被利用。本研究利用頂空固相微萃取和氣相色譜－質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術測試6個不同地理來源的黃毛草莓（其中5個來自四川?。┕麑嵵邢銡獬煞值牟町?，初步探索不同地理來源的黃毛草莓香氣成分，為育種者培育草莓新品種以及種質(zhì)資源的保存和利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

黃毛草莓果實分別采自川西南（攀枝花大黑山、冷水箐）、川東（廣安華鎣山）、川東北（萬源秦巴山）、滇西北（云南麗江玉龍雪山）等6個不同的地理位置。在每個采樣地點，選擇同一生長條件下的健康果實400～500 g，冰袋存儲運輸至北京市農(nóng)業(yè)科學院林業(yè)果樹研究所，放置在–40℃冰箱中冷凍保存。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 參考張運濤等[16]的方法進行取樣，用打漿機把提前冷凍好的草莓果實打碎成勻漿，從中取8 g的勻漿裝入樣品瓶中，瓶上部留有2 cm左右的空間，加蓋封口，6個不同地理來源的樣品進行3次獨立的重復實驗。

1.2.2 香氣成分的提取 在樣品處理前先將固相微萃取頭在氣相色譜進樣口250℃老化2 h。老化后的萃取頭插入樣品瓶頂空位置，室溫下萃取40 min（低溫有利于小分子易揮發(fā)物質(zhì)的萃?。?。然后將萃取頭取出插入氣質(zhì)聯(lián)用儀，250℃解吸1 min，進行GC-MS檢測分析。GC-MS分析條件：采用島津GCMS-GC 2010氣質(zhì)聯(lián)用儀；毛細管柱（DB-5MS）：30 m×0. 25 mm；膜厚度0.25 μm；載氣為氦氣；流速為1 mL/min；程序升溫：60℃保持2 min，以8℃/min升溫到220℃，保持20 min。進樣口溫度250℃；E1離子源電子能量70 eV，質(zhì)量范圍30～550 amu。

1.3 數(shù)據(jù)處理

GC-MS原始數(shù)據(jù)文件經(jīng)處理，按峰面積歸一化法測定各樣品的相對百分含量，未知化合物質(zhì)譜圖與NIST library和Wiley library 2個質(zhì)譜庫相匹配，選用高相關的檢索結果，初步分離確定各化合物成分。

采用Microsoft Excel 2019、Origin Pro2021b、R軟件對數(shù)據(jù)進行進一步整理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同地理來源的黃毛草莓果實香氣成分的差異

6個不同地理來源的黃毛草莓的GC-MS總離子流圖如圖1。草莓果實主要產(chǎn)生幾種類型的揮發(fā)物，包括酯類、醛類、酮類、烴類、胺類和酸類等，本研究共檢測出89種揮發(fā)性物質(zhì)（圖2）。黃毛草莓果實采自不同的地理區(qū)域，這些區(qū)域生態(tài)環(huán)境各異，其香氣成分也大不相同。攀枝花大黑山黃毛草莓有19種香氣成分，其中烴類化合物（6種）占31.58%，酯類（6種）占31.58%，酮類（2種）占10.53%，醇類（2種）占10.53%，胺類和酸類（3種）占15.79%。廣安華鎣山黃毛草莓有17種香氣成分，其中烴類化合物（4種）占23.53%，醛類（1種）占5.88%，酯類（3種）占17.65%，酮類（3種）占17.65%，醇類（1種）占5.88%，胺類和酸類（4種）占23.53%，其他類化合物（1種）占5.88%。攀枝花冷水箐黃毛草莓有17種香氣成分，其中烴類化合物（5種）占29.41%，酯類（2種）占11.76%，酮類（2種）占11.76%，醇類（2種）占11.76%，胺類和酸類（4種）占23.53%，其他類化合物（2種）占11.76%。萬源秦巴山黃毛草莓有14種香氣成分，其中烴類化合物（5種）占35.71%，酯類（5種）占35.71%，酮類（1種）占7.14%，醇類（1種）占7.14%，胺類和酸類（2種）占14.29%。冕寧縣靈山寺黃毛草莓有19種香氣成分，其中烴類化合物（8種）占42.11%，酯類（4種）占21.05%，醛類（1種）占5.26%，酮類（1種）占5.26%，醇類（1種）占5.26%，胺類和酸類（2種）占10.53%，其他類化合物（2種）占10.53%。麗江玉龍雪山黃毛草莓有23種香氣成分，其中烴類化合物（5種）占21.74%，酯類（8種）占34.78%，酮類（4種）占17.39%，醇類（1種）占4.35%，胺類和酸類（1種）占4.35%，其他類化合物（4種）占17.39%。

圖1 不同地理來源的黃毛草莓果實香氣成分總離子流圖

圖2 不同地理來源的黃毛草莓果實香氣成分差異

與前期報道的栽培品種草莓香氣成分不同，除麗江玉龍雪山的黃毛草莓外，其他5個地理來源的黃毛草莓中酯類揮發(fā)性化合物并不是占比最多[17-18]。麗江玉龍雪山的黃毛草莓果實香氣成分種類最為豐富，其次為攀枝花大黑山及冕寧縣靈山寺的黃毛草莓。

表1對草莓果實中相對含量大于1%的香氣成分進行了統(tǒng)計，可以看出，酯類和烴類化合物是本次試驗草莓果實相對含量較多的物質(zhì)。其中攀枝花大黑山、冕寧縣靈山寺、萬源秦巴山的黃毛草莓酯類物質(zhì)相對含量最多，分別為17.96%、10.29%、3.61%，但是都沒有達到50%。其他地區(qū)的黃毛草莓果實烴類化合物相對含量最多。攀枝花大黑山地區(qū)的香氣成分種類是最豐富的，為14種。

2.2 不同地理來源的黃毛草莓果實香氣成分組成特點

表2列出了本研究測得的相對含量大于1%的全部揮發(fā)性物質(zhì)，一共有56種相對含量大于1%的揮發(fā)性物質(zhì)，其中醛類2種，烴類19種，酯類16種，酮類5種，醇類4種，胺類和酸類5種，其他類化合物5種，相對含量較高的化合物有赤蘚-9,10-二溴二十五烷，二丁基鄰苯二甲酸酯等。本研究測得的黃毛草莓果實中沒有共有的揮發(fā)性成分。在攀枝花大黑山的草莓果實中，N-[(五氟苯基)亞甲基]-β,3,4-三[(三甲基甲硅烷基)氧代]-苯乙胺相對含量占比最多；在廣安華鎣山草莓果實中，九甲基-3-(三甲基甲硅烷氧基)四硅氧烷相對含量占比最多；在冕寧縣靈山寺的草莓中，二丁基鄰苯二甲酸酯相對含量占比最多；在攀枝花冷水箐的草莓中，草胺酰肼相對含量占比最多；在萬源秦巴山的草莓中，2-碘-3-甲基-丁烷相對含量占比最多；在麗江玉龍雪山的草莓中，赤蘚-9，10-二溴二十五烷相對含量占比最多。

表1 不同地理來源的黃毛草莓果實香氣成分比較

注：括號前數(shù)據(jù)表示種類數(shù)；括號里百分數(shù)為該類化合物相對含量統(tǒng)計。

Note: The data before the brackets indicate the number of species; the figures in brackets are statistics of relative content of these compounds.

表2 黃毛草莓果實中香氣成分部分鑒定結果

續(xù)表2 黃毛草莓果實中香氣成分部分鑒定結果

Tab. 2 Part of identification results of aroma components in fruits of F. nilgerrensis Schlecht (continued) %

續(xù)表2 黃毛草莓果實中香氣成分部分鑒定結果

注：此表僅統(tǒng)計草莓果實中相對含量大于1%的香氣成分。-表示未檢測出。

Note: Only aroma components with relative content greater than 1% in strawberry fruits are counted in this table. - means not detected.

2.3 不同地理來源的黃毛草莓果實的香氣成分聚類分析

使用OriginPro 2021b軟件將不同地理來源的黃毛草莓果實中相對含量大于1%的香氣物質(zhì)進行聚類分析，采用z-score方法標準化數(shù)據(jù)，最后得到圖3。從聚類分析熱圖可以看出，攀枝花大黑山、廣安華鎣山和冕寧縣靈山寺的黃毛草莓聚在一簇，攀枝花冷水箐和萬源秦巴山的黃毛草莓聚在一簇，麗江玉龍雪山的黃毛草莓香氣成分被分成單獨一簇。

1～56：表2中相同序號的香氣物質(zhì)。

主成分分析結果顯示（圖4），第一主成分的貢獻率為39.50%，第二主成分的貢獻率為22.60%，二者的累計貢獻率達到62.10%，表明F1、F2兩個主成分解釋了原香氣物質(zhì)的大部分方差信息。6個地理來源的黃毛草莓根據(jù)距離遠近被分在不同的區(qū)域里，左上區(qū)域攀枝花大黑山和冕寧縣靈山寺的黃毛草莓距離較近，相似性較大。左下區(qū)域為萬源秦巴山、攀枝花冷水箐和廣安華鎣山三處的距離較近，說明相似性較大，而麗江玉龍雪山的黃毛草莓被單獨聚在右上區(qū)域，說明與其他地方的黃毛草莓香氣成分相似性較小。雖然同為黃毛草莓品種，香氣成分卻因為地理位置及環(huán)境特點大不相同，同在攀枝花采樣的黃毛草莓都被2種分析方法隔開，說明攀枝花大黑山和冷水箐兩地的黃毛草莓香氣成分差異較大。據(jù)調(diào)查，川西南地區(qū)攀枝花大黑山光照充足、溫差大以及熱量充沛；滇西北玉龍雪山年平均氣溫為12℃左右，屬于南溫帶型高原季風氣候，由河谷到山頂?shù)臍夂虼怪辈町愝^大，而攀枝花大黑山和玉龍雪山兩處的黃毛草莓香氣成分較其他地理來源的黃毛草莓豐富。黃毛草莓的香氣成分與其生境條件相關，還需作進一步研究。

圖4 不同地理來源的黃毛草莓 PCA得分

3 討論

截至2016年，一共鑒定出了979種草莓果實揮發(fā)性物質(zhì)，其中有659種揮發(fā)性物質(zhì)只報道過1次[19]。本研究共測出89種揮發(fā)物質(zhì)，包括烴類、酯類、醇類、酮類等化合物，草莓果實不同的風味正是這些物質(zhì)共同作用的結果。攀枝花大黑山、麗江玉龍雪山的黃毛草莓香氣成分豐富，且酯類和烴類相對含量較高。在前人的研究中，酯類在草莓揮發(fā)性成分中占比最高[20]，本次測得野生草莓果實中酯類和烴類相對含量較高，但都未達到50%。γ-癸內(nèi)酯是果實桃香味主成分之一，對草莓桃香味的形成起著決定性作用[5, 21]。鄰氨基苯甲酸甲酯是具有典型野生草莓香氣的單一化合物，在一些栽培品種中很少發(fā)現(xiàn)[22]。本研究中并未測得這兩類酯類化合物，可能是因為采樣、測樣的時間間隔過長或者未被本實驗條件測得[23]，導致部分揮發(fā)性成分的損失。

本研究的野生草莓果實分別采自不同的地區(qū)，分析得到的揮發(fā)性物質(zhì)也不同，果實揮發(fā)特性取決于遺傳、發(fā)育、生長環(huán)境、采后條件以及分析技術等多種因素，前人研究表明，四川西南地區(qū)的黃毛草莓蜜桃香味濃于滇西北、川南、川東、川中和川東北的黃毛草莓，這可能與川西南地區(qū)的光照充足、溫差大以及熱量充沛有關[24]。本研究結果顯示云南麗江的黃毛草莓揮發(fā)性物質(zhì)最多，為23種，川西南地區(qū)的黃毛草莓揮發(fā)性物質(zhì)其次，而兩地的聚類分析和PCA分析都表明兩地黃毛草莓香氣成分差異較大，兩地的環(huán)境氣候也大不相同，草莓香氣的形成是與周圍環(huán)境不斷相互作用的結果[25]，關于環(huán)境對草莓揮發(fā)性物質(zhì)的影響需要進一步研究。

4 結論

本研究共檢測到黃毛草莓果實產(chǎn)生89種揮發(fā)性物質(zhì)，以酯類和烴類揮發(fā)物質(zhì)為主，四川攀枝花大黑山、廣安華鎣山、攀枝花冷水箐、萬源秦巴山、冕寧縣靈山寺、云南麗江玉龍雪山的黃毛草莓揮發(fā)性物質(zhì)種類分別為19、17、17、14、19、23種，不同地域的黃毛草莓香氣成分差異較大，關于環(huán)境對草莓揮發(fā)性物質(zhì)的影響需要進一步研究。

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Preliminary Analysis of Aroma Components in Fruits of Different Geographical Sources ofSchlecht

WANG Dong1, CHEN lijuan1, LI Hongwen1*, LIU Jia1, ZAHNG Guowei1, WANG Jianhui2

1. Institute of Horticulture, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu, Sichuan 610066, China; 2. College of Food and Biological Engineering, Chengdu University, Chengdu, Sichuan 610106, China

Flavor improvement is one of the most important tasks in strawberry breeding.Schlecht has been widely concerned because of its special aroma components. There are abundant strawberry resources in southwest of China such as Sichuan, but the researches on its aroma components are not systematic.In this experiment, the aroma components of strawberry fruits from different geographical sources were analyzed.It could broaden the genetic background of cultivated strawberry and provide theoretical basis for innovative utilization of.Schlecht resources and breeding. In this study, headspace solid phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) were used to analyze the differences of aroma components in six different geographical sources ofSchlecht.The results showed that a total of 89 aroma substances were detected. Different from the previously reported aroma components of cultivated strawberry, ester compounds did not account for the largest proportion in the other five geographical sources ofSchlecht, except Lijiang Yulong Snow Mountain. A total of 56 volatile substances with relative content greater than 1% were detected in this study, including 2 aldehydes, 19 hydrocarbons, 16 esters, 5 ketones, 4 alcohols, 5 amines and acids, and 5 other compounds. There were no common aroma components, and the aromatic components ofSchlecht were mainly esters and hydrocarbons, but they did not reach 50%. The aromatic components were mainly esters and hydrocarbons.The variety of aroma components ofSchlecht in Lijiang Yulong Snow Mountain was the most abundant, while that in Qinba Mountain of Wanyuan was the least. Among the aroma components measured, the first three with higher relative content were as follows: erythro-9,10-dibromopentacosane, dibutyl phthalate, benzeneethanamine. Cluster analysis and PCA analysis showed that the aroma components ofSchlecht in Yulong Snow Mountain of Lijiang were divided into a single cluster. Although they were bothSchlecht varieties, the aroma components were quite different due to geographical location and environmental characteristics. The influence of environment on the volatile compounds of strawberry needs further study.

headspace solid phase microextraction; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS);Schlecht; aroma

S668.4

A

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.12.020

2022-02-23；

2022-04-29

“十四五”四川省科技支撐計劃項目（No. 2021YFYZ0023-09）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)學科建設推進工程（No. 2021XKJS028）。

王 東（1986—），男，本科，助理研究員，研究方向：草莓、櫻桃育種與栽培技術。*通信作者（Corresponding author）：李洪雯（LI Hongwen），E-mail：1301126101@qq.com。