不同貨架期西番蓮果實(shí)香氣成分變化研究

羅義燦，王運(yùn)儒，陳永森，李今朝，杜國(guó)冬，鄧有展,*

（1.廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，廣西 南寧 530001；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部亞熱帶果品蔬菜質(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530001；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（南寧），廣西 南寧 530001）

西番蓮（Passiflora caerulea L.）又名百香果、熱情果，是西番蓮科（Passifloraceae）西番蓮屬（Passiflora L.）多年生常綠藤本植物，原產(chǎn)于巴西，后在東南亞、南美洲、非洲等熱帶、亞熱帶廣泛種植，我國(guó)西番蓮主要栽種在福建、云南、廣西等省區(qū)，以紫果和黃果為主[1-3]。西番蓮素有“果汁之王”“香料水果”的美譽(yù)[4]，其花色美麗、果形優(yōu)美，具有較高觀賞價(jià)值。西番蓮果實(shí)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含糖類、蛋白質(zhì)、維生素等[5]，對(duì)預(yù)防高血壓、膽固醇、胃病有較好效果[6]，還可用來(lái)治療焦慮和失眠癥[7]。我國(guó)廣西地區(qū)西番蓮種植面積達(dá)2 萬(wàn)hm2以上，主要分布在南寧、玉林、北流、欽州、貴港等地區(qū)[8-9]，對(duì)推動(dòng)廣西經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用。

香氣是西番蓮果實(shí)吸引消費(fèi)者和贏得市場(chǎng)的重要因素之一，香氣物質(zhì)變化對(duì)果實(shí)采后貯藏和貨架壽命的判斷具有重要意義，也是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的重要依據(jù)[10-11]。雖然香氣成分都是非營(yíng)養(yǎng)成分，但香氣成分可激起人們的食欲，間接提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入。而成熟度是影響西番蓮果汁香氣的主要因素之一，未成熟的西番蓮香氣平淡，成熟后西番蓮香氣濃郁，西番蓮果皮中的糖苷鍵是主要呈香物質(zhì)，其果實(shí)在成熟過(guò)程中，隨著糖苷鍵被酶水解而不斷被釋放，使得成熟后的西番蓮果實(shí)香氣怡人[12]。前人對(duì)不同成熟度西番蓮的貯藏品質(zhì)進(jìn)行了比較研究[13-16]。郭艷峰等[17]對(duì)不同發(fā)育階段百香果果汁揮發(fā)性成分進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，在青果（花后65 d）中酮類化合物含量最高，而在較熟果（花后79 d）中醇類化合物含量最高，揮發(fā)性成分具有一定差異性。羅楊等[18]利用GC-IMS 分析了不同成熟度百香果揮發(fā)性有機(jī)物的差異，結(jié)果表明，熟果（花后60 d）和較熟果（花后50 d）中揮發(fā)性有機(jī)物存在明顯差異，多數(shù)揮發(fā)性成分含量表現(xiàn)為熟果更高。

目前對(duì)不同貨架期果實(shí)香氣成分變化的研究報(bào)道較少，李春美等[19]分析了貨架期4、5、6、7、8 周后荔枝汁香氣成分變化，范霞等[20]研究了貨架期0、1、2、3、4、5、6 d 水蜜桃風(fēng)味物質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性變化。而利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（Head space-Gas chromatograph-mass spectrometer-Gas chromatograph-Mass spectrometer，HS-SPME-GC-MS）法測(cè)定不同貨架期西番蓮果實(shí)香氣成分變化的研究鮮有報(bào)道。因此，本研究以臺(tái)農(nóng)一號(hào)、紫香一號(hào)西番蓮為研究對(duì)象，利用固相微萃?。⊿PME）與氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)分析不同貨架期西番蓮果實(shí)香氣物質(zhì)差異，以期為西番蓮的加工利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

西番蓮，品種為臺(tái)農(nóng)一號(hào)和紫香一號(hào)，產(chǎn)自廣西南寧市種植基地，采集大小均一、無(wú)機(jī)械損傷、無(wú)病蟲(chóng)害、色澤及成熟度基本一致的果實(shí)，每個(gè)品種采集3 份，每份樣品3.0 kg，無(wú)包裝處理貯藏在4 ℃恒溫冰箱中，分別于貨架期1、14 d 對(duì)其香氣成分進(jìn)行檢測(cè)。

1.1.2 儀器與設(shè)備

GC-MS 聯(lián)用儀、Trace GC Uttra 氣相色譜儀、Trace DSQ 質(zhì)譜儀，配有DB-5MS 彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），美國(guó)賽默飛公司；SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄、50/30DVB/CAR/PDMS 萃取頭、TALBOYSA數(shù)顯型磁力加熱攪拌器，上海安譜科學(xué)儀器有限公司；HR2032 型攪拌器，荷蘭飛利浦公司。

1.2 方法

1.2.1 香氣化合物的提取

取貯藏一定時(shí)間的西番蓮果實(shí)10 個(gè)，將果肉置于攪拌器內(nèi)制成勻漿，取勻漿5 mL，置于15 mL 樣品瓶?jī)?nèi)，加入氯化鈉1.0 g，采用聚四氟乙烯材質(zhì)隔墊密封，于50 ℃磁力攪拌器上加熱平衡15 min，使其達(dá)到氣-液平衡，磁力攪拌器以250 r/min 輕輕渦旋，將已活化好的50/30 μm DVB/CAR/PDMS 萃取頭（活化時(shí)間直至色譜檢測(cè)無(wú)干擾峰出現(xiàn)）置于樣品瓶的上端頂空部分，50 ℃條件下吸附60 min，將吸附好的萃取頭插入GC/MS 進(jìn)樣口，于250 ℃解吸10 min。

1.2.2 GC-MS 檢測(cè)條件

色譜柱：DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。程序升溫參數(shù)：初始溫度50 ℃，保持2 min，以3 ℃/min 升溫至80 ℃，保持2 min，以5 ℃/min 升溫至180 ℃，保持1 min，以10 ℃/min 升溫至230 ℃，保持5 min，最后以20 ℃/min 升溫至250 ℃，保持4 min。進(jìn)樣口溫度220 ℃。脈沖不分流，載氣為高純氦氣（99.999%），柱流速1.5 mL/min，接口溫度250 ℃；離子源溫度230 ℃；離子化方式為EI；電子能量70 eV；掃描質(zhì)量范圍30～500 m/z。

1.2.3 定性與定量分析

將樣品進(jìn)行GC-MS 分析后得到總離子圖，對(duì)采集到的香氣物質(zhì)總離子流色譜圖結(jié)合NIST 譜庫(kù)捜索，選取匹配度大于80%作為物質(zhì)鑒定依據(jù)[21]，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)核對(duì)，再結(jié)合保留時(shí)間、質(zhì)譜、實(shí)際成分和保留指數(shù)等參數(shù)進(jìn)一步分析確定其香氣化學(xué)組成。香氣物質(zhì)定量采用峰面積歸一法，對(duì)西番蓮中各香氣物質(zhì)組分的相對(duì)含量（組分峰面積占總峰面積）進(jìn)行定量[22]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貨架期西番蓮果實(shí)香氣物質(zhì)成分總離子流圖及含量

從圖1、圖2 西番蓮香氣物質(zhì)總離子流圖出峰情況可以看出，紫香一號(hào)、臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮果實(shí)香氣物質(zhì)種類和含量間存在差異，其中：臺(tái)農(nóng)一號(hào)香氣物質(zhì)種類和豐富度高于紫香一號(hào)；貨架期1 d 香氣物質(zhì)種類和豐富度低于14 d。

圖1 紫香一號(hào)西番蓮貯藏1 d（A）及14 d（B）香氣物質(zhì)GC-MS 總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion flow diagram of aroma substances in Zixiang No.1 fruits stored for the 1st(A)and 14th(B)days

圖2 臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮貯藏1 d（A）及14 d（B）香氣物質(zhì)GC-MS 總離子流圖Fig.2 GC-MS total ion flow diagram of aromatic substances in Tainong No.1 fruits storedfor the 1st(A)and 14th(B)days

2.2 不同貨架期紫香一號(hào)西番蓮香氣成分分析

由表1 可知，不同貨架期紫香一號(hào)西番蓮果實(shí)中共檢出59 種香氣成分，其中，酯類香氣物質(zhì)有27 種，烯類10 種，烷類1 種，酮類5 種，醇類9 種，其他類7 種，酯類香氣物質(zhì)種類最多，是主要的呈香類別。在酯類香氣物質(zhì)中，貨架期1、14 d 分別檢出9、24 種，相對(duì)含量分別為43.81%、87.23%，其中貨架期1 d 主要以乙酸乙酯為主，相對(duì)含量為35.91%，主要呈現(xiàn)淡淡的草香味，貨架期14 d 主要以丁酸己酯、己酸己酯為主，相對(duì)含量分別為27.07%、22.51%，主要呈現(xiàn)蘋果、蔬菜、草和肥皂的復(fù)雜香味。貨架期1、14 d 共有的酯類香氣物質(zhì)有6 種，分別為丁酸己酯、丁酸乙酯、己酸己酯、己酸葉醇酯、乙酸己酯、乙酸乙酯，在不同貨架期相對(duì)含量分別為42.53%、68.34%，有果味、草味、蔬菜等味道；貨架期1、14 d 特有香氣物質(zhì)分別有3 種和8 種，相對(duì)含量分別為1.28%、18.89%，貨架期14 d 特有的香氣物質(zhì)呈現(xiàn)核桃、蔬菜味。在烯類香氣物質(zhì)中，貨架期1、14 d 分別檢出3 種和8種，相對(duì)含量分別為0.94%、1.29%，其中共有烯類香氣物質(zhì)為麥角菌-4，6E，8E-三烯，貨架期1、14 d 相對(duì)含量分別為0.26%、0.05%；貨架期1、14 d 特有香氣物質(zhì)分別有2種和7 種，相對(duì)含量分別為0.68%、1.24%。貨架期1、14 d 均檢出烷類香氣物質(zhì)3-亞甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基環(huán)己烷，相對(duì)含量分別為0.11%、0.28%。在酮類香氣物質(zhì)中，貨架期1、14 d均檢出3 種，相對(duì)含量分別為4.16%、0.98%，其中，共有酮類香氣物質(zhì)為β-紫羅蘭酮，相對(duì)含量分別為2.48%、0.22%；貨架期1、14 d 特有香氣物質(zhì)分別有2 種，相對(duì)含量分別為1.68%、0.76%。在醇類香氣物質(zhì)中，貨架期1、14 d 分別檢出2 種和7 種，均為特有香氣物質(zhì)，相對(duì)含量分別為1.29%、2.36%。在其他類香氣物質(zhì)中，貨架期14 d 并未檢出香氣物質(zhì)，貨架期1 d 檢出7 種香氣物質(zhì)，相對(duì)含量為17.19%，其中，乙?；孪銡馕镔|(zhì)相對(duì)含量最高，為14.42%。

表1 不同貨架期紫香一號(hào)西番蓮香氣物質(zhì)及其相對(duì)含量比較Table 1 Comparisons of aroma substances and relative contents of Zixiang No.1 fruits at different date during shelf life

續(xù)表1 不同貨架期紫香一號(hào)西番蓮香氣物質(zhì)及其相對(duì)含量比較Continue table 1 Comparisons of aroma substances and relative contents of Zixiang No.1 fruits at different date during shelf life

2.3 不同貨架期臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮香氣成分分析

由表2 可知，不同貨架期臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮果實(shí)中共檢出64 種香氣成分，其中，酯類香氣物質(zhì)有39 種，烯類10 種，烷類1 種，酮類4 種，醇類8 種，其他類2種，酯類香氣物質(zhì)種類最多，是主要的呈香類別。在酯類香氣物質(zhì)中，貨架期1、14 d 分別檢出21種和30種，相對(duì)含量分別為85.78%、91.47%，其中貨架期1 d主要以丁酸乙酯、丁酸己酯為主，相對(duì)含量分別為28.27%、23.62%，主要呈現(xiàn)菠蘿、蘋果、肥皂香味，貨架期14 d 主要以己酸乙酯、丁酸乙酯為主，相對(duì)含量分別為23.58%、23.15%，主要呈現(xiàn)菠蘿、香蕉香味；共有酯類香氣物質(zhì)12 種，相對(duì)含量分別為82.48%、84.99%，有菠蘿、蘋果、肥皂、香蕉、蔬菜、核桃、葡萄、草香等味道；貨架期1、14 d 特有香氣物質(zhì)分別有9種和18 種，相對(duì)含量分別為3.30%、6.48%，貨架期14 d 特有的香氣物質(zhì)呈現(xiàn)酒香、葫蘆絲果味、草藥味。在烯類香氣物質(zhì)中，貨架期1、14 d 分別檢出5 種，均為特有香氣物質(zhì)，相對(duì)含量分別為1.42%、1.15%，未檢出共有香氣物質(zhì)。貨架期1 d 檢出1 種烷類香氣物質(zhì)，為3-亞甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基環(huán)己烷，相對(duì)含量為0.10%。在酮類香氣物質(zhì)中，貨架期1、14 d 均檢出3 種，相對(duì)含量分別為0.31%、1.46%，其中共有酮類香氣物質(zhì)有2 種，分別為2-庚酮和β-紫羅蘭酮，相對(duì)含量分別為0.19%、1.39%；貨架期1、14 d 均香氣物質(zhì)有1 種，相對(duì)含量分別為0.12%、0.07%。在醇類香氣物質(zhì)中，貨架期1、14 d 均檢出5 種，相對(duì)含量分別為0.97%、1.08%，其中共有醇類香氣物質(zhì)有2 種，分別為β-紫羅蘭醇和正辛醇，相對(duì)含量分別為0.73%、0.53%；貨架期1、14 d 特有香氣物質(zhì)各有3 種，相對(duì)含量分別為0.34%、0.55%。在其他類香氣物質(zhì)中，貨架期14 d 并未檢出香氣物質(zhì)，貨架期1 d 檢出2 種香氣物質(zhì)，相對(duì)含量為0.77%。

表2 不同貨架期臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮香氣物質(zhì)及其相對(duì)含量比較Table 2 Comparisons of aroma substances and relative contents of Tainong No.1 fruits at different date during shelf life

續(xù)表2 不同貨架期臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮香氣物質(zhì)及其相對(duì)含量比較Continue table 2 Comparisons of aroma substances and relative contents of Tainong No.1 fruits at different date during shelf life

續(xù)表2 不同貨架期臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮香氣物質(zhì)及其相對(duì)含量比較Continue table 2 Comparisons of aroma substances and relative contents of Tainong No.1 fruits at different date during shelf life

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

通過(guò)HS-SPME-GC-MS library 數(shù)據(jù)庫(kù)的定性，紫香一號(hào)西番蓮貨架期1、14 d 分別鑒定出25、45 種香氣物質(zhì)，臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮貨架期1、14 d 分別鑒定出37、43 種香氣物質(zhì)，說(shuō)明不同貨架期西番蓮果實(shí)香氣物質(zhì)存在差異。不同貨架期的選擇一般是通過(guò)成熟度來(lái)進(jìn)行定義，主要分成4 個(gè)時(shí)期，即未成熟、近成熟、成熟、過(guò)熟，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)西番蓮果實(shí)表皮顏色來(lái)確定。羅楊等[18]選擇無(wú)綠果（成熟）和1/4 綠果（過(guò)熟），利用氣相-離子遷移譜（GC-IMS）測(cè)定了百香果揮發(fā)性化合物的差異，結(jié)果表明，熟果中多數(shù)揮發(fā)性成分的含量更高。蔣盈盈等[23]利用GC-MS 技術(shù)測(cè)定了香蕉成熟前后香味物質(zhì)的變化，分別取果園中果實(shí)表皮青色、黃色進(jìn)行研究，結(jié)果表明，香蕉果實(shí)成熟前后揮發(fā)性物質(zhì)差異較大，果實(shí)由生變熟過(guò)程中酯類揮發(fā)性成分種類大量增多。本試驗(yàn)分別對(duì)紫香一號(hào)、臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮貨架期1、14 d 進(jìn)行研究，主要是根據(jù)前期研究廣西西番蓮營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析時(shí)，通過(guò)體現(xiàn)果實(shí)風(fēng)味和成熟度重要指標(biāo)糖酸比來(lái)進(jìn)行選擇，貨架期14 d 時(shí)，紫香一號(hào)、臺(tái)農(nóng)一號(hào)糖酸比達(dá)到最大值[24]。本研究結(jié)果表明，紫香一號(hào)、臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮貨架期1、14 d 香氣物質(zhì)種類和相對(duì)含量存在差異，在貨架期14 d 時(shí)西番蓮的香氣物質(zhì)種類和含量更為豐富。Porto-Figueira 等[25]研究了不同百香果品種間揮發(fā)性香氣物質(zhì)差異，結(jié)果表明，研究的9 種百香果揮發(fā)性香氣物質(zhì)中以酯類為主要成分，在9 種不同百香果品種間揮發(fā)性香氣物質(zhì)圖譜存在差異。

本研究結(jié)果表明：紫香一號(hào)、臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮都表現(xiàn)為貨架期14 d 的香氣物質(zhì)種類與相對(duì)含量比貨架期1 d 時(shí)更為豐富，且呈現(xiàn)的香味在貨架期14 d 更為復(fù)雜；隨著貨架期的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)的香味由淡淡的草香味演變成復(fù)雜的水果、蔬菜、草和肥皂等香味。有研究表明，與香氣合成途徑有關(guān)的主要酶是醇?；D(zhuǎn)移酶（AAT）、脂氧合酶（LOX）和萜類合成酶（TPS），AAT是脂肪酸和氨基酸合成的一個(gè)關(guān)鍵酶，直接調(diào)節(jié)酯類物質(zhì)合成，隨著果實(shí)的成熟，AAT 的表達(dá)量迅速增加，酯類物質(zhì)含量也明顯增加，產(chǎn)生酯質(zhì)多樣性，從百香果中發(fā)現(xiàn)3 個(gè)醇?；D(zhuǎn)移酶，其表達(dá)水平隨著果實(shí)的成熟而逐漸提高[26]。后期可對(duì)不同貨架期這3 個(gè)AAT酶含量變化進(jìn)行研究，進(jìn)一步了解不同貨架期后期香氣物質(zhì)種類與含量比前期豐富的原理機(jī)制。很多水果在成熟過(guò)程中乙烯含量會(huì)增加，有研究指出，果實(shí)在成熟過(guò)程中風(fēng)味香氣物質(zhì)會(huì)在一定程度上受到乙烯含量的影響，其體內(nèi)的脂肪酸、糖類、乙烯釋放量，以及醇脫氫酶等相關(guān)酶活性均會(huì)有變化，從而對(duì)果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)造成影響[27-28]。邵遠(yuǎn)志等[29]研究表明，乙烯含量能夠明顯促進(jìn)紅貴妃芒果果實(shí)的后熟，進(jìn)而影響其風(fēng)味變化。后續(xù)可研究不同貨架期乙烯含量變化與香氣物質(zhì)之間的互作關(guān)系。

3.2 結(jié)論

本研究在紫香一號(hào)、臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮不同貨架期果實(shí)中分別檢測(cè)出59 種、64 種香氣成分，其中酯類香氣物質(zhì)種類分別有27 種和39 種，且均表現(xiàn)為酯類香氣物質(zhì)種類最多。紫香一號(hào)西番蓮貨架期1、14 d分別檢出8、26 種酯類物質(zhì)，相對(duì)含量分別為43.81%、87.23%，檢出的物質(zhì)種類和相對(duì)含量均為貨架期14 d 較豐富；貨架期1 d 主要以乙酸乙酯為主，相對(duì)含量為35.91%，主要呈現(xiàn)淡淡的草香味，呈現(xiàn)的香味相對(duì)簡(jiǎn)單，貨架期14 d 以丁酸己酯、己酸己酯香氣物質(zhì)為主，相對(duì)含量分別為27.07%、22.51%，主要呈現(xiàn)蘋果、蔬菜、草和肥皂的復(fù)雜香味，說(shuō)明隨著西番蓮貨架期的延長(zhǎng)，其氣味也發(fā)生了明顯的變化；烯類、烷類、酮類、醇類、其他類物質(zhì)種類和相對(duì)含量相對(duì)較低，除了其他類中的乙?；略谪浖? d 時(shí)相對(duì)含量為14.42%，其他的香氣物質(zhì)相對(duì)含量值均低于3%。臺(tái)農(nóng)一號(hào)西番蓮貨架期1、14 d 分別檢出21、30 種酯類物質(zhì)，相對(duì)含量分別為85.78%、91.47%，檢出的物質(zhì)種類和相對(duì)含量均為貨架期14 d 較豐富；貨架期1 d 主要以丁酸乙酯、丁酸己酯為主，相對(duì)含量分別為28.27%、23.62%，主要呈現(xiàn)菠蘿、蘋果、肥皂香味，貨架期14 d 以己酸乙酯、丁酸乙酯香氣物質(zhì)為主，相對(duì)含量分別為23.58%、23.15%，主要呈現(xiàn)菠蘿、香蕉味，從整體來(lái)看，貨架期14 d 呈現(xiàn)出的香味更為復(fù)雜多樣；烯類、烷類、酮類、醇類、其他類物質(zhì)種類和相對(duì)含量相對(duì)較低，香氣物質(zhì)相對(duì)含量均低于3%。研究結(jié)果表明，選擇的兩個(gè)品種中檢出的香氣物質(zhì)均以酯類香氣物質(zhì)種類最多，且相對(duì)含量最高，貨架期1、14 d果實(shí)中檢出的香氣物質(zhì)具有差異性，貨架期14 d 比貨架期1 d 檢出的香氣物質(zhì)種類和含量更為豐富。