上海地區(qū)主栽桃品種特征香氣比較分析

王 霞,李雄偉,楊雪蓮,蘇明申,杜紀(jì)紅,周慧娟,張明昊,葉正文*

(1 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院林木果樹(shù)研究所,上海 201403;2 貴州大學(xué),貴陽(yáng) 550025)

桃(Prunus persicaL.Batsch)是薔薇科李屬重要的核果類果樹(shù)之一,為我國(guó)第三大落葉果樹(shù)[1]。 我國(guó)是桃第一生產(chǎn)大國(guó),據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)統(tǒng)計(jì),2018 年我國(guó)桃產(chǎn)量1 524 萬(wàn)t,約占世界總產(chǎn)量的61%。 桃果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富,風(fēng)味濃郁,深受消費(fèi)者喜愛(ài)。 香氣是果實(shí)最直觀的品質(zhì)指標(biāo),研究市場(chǎng)上優(yōu)質(zhì)桃品種香氣成分及含量不僅有助于了解其果實(shí)風(fēng)味化學(xué)組成,對(duì)指導(dǎo)消費(fèi)、改善果實(shí)品質(zhì)及濃香型桃品種選育也具有重要意義[2]。

不同水果香氣物質(zhì)組成及含量不同,在蘋(píng)果[3-4]、草莓[5-6]、芒果[7-8]等水果上均有相關(guān)報(bào)道。 目前,已從桃果實(shí)中檢測(cè)出110 多種香氣物質(zhì),包括內(nèi)酯類、酯類、醇醛類、萜類衍生物等,其中只有少數(shù)物質(zhì)對(duì)果實(shí)整體香氣具有貢獻(xiàn)作用,這部分物質(zhì)被稱為特征香氣物質(zhì)。 Eduardo 等[9]檢測(cè)到桃果實(shí)中含有47 種香氣物質(zhì),進(jìn)一步計(jì)算香氣活力值發(fā)現(xiàn),乙酸己酯、壬醛、苯甲醛、γ-十內(nèi)酯、δ-十內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、β-紫羅蘭酮和芳樟醇等21 種為特征香氣物質(zhì)。 其中,γ-十內(nèi)酯是桃香氣的主要貢獻(xiàn)化合物,賦予果實(shí)“桃香味”特征[10-15]。 不同品種間香氣物質(zhì)含量也有所差異,李杰等[16]對(duì)7 個(gè)桃品種的香氣物質(zhì)分析發(fā)現(xiàn),‘滬油018’中含量最高的香氣物質(zhì)為酯類,‘瑰寶’中為醇類。 Wang 等[17]對(duì)50 個(gè)桃品種分析發(fā)現(xiàn),中國(guó)野生桃‘Wutao’中萜類、酯類含量較高,‘瑞蟠14’和‘金童6 號(hào)’中γ-十內(nèi)酯和δ-十內(nèi)酯含量較高,歐美桃品種中芳樟醇含量較高。

‘上海水蜜’是世界優(yōu)質(zhì)栽培桃的鼻祖,果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良。 早在公元前1 世紀(jì),‘上海水蜜’經(jīng)絲綢之路由中國(guó)傳播到西亞各國(guó),后傳至歐洲,再傳到南美墨西哥,最后被帶到北美。 在美國(guó),由其衍生出一系列優(yōu)質(zhì)桃,如‘J.H.Hale’‘Halehaven’‘Elberta’等。 在日本,‘大久保’‘白鳳’均為‘上海水蜜’的后代[18]。在我國(guó),北京市農(nóng)林科學(xué)院林業(yè)果樹(shù)研究所采用‘大久?！x育出‘慶豐’[19]、‘京玉’[20]等品種;江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用‘白花水蜜’選育出‘雨花露’[21]、‘朝暉’[22]等品種;上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院以‘白花水蜜’為親本,選育出‘錦繡’‘錦楓’等一系列優(yōu)質(zhì)黃桃品種[23]。 據(jù)記載,南方地區(qū)兩大名優(yōu)品種‘白花水蜜’和‘玉露’均由上海引入[18]。

本研究選用13 個(gè)上海地區(qū)主栽桃品種(主要為‘上海水蜜’的優(yōu)良后代),采用頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)果實(shí)中17 種特征香氣物質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定,以明確不同桃品種間香氣物質(zhì)含量的差異,并利用香氣活力值(OAV)鑒定特征香氣物質(zhì)的貢獻(xiàn)程度,以期為濃香型桃新品種的選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

所選擇的13 個(gè)不同桃品種(表1)均采自上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院桃種質(zhì)資源圃,所有品種栽培于同一試驗(yàn)區(qū)域,肥水管理、整形修剪、病蟲(chóng)害防治等田間管理措施一致。 根據(jù)前期記載,確定各品種的果實(shí)生理成熟期,并選擇大小均一、無(wú)病蟲(chóng)害的商業(yè)采收期果實(shí),采摘后立即運(yùn)往實(shí)驗(yàn)室,于常溫條件(25 ℃,70%RH)放置24 h,隨后進(jìn)行果實(shí)大小等各項(xiàng)生理指標(biāo)測(cè)定及風(fēng)味評(píng)價(jià)。 每10 個(gè)果為1 個(gè)重復(fù),共3 個(gè)重復(fù),去皮后,取中果皮部位切成小塊,液氮冷凍后儲(chǔ)藏于-80 ℃,以備果實(shí)特征香氣組分測(cè)定。 果實(shí)感官評(píng)價(jià)依據(jù)《桃種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[24],由研究團(tuán)隊(duì)5 人組成的評(píng)價(jià)小組對(duì)各品種果實(shí)進(jìn)行整果嗅覺(jué)評(píng)價(jià),然后去皮切片品嘗,進(jìn)行味覺(jué)評(píng)價(jià)。

表1 13 個(gè)桃品種的果實(shí)品質(zhì)性狀信息Table 1 Information of fruit quality characters of 13 peach cultivars

1.2 方法

參照Li 等[25]的方法,并稍加改進(jìn)。 選用固相微萃取法(SPME)對(duì)香氣成分進(jìn)行萃取,即取果肉組織6—7 g 液氮充分研磨,將5 g 粉末快速裝入20 mL 頂空進(jìn)樣瓶中,加入5 mL 飽和NaCl 溶液、10 μL 3-辛醇作為內(nèi)標(biāo),渦旋1 min 后,超聲15 min;然后放在頂空進(jìn)樣器中40 ℃平衡30 min,將65 μm Carboxen∕聚二甲基硅氧烷(PDMS)固相微萃取頭插入瓶中吸附15 min;最后采用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行各靶標(biāo)成分的定性定量分析。 所采用的儀器為上海交通大學(xué)分析測(cè)試中心的Agilent 7890A-5975C 氣質(zhì)聯(lián)用儀,設(shè)置不同濃度梯度的香氣化合物標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行定性檢測(cè)及絕對(duì)定量比較分析。 標(biāo)準(zhǔn)品為乙酸順-3-己烯酯(分析純)、乙酸己酯(分析純)、正己醇(分析純)、順-3-己烯醇(分析純)、反-2-己烯醇(≥95%)、己醛(分析純)、壬醛(分析純)、苯甲醛(分析純)、γ-己內(nèi)酯(≥98%)、γ-庚內(nèi)酯(≥98%)、γ-辛內(nèi)酯(分析純)、γ-十內(nèi)酯(分析純)、δ-十內(nèi)酯(分析純)、γ-十二內(nèi)酯(分析純)、δ-十二內(nèi)酯(分析純)、β-紫羅蘭酮(分析純)、芳樟醇(分析純),均為西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司產(chǎn)品。

香氣活力值(OAV) =該香氣物質(zhì)的實(shí)際濃度∕該香氣風(fēng)味閾值,OAV 值大于1 表示對(duì)整體風(fēng)味有貢獻(xiàn)作用,且OAV 值越大貢獻(xiàn)越大[26]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,采用SPSS 21.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性比較,采用OriginPro 2021 軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同桃品種香氣組分比較分析

如表2 所示,2 種酯類物質(zhì)乙酸順-3-己烯酯、乙酸己酯在13 個(gè)桃品種中含量分別為24.53—238.56 μg∕kg、1.19—14.26 μg∕kg,其中乙酸順-3-己烯酯在‘錦春’中未檢出。 6 種醇醛類物質(zhì)正己醇、順-3-己烯醇、反-2-己烯醇、己醛、壬醛、苯甲醛含量分別為28.65—364.48 μg∕kg、0.66—41.81 μg∕kg、42.12—270.77 μg∕kg、 348.77—1 966.19 μg∕kg、1.36—66.65 μg∕kg、1.29—9.34 μg∕kg,其中順-3-己烯醇在‘錦香’中未檢出。 內(nèi)酯類物質(zhì)包括γ-己內(nèi)酯、γ-庚內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、γ-十內(nèi)酯、δ-十內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯7 種,含量分別為25.87—181.12 μg∕kg、4.14—24.26 μg∕kg、13.89—100.30 μg∕kg、46.07—810.71 μg∕kg、10.16—322.56 μg∕kg、3.19—180.64 μg∕kg、0.04—1.06 μg∕kg。 萜類衍生物芳樟醇含量為3.28—164.23 μg∕kg,β-紫羅蘭酮為0.53—6.80 μg∕kg。 不同品種間香氣物質(zhì)總含量差異較大,‘滬蟠1號(hào)’香氣物質(zhì)總含量最高,為3 757.45 μg∕kg;其次為黃桃品種‘錦碩’‘錦花’和‘錦園’;‘錦春’香氣物質(zhì)總含量最低,為1 011.57 μg∕kg。

表2 13 個(gè)桃品種香氣物質(zhì)含量分析Table 2 Analysis of aroma components content in 13 peach cultivars μg·kg -1

2.2 不同香氣物質(zhì)OAV 值比較

如表3 所示,在17 種香氣物質(zhì)中,乙酸順-3-己烯酯、正己醇、己醛、壬醛、苯甲醛、γ-辛內(nèi)酯、γ-十內(nèi)酯、δ-十內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、芳樟醇、β-紫羅蘭酮等11 種香氣物質(zhì)OAV 值大于1。 酯類物質(zhì)中乙酸順-3-己烯酯OAV 值最高,介于3.14—30.58;醇醛類物質(zhì)中己醛OAV 值最高,介于69.75—393.24,其次是壬醛和苯甲醛,OAV 值分別介于0.91—44.43 和3.69—26.69;內(nèi)酯類物質(zhì)中γ-十內(nèi)酯OAV 值最高,介于4.19—73.70,γ-辛內(nèi)酯、δ-十內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯OAV 值分別介于1.98—14.33、0.10—3.23、0.46—25.81;β-紫羅蘭酮和芳樟醇OAV 值分別介于75.87—868.60 和2.19—109.49。

表3 不同香氣物質(zhì)香氣活力值比較Table 3 Comparison of OVA of different aroma components

2.3 不同桃品種特征香氣物質(zhì)比較分析

根據(jù)2.2 節(jié)中OAV 值結(jié)果,將OAV 值大于1 的11 種香氣物質(zhì)含量在不同品種中進(jìn)行對(duì)比。 結(jié)果表明:酯類物質(zhì)乙酸順-3-己烯酯在‘錦碩’中含量最高,‘錦春’中未被檢測(cè)到(圖1A);醇醛類物質(zhì)中,己醛在13 個(gè)桃品種中含量最高,其次是正己醇和壬醛,醇醛類總含量在‘滬蟠1 號(hào)’中最高,在‘湖景蜜露’中最低(圖1B);內(nèi)酯類物質(zhì)總含量在‘錦碩’中最高,在‘玉露蟠桃’中最低(圖1C);萜類衍生物中芳樟醇含量最高,總含量在‘湖景蜜露’中最高,在‘錦楓’中最低,β-紫羅蘭酮含量在‘大團(tuán)蜜露’中最高,在‘玉露蟠桃’中最低(圖1D)。

圖1 13 個(gè)品種桃果實(shí)酯類(A)、內(nèi)酯類(B)、醇醛類(C)、萜類衍生物(D)的含量比較Fig.1 Comparison of the content of esters(A),lactones(B),aldehydes and alcohols(C),terpenoids(D) in fruit of 13 peach cultivars

2.4 不同香氣物質(zhì)在黃肉桃和白肉桃中的差異比較

如表4 所示,白肉桃中乙酸己酯、順-3-己烯醇、反-2-己烯醇、γ-庚內(nèi)酯、芳樟醇、β-紫羅蘭酮平均含量高于黃肉桃,其中乙酸己酯和芳樟醇含量達(dá)到差異顯著水平;白肉桃中乙酸順-3-己烯酯、正己醇、己醛、壬醛、苯甲醛、γ-己內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、γ-十內(nèi)酯、δ-十內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯平均含量低于黃肉桃,其中乙酸順-3-己烯酯、正己醇、己醛、壬醛、γ-辛內(nèi)酯、γ-十內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯達(dá)到差異顯著水平。

表4 黃肉桃和白肉桃香氣物質(zhì)差異比較Table 4 Comparison of aroma components between yellow flesh peaches and white flesh peaches

3 討論

桃果實(shí)香氣物質(zhì)主要由三大生物合成途徑生成:脂肪酸途徑合成醇、醛、酮、酯和內(nèi)酯類等物質(zhì),異戊二烯途徑合成萜類和脫輔基胡蘿卜素類物質(zhì),氨基酸途徑合成芳香族香氣物質(zhì)[28]。 研究表明,γ-十內(nèi)酯、δ-十內(nèi)酯、己醛、反-2-己烯醇、芳樟醇、苯甲醛和β-紫羅蘭酮等對(duì)香氣表型貢獻(xiàn)最大,為桃果實(shí)特征香氣物質(zhì)[29-30]。 Eduardo 等[9]研究顯示,在9 份桃種質(zhì)材料中均發(fā)現(xiàn)了3 種酯類物質(zhì)(乙酸己酯、乙酸順-3-己烯酯和乙酸反-2-己烯酯),酯類占總揮發(fā)性成分的13.8%;壬醛是最豐富的C9 化合物,含量占總揮發(fā)性成分的0.5%—8.6%;內(nèi)酯類物質(zhì)中γ-己內(nèi)酯、γ-十內(nèi)酯、δ-十內(nèi)酯含量最為豐富;萜烯類物質(zhì)中芳樟醇含量最高。 基于此,本研究對(duì)這些特征香氣物質(zhì)在不同桃品種中的含量進(jìn)行了定量分析,結(jié)果表明:這些成分在供試的13 個(gè)桃品種中均檢測(cè)到較高的絕對(duì)含量,如乙酸順-3-己烯酯(24.53—238.56 μg∕kg)、γ-十內(nèi)酯(46.07—810.71 μg∕kg)、δ-十內(nèi)酯(10.16—322.56 μg∕kg)、己醛(348.77—1 966.19 μg∕kg)、反-2 己烯醇(42.12—270.77 μg∕kg)、芳樟醇(3.28—164.23 μg∕kg)。 不同桃品種間香氣組分及含量有所不同,李明等[31]檢測(cè)了3 種無(wú)錫水蜜桃(‘白鳳’‘朝暉’‘湖景蜜露’)的香氣成分,只在‘白鳳’桃中檢測(cè)到微量的芳樟醇物質(zhì),與本研究結(jié)果有差異。 本研究中13 個(gè)桃品種(包含‘白鳳’‘湖景蜜露’)均有檢測(cè)到較高的芳樟醇含量,可能與栽培管理措施(施肥施藥、套袋、露地或設(shè)施栽培等)和產(chǎn)區(qū)生態(tài)環(huán)境(溫度、光照等)不同有關(guān)。 本研究顯示,乙酸順-3-己烯酯在‘錦春’中未檢測(cè)到,順-3-己烯醇在‘錦香’中未檢測(cè)到,對(duì)17 種香氣物質(zhì)總含量的對(duì)比發(fā)現(xiàn),‘滬蟠1 號(hào)’‘錦碩’總含量較高,‘錦春’最低,可能與‘錦春’成熟期最早,果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期積累的香氣合成底物較少有關(guān),而‘錦碩’為生長(zhǎng)發(fā)育期最長(zhǎng)的黃桃品種,其成熟期最晚,積累養(yǎng)分最多,通過(guò)各代謝途徑轉(zhuǎn)化合成的揮發(fā)性物質(zhì)如γ-十內(nèi)酯含量也較高。 果實(shí)香氣的形成與積累是一個(gè)極為復(fù)雜的過(guò)程,糖是芳香物質(zhì)合成的基礎(chǔ)原料[32],本研究?jī)H對(duì)不同桃品種香氣物質(zhì)進(jìn)行了定量分析,并未檢測(cè)成熟果實(shí)光合產(chǎn)物可溶性糖及其揮發(fā)性化合物代謝合成途徑中的底物和中間產(chǎn)物的含量,未來(lái)需要進(jìn)一步研究此類物質(zhì)在桃果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育及成熟過(guò)程中的積累機(jī)理,更加全面地分析不同品種間香氣物質(zhì)形成的差異性。

香氣組分對(duì)整體香氣的貢獻(xiàn)不僅取決于其濃度,還與其自身閾值密切相關(guān)。 OAV 值是揮發(fā)性化合物濃度與其閾值的比值,是篩選果實(shí)特征香氣成分及揭示果實(shí)風(fēng)味特性的重要指標(biāo)[33]。 桃果實(shí)內(nèi)酯類物質(zhì)尤其是γ-十內(nèi)酯,因其較高的含量和較低的閾值,對(duì)果實(shí)整體香氣形成貢獻(xiàn)最大[34],但在本研究中,β-紫羅蘭酮與己醛OAV 值最大,且大于γ-十內(nèi)酯。 Zhu 等[13]對(duì)比了5 個(gè)不同桃品種的OAV 值,也得到了同樣的結(jié)果,這與其風(fēng)味閾值密切相關(guān)。 一些具有高閾值的化合物,即使它們?cè)诠麑?shí)中含量較高,也不能作為整體香氣的重要貢獻(xiàn)成分,如反-2-己烯醇,閾值為8 000 μg∕kg,含量在42.12—270.77 μg∕kg,其OAV值遠(yuǎn)小于1,對(duì)香氣貢獻(xiàn)極小。 本研究通過(guò)OAV 法確定了4 類共11 種特征香氣物質(zhì),其中酯類賦予桃果實(shí)果香和甜香,內(nèi)酯類賦予果實(shí)桃味,是對(duì)桃果實(shí)香味影響最大的特征香氣物質(zhì),醇醛類物質(zhì)使果實(shí)具有青草香,萜類衍生物則表現(xiàn)出花香。 各類特征香氣物質(zhì)在不同品種間貢獻(xiàn)程度不同,‘滬蟠1 號(hào)’最具果味和清香味,‘錦碩’最具桃味,‘湖景蜜露’最具花香味。 由此,OAV 值的比較與特征香氣物質(zhì)的確定可為濃香型種質(zhì)的篩選和選育提供理論基礎(chǔ)。

桃果肉顏色有白、黃、紅3 種,不同肉色桃品種間香氣物質(zhì)存在差異。 Robertson 等[35]比較3 個(gè)黃肉桃品種和3 個(gè)白肉桃品種香氣物質(zhì)含量發(fā)現(xiàn),白肉桃品種中芳樟醇、己醛、γ-十內(nèi)酯和δ-十內(nèi)酯的含量顯著高于黃肉桃品種;羅靜等[36]對(duì)4 份桃種質(zhì)香氣物質(zhì)研究顯示,白肉桃中己醛、壬醛、δ-十二內(nèi)酯、芳樟醇和β-紫羅蘭酮含量高于黃肉桃,而苯甲醛、乙酸順-3-己烯酯、γ-己內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、γ-十內(nèi)酯和δ-十內(nèi)酯含量低于黃肉桃;謝凱麗[37]對(duì)128 個(gè)桃品種香氣物質(zhì)測(cè)定發(fā)現(xiàn),萜類衍生物二氫-β-紫羅蘭酮在白肉桃中的含量高于黃肉桃。 本研究顯示,白肉桃中芳樟醇和β-紫羅蘭酮含量高于黃肉桃,可能是由于桃果實(shí)中芳樟醇和β-紫羅蘭酮等C-13 降異戊二烯類物質(zhì)主要由甲基赤蘚醇磷酸途徑和異戊二烯生物合成途徑合成,類胡蘿卜素是β-紫羅蘭酮的前體物質(zhì),白肉桃中的類胡蘿卜素在類胡蘿卜素雙加氧酶(CCD4)的作用下裂解為脫輔基類胡蘿卜素,進(jìn)而形成β-紫羅蘭酮等香氣物質(zhì),而黃肉桃中的CCD4 酶基因發(fā)生突變,不能降解類胡蘿卜素,故所合成的β-紫羅蘭酮較白肉桃少[38-39]。 本研究中,白肉桃中的己醛、壬醛、苯甲醛、乙酸順-3-己烯酯、γ-己內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯、γ-十內(nèi)酯和δ-十內(nèi)酯的含量低于黃肉桃,部分結(jié)果與羅靜等[36]的研究結(jié)果相似。 由于這些代謝物主要由脂肪酸途徑合成,其物質(zhì)形成機(jī)理與果肉顏色形成機(jī)制并未相關(guān),推測(cè)該類物質(zhì)含量差異主要受品種間遺傳因素影響,后期可進(jìn)一步對(duì)雜交后代或優(yōu)異骨干親本的香氣物質(zhì)進(jìn)行分析。

4 結(jié)論

對(duì)13 個(gè)主栽品種的17 種香氣物質(zhì)總量比較可知,‘滬蟠1 號(hào)’含量最高,為3 757.45 μg∕kg,晚熟黃桃‘錦碩’次之,早熟黃桃‘錦春’含量最低,為1 011.57 μg∕kg;經(jīng)OAV 值計(jì)算,其中11 種物質(zhì)(乙酸順-3-己烯酯、正己醇、己醛、壬醛、苯甲醛、γ-辛內(nèi)酯、γ-十內(nèi)酯、δ-十內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯、芳樟醇、β-紫羅蘭酮)的OAV 值大于1,確定為特征香氣物質(zhì),其中β-紫羅蘭酮、己醛、γ-十內(nèi)酯在各桃品種中具有較高的OAV 值,是桃果實(shí)香氣的主要貢獻(xiàn)成分;白肉桃與黃肉桃中乙酸順-3-己烯酯、乙酸己酯、正己醇、己醛、壬醛、γ-辛內(nèi)酯、γ-十內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯和β-紫羅蘭酮的含量存在顯著差異,其余物質(zhì)差異不顯著。