栽培土壤對“中國苦水玫瑰花”香氣構成的影響

陳玉蓉,李霽昕,杭　潔,何英霞,徐　瓊,蔣玉梅,*

(1.甘肅農業(yè)大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070;2.蘭州市農業(yè)科技研究推廣中心,甘肅蘭州 730010)

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栽培土壤對“中國苦水玫瑰花”香氣構成的影響

陳玉蓉1,李霽昕1,杭潔1,何英霞1,徐瓊2,蔣玉梅1,*

(1.甘肅農業(yè)大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070;2.蘭州市農業(yè)科技研究推廣中心,甘肅蘭州 730010)

中國苦水玫瑰花,香氣,栽培土壤,構成,相關性

鈍齒薔薇和中國玫瑰的雜交食用玫瑰“中國苦水玫瑰”(R.sertata×R.rugosa)屬薔薇科、薔薇屬植物,有“金花”之美譽[1],是香精、食品、藥品及日用化工生產中重要的原料之一。

香氣是食用玫瑰品質的關鍵評價指標,決定著其核心產品玫瑰精油的構成、品質及得率。玫瑰品種、栽培土壤、環(huán)境溫度及降雨量等栽培環(huán)境因素[2]和管理因子均會影響玫瑰的香氣構成及其產品的品質[3]。目前,關于玫瑰花香氣的研究主要集中在特征香氣成分的分析[4]、關鍵致香成分合成機理[5-8]、栽培農藝措施、花瓣采摘期、環(huán)境條件及采后保藏方式對其香氣組分的影響等[9]方面。玫瑰特征香氣成分包括香茅醇、香葉醇、橙花醇、芳樟醇、苯乙醇、檸檬醛、壬醛、苯乙醛和玫瑰醚[10]等,而對香氣有重要貢獻的萜烯類香氣組分主要由甲羥戊酸途徑(MVA)在花瓣表皮細胞層中合成,其中的香葉醇與橙花醇還可通過-SH催化轉化為β-香茅醇[11];隨花期延長,玫瑰花瓣中香茅醇、香葉醇、橙花醇的含量將隨氣溫的升高而下降,另外,花期降雨也會影響玫瑰花的香氣品質,使乙酸香葉酯、α-蒎烯、二十烷及二十一烷的含量顯著增高[9];栽培土壤中的營養(yǎng)元素構成直接影響植物的營養(yǎng)吸收和代謝進而影響植物的香氣品質,有研究指出富含K、Mg、P的土壤有助于茶葉中芳樟醇及其氧化物等萜烯類、脂肪族類和芳香族醇類香氣物質的合成[12],N、Ca、Mg、Fe則有利于色素類物質的形成,進而提高煙草的香氣品質[13],Zn、Mn等微量元素可提高烤煙煙葉及糙米中香氣物質的總量[14-15],K+和Mg2+在蘋果和巨冷杉的萜烯類香氣代謝途徑中會影響萜烯合酶(TPSs)的活性,進而影響萜烯類香氣物質的合成,S則會間接影響冷杉中α-蒎烯和β-蒎烯的比例[16]。然而,目前關于栽培土壤構成對玫瑰花香氣構成及其關鍵致香組分的影響鮮見報道。

本文以甘肅特色玫瑰品種“中國苦水玫瑰”為研究對象,采用頂空固相微萃取氣相色譜-質譜(HS-SPME-GC/MS)聯(lián)用技術和離子色譜技術分析“中國苦水玫瑰”花瓣香氣和栽培土壤構成,探討玫瑰香氣構成與栽培土壤構成的相關性,以期為“中國苦水玫瑰”栽培規(guī)范化管理及香氣品質調控提供科學的數據支持。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

“中國苦水玫瑰”花瓣2013年5月下旬于上午10點前分別采摘于永登縣苦水鎮(zhèn)上新溝村及分別與其相距41.3公里和19.0公里的大同鎮(zhèn)王家坪村和紅城鎮(zhèn)玫瑰種植基地,選取杯狀的花朵,去花托、花蕊、避光密封,分別標為上新溝樣品、大同樣品和紅城樣品,-80 ℃下保存,待測;栽培土壤分別于三個玫瑰采摘區(qū)選取8個取樣點,蛇形取樣法取耕作層土樣,混合、密封、常溫貯存待測;內標:2-辛醇色譜純，美國Sigma公司。

氣相色譜/質譜聯(lián)用儀(GC/MS)、TG-WAXMSA(60 m×0.25 mm×0.25 μm)色譜柱美國Thermo scientific公司;Fiber(57328-U,DVB/CAR/PDMS,50/30 μm ,2 cm)固相微萃取頭美國SUPELCO公司;DIONEX ICS-1500離子色譜儀美國DIONEX公司。

1.2實驗方法

1.2.1香氣組分富集精確稱取室溫解凍后的固態(tài)樣品3.000 g于20 mL的樣品瓶中,加入NaCl 0.6 g,內標2-辛醇(無水乙醇稀釋,0.822 g/mL)30 μL,密封、振蕩、混勻,插入活化的頂空固相微萃取(SPME)器,40 ℃恒溫頂空吸附30 min,取出SPME于氣相色譜-質譜聯(lián)用儀220 ℃解析10 min。

1.2.2氣相-色譜質譜(GC-MS)條件不分流進樣,20 min后打開分流閥,分流比20∶1,進樣口溫度:220 ℃,載氣(高純He):1.0 mL·min-1,接口溫度:200 ℃,離子源:EI(70 eV),掃描質量范圍45～500 amu。程序升溫:初溫50 ℃,6 ℃/min至140 ℃,2 ℃/min至200 ℃(5 min)。

1.2.3栽培土壤構成分析水土比5∶1混合振蕩、過濾,濾液過0.22 μm膜后上離子色譜儀分析,進樣量:25 μL;陽離子:IonPac CS12分析柱(4 mm×250 mm),IonPac CG12保護柱(4 mm×50 mm),淋洗液:18 mmol/L甲烷磺酸溶液,流速:1.0 mL/min;陰離子:IonPac AS22(4 mm×250 mm)分析柱,IonPac AG22(4 mm×50 mm)保護柱,淋洗液:4.5 mmol/L Na2CO3溶液和1.4 mmol/L NaHCO3溶液,流速:1.01 mL/min。

1.3香氣的組分定性、定量

定性:結合文獻資料[17-19]計算機檢索NIST library(2005)和Wiley library(version6.0)標準普庫進行初步定性分析。

定量:內標半定量法,組分含量(μg/g)=香氣物質峰面積×內標物含量/內標物峰面積,香氣活性值(odor activity value,OAV)=香氣成分的含量(μg/g)/閾值(μg/g)。

1.4相關性分析

SPSS 19.0分析玫瑰樣品香氣總釋放量和OAV≥1香氣成分與栽培土壤成分的相關性

1.5統(tǒng)計分析

Excel(2007)分析標準差,SPSS 19.0進行顯著性分析。

2　結果與分析

2.1香氣構成比較分析

2.1.1總體香氣構成比較分析GC-MS分析不同栽培土壤種植“中國苦水玫瑰”香氣構成,樣品初步定性59種香氣成分(圖1),其中上新溝樣品醛、酮類(15種)最多,分別較大同與紅城多3和2種;醚類(2種)較大同與紅城多1種;醇類(10種)最少,分別較大同與紅城少1和2種;單/倍半萜烯類(6種)和酚、酸類(2種)與大同樣品相同,單/倍半萜烯類較紅城少1種;酚、酸類較紅城多1種;酯類(6種)較大同少2種,較紅城多1種(表1)。

圖1　上新溝樣品GC/MS總離子流圖Fig.1　The aroma total ion current graph of Shangxingou by GC/MS

表1　“中國苦水玫瑰”香氣成分及含量

續(xù)表

成分香氣活性值(OAV)分析顯示(表2),OAV≥1香氣組分上新溝有5種:香茅醇、香葉醇、香茅醛、苯甲醛和α-蒎烯;大同有7種:香茅醇、香葉醇、橙花醇、辛酸乙酯、香茅醛、苯甲醛和α-蒎烯;紅城有6種:香茅醇、香葉醇、橙花醇、香茅醛、乙酸香茅酯和苯甲醛。感官特性比較發(fā)現,上新溝樣品OAV≥1香氣組分主要表現為花香、松木、樹脂樣氣,且伴隨溫和的玫瑰甜香及輕微的果香,大同與紅城樣品OAV≥1香氣組分主要表現為果香、花香氣味。大同樣品中OAV≥1的辛酸乙酯可賦予樣品突出的脂肪和醛香氣味;紅城樣品中OAV≥1的乙酸香茅酯則可賦予樣品濃郁的果香、玫瑰及香葉氣息;而紅城樣品缺失的α-蒎烯可能會導致樣品松木氣息較弱。

2.1.2香氣構成分類比較分析香氣組分分類比較顯示(圖2),上新溝樣品中各類香氣含量均低于其它兩個樣品,紅城樣品的各類香氣含量則均高于其它兩個樣品。上新溝樣品醇類含量(8.386±3.695) μg/g分別較大同(9.071±0.083) μg/g與紅城(10.436±1.095) μg/g低2.452%和7.349%,醛、酮類含量(4.292±1.428) μg/g分別較大同(5.121±1.083) μg/g與紅城(5.464±1.392) μg/g低5.572%和7.877%;酯類含量紅城樣品(3.245±0.774) μg/g顯著高于(p<0.5)上新溝(0.499±0.125) μg/g與大同(1.280±0.231) μg/g樣品54.657%和39.112%;單/倍半萜烯類含量(6.590±0.078) μg/g分別較上新溝和紅城高5.746%和4.552%。香氣釋放總量:上新溝(13.950±5.714) μg/g<大同(16.386±1.386) μg/g<紅城(19.743±3.401) μg/g(圖2)。

表2　“中國苦水玫瑰”部分香氣成分的香氣活性值(OAV)

圖2　“中國苦水玫瑰”花瓣香氣構成比較Fig.2　The comparision of aroma components in the samples注:相同字母表示差異不顯著(p>0.05)。圖3同。

2.1.3主體香氣構成比較分析不同栽培土壤樣品OAV≥1的香氣成分比較顯示(圖3),香茅醇、香葉醇在上新溝中含量最高,其中香茅醇含量(3.329±0.708) μg/g分別較大同(1.936±1.248) μg/g和紅城(3.277±1.041) μg/g高16.307%和0.609%;香葉醇含量(1.005±0.369) μg/g分別較大同(0.812±0.223) μg/g和紅城(0.840±0.152) μg/g高7.263%和6.210%;橙花醇、香茅醛、辛酸乙酯和α-蒎烯在大同中含量最高,其中,橙花醇含量(2.238±1.043) μg/g顯著高于(p<0.05)上新溝(0.495±0.175) μg/g和紅城(2.113±0.351)μg/g樣品35.967%和2.579%;香茅醛含量(0.973±0.218) μg/g分別較上新溝(0.577±0.287) μg/g和紅城(0.865±0.286) μg/g高16.397%和4.472%;α-蒎烯含量(0.468±0.401) μg/g分別較上新溝(0.434±0.223) μg/g和紅城(0.013±0.005) μg/g高3.715%和49.726%;辛酸乙酯含量為(0.045±0.012) μg/g且在上新溝與紅城中未檢出;乙酸香茅酯、苯甲醛在紅城中含量最高,其中,乙酸香茅酯含量(2.860±0.727) μg/g顯著高于(p<0.05)上新溝(0.186±0.109) μg/g和大同(0.890±0.146)μg/g樣品66.418%和46.696%;苯甲醛含量(2.269±0.477) μg/g分別較上新溝(1.776±0.463) μg/g與大同(1.604±0.377) μg/g高8.727%、11.772%。

圖3　“苦水玫瑰”主體香氣成分含量比較Fig.3　The comparision of aroma(OAV≥1)in the samples

2.2栽培土壤構成分析

2.3相關性分析

表3　樣品栽培土壤成分構成

注:同行不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

表4　玫瑰樣品香氣總釋放量和(OAV≥1)香氣成分與栽培土壤成分的相關性

注:*,在0.05水平(雙側)上顯著相關。

紅城栽培土壤中有效磷最高,其玫瑰樣品的香氣釋放總量也最高,說明磷(P)能促進玫瑰香氣的釋放,這與肖慶禮等[24]發(fā)現施磷能明顯提高煙葉揮發(fā)性香氣物質總量的實驗結果一致。植物體內的生理代謝尤其是酶促反應和能量傳遞與P密切相關[25],同時P會影響其它元素在玫瑰植株根莖葉間的分配[26],因此,紅城栽培土壤中P含量較高對其樣品香氣代謝可能產生了直接或間接的影響,從而促進了其香氣物質的釋放。

上新溝樣品橙花醇含量低而香葉醇含量高于其他栽培土壤樣品,橙花醇通常以芳樟醇為前體通過香葉基丙酮在金屬鈉鹽的催化下合成[7],栽培土壤中的Mg+、K+參與調節(jié)芳樟醇與香葉醇的同分異構酶的活性[34],Mg+、K+含量高有利于香葉醇積累[34]而會使芳樟醇的含量下降進而影響橙花醇的積累,因此,橙花醇與Mg+、K+呈負相關性,而與Na+呈正相關性,這與邊金霖[34]等研究發(fā)現鉀肥施用后茶葉香葉醇的含量增加的實驗結果一致。

3　結論

采用GC-MS法在甘肅省永登縣種植的“中國苦水玫瑰”花瓣中初步定性59種香氣成分,OAV≥1的香氣成分因栽培土壤不同而有差異,香茅醇、香葉醇、苯甲醛、香茅醛為實驗樣品共有,α-蒎烯在上新溝和大同樣品中OAV≥1;橙花醇在大同和紅城樣品中OAV≥1、辛酸乙酯僅在大同樣品中OAV≥1;乙酸香茅酯僅在紅城樣品中OAV≥1。

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權威·核心·領先·實用·全面

Effect of cultivated soil on aroma compounds in ‘Chinese Kushui rose petal’(R.sertata×R.rugosa)

CHEN Yu-rong1,LI Ji-xin1,HANG Jie1,HE Ying-xia1,XU Qiong2,JIANG Yu-mei1,*

(1.College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Lanzhou Agriculture Science and Technology Extension Center,Lanzhou 730010,China)

Chinese Kushui rose petal;aroma components;cultivated soil samples;constitute;correlation

2015-11-27

陳玉蓉(1989-),女,在讀碩士研究生,研究方向:食品營養(yǎng)與衛(wèi)生，E-mail:917016369@qq.com。

蔣玉梅(1973-)，女,副教授,研究方向:果蔬加工、揮發(fā)性風味分析及葡萄酒，E-mail:jym316@126.com。

甘肅省蘭州市科技局項目(2010-1-235);甘肅省科技廳青年基金項目(1308RJYA078);甘肅省蘭州市科技局農業(yè)攻關項目(2010-1-239);甘肅省科技計劃資助項目(1504WKCA005)。

TS201.4

A

1002-0306(2016)12-0127-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.017