兩種生物有機肥對紅地球葡萄芳香物質組分的影響

李凱，商佳胤，集賢，黃建全，張娜，王丹，田淑芬*

(1. 天津市農科院葡萄研究中心，天津 300112；2. 國家農產品保鮮工程技術研究中心，天津 300384）

兩種生物有機肥對紅地球葡萄芳香物質組分的影響

李凱1，商佳胤1，集賢2，黃建全1，張娜1，王丹1，田淑芬1*

(1. 天津市農科院葡萄研究中心，天津 300112；2. 國家農產品保鮮工程技術研究中心，天津 300384）

對5年生紅地球葡萄分別采用0.02%根施和0.01%葉面噴施2種生物有機肥，待果實成熟后，使用固相微萃取技術及氣相-質譜聯用技術測定葡萄果實的芳香物質含量，以探討2種生物有機肥對紅地球葡萄果實芳香物質組分的影響。結果顯示：紅地球葡萄果實香氣成分主要為醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、烷類、苯衍生物和烯類化合物，2種生物有機肥處理的芳香化合物檢出數量分別為44種、46種、43種和41種，均高于對照的40種；各處理和對照共同具有的香氣成分13種，其中醇類4種，醛類5種，酮類1種，烷類3種，(E)-2-己烯醛、己醛、(E)-2-己烯-1-醇、1-己醇和大馬酮是相對含量較高的5種共有芳香化合物；生物有機肥處理顯著降低了紅地球葡萄果實中的醛類成分相對含量，同時顯著提高了醇、酮、酯、烷和烯類成分的相對含量，其中0.02%生物有機肥Ⅱ號根施處理在增加香氣化合物數量，提高里那醇、大馬酮等重要呈香物質相對含量效果最為顯著。

生物有機肥；紅地球葡萄；芳香化合物

生物有機肥作為一種環境友好型肥料，主要由有益微生物組成，基于自然投入，充分利用腐爛的有機質、生活污水、動物糞便、植物殘體等原料釋放營養物質[1-2]。生物有機肥能夠改善根際土壤養分的固定，產生生長素，改善土壤穩定，促進菌根共生，并對有毒物質、異型生物質和頑固物質污染的土壤起到生物修復的作用[3]。目前，生物有機肥已在香蕉[4]、蘋果[5]、臍橙[6]、椰棗[7]、葡萄[8]和桃[9]等多種果樹上進行應用研究，雖然不同果樹種類生理特點、生長環境和栽培措施不同，但是生物有機肥均不同程度地提升了果實品質，顯示出生物有機肥在果樹上良好的應用前景。

天津市農科院葡萄研究中心近年來充分依托天津濱海地區魚類養殖業的資源優勢，采用有益菌分解發酵海水養殖副產品，開發系列生物有機肥，目前已經在天津漢沽、薊縣、河北張家口、懷來、石家莊、北京延慶等華北主要葡萄產區進行了大量試驗，結果顯示生物有機肥對玫瑰香葡萄苗的生長有很好的促進作用[10]，并能顯著提升貴人香葡萄中的香氣組分[11]。為了細化研究生物有機肥在不同品種上的應用表現，本文選擇2種生物有機肥，以鮮食葡萄品種紅地球為對象，進一步研究施用生物有機肥對紅地球葡萄芳香物質含量的影響，希望為生物有機肥在紅地球葡萄生產中提供科學使用理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2015年7月18日至9月25日在天津市薊縣西龍虎峪鄉葡萄園內進行，供試品種為5年生紅地球，株行距為1.5 m×4.0 m，傾斜小棚架栽培，龍干整形。供試地區土壤pH值6.2，土壤有機質17.6 g/kg，土壤全氮16.2 g/kg，土壤全磷23.6 g/kg，土壤全鉀26.2 g/kg。供試生物有機肥由天津市農業科學院葡萄研究中心提供，分別為生物有機肥Ⅰ號［有效活菌數（cfu）≥0.2億/g，有機質≥45%］和生物有機肥Ⅱ號［有效活菌數（cfu）≥0.3億/g，有機質≥40%］。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

試驗設4個處理和1個對照：（1）對照（CK），不使用生物有機肥；（2）T1處理，0.02%生物有機肥Ⅰ號根施；（3）T2處理，0.02%生物有機肥Ⅱ號根施；（4）T3處理，0.01%生物有機肥Ⅰ號葉面噴施；（5）T4處理，0.01%生物有機肥Ⅱ號葉面噴施。所有試驗和對照均施入基肥和萌芽肥，基肥為3月25日施入22 500 kg/hm2腐熟雞糞；萌芽肥為4月12日施入750 kg/hm2磷酸二銨和尿素。生物有機肥于2015年7月18日處理1次，一個月后重復處理1次。根施處理時，在距主蔓50 cm處溝施，深度為20 cm，每株施肥量為10 L；葉面噴施處理時，采用噴霧器均勻噴布所有葉片。每個處理選擇30株生長勢一致、無病蟲害的植株進行，每10株為1個處理，每個處理3次重復。

1.2.2 樣品采集

在葡萄成熟期選擇著色一致、無病蟲害及機械損傷的果穗作為樣品；采后裝入周圍鋪有報紙的塑料筐內，于采收當天運至國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津），并于采樣當日立即進行GC-MS測定。試驗結果用DPS3.01專業版進行統計分析。

1.3 測定方法

1.3.1 儀器與試劑

Trace GC-MS聯用儀，美國Finnigam質譜公司制造；50/30 μmDVB/CAR/PDMS型極性萃取頭和固相微萃取器手柄，美國Supelco公司制造；PC-420D數字型磁力加熱攪拌裝置，美國Corning公司制造。所用化學試劑均為分析純。

1.3.2 揮發性成分的提取

將對照和處理果實樣品葡萄果實各500 g進行清洗、破碎、榨汁、離心后取澄清果汁8 mL置于帶有磁力攪拌子的15 mL頂空瓶中，加入3.0 g NaCl，加蓋封口后將萃取頭插入樣品頂空瓶，于60 ℃吸附40 min，磁力攪拌子轉速為950 r/min。吸附后將萃取頭取出插入氣相色譜進樣口，于250 ℃解吸5 min，同時啟動儀器采集數據。

1.3.3 氣相色譜分離條件

色譜柱：HP-INNO-Wax毛細管柱（30 m×0.25 mm× 0.25 μm)，載氣He（99.99%)，流速1.10 mL/min；進樣口溫度：50 ℃，解析5 min；升溫程序：70 ℃保持5 min，以1 ℃/min的升溫速度升至120 ℃，保持2 min，以2 ℃/min的升溫速度升至210 ℃，保持5 min。

1.3.4 質譜檢測條件

GC-MS傳輸線溫度250 ℃，EI離子源溫度為170 ℃，電子能量為70 eV，光電倍增管電壓為350 V，質量掃描范圍為m/z 30-350 amu。

1.3.5 譜圖檢索及成分鑒定

對采集到的質譜圖用標準譜庫NIST/WILEY搜索，與文獻進行核對，確定其香氣成分的化學組成，同時用峰面積歸一化法定量，得到各組分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 紅地球果實中香氣成分的分類分析

利用GC-MS檢測紅地球葡萄的香氣成分，并通過譜庫檢索來分析對照和處理的果實香氣化合物種類及占總量比例（表1）。紅地球果實中的香氣按照化合物結構主要分為醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、烷類、苯衍生物和烯類。T1、T2、T3、T4的總檢出芳香化合物總數分別為44、46、43和41，多于CK的40；各處理在總檢出香氣成分占總量比例與對照差異不顯著。各處理的醇類、酮類、酯類和烷類化合物占總量比例均顯著高于對照，但醛類化合物則均顯著低于對照；苯衍生化合物方面，T3與CK二者之間差異不顯著，而其余處理顯著高于CK；各處理均檢測到一種烯類化合物，而對照中并未檢出。

2.2 紅地球果實中醇類香氣成分分析

由表2可以看出，在各處理和對照中均能檢測到具有芳香氣味的1-己醇和具有青草味的(E)-2-己烯-1-醇；T1、 T2和T4的1-己醇相對含量分別為1.89%、2.28%和1.4%，均顯著高于CK的1.12%，而T3與CK差異不顯著；(E)-2-己烯-1-醇是醇類化合物中相對含量最高的物質，除了T1的相對含量2.23%略低于CK的2.26%，T2、T3和T4的相對含量分別為4.22%、3.30%和5.21%，均顯著高于CK。此外，在各處理和對照中均能檢測到具有特殊氣味的2-乙基-1-己醇和具有玫瑰芳香的里那醇；T1中2-乙基-1-己醇的相對含量略高于CK，差異不顯著，而T2、T3和T4中2-乙基-1-己醇的相對含量顯著高于CK；T1和T2中里那醇的相對含量顯著高于CK，其余處理與CK差異不顯著。

2.3 紅地球果實中醛類香氣成分分析

由表1可知，醛類香氣成分是所有化合物類型中占總量比例最高的香氣物質，各處理的占比分別是88.09%、84.52%、84.82%和78.76%，均顯著低于對照的91.56%。由表3可以看出，具有綠葉清香和果香的(E)-2-己烯醛在T1中相對含量最高，達到76.63%，T2、T3、T4和CK中的相對含量分別為69.87%、68.70%、70.49%和71.44%；具有綠葉清香和果香的己醛則是相對含量第二高的醛類物質，4個肥料處理的相對含量分別為10.73%、14.22%、15.31%和7.24%，均顯著低于對照的19.59%。此外，2-甲基-4-戊烯醛、苯(甲)醛和2,5-二[(三甲基甲硅烷基)氧代]-苯(甲)醛也在全部樣品中檢測到，但相對含量均低于0.5%。

表1 紅地球果實中香氣成分的分類比較

表2 紅地球葡萄果實中主要醇類香氣成分

表3 紅地球葡萄果實中主要醛類香氣成分

2.4 紅地球果實中酮類香氣成分分析

由表1可知，各處理的酮類物質含量分別為2.51%、2.78%、1.41%和1.70%，均顯著高于CK的0.85%。由表4可知，在所有樣品中均能檢測到的酮類化合物只有1種，就是具有玫瑰芳香的大馬酮，并且其相對含量比其它酮類物質都高，分別為1.77%、2.22%、0.98%、1.29%和0.6%，各處理中的相對含量均顯著高于CK，尤其T2相對含量最高。因此，我們認為大馬酮是紅地球葡萄果實中的最主要酮類香氣成分，并且施用生物有機肥有利于大馬酮的積累。

2.5 紅地球果實中烷類香氣成分分析

由表1和表5可知，4個處理和CK在烷類化合物數量上沒有明細差異，但T1和T2的烷類相對含量略高于CK，T3和T4則顯著高于CK。己甲基-環三硅氧烷、亞硝基甲烷、三氯甲烷、3-異丙氧基-1,1,1,7,7,7-六甲基-3,5,5-三(三甲基甲硅烷氧基)四硅氧烷和十二碳甲基-環六硅氧烷相對含量大于1%。己甲基-環三硅氧烷在T1、T2、T3和T4中的相對含量分別為2.85%、0.62%、2.19%和2.64%，CK中沒有檢測到，T2中的相對含量明顯低于T1、T3和T4，但T2中三氯甲烷相對含量較高，為1.9%，其余處理未能檢測到；亞硝基甲烷在各處理中均未檢測到，但在CK中的相對含量為2.35%。

3 結論與討論

葡萄品種香氣能夠直接影響果實風味特性，是品種評價中的重要質量參數之一[12-13]。葡萄果實中的揮發性化合物主要存在于果肉和果皮中[14]，這些芳香物質組分取決于品種、生長區域、氣候條件和栽培措施[15-18]，本研究的目的就是評價生物有機肥對紅地球葡萄果實芳香組分的影響。

本研究結果表明：紅地球葡萄果實香氣成分主要為醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、烷類、苯衍生物和烯類化合物；施用生物有機肥的各處理檢出化合物數量分別為44、46、43和41，均高于對照的40種；各處理和對照共同具有的香氣成分13種，其中醇類4種，醛類5種，酮類1種，烷類3種。(E)-2-己烯醛、己醛、(E)-2-己烯-1-醇、1-己醇和大馬酮是各處理和對照中相對含量最高的5種共有芳香化合物。

表4 紅地球葡萄果實中主要酮類香氣成分

表5 紅地球葡萄果實中主要烷類香氣成分

C6醛和C6醇通過不飽和脂酶促氧化形成，在葡萄和葡萄酒中形成草本和綠色香氣[19]。(E)-2-己烯醛是各處理和對照中相對含量最高的C6化合物，相對含量在68.55%～76.63%之間；(E)-2-己烯醛是(Z)-3-己烯醛的異構化產物[20]，而(Z)-3-己烯醛在各處理和對照中未檢測到。己醛是另外一種重要的C6化合物，相對含量僅次于(E)-2-己烯醛，在7.24%～19.59%之間。(E)-2-己烯-1-醇和1-己醇這兩個C6醇的相對含量遠低于前述的C6醛，高于其余共有芳香化合物。各處理和對照的(E)-2-己烯醛、己醛、(E)-2-己烯-1-醇和1-己醇這四種C6化合物的相對含量之和占總檢出化合物相對含量的91.50%、90.59%、88.28%、84.52%和94.54%，是紅地球葡萄果實中主要的香氣組分。

萜類化合物是一類龐大而多樣化的天然有機化合物，植物萜類化合物所具有芳香特性使其在商業上被廣泛使用。萜烯醇是不同品種間香氣變化的重要貢獻者[21]，里那醇由于感覺閾值低而可能是最重要的萜類化合物之一[22]。本研究結果表明，里那醇是各所有樣品中的共有香氣成分，0.02%生物有機肥根施均顯著提高了里那醇在紅地球果實中的相對含量，其中0.02%生物有機肥Ⅱ號效果最好。

C13-降異戊二烯衍生物被認為是潛在影響葡萄和葡萄酒質量的芳香化合物，尤其是大馬酮和紫羅酮[23]，這類化合物主要來自類胡蘿卜素的降解，是葡萄和葡萄酒中的重要呈香物質[24-25]。大馬酮具有強烈的李子、漿果、糖和玫瑰香氣，并且具有極低的香氣閾值（水中2 ng/L），它在提高水果香氣特征的同時掩蔽草本香氣[26]。本研究表明，生物有機肥能顯著提高大馬酮的相對含量，其中0.02%生物有機肥Ⅱ號表現最為顯著，較對照增加了243%。

生物有機肥能增加紅地球葡萄果實中的香氣化合物數量，顯著降低醛類成分相對含量，顯著提高醇、酮、酯、烷和烯類成分的相對含量；其中0.02%生物有機肥Ⅱ號根施處理在增加香氣化合物數量，提高里那醇和大馬酮等重要呈香物質相對含量方面效果最為顯著。

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Effects of bio-fertilizer on aroma compounds of Red Globe grape

LI Kai1, SHANG Jiayin1, JI Xian2, HUANG Jianquan1, ZHANG Na1, WANG Dan1, TIAN Shufen1*
(1. Grape Research Center, Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Tianjin 300112, China;
2. National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products, Tianjin 300384, China)

In order to investigate the infl uence of two bio-fertilizers on aroma compounds of Red Globe grape, the trees were treated with 0.02% root application and 0.01% foliage spraying, respectively. The aroma compounds of mature berry were detected by solid phase micro-extraction (SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that eight classes of individual aroma compounds were investigated: alcohols, aldehydes, ketones, acids, esters, alkanes, benzene derivatives and alkenes. The amounts of detected aroma compounds in bio-fertilizers treatments were respectively 44, 46, 43 and 41 kinds, higher than 40 kinds in CK. 13 kinds of common aromatic compounds were identified in all bio-fertilizer treatments and CK, including 4 alcohols, 5 aldehydes, 1 ketone and 3 alkanes. (E)-2-hexenal, hexanal, (E)-2-hexen-1-ol, 1-hexanol and damascenone were found to be the most abundant common aromatic compounds. Using bio-fertilizers could signifi cantly reduce the relative content of aldehydes, and improve the relative content of alcohols, ketones, esters, alkanes and alkenes in Red Globe grape. It was worth noting that root application with 0.02% of bio-fertilizer Ⅱ had the most signifi cant effect on increasing the number of aromatic compounds and the relative content of important aroma-contributing compounds such as linalool and damascenone.

bio-organic fertilizer; Red Globe grape; aromatic compounds

Q945.78

A

10.13414/j.cnki.zwpp.2016.06.003

2016-08-05

國家葡萄產業技術體系（CARS-30）；天津市農業科技示范推廣項目（201202150）；國家級星火計劃重大項目（S2013A100018）

李凱（1987-），男，碩士，研究實習員，主要從事葡萄栽培與葡萄酒釀造的研究工作。E-mail: kaiwine@126.com

★通訊作者：田淑芬，博士，研究員，主要從事葡萄栽培及次生代謝產物方面的研究工作。E-mail: tianshufen@263.net