4種小蘋果香氣物質檢測及主成分分析

劉 暢

(1.黑龍江省農業科學院牡丹江分院,黑龍江寒地果樹育種與栽培重點研究室，黑龍江牡丹江157000;2.農業部園藝作物種質資源利用重點實驗室，遼寧興城125100)

蘋果果實香氣是成熟過程中形成獨特風味的重要因子，體現其品種的專一性，香氣的研究對改善果實品質具有重要意義[1]。 近年來隨著頂空固相微萃取-氣質聯用技術的不斷發展，人們越來越重視香氣的研究[2-3]。目前國內外學者已經鑒定出蘋果揮發性物質超過350種，分別屬于醇類、醛類、羧基酯類、酮類和醚類化合物，特征香氣成分大約有20種，其中一部分濃度很低，卻對特有的香味貢獻較大，如2-甲基丁酸乙酯，另一些則能加強香氣的強度，如(E)-2-己烯醛，或者改善香氣的質量，如乙醇。目前蘋果香氣的研究主要集中內地大蘋果和野生型蘋果上，對于東北小蘋果的研究很少[4-5]。為此，本研究以K9、龍冠、123、龍豐4個黑龍江牡丹江當地主栽品種，利用超高效液相色譜法及質譜聯用技術，對其香氣成分進行分析，為篩選出優良的小蘋果品種及開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017～2018年在中國農業科學院果樹所國家重點實驗室進行，供試材料選擇K9、龍冠、123、龍豐4個當地主栽品種，果實成熟度基本一致，樣品采自黑龍江省農業科學院牡丹江分院國家東北寒地綜合試驗站蘋果品種圃。采樣時以株為單位，每個品種隨機采集果實5 kg，用保溫盒帶回實驗室備用。

1.2 測定方法

樣品測定采用超高效液相色譜法及質譜聯用技術，香氣測定參照王傳增等[6]的方法并稍作修改，氣象色譜-質譜條件，參照陳美霞等[7]的方法并略做修改。數據處理采用Xcalibur 軟件處理數據進行定性定量分析。用 EXCEL2017軟件進行數據整理，SPSS 22.0軟件對樣本進行主成分分析。

2 結果分析

2.1 4個小蘋果香氣成分比較

對4個蘋果品種進行香氣成分分析，共檢測出84種香氣成分。其中龍豐、龍冠、123、K9分別檢測出38、66、53、56種香氣物質，分別占總香氣成分45%、78%、63%、67%。數值大于1的為特征香氣，各種香氣物質相對含量如表1所示。以總香氣為100%計算，各品種香氣物質占比見圖1。

表1 4種小蘋果特征香氣成分

圖1 4種小蘋果香氣物質比例分析

由表1和圖1可以發現4個蘋果香氣類型分為醇類、酸類、醛類、酯類等7類。酯類為第一成分累計302.47，是主體香氣，使得4個品種香氣濃郁。其次是烯烴類累計130.92。雜環類只在龍豐和123里有，而酸類只在龍冠和K9里有，同時他們倆香氣組成接近，但K9酸類要高于龍冠，所以口感上更酸一些。

通過表1可以看出主要特征香氣成分40種。醇類有1-己醇、2-己烯-1-醇、4,4,11,11-四甲基-7環十一醇。酸類有丙酸、丁酸。醛類有己醛、2-己烯醛。酯類有丁酸丁酯、己酸乙酯、乙酸葉醇酯、(E)-乙酸-2-己烯-1-醇酯、2-甲基丁酸丁酯、丙酸己酯、丁酸己酯、辛酸乙酯、2-甲基丁酸己酯、己酸戊酯、己酸己酯、庚酸辛酯、辛酸己酯、2-甲基丁酸異丙酯、丁酸戊酯、2-甲基丁酸戊酯、異丁酸己酯、4-己烯醇基丁酸酯、丙酸乙酯、己酸丙酯。雜環類有乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、對烯丙基甲氧苯。烯烴類有1,3,5,7-環辛四烯、α-法尼烯、(Z，E)-α-法尼烯、(V1)-蛇麻烯、1,3-二丙基環戊二烯、3,7,11,15-四甲基1,3,6,10,14-十六碳五烯。烷烴類有反-3,6-二乙基-3,6-二甲基-三環[3.1.0.0(2,4)]正己烷、2-亞甲基-4,8,8-三甲基-4-乙烯基雙環[5.2.0]壬烷。醇類含量最高的是1-己醇24.03%，酸類里丁酸最高36.01%，醛類含量最高的是2-己烯醛15.24%，酯類里面含量最高的是丁酸己酯69.86%，丁酸己酯體現出蘋果香。此外雜環類里面對烯丙基甲氧苯含量最高29.74%，烯烴類α-法尼烯含量99.05%最高，烷烴類里面反-3,6-二乙基-3,6-二甲基-三環[3.1.0.0(2,4)]正己烷最高為14.09%。

2.2 4個小蘋果香氣系列分析

按香氣不同物質在感官方面所表現出的青草味、果香、花香、蘋果香等類型進行分類分析，具有同種香氣物質的相對含量進行累加并作網狀圖，如圖2所示，4個小蘋果的蘋果氣味均比較明顯。龍冠最為突出，各香味指標均程最高，果實香氣濃厚；K9果香味稍低于龍冠，其次是蘋果和花香； 123以蘋果和花香為主，分別占33.22%和33.36%；龍豐各香氣指標最低，果香味為0，香氣特征不明顯。

圖2 4個小蘋果香氣系列分布

2.3 4個小蘋果香氣主成分分析

本研究對4個小蘋果品種含有的40種特征香氣物質通過SPSS22軟件進行主成分分析，所得相關矩陣的特征值和方差貢獻率見表2。通過表2可以看出前3個主成分分別為55.82%，32.36%，7.69%，累計貢獻率為95.87%。因此可將原有4,4,11,11-四甲基-7環十一醇、指標用3個主成分替代進行香氣評價。

由表3可知，對第一主成分貢獻最大的是1-己醇、丙酸、己醛、丁酸丁酯、2-甲基丁酸丁酯、丙酸己酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、庚酸辛酯、2-甲基丁酸異丙酯、丙酸乙酯、己酸丙酯、(V1)-蛇麻烯、反-3,6-二乙基-3,6-二甲基-三環[3.1.0.0(2,4)]正己烷。對第二主成分貢獻最大的是乙酸葉醇酯、異丁酸己酯、4-己烯醇基丁酸酯、乙苯、對二甲苯、對烯丙基甲氧苯、1,3,5,7-環辛四烯、3,7,11,15-四甲基1,3,6,10,14-十六碳五烯、2-亞甲基-4,8,8-三甲基-4-乙烯基雙環[5.2.0]壬烷，對第三主成分貢獻最大的是己酸乙酯。從以上分析可以得出這24種物質對小蘋果的影響較大，是主要揮發性物質。

表2 主成分方差貢獻率

表3 主成分荷載矩陣

續表3

物質主成分123己酸己酯.786.615.062庚酸辛酯.956-.255-.146辛酸己酯.831.535-.1532-甲基丁酸異丙酯.956-.255-.146丁酸戊酯-.298.740.6032-甲基丁酸戊酯.956-.255-.146異丁酸己酯-.086.996-.0204-己烯醇基丁酸酯-.086.996-.020丙酸乙酯.956-.255-.146己酸丙酯.956-.255-.146乙苯-.086.996-.020鄰二甲苯-.565-.398-.723間二甲苯-.565-.398-.723對二甲苯-.086.996-.020對烯丙基甲氧苯-.086.996-.0201,3,5,7-環辛四烯-.241.922-.301α-法尼烯.851.474.226(Z,E)-α-法尼烯.854.425.301(V1)-蛇麻烯.956-.255-.1461,3-二丙基環戊二烯-.305-.343.8893,7,11,15-四甲基1,3,6,10,14-十六碳五烯-.086.996-.020反-3,6-二乙基-3,6-二甲基-三環[3.1.0.0(2,4)]正己烷.960.270.0752-亞甲基-4,8,8-三甲基-4-乙烯基雙環[5.2.0]壬烷-.086.996-.020

3 結論

對牡丹江地區4個主栽小蘋果揮發性物質進行測定分析，發現香氣主要包括醇類、酸類、醛類、酯類、雜環類、烯烴類和烷烴類7類物質。酯類相對含量為302.47，是果實主體香氣。對小蘋果40個特征香氣組分進行主成分分析發現其中24個物質是主要揮發性物質，對果實香氣影響較大。通過香氣分析發現小蘋果的蘋果氣味均比較明顯。龍冠最為突出，各香氣指標均顯示最高，果實香氣濃厚。不同品種在香氣上存在明顯差異，本實驗對香氣不同組分分析為以后小蘋果選育提供理論依據和參考。