7個桃品種品質測定及揮發性香氣成分分析

李 杰,王 雨,劉 歡,范麗穎,韓繼成

(河北省農林科學院 昌黎果樹研究所,河北 昌黎 066600)

在各種水果的香氣成分中已經累計鑒定出2000多種化合物,大致分為酯類、醛類、醇類、內酯類、萜類、酚類、酮類、醚類和一些含硫化合物等,其主要呈香物質因水果的不同而異,通常以酯類、醛類、醇類和萜類及揮發性酚類為主[1]。

桃子獨特的香氣成分是其最主要的品質指標。近年來,研究學者對桃子的香氣成分已經鑒定出100多種[2-8],但主要是以各種揮發性香氣物質在果實體系中的絕對含量或者它們所對應峰面積的百分含量為基礎的。然而物質的含量與其風味品質并沒有直接關系,有些物質需要很高濃度才能引起嗅覺反應,有些物質只需幾個分子就可以被感知,即不同物質的感覺閾值差異很大。揮發性香氣成分對果實總體風味的貢獻程度是由其在果品體系中的濃度和感覺閾值共同決定的。本研究通過固相微萃取(solid phase microextraction, SPME)和氣相色譜-質譜聯用儀(gas chromatograph-mass spectrophotometer, GC-MS)對春雪、京引黃桃1號、金奧、滬油018、中油8號、秋燕和瑰寶七個桃品種中的揮發性成分進行了萃取和分離鑒定,采用峰面積歸一化法,結合感覺閾值,利用相對氣味活度值(relative odor activity value, ROAV)確定了不同品種桃的主體香氣成分,以期為桃果實風味品質評價、鑒定及其香氣物質的遺傳規律分析提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試桃品種材料為河北省農林科學院昌黎果樹研究所孔莊基地種植的春雪、京引黃桃1號、金奧、滬油018、中油8號、秋燕和瑰寶。該基地土壤肥沃,采用常規管理,桃樹體生長良好。所用試劑有4-甲基-2-戊醇(色譜純)、C7～C30(正構烷烴，SIGMA ALORICH USA)。

1.2 儀器與設備

ME303E/02型電子天平、島津GCMS-QP2010聯用儀、島津AOC-6000自動進樣器、HP-INNOWAX (60 m×0.25 mm,0.25 μm)色譜柱、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭、ATC便攜式折光儀(Atago, Tokyo, Japan)、可滴定酸度計、美國Thermo Fisher Scientific公司的離心機(HERAEUS MEGAFUGE 8R)。

1.3 方法

1.3.1 樣品采集 果實于成熟期采收。選取每個品種3株,于樹冠外圍中部隨機摘取30個果實,帶回實驗室進行指標測定。

1.3.2 理化指標的測定 每個桃品種隨機選取3個果實,去皮,用勻漿機打成勻漿。可溶性固形物含量采用ATC便攜式折光儀在20 ℃下測量,結果以°Brix表示。稱取10 g勻漿樣品,在4 ℃條件下以8000 r/min的轉速離心10 min,吸取上清液5 mL,與水以1∶10 的比例稀釋,用0.1 mol/L NaOH進行滴定,測定可滴定酸含量,可滴定酸含量以每100 mL中的蘋果酸鮮重(g)表示。pH值用pH計測定。

1.3.3 揮發性成分的測定

1.3.3.1 SPME取樣 每個處理分別取大小均勻的10 個果實,去皮后稱取約50 g，用液氮冷凍,加入0.5 g D-葡萄糖酸內酯(D-gluconic acid lactone)和1 g 交聯聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone, PVPP),用勻漿機打成勻漿；取6 g果肉勻漿，置于20 mL樣品瓶中,并加入1 g無水氯化鈉,在40 ℃條件下平衡20 min,然后萃取30 min,解析5 min。

1.3.3.2 儀器分析 氣相色譜-質譜聯用儀為GCMS-QP2010。氣相色譜條件:色譜柱為HP-INNOWAX (60 m×0.25 mm,0.25 μm);載氣為 He氣(純度99.999%);柱流量1 mL/min;進樣口溫度 250 ℃。色譜柱升溫程序為:初始溫度50 ℃，保持3 min；然后以3.5 ℃/min升至 120 ℃,保持3 min；再以13 ℃/min升至250 ℃,保持3 min。采用不分流方式進樣。

質譜條件:電離方式EI,電子能量70 eV；質量掃描范圍30～500 amu；離子源溫度230 ℃；接口溫度250 ℃。

1.3.3.3 定性及定量分析 依據保留指數法進行定性分析。正構烷烴C7～C30在同樣的氣相色譜質譜條件下進樣,獲得正構烷烴內各組分的保留時間；利用自動質譜圖解卷積和鑒定系統(Automatic Mass Spectral Deconvolution and Identification System, AMDIS)建立保留指數校正庫,利用保留指數及NIST11質譜庫,比對在同樣極性色譜柱條件下測得的香氣成分保留指數結果，從而進行定性,將定性結果依據可信度強弱進行分類并詳細記錄,確定各化學成分。

采用峰面積歸一法求得各香氣組分在果實總體香氣物質中的相對百分含量。

采用相對氣味活度值法確定主體香味物質,將樣品風味貢獻最大組分的ROAV值設置為100,根據下面公式計算其他揮發性香氣成分的相對氣味活度值:

上式中:Crstan、Tstan分別為對果實總體風味貢獻最大的組分的相對百分含量和相應的感覺閾值;Cri、Ti分別代表各揮發性組分的相對百分含量和相應的感覺閾值。

ROAV≥1的組分被確定為桃果實中的特征香氣化合物；0.1≤ROAV<1的組分被認為對樣品果實的總體風味具有重要的修飾作用。

2 結果與分析

2.1 7個桃品種果實理化指標參數

不同桃品種果實的平均單果重、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、pH值及香氣強度結果見表1。從表1可以看出：在7個桃品種中，以秋燕的平均單果重最高，瑰寶次之，以京引黃桃1號的平均單果重最低；可溶性固形物含量以京引黃桃1號的8.92 °Brix最低,以滬油018的最高(10.65 °Brix)；可滴定酸含量以秋燕的0.20最低,以京引黃桃1號的0.62最高；pH值處于3.3～4.9。

表1 7個桃品種果實的理化指標參數

2.2 不同桃品種揮發性香氣成分的GC-MS分析

采用SPME結合GC-MS提取7個桃品種中的揮發性香氣物質,結果如表2所示 。從7個桃品種中共鑒定出30種化合物,包括醛類6種、醇類5種、酯類11種、烴類2種、酮類1種、酸類4種、吡喃1種。己醛、1-己醇、(E)-2-己烯-1-醇、2-乙基-1-己醇為7個桃品種中所共有的揮發性香氣成分,但在不同品種的果實中含量有所差異。

表2 7個桃品種果實中揮發性香氣成分的相對含量及種類

在不同品種的桃果實中主要的揮發性香氣成分的種類和含量也有很大差別,在春雪中,相對含量較高的香氣成分為(E)-2-己烯醛(39.73%)、1-己醇(13.44%)、己醛(12.52%)、里那醇(10.94%)、(Z)-乙酸葉醇酯(8.85%),而2-丁烯醛(0.39%)是春雪所特有的揮發性成分。在京引黃桃1號中，相對含量較高的香氣成分為(E)-2-己烯醛(42.68%)、己醛(20.01%)、2-乙基-1-己醇(8.25%)、4-己烯-1-醇乙酸酯(7.32%),而γ-己內酯(1.27%)、(Z)-2-己烯-1-醇乙酸酯(1.05%)和乙酸丙酯(0.22%)是京引黃桃1號所特有的揮發性成分。在金奧中，相對含量較高的香氣成分為己醛(28.48%)、(E)-2-己烯醛(25.12%)、(Z)-乙酸葉醇酯(10.72%)、2-乙基-1-己醇(7.65%),另外,丁酸(1.12%)、1-羥基-2-丙酮(0.89%)也僅在金奧中檢測到。在滬油018中，相對含量較高的香氣成分為乙酸乙酯(24.69%)、(Z)-乙酸葉醇酯(16.99%%)、2-己烯醛(15.01%)、己醛(11.04%),但滬油018不含其他6 個桃品種中相對含量均較高的(E)-2-己烯醛,而含有其他6個品種中均未檢測到的乙酸異丁酯(2.60%)。在秋燕中，相對含量較高的香氣成分為己醛(42.64%)、(E)-2-己烯醛(39.23%)、1-己醇(8.95%),但秋燕不含其他6 個桃品種中都檢測到的乙醛。在瑰寶中，相對含量較高的香氣成分為1-己醇(40.12%)、己醛(19.69%)、(E)-2-己烯醛(16.68%)、(Z)-乙酸葉醇酯(8.09%),另外,2-(溴甲基)四氫-2H-吡喃也僅在瑰寶中檢測到。在中油8號中，相對含量較高的香氣成分為1-己醇(28.98%)、(E)-2-己烯醛(27.29%)、己醛(23.11%)、(E)-2-己烯-1-醇(7.87%),而戊酸(0.67%)、4-甲酯-4-丁內酯(0.63%)是中油8號所特有的揮發性香氣成分。

2.3 桃果實中揮發性香氣成分種類分析

由表3可知,7個桃品種果實中鑒定出的揮發性成分的總相對含量均在95%以上。在不同品種中,揮發性成分種類所占比例不同,醇類(48.23%)是瑰寶果實中相對含量最高的揮發性成分種類,酯類(48.39%)是滬油018果實中相對含量最高的揮發性成分種類,而在其他5個品種果實中,醛類則是相對含量最高的揮發性成分種類,均在50%以上。僅在金奧果實中檢測到酮類物質,在瑰寶果實中檢測到吡喃類物質。在瑰寶和中油8號果實中未檢測到烴類物質,在春雪和滬油018果實中未檢測到酸類物質。

表3 不同種類揮發性香氣成分在桃果實中的相對含量 %

2.4 7個桃品種主體揮發性香氣成分分析

7 個桃品種的果實都含有很多的揮發性化合物,這些化合物都有各自的呈味特點,例如(E)-2-辛烯醛具有青香和脂肪的氣息;苯甲醛具有苦杏仁、櫻桃及堅果香氣;己醛具有青香、葉香、果香、木香[9];乙酸己酯具有甜香和果香的氣息;(Z)-乙酸葉醇酯具有強烈的香蕉香氣息;里那醇具有濃青帶甜的木青氣息[10]。香氣化合物相對含量的高低并不能說明其對風味的貢獻度大小[11],還需結合各揮發性成分的香味閾值進行ROAV分析。通過查詢,共找到20 種揮發性風味物質的香味閾值[12-14](表4),因此,本文只對查到香味閾值的化合物進行分析。7個桃品種果實揮發性香氣成分的ROAV值見表4。

表4 7個桃品種果實揮發性香氣成分的閾值及ROAV

春雪果實的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)有6種,ROAV從大到小依次為己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸己酯、(Z)-乙酸葉醇酯、里那醇、1-己醇,這些化合物共同形成春雪的獨特香氣。京引黃桃1號果實的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)為己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸乙酯、乙酸己酯;另外1-己醇對京引黃桃1號風味的構成有比較重要的貢獻(0.1≤ROAV<1)。金奧果實的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)有己醛、(E)-2-己烯醛、(Z)-乙酸葉醇酯等,而1-己醇對金奧的整體風味發揮著重要的修飾作用(0.1≤ROAV<1)。滬油018果實的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)有5種,ROAV從大到小依次為己醛、乙酸己酯、(Z)-乙酸葉醇酯、(E)-2-己烯醛、乙酸異丁酯,這些化合物共同形成滬油018果實的獨特香氣,此外1-己醇對滬油018果實風味的構成有比較重要的貢獻(0.1≤ROAV<1)。秋燕果實的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)只有己醛和(E)-2-己烯醛兩種;1-己醇、(Z)-乙酸葉醇酯對秋燕果實風味的構成有比較重要的貢獻(0.1≤ROAV<1)。瑰寶果實的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)有己醛、(E)-2-己烯醛、(Z)-乙酸葉醇酯等；苯甲醛、里那醇對瑰寶果實的整體風味發揮著重要的修飾作用(0.1≤ROAV<1)。中油8號果實的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)有4種,ROAV從大到小依次為己醛、(E)-2-己烯醛、1-己醇、里那醇;苯甲醛對中油8號果實風味的構成有比較重要的貢獻(0.1≤ROAV<1)。

3 討論

有學者研究發現C6醛類和C6醇類是桃果實的主要呈味物質[2,7,15-18]。本試驗的測定結果與其一致,尤其是己醛和(E)-2-己烯醛在桃果實中的相對含量非常高,具有濃郁的青香、果香氣息,且其香氣閾值低,分別為5、17 μg/kg,是對桃香氣貢獻較大的兩種物質;1-己醇具有水果芬芳的誘人香氣,其在本研究瑰寶果實中的相對含量高達40.12%,且其香氣閾值低,只有500 μg/kg,對桃風味的構成發揮著重要作用。里那醇具有花香氣息,是紅白葡萄的主要香氣化合物[19],且其在樹莓品種“Black Diamond”中的氣味活性值比“Marion”高[20]。Horvat等[21]將里那醇定為桃果實的主要呈味物質之一,它具有花香型香氣特性。Wang等對95 個桃和油桃品種的揮發性成分進行檢測后發現,里那醇含量在白肉和黃肉桃間無顯著差異[22]。本研究在春雪、金奧、中油8號、瑰寶四個桃品種果實中檢測到里那醇,其ROAV值分別為10.93、1.34、1.17、0.49,對其風味構成具有重要作用。

Eduardo I等研究發現乙酸己酯和(Z)-3-乙酸葉醇酯是影響Azurite等不同桃品種果實風味的關鍵氣味成分。本研究在春雪等6個品種果實中檢測到這兩種物質,但在中油8號中沒有檢測出該兩種物質。本研究僅在滬油018中檢測到乙酸異丁酯,其香氣閾值低,僅有65 μg/kg,推測該化合物可能是滬油018果實的特征性香氣成分。Zhang X M等[23]、李明等[24]研究發現γ-己內酯是“湖景蜜露”、“北農”桃的重要香氣成分,且其在“Early Rich”、“RoyalGlory”、“Sweet Dreamcov”和“Elegant Lady”四 個桃品種果實中的含量很高,超過內酯總含量的80%,因此γ-己內酯是這4 種黃肉桃果實中最重要的內酯[25]。本研究只在京引黃桃1號中檢測到γ-己內酯,但其含量很低;在其他6個品種果實中均未檢測到該物質,這可能與桃的品種、成熟度等有關,有待進一步研究。

Wang Y J等[4]用SPME的前處理方法,通過GC-MS檢測,在50個桃品種中鑒定出 84種化合物。本研究則在7個桃品種果實中只分離鑒定出30種化合物。賈惠娟等[26]的研究結果表明成熟度對桃的香氣有重要影響,這可能是導致本研究結果與前人研究結果有差異的重要原因。

4 結論

采用SPME技術對不同桃品種的揮發性香氣成分進行提取,通過GC-MS對揮發性香氣成分進行分析鑒定,從春雪、京引黃桃1號、金奧、滬油018、中油8號、秋燕和瑰寶七個桃品種果實中共鑒定出30 種揮發性香氣成分,主要包括醇類、酯類、醛類、烴類等,7個桃品種共有的揮發性成分有己醛、1-己醇、(E)-2-己烯-1-醇、2-乙基-1-己醇,但它們在不同品種中的含量差異很大。

7個桃品種含有各自所特有的揮發性成分,在春雪中檢測出特有的揮發性成分2-丁烯醛(0.39%);在京引黃桃1號中檢測出γ-己內酯(1.27%)、(Z)-2-己烯-1-醇乙酸酯(1.05%)和乙酸丙酯(0.22%);在金奧中檢測到丁酸(1.12%)和1-羥基-2-丙酮(0.89%);在滬油018中檢測出乙酸異丁酯(2.60%)、乙酸甲酯(2.18%)和4-硝基苯基-2-噻吩乙酸乙酯(0.39%);在瑰寶中檢測到2-(溴甲基)四氫-2H-吡喃(1.07%);在中油8號中檢測到戊酸(0.67%)、4-甲酯-4-丁內酯(0.63%)。

春雪的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)為己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸己酯、(Z)-乙酸葉醇酯、里那醇、1-己醇;京引黃桃1號的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)為己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸乙酯、乙酸己酯;金奧的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)為己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸己酯、(Z)-乙酸葉醇酯、乙酸乙酯、里那醇;滬油018的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)為己醛、乙酸己酯、(Z)-乙酸葉醇酯、(E)-2-己烯醛、乙酸異丁酯;秋燕的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)為己醛和(E)-2-己烯醛;瑰寶的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)為己醛、(E)-2-己烯醛、(Z)-乙酸葉醇酯、乙酸己酯、1-己醇;中油8號的主體揮發性香氣成分(ROAV≥1)為己醛、(E)-2-己烯醛、1-己醇、里那醇。