黃瓜果皮和果肉芳香物質(zhì)的成分鑒定及差異比較

尚明月，吳 燕，陳勁楓，婁群峰

(南京農(nóng)業(yè)大學 作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點實驗室/園藝學院，南京 210095)

園藝作物果實中芳香物質(zhì)的種類和含量是影響風味品質(zhì)的主要因素，果實風味的差異主要取決于特征芳香物質(zhì)的種類和含量。同一果實不同部位的芳香物質(zhì)種類有所不同，李瑞等[1]和靳蘭等[2]對蘋果果皮、果肉芳香物質(zhì)的研究中均表明果皮中芳香物質(zhì)種類多于果肉，且酯類物質(zhì)是蘋果的主要芳香物質(zhì)。此外，石榴[3]、藍莓[4]等果實的果皮、果肉和果汁中的芳香物質(zhì)也存在明顯 差異。

目前對黃瓜果實芳香物質(zhì)的研究主要集中在果實內(nèi)風味物質(zhì)的鑒定、不同時期芳香物質(zhì)動態(tài)變化研究以及影響果實風味品質(zhì)的主要因素等方面，如郝麗寧等[5]在11個不同基因型黃瓜果實中共檢測到78種芳香物質(zhì)，并根據(jù)香氣值確定16種特征芳香物質(zhì)；劉春香等[6]通過研究黃瓜果實發(fā)育過程中特征芳香物質(zhì)的變化發(fā)現(xiàn)，隨著果實的發(fā)育，乙醛、丙醛等逐漸減少，而(E)-2-壬烯醛、(E,Z)-2,6-壬二烯醛含量迅速增加；董邵云等[7]、趙麗麗[8]的相關(guān)研究表明，利用適當?shù)募藿诱枘究梢杂行Ц纳泣S瓜果實中芳香物質(zhì)的分布及含量變化。有關(guān)黃瓜果實不同品種、不同部位芳香物質(zhì)差異性研究的相關(guān)報道較少。本研究利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對6個黃瓜品種的果皮、果肉進行芳香物質(zhì)含量的測定，分析不同品種黃瓜不同部位的芳香物質(zhì)差異性，旨在了解黃瓜果皮、果肉間芳香物質(zhì)差異及不同品種黃瓜果實香氣風味特點，為黃瓜風味品質(zhì)綜合評價及育種改良提供科學的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取6個黃瓜品種為試驗材料，分別為華北型黃瓜‘津優(yōu)35’，華南型黃瓜‘曼蒂露’，溫室水果型黃瓜‘南水2號’ ‘南水8號’和‘碧玉黃瓜’，美國型黃瓜‘寧運3號’。2020年8月-11月種植于南京農(nóng)業(yè)大學白馬教學科研基地，所有試驗材料進行相同的栽培管理，選擇自然授粉花后 10 d左右長勢一致的商品瓜，在采后24 h內(nèi)進行果皮、果肉芳香物質(zhì)含量的測定。

1.2 主要儀器和試劑

三重四級桿氣質(zhì)聯(lián)用儀(Trace1310/TSQ 9000, Thermo Scientific)；固相萃取纖維頭(65 μm PDMS/DVB, Supelco)；TG-5MS毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm I.D., 0.25 μm film, Thermo Scientific)。氯化鈉購于上海Macklin公司；內(nèi)標物3-壬酮購于Sigma-Aldrich公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備與芳香物質(zhì)的萃取 每個黃瓜品種摘取外觀長勢一致的商品瓜各3個，洗凈晾干，分離果皮、果肉并切成小塊，混勻；稱取黃瓜果皮、果肉各3 g，置于滅菌后的研缽中進行冰浴研磨，研磨成勻漿后置于15 mL樣品瓶中，加入3 mL飽和氯化鈉溶液助揮發(fā)，再加入3 μL內(nèi)標物3-壬酮溶液(16.4 μg/μL)，密封后混合均勻備用。將制備好的樣品瓶放入Thermo RSH自動進樣器中等待萃取，萃取過程由進樣器的SPME模塊自動完成，程序為：設(shè)定爐溫箱40 ℃，樣品先平衡20 min，固相微萃取纖維頭250 ℃老化3 min后，在樣品瓶上空吸附20 min，插入進樣口(250 ℃)解析3 min，啟動儀器采集數(shù)據(jù)。

1.3.2 氣相色譜與質(zhì)譜條件 芳香物質(zhì)的分離與檢測在氣質(zhì)聯(lián)用儀上完成。色譜條件：分離用TG-5MS毛細管色譜柱；載氣為He氣(99.999%)，流量1.0 mL/min，分流比3.5∶1；程序升溫，進樣口250 ℃，柱溫起始溫度50 ℃保持4 min，以5 ℃/min 升溫至95 ℃保持1min，而后以1 ℃/min 升溫至100 ℃保持2 min，再以 5 ℃/min 升溫至180 ℃保持1 min，最后以15 ℃/min 升溫至260 ℃保持2 min。質(zhì)譜條件：GC-MS 接口溫度270 ℃；離子源溫度280 ℃，電離方式EI，電子能量70 eV；掃描質(zhì)量范圍33～400 amu。

1.3.3 定性定量分析 化合物鑒定基于標準譜庫NIST library(2017)的自動檢索、各化合物在譜庫中的保留指數(shù)信息。最終篩選得分80以上，且正反比對值大于700的化合物作為定性結(jié)果。各芳香物質(zhì)的定量計算參考田長平等[9]的方法。

芳香物質(zhì)含量=(該組分的峰面積/內(nèi)標的峰面積×內(nèi)標濃度×內(nèi)標體積/樣品重量

1.3.4 特征芳香物質(zhì)的確定 基于芳香化合物香氣值大于1的原則，選擇特征芳香物質(zhì)[10]。香氣值按照如下公式計算：香氣值=芳香化合物含量/該芳香化合物的香氣閾值。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜果皮和果肉芳香物質(zhì)比較

6份黃瓜材料果皮、果肉中各化合物成分經(jīng)與標準譜庫比對，共檢測出66種芳香物質(zhì)(表1)，其中醛類23種，醇類18種，酮類8種，酯類5種，烴類10種，呋喃類2種。果皮、果肉中分別含有60種和47種芳香物質(zhì)。6份黃瓜材料均表現(xiàn)為果皮中的芳香物質(zhì)種類多于果肉，其中‘津優(yōu)35’果皮和果肉芳香物質(zhì)種類最多，分別有47種和32種。

2.1.1 醛類物質(zhì) 醛類是黃瓜果實的主要芳香物質(zhì)[11]。由圖1可知，醛類物質(zhì)在所有芳香物質(zhì)中占比最大，果皮中醛類物質(zhì)含量占所檢測總芳香物質(zhì)含量的57.87%～83.29%，果肉中醛類物質(zhì)含量所占比重為83.78%～96.31%，果肉中醛類物質(zhì)含量顯著高于果皮。6個品種中果皮醛類物質(zhì)含量最高的為‘南水8號’，最低的為‘寧運3號’；果肉醛類物質(zhì)含量最多的品種為‘寧運3號’，最低的為‘南水2號’。

由表1可見，果皮和果肉中醛類物質(zhì)分別有22和18種，兩者共有的醛類物質(zhì)為17種，含量較高的有(E,Z)-2,6-壬二烯醛、(E)-2-壬烯醛和壬醛等。果皮中含有的丙醛、丁醛、苯甲醛等未在果肉中檢測出，而果肉中也檢測到果皮中未發(fā)現(xiàn)的(Z,Z)-3,6-壬二烯醛。

2.1.2 醇類物質(zhì) 黃瓜果實中醇類物質(zhì)含量在6類芳香化合物中所占比排名第二。6個黃瓜品種中，果皮的醇類物質(zhì)含量占總芳香物質(zhì)含量的占比為8.27%～22.79%，含量最高品種為‘寧運3號’，最低為‘南水8號’；果肉中的醇類物質(zhì)含量占比為2.35%～11.95%，低于果皮中醇類物質(zhì)含量，含量最高品種為‘南水2號’，最低為‘寧運3號’。

由表1可知，果皮、果肉中醇類物質(zhì)分別有16和12種。果皮中特有的醇類物質(zhì)有(E)-2-己烯醇、正庚醇、1-辛醇等，共6種；果肉中特有的醇類物質(zhì)是2,6-壬二烯醇和(E,Z)-2,6-壬二烯醇。

2.1.3 烴類物質(zhì) 黃瓜果實中烴類物質(zhì)含量僅次于醇類，6個黃瓜品種果皮烴類物質(zhì)含量占總芳香物質(zhì)含量的5.39%～16.32%，含量最高的品種為‘津優(yōu)35’，最低的是‘南水8號’；果肉中烴類物質(zhì)所占比較少，僅占總芳香物質(zhì)的 0.44%～1.43%，含量最高的品種是‘南水2號’，最低為‘曼蒂露’。

檢測出的10種烴類物質(zhì)主要分布在果皮中，正壬烷、正癸烷和十四烷只在果皮中檢測到，1-辛烯和十五烷只在果肉中檢測到，其余5種烴類物質(zhì)為果皮、果肉所共有。

2.1.4 酮類物質(zhì) 黃瓜果實中的酮類物質(zhì)與醛類、醇類、烴類相比，種類和含量均明顯減少。在供試黃瓜材料中檢測出的8種酮類物質(zhì)在果皮中均存在，而果肉中只含有3種。酮類物質(zhì)在果皮和果肉中占總芳香物質(zhì)含量的比重分別為 1.66%～7.11%和0.09%～0.65%，果皮中酮類物質(zhì)含量顯著高于果肉。6個黃瓜品種中，果皮酮類物質(zhì)含量最多的是‘津優(yōu)35’，最少的是‘南水8號’；果肉酮類物質(zhì)含量最多的是‘南水2號’，最少的為‘曼蒂露’。

2.1.5 酯類物質(zhì) 黃瓜果實中酯類物質(zhì)含量相對較少，在6個黃瓜品種果皮中所檢測出的酯類物質(zhì)含量占總芳香物質(zhì)含量的比重為0.82%～3.19%，含量最高品種為‘曼蒂露’，最低為‘南水8號’；果肉中酯類物質(zhì)含量占比僅為0.16%～0.44%，含量最高品種為‘津優(yōu)35’，最低為‘南水8號’。果皮中酮類物質(zhì)含量顯著高于果肉。果皮含有的5種酮類物質(zhì)中，二氫獼猴桃內(nèi)酯未在果肉中檢測到，果皮酯類物質(zhì)的種類多于果肉。

2.1.6 呋喃類物質(zhì) 除了以上5類主要芳香物質(zhì)外，在6個黃瓜品種果實中又檢測到少量呋喃類物質(zhì)，分別為2-乙基呋喃和2-戊基呋喃。果皮和果肉中呋喃類物質(zhì)的含量、種類差異較小。

2.2 黃瓜果皮和果肉特征芳香物質(zhì)比較

黃瓜果實的特征芳香物質(zhì)種類和含量決定果實特征香氣的濃郁程度，特征芳香物質(zhì)是由該化合物的香氣值決定[12]。從6份黃瓜材料中共檢測出12種特征芳香物質(zhì)，主要來自醛類、醇類和呋喃類物質(zhì)。黃瓜不同品種、不同部位間特征芳香物質(zhì)的分布存在較大差異，各品種黃瓜果皮、果肉特征芳香物質(zhì)的種類和含量如表2所示。

2.3 黃瓜果皮和果肉特征芳香物質(zhì)差異性比較

黃瓜果實的特征芳香物質(zhì)種類和含量決定果實特征香氣的濃郁程度，特征芳香物質(zhì)是由該化合物的香氣值決定[12]。從6份黃瓜材料中共檢測出12種特征芳香物質(zhì)，主要來自醛類、醇類和呋喃類物質(zhì)。黃瓜不同品種、不同部位間特征芳香物質(zhì)的分布存在較大差異，各品種黃瓜果皮、果肉特征芳香物質(zhì)的種類和含量如表2所示。

表2 黃瓜果皮和果肉特征芳香物質(zhì)成分及含量

12種特征芳香物質(zhì)中含量最高的是(E,Z)-2-6-壬二烯醛，具有獨特的黃瓜香味，在果肉中的含量為42.75～99.81 μg/g，顯著高于果皮；戊醛、(Z)-2-庚烯醛和(E,E)-2,4-庚二烯醛等具有清香味的芳香物質(zhì)主要分布于果皮中，因此果實中濃郁的黃瓜味主要來自果肉，獨特的清香風味來自果皮。

黃瓜果實中的主要特征芳香物質(zhì)(E,Z)-2-6-壬二烯醛在‘南水8號’果皮和果肉中的含量最高，分別為14.63 μg/g和99.81 μg/g，顯著高于其他品種，因此‘南水8號’黃瓜味道最為濃郁。‘寧運3號’果皮中含有較多的2-己烯醛和正己醇，兩種芳香物質(zhì)分別具有蘋果味和草莓清香味。溫室水果型黃瓜‘南水2號’‘南水8號’和‘碧玉黃瓜’果皮中具有較多的(E)-6-壬烯醛和壬醛，其含量顯著高于其他品種，而兩種芳香物質(zhì)分別具有濃郁的水果香味和橙子香味，因此與其他3個黃瓜品種相比具有獨特的水果香甜味道。丙醛具有刺激性氣味，正己醛具有青草味，影響果實香氣風味，而兩者在‘津優(yōu)35’黃瓜果皮中的含量分別為1.38 μg/g和14.34 μg/g，顯著高于其他品種，且‘津優(yōu)35’果皮和果肉中(E,Z)-2-6-壬二烯醛含量僅為0.25 μg/g和42.75 μg/g，顯著低于其他品種，因此‘津優(yōu)35’的黃瓜風味較清淡。

3 討 論

黃瓜的香味是許多揮發(fā)性芳香物質(zhì)共同作用的結(jié)果，但其風味特征往往只取決于特征芳香物質(zhì)的種類和含量[12]。本研究中檢測出的12種特征芳香物質(zhì)與郝麗寧等[5]的研究結(jié)果基本一致。津優(yōu)35果實中總芳香物質(zhì)種類最多，但特征芳香物質(zhì)表現(xiàn)不突出，使其整體風味并不濃郁。

在蘋果[1]、藍莓[4]等研究中發(fā)現(xiàn)果實不同部位的芳香物質(zhì)含量與種類存在明顯差異，本研究也得到相似結(jié)論，在黃瓜果皮和果肉中分別檢測出60種和47種芳香化合物，其中，醛類物質(zhì)主要分布在果肉中，而醇類、酯類、烴類和酮類物質(zhì)在果皮中含量更高。有研究表明，果實不同部位的酶活性差異及代謝反應(yīng)的不同，可能是果實不同部位芳香物質(zhì)含量和種類存在差異性的主要原因[2,19]。

6個黃瓜品種特征芳香物質(zhì)種類、含量的差異性，導(dǎo)致各品種具有不同的香氣風味特點。其中，溫室水果型品種‘南水2號’、‘南水8號’和‘碧玉黃瓜’與其他華北、華南、美國型品種相比具有獨特的水果香甜味道，這表明果實香味特點可能與生態(tài)類型有關(guān)。有研究顯示，黃瓜果實風味的差異還可能與果型有關(guān)，大果型較小果型有較多的十八碳三烯醛和十五醇[20]。在番茄、西瓜等果實中也存在不同品種間風味特點有差異的現(xiàn)象[21-22]。

影響黃瓜果實芳香物質(zhì)的因素諸多，例如：基因遺傳、成熟度、生長環(huán)境和栽培方式以及采后貯藏條件等[23-24]。在今后的研究中可加大對黃瓜果實芳香物質(zhì)調(diào)控技術(shù)與應(yīng)用的探索與研究，提高果實風味，改善黃瓜果實的食用和加工品質(zhì)。

4 結(jié) 論

利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在6個品種黃瓜果皮、果肉中共檢測出66種芳香物質(zhì)，包括醛類、醇類、酮類、酯類、烴類和呋喃類物質(zhì)。醛類是黃瓜果實的主要芳香物質(zhì)，在果肉中含量較高，其他類物質(zhì)在果皮中含量較高。綜合比較黃瓜不同品種、不同部位的特征芳香物質(zhì)差異性可知：果實的黃瓜味主要來源于果肉，清香味來源于果皮；溫室水果型黃瓜‘南水2號’ ‘南水8號’和‘碧玉黃瓜’相較于其他供試品種含有較多的(E)-6-壬烯醛和壬醛，具有獨特的水果香甜風味，其中‘南水8號’(E,Z)-2-6-壬二烯醛含量最高，黃瓜風味最為濃郁。