蘋果新品種‘瑞雪’、‘瑞香紅’及其親本香氣物質差異分析

孟智鵬，陳榮鑫，楊舜博，閆雷玉，楊亞州，趙政陽,2,*

（1.西北農林科技大學園藝學院，陜西楊凌 712100；2.陜西省蘋果工程技術研究中心，陜西楊凌 712100）

蘋果（Malus×domesticaBorkh.）是世界四大水果之一，在世界各地被廣泛栽培[1]。隨著經濟發展和消費水平的上升，人們對蘋果風味和營養的要求也逐漸提升。香氣性狀是影響蘋果風味品質的重要因素之一，怡人的香氣有利于增強市場競爭力。蘋果的香氣物質是由各類揮發性物質按照一定的比例構成的，并且不同蘋果品種之間香氣物質成分的含量和種類差異較大[2?3]。蘋果香氣依據組成成分、含量及比例可分為兩種類型：第一類為“甜香型”，香氣物質主要以酯類物質為主；第二類為“青香型”，主要以醛類、醇類和烯烴類等物質為主[4]。

培育品質優良、營養豐富的品種，是育種者一直追求的目標[5]。‘瑞雪’和‘瑞香紅’是由西北農林科技大學培育的蘋果新品種，父母本為‘粉紅女士’和‘富士’蘋果[6?7]，且兩個蘋果新品種的外觀品質、耐藏性、風味等特點均優于其父母本[8?9]，兩個新品種雖具有相同的親本，但無論是外在的果形、色澤還是內在的風味、香氣都具有很大的差異。WANG 等[10]研究表明，用不同蘋果品種對母本富士授粉，其香氣物質與父本蘋果品種明顯相關。但在品種選育中發現兩個新品種具有相同的親本，而風味和香氣卻存在較大的差異，因此研究其香氣成分特點具有重要的現實意義。本研究以‘瑞雪’和‘瑞香紅’兩個蘋果新品種及其親本為試驗材料，對果實香氣物質進行測定分析，對比香氣物質差異，進一步明確兩個新品種特殊香氣的形成原因，從而為新品種的推廣和應用提供技術依據，并為蘋果風味遺傳改良以及未來蘋果育種提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘瑞雪’、‘瑞香紅’、‘富士’和‘粉紅女士’4 個蘋果品種 于2019 年取自西北農林科技大學白水蘋果試驗站。試驗樹栽培環境及田間管理方式相同，果實采取無袋栽培。根據感官評價以及淀粉染色綜合確定果實的成熟度。分別從三棵樹的外圍中部隨機選擇6 個大小一致、色澤均勻、無病蟲害和機械損傷的成熟果實。

50/30 μm DVB/CAR/PDMS 萃取頭和固相微萃取手柄 美國Supleco 公司；Trace DSQ GC/MS 氣相色譜質譜聯用儀 美國Thermo Scientific 公司；A11 液氮研磨儀 德國IKA 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 果實取樣樣品的存取 采收后當天即進行取樣和存樣，用削皮機器削取6 個蘋果的果皮，厚小于0.5 mm，迅速在液氮中進行速凍，并進行混樣（生物學重復），最后用液氮速凍后用液氮研磨儀磨成粉狀，存放于?80 ℃冰箱，用于揮發性香氣物質的測定。每次測定3 次重復（技術重復）。

1.2.2 揮發性香氣物質測定 果實的香氣物質采用頂空固相微萃取法進行提取：在樣品瓶（50 mL）中首先加入1 g 氯化鈉，然后加入磁力攪拌子和5 g 樣品，最后加入10 μL 內標物3-壬酮（0.04 g·L?1）后，快速用錫箔紙封口并蓋緊瓶蓋，放于磁力攪拌加熱板上平衡10 min，將萃取頭插入樣品瓶中吸附40 min，插入GC 進樣口（250 ℃），進行2.5 min 的解吸后取出萃取頭。

1.2.3 色譜-質譜條件色譜柱 HP-INNOWax 毛細管色譜柱，（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：高純氦氣；流速：1.0 mL·min?1；進樣口溫度：230 ℃；進樣方式：不分流進樣；柱溫：采用程序升溫，初始溫度40 ℃，并保持3 min；然后先以5 ℃·min?1升到150 ℃，之后以10 ℃·min?1升到220 ℃，保持5 min。電子電離（EI 源）電子轟擊能量：70 eV；離子源溫度：240 ℃；傳輸線溫度：240 ℃。

1.2.4 定性與定量 被萃取的香氣物質經GC-MS分析，通過計算機檢索NIST 2014 標準譜庫，參考正反匹配度、保留時間，加以蘋果香氣相關研究資料多方面對比分析，確認各種香氣成分；各成分相對含量采用峰面積歸一化法計算，并選擇3-壬酮為內標計算各組分含量:各組分含量（μg·kg?1） = （組分峰面積/內標的峰面積）×內標濃度（g·L?1）×10 μL/樣品質量（kg）。香氣值為某化合物含量與該化合物香氣閾值的比值，通過計算l g（香氣值）來確定不同品種特征香氣，當l g（香氣值）大于0 時證明該化合物含量大于該化合物香氣閾值，即為特征香氣物質[11]。

2 結果與分析

2.1 ‘瑞雪’、‘瑞香紅’及其親本總香氣物質分析

2.1.1 香氣物質成分分析 由表1 可知，從4 個蘋果品種中共檢測出58 種香氣物質：其中酯類32 種、醛類11 種、醇類3 種、酮類2 種、酸類4 種以及其他類6 種（表1）。其中‘瑞香紅’香氣物質種類是最多的，從香氣物質分類來看，酯類香氣物質種類數最多（32 種），酮類最少（2 種）。4 個品種共有香氣物質有18 種，其中乙酸己酯、己酸丁酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、2-己烯醛、反式ɑ-柑油烯和ɑ-法尼烯等含量在各個品種中均表現較高；4 個品種特有的香氣物質共15 種，其中‘瑞香紅’具有7 種特有香氣物質，分別是辛酸乙酯、庚酸丁酯、辛酸丁基酯、癸酸異丁酯、（E）-2-己烯醛、3-癸烯酸和古巴烯，且在4 個品種中特有香氣物質是最多的。‘瑞雪’含有3 種特有香氣物質分別是：2 甲基-4 戊烯醛、（Z）-2-壬烯醛和（E）-2-癸烯醛。

2.1.2 香氣物質含量分析 ‘瑞雪’和‘瑞香紅’的香氣物質總含量分別為12623.12 和35965.84 μg/kg，其父本‘粉紅女士’和母本‘富士’香氣物質總含量分別為14532.34 和4202.47 μg/kg（表1），且‘瑞香紅’香氣物質總含量是‘富士’的8.9 倍。從各類香氣物質種類來看：酯類物質總含量為38356.33 μg/kg 是最多的，其次醛類和其他類物質總含量分別為8366.72 μg/kg和19842.55 μg/kg，酮類物質總含量為78.35 μg/kg是最低的。

表1 四個蘋果品種主要香氣物質種類及含量Table 1 Types and contents of main aroma substances of four apple cultivars

2.2 ‘瑞雪’、‘瑞香紅’及其親本各類香氣物質分析

2.2.1 香氣物質成分分析 在四個品種中酯類香氣物質種類是最多的，其中‘瑞香紅’（28 種）含有酯類香氣物質種類是最多的，其次是‘富士’（23 種）和‘粉紅女士’（21 種），‘瑞雪’（18 種）的酯類香氣物質種類在四個品種中是最少的（表1），與‘瑞香紅’相差10 種酯類香氣物質成分。香氣物質種類第二位的是醛類，其中‘瑞雪’（9 種）醛類香氣物質種類最多，其次是‘富士’（7 種）和‘粉紅女士’（5 種），醛類香氣物質種類最少的是‘瑞香紅’（3 種），和‘瑞雪’相差6 種。醇類、酮類、酸類和其他類在4 個品種中的種類均較少，且相差較小。在4 個品種中‘瑞雪’含有最多種類的醇類（3 種）和酮類（2 種）香氣物質，‘粉紅女士’含有最多種類的酸類香氣物質（4 種）。

2.2.2 香氣物質含量分析 4 個品種中‘瑞香紅’（22351.48 μg/kg）酯類香氣物質含量最高，其次是‘粉紅女士’（8203.82 μg/kg）和‘瑞雪’（5204.55 μg/kg），‘富士’（2596.48 μg/kg）的酯類香氣物質含量是最低的（表1），且‘瑞香紅’酯類香氣物質含量是‘富士’的8.6 倍；其中己酸丁酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯和己酸己酯是這4 個品種共有的，且在酯類物質總含量中占比例較大（表2）。醛類香氣物質含量較高的是‘瑞香紅’（3204.45 μg/kg）和‘瑞雪’（2815.66 μg/kg），其次是‘粉紅女士’（1684.40 μg/kg），含量最低的是‘富士’（662.21 μg/kg），‘瑞香紅’和‘瑞雪’分別是其4.8 倍和4.2 倍；其中己醛和2-己烯醛是4 個品種共有的，且在醛類物質總含量占比例較大。醇類香氣物質含量最高的是‘瑞雪’（195.15 μg/kg）與親本相比較，分別是‘富士’（51.94 μg/kg）的3.7 和‘粉紅女士’（53.73 μg/kg）的3.6 倍；‘瑞香紅’（85.96 μg/kg）的醇類香氣物質含量也相對高于其親本；其中正己醇是是四個品種共有的醇類物質。其他類香氣物質含量最高的是‘瑞香紅’（10124.10 μg/kg），其次是‘粉紅女士’（4503.56 μg/kg）和‘瑞雪’（4336.04 μg/kg），含量最低的是‘富士’（878.85 μg/kg），‘瑞香紅’和‘瑞雪’分別是其11.5 倍和4.9 倍；其中反式ɑ-柑油烯和ɑ-法尼烯是四個品種共有的，且含量在4 個品種中所占比例較大。

表2 不同品種采收期果實中主要揮發性香氣物質Table 2 Main volatile aroma substances in fruits of different varieties at harvest

續表2

2.3 果實特征香氣物質分析

不同香氣物質的閾值是不同的，故對蘋果整體香氣貢獻不能僅憑其含量的高低來準確判斷。特征香氣物質是蘋果中主要決定果實香味的物質，能夠對果實香味產生較大影響。如表3 所示，‘瑞雪’、‘瑞香紅’、‘富士’和‘粉紅女士’分別有10、13、8 和8 種特征香氣物質，從特征香氣物質的種類數來看‘瑞香紅’最多，‘瑞雪’次之，‘富士’和‘粉紅女士’最少，且兩個新品種的特征香氣物質種類數皆高于其父母本親本‘粉紅女士’和‘富士’。

表3 不同品種部分揮發性香氣物質及含量Table 3 Volatility components and content of different apple cultivars

‘瑞雪’的特征香氣物質為2-甲基-丁酸丁酯、乙酸己酯、丙酸己酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、己醛、壬醛、（Z）-2-庚烯醛和1-辛烯-3-酮共10 種，其中6 種酯類，3 種醛類和1 種酮類。‘瑞香紅’的特征香氣物質為乙酸丁酯、丙酸丁酯、乙酸戊酯、丁酸丁酯、2-甲基-丁酸丁酯、乙酸己酯、丙酸己酯、己酸丁酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、己醛和（E）-2-己烯醛共13 種，其中11 種酯類和2 種醛類。‘富士’的特征香氣物質為丙酸丁酯、2-甲基-丁酸丁酯、乙酸己酯、丙酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、己醛和壬醛共8 種，其中6 種酯類和2 種醛類。‘粉紅女士’的特征香氣物質為乙酸己酯、丙酸己酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、己醛、（Z）-2-庚烯醛和1-辛烯-3-酮共8 種，其中5 種酯類、2 種醛類和1 種酮類。

4 個品種中檢測出的特征香氣中有5 種特征香氣組分是共同擁有的，據嗅感描述[12?15]可分為果香型（乙酸己酯和丙酸己酯）；蘋果香（2-甲基丁酸己酯）；青香型（己醛）；甜香（己酸己酯）共4 類。果香型的乙酸丁酯、蘋果香的乙酸戊酯、腐爛味的丁酸丁酯、青蘋果香的己酸丁酯和青香型的（E）-2-己烯醛是‘瑞香紅’獨有的特征香氣物質，這些特征香氣物質構成了‘瑞香紅’香味的獨特性。蘋果香的2-甲基-丁酸丁酯是‘瑞雪’、‘瑞香紅’和‘富士’共有的特征香氣物質，但‘粉紅女士’并不具有。蘋果香的丁酸己酯是‘瑞雪’、‘瑞香紅’和‘粉紅女士’共有的特征香氣物質，但并不是‘富士’的特征香氣物質。‘瑞雪’和‘富士’具有花香型的壬醛作為特征香氣物質，‘瑞香紅’和‘粉紅女士’并不具備；同時‘瑞雪’和‘粉紅女士’具有青香型的（Z）-2-庚烯醛和果香型的1-辛烯-3-酮作為特征香氣物質，‘瑞香紅’和‘富士’并不具有。

3 討論

香氣是蘋果品質中一項重要的內在指標[17]，且果實香氣是一個動態變化的過程，通常在果實成熟階段會大量形成[18?19]。蘋果現已測定出300 多種的揮發性物質，主要是一些酯、醇和醛類物質等[20]。醛類物質在未完全成熟的果實中含量較為豐富，在成熟的果實中酯類物質是最為豐富的[21?22]，與本研究的結果一致。何明茜[23]在兩類葡萄雜交群體研究中發現子代中的多數香氣物質含量低于親本均值，但本研究結果與其略有不同：兩個蘋果新品種大部分香氣物質含量均高于親本，這可能是在品種選育過程中加上了人為的定向選擇，兩個新品種可能是雜交群體中較稀有的存在，同時顯示了兩個新品種的優越性。相關研究[24?26]表明：乙酸己酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯、2-己烯醛和ɑ-法尼烯等物質是蘋果中常見香氣物質，且會在后代呈廣泛分離，在本研究結果中4 個蘋果品種均含有這些物質，且兩個蘋果新品種與其親本的香氣物質在種類和含量上均存在差異。

蘋果的特征香氣物質的含量越高，種類越多，果實的整體香氣就越濃郁[27]，在本研究中，‘瑞雪’和‘粉紅女士’的特征香氣種類較為相似，但‘瑞雪’的特征香氣種類要多于‘粉紅女士’，這可能是‘瑞雪’香氣優于‘粉紅女士’的重要原因。‘瑞香紅’和‘富士’的特征香氣種類相較為相似，但‘瑞香紅’在種類和含量均遠高于‘富士’，這可能是‘瑞香紅’香氣優于‘富士’的重要原因。兩個新品種的特征香氣物質整體表現都要高于其親本，這可能是其能在雜交選育過程中表現突出的原因之一；同時兩個新品種間特征香氣物質存在一定差異，這可能是兩個新品種具有相同親本但香氣類型卻完全不同的重要原因。相關研究[28]表明由于感官存在互作現象，果實香氣還與其質地相關，因此兩個新品種具有相同親本但香氣類型卻完全不同的具體原因還有待進一步研究。

4 結論

使用GC-MS 法對4 種蘋果品種香氣物質進行測定分析，兩個新品種的香氣物質均存在優于父母本的現象。在特征香氣物質方面，兩個新品種‘瑞香紅’、‘瑞雪’的特征香氣物質高于其親本。‘瑞雪’中主要表現青香味的醛類特征香氣物質是最高的，屬于“青香型”蘋果；‘瑞香紅’中主要表現果香味的酯類特征香氣物質是最高的，屬于“甜香型”蘋果。兩個新品種在酯類和醛類香氣物質的組成、含量以及特征香氣物質方面存在較大差異，這可能是兩個蘋果新品種具有同親本但香氣類型卻不同的重要原因。通過對蘋果新品種‘瑞雪’、‘瑞香紅’香氣成分的差異分析，可為其今后的推廣及應用提供理論依據。