上海地區主栽桃品種特征香氣比較分析

王 霞,李雄偉,楊雪蓮,蘇明申,杜紀紅,周慧娟,張明昊,葉正文*

(1 上海市農業科學院林木果樹研究所,上海 201403;2 貴州大學,貴陽 550025)

桃(Prunus persicaL.Batsch)是薔薇科李屬重要的核果類果樹之一,為我國第三大落葉果樹[1]。 我國是桃第一生產大國,據聯合國糧食及農業組織(FAO)統計,2018 年我國桃產量1 524 萬t,約占世界總產量的61%。 桃果實營養豐富,風味濃郁,深受消費者喜愛。 香氣是果實最直觀的品質指標,研究市場上優質桃品種香氣成分及含量不僅有助于了解其果實風味化學組成,對指導消費、改善果實品質及濃香型桃品種選育也具有重要意義[2]。

不同水果香氣物質組成及含量不同,在蘋果[3-4]、草莓[5-6]、芒果[7-8]等水果上均有相關報道。 目前,已從桃果實中檢測出110 多種香氣物質,包括內酯類、酯類、醇醛類、萜類衍生物等,其中只有少數物質對果實整體香氣具有貢獻作用,這部分物質被稱為特征香氣物質。 Eduardo 等[9]檢測到桃果實中含有47 種香氣物質,進一步計算香氣活力值發現,乙酸己酯、壬醛、苯甲醛、γ-十內酯、δ-十內酯、γ-十二內酯、β-紫羅蘭酮和芳樟醇等21 種為特征香氣物質。 其中,γ-十內酯是桃香氣的主要貢獻化合物,賦予果實“桃香味”特征[10-15]。 不同品種間香氣物質含量也有所差異,李杰等[16]對7 個桃品種的香氣物質分析發現,‘滬油018’中含量最高的香氣物質為酯類,‘瑰寶’中為醇類。 Wang 等[17]對50 個桃品種分析發現,中國野生桃‘Wutao’中萜類、酯類含量較高,‘瑞蟠14’和‘金童6 號’中γ-十內酯和δ-十內酯含量較高,歐美桃品種中芳樟醇含量較高。

‘上海水蜜’是世界優質栽培桃的鼻祖,果實品質優良。 早在公元前1 世紀,‘上海水蜜’經絲綢之路由中國傳播到西亞各國,后傳至歐洲,再傳到南美墨西哥,最后被帶到北美。 在美國,由其衍生出一系列優質桃,如‘J.H.Hale’‘Halehaven’‘Elberta’等。 在日本,‘大久保’‘白鳳’均為‘上海水蜜’的后代[18]。在我國,北京市農林科學院林業果樹研究所采用‘大久保’選育出‘慶豐’[19]、‘京玉’[20]等品種;江蘇省農業科學院利用‘白花水蜜’選育出‘雨花露’[21]、‘朝暉’[22]等品種;上海市農業科學院以‘白花水蜜’為親本,選育出‘錦繡’‘錦楓’等一系列優質黃桃品種[23]。 據記載,南方地區兩大名優品種‘白花水蜜’和‘玉露’均由上海引入[18]。

本研究選用13 個上海地區主栽桃品種(主要為‘上海水蜜’的優良后代),采用頂空固相微萃取結合氣質聯用技術對果實中17 種特征香氣物質含量進行測定,以明確不同桃品種間香氣物質含量的差異,并利用香氣活力值(OAV)鑒定特征香氣物質的貢獻程度,以期為濃香型桃新品種的選育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

所選擇的13 個不同桃品種(表1)均采自上海市農業科學院桃種質資源圃,所有品種栽培于同一試驗區域,肥水管理、整形修剪、病蟲害防治等田間管理措施一致。 根據前期記載,確定各品種的果實生理成熟期,并選擇大小均一、無病蟲害的商業采收期果實,采摘后立即運往實驗室,于常溫條件(25 ℃,70%RH)放置24 h,隨后進行果實大小等各項生理指標測定及風味評價。 每10 個果為1 個重復,共3 個重復,去皮后,取中果皮部位切成小塊,液氮冷凍后儲藏于-80 ℃,以備果實特征香氣組分測定。 果實感官評價依據《桃種質資源描述規范和數據標準》[24],由研究團隊5 人組成的評價小組對各品種果實進行整果嗅覺評價,然后去皮切片品嘗,進行味覺評價。

表1 13 個桃品種的果實品質性狀信息Table 1 Information of fruit quality characters of 13 peach cultivars

1.2 方法

參照Li 等[25]的方法,并稍加改進。 選用固相微萃取法(SPME)對香氣成分進行萃取,即取果肉組織6—7 g 液氮充分研磨,將5 g 粉末快速裝入20 mL 頂空進樣瓶中,加入5 mL 飽和NaCl 溶液、10 μL 3-辛醇作為內標,渦旋1 min 后,超聲15 min;然后放在頂空進樣器中40 ℃平衡30 min,將65 μm Carboxen∕聚二甲基硅氧烷(PDMS)固相微萃取頭插入瓶中吸附15 min;最后采用氣質聯用技術進行各靶標成分的定性定量分析。 所采用的儀器為上海交通大學分析測試中心的Agilent 7890A-5975C 氣質聯用儀,設置不同濃度梯度的香氣化合物標準品進行定性檢測及絕對定量比較分析。 標準品為乙酸順-3-己烯酯(分析純)、乙酸己酯(分析純)、正己醇(分析純)、順-3-己烯醇(分析純)、反-2-己烯醇(≥95%)、己醛(分析純)、壬醛(分析純)、苯甲醛(分析純)、γ-己內酯(≥98%)、γ-庚內酯(≥98%)、γ-辛內酯(分析純)、γ-十內酯(分析純)、δ-十內酯(分析純)、γ-十二內酯(分析純)、δ-十二內酯(分析純)、β-紫羅蘭酮(分析純)、芳樟醇(分析純),均為西格瑪奧德里奇(上海)貿易有限公司產品。

香氣活力值(OAV) =該香氣物質的實際濃度∕該香氣風味閾值,OAV 值大于1 表示對整體風味有貢獻作用,且OAV 值越大貢獻越大[26]。

1.3 數據分析

采用Excel 2010 軟件對數據進行整理,采用SPSS 21.0 軟件對數據進行差異顯著性比較,采用OriginPro 2021 軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同桃品種香氣組分比較分析

如表2 所示,2 種酯類物質乙酸順-3-己烯酯、乙酸己酯在13 個桃品種中含量分別為24.53—238.56 μg∕kg、1.19—14.26 μg∕kg,其中乙酸順-3-己烯酯在‘錦春’中未檢出。 6 種醇醛類物質正己醇、順-3-己烯醇、反-2-己烯醇、己醛、壬醛、苯甲醛含量分別為28.65—364.48 μg∕kg、0.66—41.81 μg∕kg、42.12—270.77 μg∕kg、 348.77—1 966.19 μg∕kg、1.36—66.65 μg∕kg、1.29—9.34 μg∕kg,其中順-3-己烯醇在‘錦香’中未檢出。 內酯類物質包括γ-己內酯、γ-庚內酯、γ-辛內酯、γ-十內酯、δ-十內酯、γ-十二內酯、δ-十二內酯7 種,含量分別為25.87—181.12 μg∕kg、4.14—24.26 μg∕kg、13.89—100.30 μg∕kg、46.07—810.71 μg∕kg、10.16—322.56 μg∕kg、3.19—180.64 μg∕kg、0.04—1.06 μg∕kg。 萜類衍生物芳樟醇含量為3.28—164.23 μg∕kg,β-紫羅蘭酮為0.53—6.80 μg∕kg。 不同品種間香氣物質總含量差異較大,‘滬蟠1號’香氣物質總含量最高,為3 757.45 μg∕kg;其次為黃桃品種‘錦碩’‘錦花’和‘錦園’;‘錦春’香氣物質總含量最低,為1 011.57 μg∕kg。

表2 13 個桃品種香氣物質含量分析Table 2 Analysis of aroma components content in 13 peach cultivars μg·kg -1

2.2 不同香氣物質OAV 值比較

如表3 所示,在17 種香氣物質中,乙酸順-3-己烯酯、正己醇、己醛、壬醛、苯甲醛、γ-辛內酯、γ-十內酯、δ-十內酯、γ-十二內酯、芳樟醇、β-紫羅蘭酮等11 種香氣物質OAV 值大于1。 酯類物質中乙酸順-3-己烯酯OAV 值最高,介于3.14—30.58;醇醛類物質中己醛OAV 值最高,介于69.75—393.24,其次是壬醛和苯甲醛,OAV 值分別介于0.91—44.43 和3.69—26.69;內酯類物質中γ-十內酯OAV 值最高,介于4.19—73.70,γ-辛內酯、δ-十內酯、γ-十二內酯OAV 值分別介于1.98—14.33、0.10—3.23、0.46—25.81;β-紫羅蘭酮和芳樟醇OAV 值分別介于75.87—868.60 和2.19—109.49。

表3 不同香氣物質香氣活力值比較Table 3 Comparison of OVA of different aroma components

2.3 不同桃品種特征香氣物質比較分析

根據2.2 節中OAV 值結果,將OAV 值大于1 的11 種香氣物質含量在不同品種中進行對比。 結果表明:酯類物質乙酸順-3-己烯酯在‘錦碩’中含量最高,‘錦春’中未被檢測到(圖1A);醇醛類物質中,己醛在13 個桃品種中含量最高,其次是正己醇和壬醛,醇醛類總含量在‘滬蟠1 號’中最高,在‘湖景蜜露’中最低(圖1B);內酯類物質總含量在‘錦碩’中最高,在‘玉露蟠桃’中最低(圖1C);萜類衍生物中芳樟醇含量最高,總含量在‘湖景蜜露’中最高,在‘錦楓’中最低,β-紫羅蘭酮含量在‘大團蜜露’中最高,在‘玉露蟠桃’中最低(圖1D)。

圖1 13 個品種桃果實酯類(A)、內酯類(B)、醇醛類(C)、萜類衍生物(D)的含量比較Fig.1 Comparison of the content of esters(A),lactones(B),aldehydes and alcohols(C),terpenoids(D) in fruit of 13 peach cultivars

2.4 不同香氣物質在黃肉桃和白肉桃中的差異比較

如表4 所示,白肉桃中乙酸己酯、順-3-己烯醇、反-2-己烯醇、γ-庚內酯、芳樟醇、β-紫羅蘭酮平均含量高于黃肉桃,其中乙酸己酯和芳樟醇含量達到差異顯著水平;白肉桃中乙酸順-3-己烯酯、正己醇、己醛、壬醛、苯甲醛、γ-己內酯、γ-辛內酯、γ-十內酯、δ-十內酯、γ-十二內酯、δ-十二內酯平均含量低于黃肉桃,其中乙酸順-3-己烯酯、正己醇、己醛、壬醛、γ-辛內酯、γ-十內酯、γ-十二內酯達到差異顯著水平。

表4 黃肉桃和白肉桃香氣物質差異比較Table 4 Comparison of aroma components between yellow flesh peaches and white flesh peaches

3 討論

桃果實香氣物質主要由三大生物合成途徑生成:脂肪酸途徑合成醇、醛、酮、酯和內酯類等物質,異戊二烯途徑合成萜類和脫輔基胡蘿卜素類物質,氨基酸途徑合成芳香族香氣物質[28]。 研究表明,γ-十內酯、δ-十內酯、己醛、反-2-己烯醇、芳樟醇、苯甲醛和β-紫羅蘭酮等對香氣表型貢獻最大,為桃果實特征香氣物質[29-30]。 Eduardo 等[9]研究顯示,在9 份桃種質材料中均發現了3 種酯類物質(乙酸己酯、乙酸順-3-己烯酯和乙酸反-2-己烯酯),酯類占總揮發性成分的13.8%;壬醛是最豐富的C9 化合物,含量占總揮發性成分的0.5%—8.6%;內酯類物質中γ-己內酯、γ-十內酯、δ-十內酯含量最為豐富;萜烯類物質中芳樟醇含量最高。 基于此,本研究對這些特征香氣物質在不同桃品種中的含量進行了定量分析,結果表明:這些成分在供試的13 個桃品種中均檢測到較高的絕對含量,如乙酸順-3-己烯酯(24.53—238.56 μg∕kg)、γ-十內酯(46.07—810.71 μg∕kg)、δ-十內酯(10.16—322.56 μg∕kg)、己醛(348.77—1 966.19 μg∕kg)、反-2 己烯醇(42.12—270.77 μg∕kg)、芳樟醇(3.28—164.23 μg∕kg)。 不同桃品種間香氣組分及含量有所不同,李明等[31]檢測了3 種無錫水蜜桃(‘白鳳’‘朝暉’‘湖景蜜露’)的香氣成分,只在‘白鳳’桃中檢測到微量的芳樟醇物質,與本研究結果有差異。 本研究中13 個桃品種(包含‘白鳳’‘湖景蜜露’)均有檢測到較高的芳樟醇含量,可能與栽培管理措施(施肥施藥、套袋、露地或設施栽培等)和產區生態環境(溫度、光照等)不同有關。 本研究顯示,乙酸順-3-己烯酯在‘錦春’中未檢測到,順-3-己烯醇在‘錦香’中未檢測到,對17 種香氣物質總含量的對比發現,‘滬蟠1 號’‘錦碩’總含量較高,‘錦春’最低,可能與‘錦春’成熟期最早,果實生長發育期積累的香氣合成底物較少有關,而‘錦碩’為生長發育期最長的黃桃品種,其成熟期最晚,積累養分最多,通過各代謝途徑轉化合成的揮發性物質如γ-十內酯含量也較高。 果實香氣的形成與積累是一個極為復雜的過程,糖是芳香物質合成的基礎原料[32],本研究僅對不同桃品種香氣物質進行了定量分析,并未檢測成熟果實光合產物可溶性糖及其揮發性化合物代謝合成途徑中的底物和中間產物的含量,未來需要進一步研究此類物質在桃果實生長發育及成熟過程中的積累機理,更加全面地分析不同品種間香氣物質形成的差異性。

香氣組分對整體香氣的貢獻不僅取決于其濃度,還與其自身閾值密切相關。 OAV 值是揮發性化合物濃度與其閾值的比值,是篩選果實特征香氣成分及揭示果實風味特性的重要指標[33]。 桃果實內酯類物質尤其是γ-十內酯,因其較高的含量和較低的閾值,對果實整體香氣形成貢獻最大[34],但在本研究中,β-紫羅蘭酮與己醛OAV 值最大,且大于γ-十內酯。 Zhu 等[13]對比了5 個不同桃品種的OAV 值,也得到了同樣的結果,這與其風味閾值密切相關。 一些具有高閾值的化合物,即使它們在果實中含量較高,也不能作為整體香氣的重要貢獻成分,如反-2-己烯醇,閾值為8 000 μg∕kg,含量在42.12—270.77 μg∕kg,其OAV值遠小于1,對香氣貢獻極小。 本研究通過OAV 法確定了4 類共11 種特征香氣物質,其中酯類賦予桃果實果香和甜香,內酯類賦予果實桃味,是對桃果實香味影響最大的特征香氣物質,醇醛類物質使果實具有青草香,萜類衍生物則表現出花香。 各類特征香氣物質在不同品種間貢獻程度不同,‘滬蟠1 號’最具果味和清香味,‘錦碩’最具桃味,‘湖景蜜露’最具花香味。 由此,OAV 值的比較與特征香氣物質的確定可為濃香型種質的篩選和選育提供理論基礎。

桃果肉顏色有白、黃、紅3 種,不同肉色桃品種間香氣物質存在差異。 Robertson 等[35]比較3 個黃肉桃品種和3 個白肉桃品種香氣物質含量發現,白肉桃品種中芳樟醇、己醛、γ-十內酯和δ-十內酯的含量顯著高于黃肉桃品種;羅靜等[36]對4 份桃種質香氣物質研究顯示,白肉桃中己醛、壬醛、δ-十二內酯、芳樟醇和β-紫羅蘭酮含量高于黃肉桃,而苯甲醛、乙酸順-3-己烯酯、γ-己內酯、γ-辛內酯、γ-十內酯和δ-十內酯含量低于黃肉桃;謝凱麗[37]對128 個桃品種香氣物質測定發現,萜類衍生物二氫-β-紫羅蘭酮在白肉桃中的含量高于黃肉桃。 本研究顯示,白肉桃中芳樟醇和β-紫羅蘭酮含量高于黃肉桃,可能是由于桃果實中芳樟醇和β-紫羅蘭酮等C-13 降異戊二烯類物質主要由甲基赤蘚醇磷酸途徑和異戊二烯生物合成途徑合成,類胡蘿卜素是β-紫羅蘭酮的前體物質,白肉桃中的類胡蘿卜素在類胡蘿卜素雙加氧酶(CCD4)的作用下裂解為脫輔基類胡蘿卜素,進而形成β-紫羅蘭酮等香氣物質,而黃肉桃中的CCD4 酶基因發生突變,不能降解類胡蘿卜素,故所合成的β-紫羅蘭酮較白肉桃少[38-39]。 本研究中,白肉桃中的己醛、壬醛、苯甲醛、乙酸順-3-己烯酯、γ-己內酯、γ-辛內酯、δ-十二內酯、γ-十內酯和δ-十內酯的含量低于黃肉桃,部分結果與羅靜等[36]的研究結果相似。 由于這些代謝物主要由脂肪酸途徑合成,其物質形成機理與果肉顏色形成機制并未相關,推測該類物質含量差異主要受品種間遺傳因素影響,后期可進一步對雜交后代或優異骨干親本的香氣物質進行分析。

4 結論

對13 個主栽品種的17 種香氣物質總量比較可知,‘滬蟠1 號’含量最高,為3 757.45 μg∕kg,晚熟黃桃‘錦碩’次之,早熟黃桃‘錦春’含量最低,為1 011.57 μg∕kg;經OAV 值計算,其中11 種物質(乙酸順-3-己烯酯、正己醇、己醛、壬醛、苯甲醛、γ-辛內酯、γ-十內酯、δ-十內酯、γ-十二內酯、芳樟醇、β-紫羅蘭酮)的OAV 值大于1,確定為特征香氣物質,其中β-紫羅蘭酮、己醛、γ-十內酯在各桃品種中具有較高的OAV 值,是桃果實香氣的主要貢獻成分;白肉桃與黃肉桃中乙酸順-3-己烯酯、乙酸己酯、正己醇、己醛、壬醛、γ-辛內酯、γ-十內酯、γ-十二內酯和β-紫羅蘭酮的含量存在顯著差異,其余物質差異不顯著。