李凱，商佳胤，集賢，黃建全，張娜，王丹，田淑芬*

(1. 天津市農(nóng)科院葡萄研究中心，天津 300112；2. 國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心，天津 300384）

兩種生物有機(jī)肥對(duì)紅地球葡萄芳香物質(zhì)組分的影響

李凱1，商佳胤1，集賢2，黃建全1，張娜1，王丹1，田淑芬1*

(1. 天津市農(nóng)科院葡萄研究中心，天津 300112；2. 國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心，天津 300384）

對(duì)5年生紅地球葡萄分別采用0.02%根施和0.01%葉面噴施2種生物有機(jī)肥，待果實(shí)成熟后，使用固相微萃取技術(shù)及氣相-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定葡萄果實(shí)的芳香物質(zhì)含量，以探討2種生物有機(jī)肥對(duì)紅地球葡萄果實(shí)芳香物質(zhì)組分的影響。結(jié)果顯示：紅地球葡萄果實(shí)香氣成分主要為醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、烷類、苯衍生物和烯類化合物，2種生物有機(jī)肥處理的芳香化合物檢出數(shù)量分別為44種、46種、43種和41種，均高于對(duì)照的40種；各處理和對(duì)照共同具有的香氣成分13種，其中醇類4種，醛類5種，酮類1種，烷類3種，(E)-2-己烯醛、己醛、(E)-2-己烯-1-醇、1-己醇和大馬酮是相對(duì)含量較高的5種共有芳香化合物；生物有機(jī)肥處理顯著降低了紅地球葡萄果實(shí)中的醛類成分相對(duì)含量，同時(shí)顯著提高了醇、酮、酯、烷和烯類成分的相對(duì)含量，其中0.02%生物有機(jī)肥Ⅱ號(hào)根施處理在增加香氣化合物數(shù)量，提高里那醇、大馬酮等重要呈香物質(zhì)相對(duì)含量效果最為顯著。

生物有機(jī)肥；紅地球葡萄；芳香化合物

生物有機(jī)肥作為一種環(huán)境友好型肥料，主要由有益微生物組成，基于自然投入，充分利用腐爛的有機(jī)質(zhì)、生活污水、動(dòng)物糞便、植物殘?bào)w等原料釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1-2]。生物有機(jī)肥能夠改善根際土壤養(yǎng)分的固定，產(chǎn)生生長(zhǎng)素，改善土壤穩(wěn)定，促進(jìn)菌根共生，并對(duì)有毒物質(zhì)、異型生物質(zhì)和頑固物質(zhì)污染的土壤起到生物修復(fù)的作用[3]。目前，生物有機(jī)肥已在香蕉[4]、蘋(píng)果[5]、臍橙[6]、椰棗[7]、葡萄[8]和桃[9]等多種果樹(shù)上進(jìn)行應(yīng)用研究，雖然不同果樹(shù)種類生理特點(diǎn)、生長(zhǎng)環(huán)境和栽培措施不同，但是生物有機(jī)肥均不同程度地提升了果實(shí)品質(zhì)，顯示出生物有機(jī)肥在果樹(shù)上良好的應(yīng)用前景。

天津市農(nóng)科院葡萄研究中心近年來(lái)充分依托天津?yàn)I海地區(qū)魚(yú)類養(yǎng)殖業(yè)的資源優(yōu)勢(shì)，采用有益菌分解發(fā)酵海水養(yǎng)殖副產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)系列生物有機(jī)肥，目前已經(jīng)在天津漢沽、薊縣、河北張家口、懷來(lái)、石家莊、北京延慶等華北主要葡萄產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了大量試驗(yàn)，結(jié)果顯示生物有機(jī)肥對(duì)玫瑰香葡萄苗的生長(zhǎng)有很好的促進(jìn)作用[10]，并能顯著提升貴人香葡萄中的香氣組分[11]。為了細(xì)化研究生物有機(jī)肥在不同品種上的應(yīng)用表現(xiàn)，本文選擇2種生物有機(jī)肥，以鮮食葡萄品種紅地球?yàn)閷?duì)象，進(jìn)一步研究施用生物有機(jī)肥對(duì)紅地球葡萄芳香物質(zhì)含量的影響，希望為生物有機(jī)肥在紅地球葡萄生產(chǎn)中提供科學(xué)使用理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015年7月18日至9月25日在天津市薊縣西龍虎峪鄉(xiāng)葡萄園內(nèi)進(jìn)行，供試品種為5年生紅地球，株行距為1.5 m×4.0 m，傾斜小棚架栽培，龍干整形。供試地區(qū)土壤pH值6.2，土壤有機(jī)質(zhì)17.6 g/kg，土壤全氮16.2 g/kg，土壤全磷23.6 g/kg，土壤全鉀26.2 g/kg。供試生物有機(jī)肥由天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院葡萄研究中心提供，分別為生物有機(jī)肥Ⅰ號(hào)［有效活菌數(shù)（cfu）≥0.2億/g，有機(jī)質(zhì)≥45%］和生物有機(jī)肥Ⅱ號(hào)［有效活菌數(shù)（cfu）≥0.3億/g，有機(jī)質(zhì)≥40%］。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理和1個(gè)對(duì)照：（1）對(duì)照（CK），不使用生物有機(jī)肥；（2）T1處理，0.02%生物有機(jī)肥Ⅰ號(hào)根施；（3）T2處理，0.02%生物有機(jī)肥Ⅱ號(hào)根施；（4）T3處理，0.01%生物有機(jī)肥Ⅰ號(hào)葉面噴施；（5）T4處理，0.01%生物有機(jī)肥Ⅱ號(hào)葉面噴施。所有試驗(yàn)和對(duì)照均施入基肥和萌芽肥，基肥為3月25日施入22 500 kg/hm2腐熟雞糞；萌芽肥為4月12日施入750 kg/hm2磷酸二銨和尿素。生物有機(jī)肥于2015年7月18日處理1次，一個(gè)月后重復(fù)處理1次。根施處理時(shí)，在距主蔓50 cm處溝施，深度為20 cm，每株施肥量為10 L；葉面噴施處理時(shí)，采用噴霧器均勻噴布所有葉片。每個(gè)處理選擇30株生長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲(chóng)害的植株進(jìn)行，每10株為1個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.2.2 樣品采集

在葡萄成熟期選擇著色一致、無(wú)病蟲(chóng)害及機(jī)械損傷的果穗作為樣品；采后裝入周?chē)佊袌?bào)紙的塑料筐內(nèi)，于采收當(dāng)天運(yùn)至國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津），并于采樣當(dāng)日立即進(jìn)行GC-MS測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果用DPS3.01專業(yè)版進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 儀器與試劑

Trace GC-MS聯(lián)用儀，美國(guó)Finnigam質(zhì)譜公司制造；50/30 μmDVB/CAR/PDMS型極性萃取頭和固相微萃取器手柄，美國(guó)Supelco公司制造；PC-420D數(shù)字型磁力加熱攪拌裝置，美國(guó)Corning公司制造。所用化學(xué)試劑均為分析純。

1.3.2 揮發(fā)性成分的提取

將對(duì)照和處理果實(shí)樣品葡萄果實(shí)各500 g進(jìn)行清洗、破碎、榨汁、離心后取澄清果汁8 mL置于帶有磁力攪拌子的15 mL頂空瓶中，加入3.0 g NaCl，加蓋封口后將萃取頭插入樣品頂空瓶，于60 ℃吸附40 min，磁力攪拌子轉(zhuǎn)速為950 r/min。吸附后將萃取頭取出插入氣相色譜進(jìn)樣口，于250 ℃解吸5 min，同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。

1.3.3 氣相色譜分離條件

色譜柱：HP-INNO-Wax毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm× 0.25 μm)，載氣He（99.99%)，流速1.10 mL/min；進(jìn)樣口溫度：50 ℃，解析5 min；升溫程序：70 ℃保持5 min，以1 ℃/min的升溫速度升至120 ℃，保持2 min，以2 ℃/min的升溫速度升至210 ℃，保持5 min。

1.3.4 質(zhì)譜檢測(cè)條件

GC-MS傳輸線溫度250 ℃，EI離子源溫度為170 ℃，電子能量為70 eV，光電倍增管電壓為350 V，質(zhì)量掃描范圍為m/z 30-350 amu。

1.3.5 譜圖檢索及成分鑒定

對(duì)采集到的質(zhì)譜圖用標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)NIST/WILEY搜索，與文獻(xiàn)進(jìn)行核對(duì)，確定其香氣成分的化學(xué)組成，同時(shí)用峰面積歸一化法定量，得到各組分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅地球果實(shí)中香氣成分的分類分析

利用GC-MS檢測(cè)紅地球葡萄的香氣成分，并通過(guò)譜庫(kù)檢索來(lái)分析對(duì)照和處理的果實(shí)香氣化合物種類及占總量比例（表1）。紅地球果實(shí)中的香氣按照化合物結(jié)構(gòu)主要分為醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、烷類、苯衍生物和烯類。T1、T2、T3、T4的總檢出芳香化合物總數(shù)分別為44、46、43和41，多于CK的40；各處理在總檢出香氣成分占總量比例與對(duì)照差異不顯著。各處理的醇類、酮類、酯類和烷類化合物占總量比例均顯著高于對(duì)照，但醛類化合物則均顯著低于對(duì)照；苯衍生化合物方面，T3與CK二者之間差異不顯著，而其余處理顯著高于CK；各處理均檢測(cè)到一種烯類化合物，而對(duì)照中并未檢出。

2.2 紅地球果實(shí)中醇類香氣成分分析

由表2可以看出，在各處理和對(duì)照中均能檢測(cè)到具有芳香氣味的1-己醇和具有青草味的(E)-2-己烯-1-醇；T1、 T2和T4的1-己醇相對(duì)含量分別為1.89%、2.28%和1.4%，均顯著高于CK的1.12%，而T3與CK差異不顯著；(E)-2-己烯-1-醇是醇類化合物中相對(duì)含量最高的物質(zhì)，除了T1的相對(duì)含量2.23%略低于CK的2.26%，T2、T3和T4的相對(duì)含量分別為4.22%、3.30%和5.21%，均顯著高于CK。此外，在各處理和對(duì)照中均能檢測(cè)到具有特殊氣味的2-乙基-1-己醇和具有玫瑰芳香的里那醇；T1中2-乙基-1-己醇的相對(duì)含量略高于CK，差異不顯著，而T2、T3和T4中2-乙基-1-己醇的相對(duì)含量顯著高于CK；T1和T2中里那醇的相對(duì)含量顯著高于CK，其余處理與CK差異不顯著。

2.3 紅地球果實(shí)中醛類香氣成分分析

由表1可知，醛類香氣成分是所有化合物類型中占總量比例最高的香氣物質(zhì)，各處理的占比分別是88.09%、84.52%、84.82%和78.76%，均顯著低于對(duì)照的91.56%。由表3可以看出，具有綠葉清香和果香的(E)-2-己烯醛在T1中相對(duì)含量最高，達(dá)到76.63%，T2、T3、T4和CK中的相對(duì)含量分別為69.87%、68.70%、70.49%和71.44%；具有綠葉清香和果香的己醛則是相對(duì)含量第二高的醛類物質(zhì)，4個(gè)肥料處理的相對(duì)含量分別為10.73%、14.22%、15.31%和7.24%，均顯著低于對(duì)照的19.59%。此外，2-甲基-4-戊烯醛、苯(甲)醛和2,5-二[(三甲基甲硅烷基)氧代]-苯(甲)醛也在全部樣品中檢測(cè)到，但相對(duì)含量均低于0.5%。

表1 紅地球果實(shí)中香氣成分的分類比較

表2 紅地球葡萄果實(shí)中主要醇類香氣成分

表3 紅地球葡萄果實(shí)中主要醛類香氣成分

2.4 紅地球果實(shí)中酮類香氣成分分析

由表1可知，各處理的酮類物質(zhì)含量分別為2.51%、2.78%、1.41%和1.70%，均顯著高于CK的0.85%。由表4可知，在所有樣品中均能檢測(cè)到的酮類化合物只有1種，就是具有玫瑰芳香的大馬酮，并且其相對(duì)含量比其它酮類物質(zhì)都高，分別為1.77%、2.22%、0.98%、1.29%和0.6%，各處理中的相對(duì)含量均顯著高于CK，尤其T2相對(duì)含量最高。因此，我們認(rèn)為大馬酮是紅地球葡萄果實(shí)中的最主要酮類香氣成分，并且施用生物有機(jī)肥有利于大馬酮的積累。

2.5 紅地球果實(shí)中烷類香氣成分分析

由表1和表5可知，4個(gè)處理和CK在烷類化合物數(shù)量上沒(méi)有明細(xì)差異，但T1和T2的烷類相對(duì)含量略高于CK，T3和T4則顯著高于CK。己甲基-環(huán)三硅氧烷、亞硝基甲烷、三氯甲烷、3-異丙氧基-1,1,1,7,7,7-六甲基-3,5,5-三(三甲基甲硅烷氧基)四硅氧烷和十二碳甲基-環(huán)六硅氧烷相對(duì)含量大于1%。己甲基-環(huán)三硅氧烷在T1、T2、T3和T4中的相對(duì)含量分別為2.85%、0.62%、2.19%和2.64%，CK中沒(méi)有檢測(cè)到，T2中的相對(duì)含量明顯低于T1、T3和T4，但T2中三氯甲烷相對(duì)含量較高，為1.9%，其余處理未能檢測(cè)到；亞硝基甲烷在各處理中均未檢測(cè)到，但在CK中的相對(duì)含量為2.35%。

3 結(jié)論與討論

葡萄品種香氣能夠直接影響果實(shí)風(fēng)味特性，是品種評(píng)價(jià)中的重要質(zhì)量參數(shù)之一[12-13]。葡萄果實(shí)中的揮發(fā)性化合物主要存在于果肉和果皮中[14]，這些芳香物質(zhì)組分取決于品種、生長(zhǎng)區(qū)域、氣候條件和栽培措施[15-18]，本研究的目的就是評(píng)價(jià)生物有機(jī)肥對(duì)紅地球葡萄果實(shí)芳香組分的影響。

本研究結(jié)果表明：紅地球葡萄果實(shí)香氣成分主要為醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、烷類、苯衍生物和烯類化合物；施用生物有機(jī)肥的各處理檢出化合物數(shù)量分別為44、46、43和41，均高于對(duì)照的40種；各處理和對(duì)照共同具有的香氣成分13種，其中醇類4種，醛類5種，酮類1種，烷類3種。(E)-2-己烯醛、己醛、(E)-2-己烯-1-醇、1-己醇和大馬酮是各處理和對(duì)照中相對(duì)含量最高的5種共有芳香化合物。

表4 紅地球葡萄果實(shí)中主要酮類香氣成分

表5 紅地球葡萄果實(shí)中主要烷類香氣成分

C6醛和C6醇通過(guò)不飽和脂酶促氧化形成，在葡萄和葡萄酒中形成草本和綠色香氣[19]。(E)-2-己烯醛是各處理和對(duì)照中相對(duì)含量最高的C6化合物，相對(duì)含量在68.55%～76.63%之間；(E)-2-己烯醛是(Z)-3-己烯醛的異構(gòu)化產(chǎn)物[20]，而(Z)-3-己烯醛在各處理和對(duì)照中未檢測(cè)到。己醛是另外一種重要的C6化合物，相對(duì)含量?jī)H次于(E)-2-己烯醛，在7.24%～19.59%之間。(E)-2-己烯-1-醇和1-己醇這兩個(gè)C6醇的相對(duì)含量遠(yuǎn)低于前述的C6醛，高于其余共有芳香化合物。各處理和對(duì)照的(E)-2-己烯醛、己醛、(E)-2-己烯-1-醇和1-己醇這四種C6化合物的相對(duì)含量之和占總檢出化合物相對(duì)含量的91.50%、90.59%、88.28%、84.52%和94.54%，是紅地球葡萄果實(shí)中主要的香氣組分。

萜類化合物是一類龐大而多樣化的天然有機(jī)化合物，植物萜類化合物所具有芳香特性使其在商業(yè)上被廣泛使用。萜烯醇是不同品種間香氣變化的重要貢獻(xiàn)者[21]，里那醇由于感覺(jué)閾值低而可能是最重要的萜類化合物之一[22]。本研究結(jié)果表明，里那醇是各所有樣品中的共有香氣成分，0.02%生物有機(jī)肥根施均顯著提高了里那醇在紅地球果實(shí)中的相對(duì)含量，其中0.02%生物有機(jī)肥Ⅱ號(hào)效果最好。

C13-降異戊二烯衍生物被認(rèn)為是潛在影響葡萄和葡萄酒質(zhì)量的芳香化合物，尤其是大馬酮和紫羅酮[23]，這類化合物主要來(lái)自類胡蘿卜素的降解，是葡萄和葡萄酒中的重要呈香物質(zhì)[24-25]。大馬酮具有強(qiáng)烈的李子、漿果、糖和玫瑰香氣，并且具有極低的香氣閾值（水中2 ng/L），它在提高水果香氣特征的同時(shí)掩蔽草本香氣[26]。本研究表明，生物有機(jī)肥能顯著提高大馬酮的相對(duì)含量，其中0.02%生物有機(jī)肥Ⅱ號(hào)表現(xiàn)最為顯著，較對(duì)照增加了243%。

生物有機(jī)肥能增加紅地球葡萄果實(shí)中的香氣化合物數(shù)量，顯著降低醛類成分相對(duì)含量，顯著提高醇、酮、酯、烷和烯類成分的相對(duì)含量；其中0.02%生物有機(jī)肥Ⅱ號(hào)根施處理在增加香氣化合物數(shù)量，提高里那醇和大馬酮等重要呈香物質(zhì)相對(duì)含量方面效果最為顯著。

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Effects of bio-fertilizer on aroma compounds of Red Globe grape

LI Kai1, SHANG Jiayin1, JI Xian2, HUANG Jianquan1, ZHANG Na1, WANG Dan1, TIAN Shufen1*
(1. Grape Research Center, Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Tianjin 300112, China;
2. National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products, Tianjin 300384, China)

In order to investigate the infl uence of two bio-fertilizers on aroma compounds of Red Globe grape, the trees were treated with 0.02% root application and 0.01% foliage spraying, respectively. The aroma compounds of mature berry were detected by solid phase micro-extraction (SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that eight classes of individual aroma compounds were investigated: alcohols, aldehydes, ketones, acids, esters, alkanes, benzene derivatives and alkenes. The amounts of detected aroma compounds in bio-fertilizers treatments were respectively 44, 46, 43 and 41 kinds, higher than 40 kinds in CK. 13 kinds of common aromatic compounds were identified in all bio-fertilizer treatments and CK, including 4 alcohols, 5 aldehydes, 1 ketone and 3 alkanes. (E)-2-hexenal, hexanal, (E)-2-hexen-1-ol, 1-hexanol and damascenone were found to be the most abundant common aromatic compounds. Using bio-fertilizers could signifi cantly reduce the relative content of aldehydes, and improve the relative content of alcohols, ketones, esters, alkanes and alkenes in Red Globe grape. It was worth noting that root application with 0.02% of bio-fertilizer Ⅱ had the most signifi cant effect on increasing the number of aromatic compounds and the relative content of important aroma-contributing compounds such as linalool and damascenone.

bio-organic fertilizer; Red Globe grape; aromatic compounds

Q945.78

A

10.13414/j.cnki.zwpp.2016.06.003

2016-08-05

國(guó)家葡萄產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-30）；天津市農(nóng)業(yè)科技示范推廣項(xiàng)目（201202150）；國(guó)家級(jí)星火計(jì)劃重大項(xiàng)目（S2013A100018）

李凱（1987-），男，碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要從事葡萄栽培與葡萄酒釀造的研究工作。E-mail: kaiwine@126.com

★通訊作者：田淑芬，博士，研究員，主要從事葡萄栽培及次生代謝產(chǎn)物方面的研究工作。E-mail: tianshufen@263.net