王塔娜，陳小龍，張佳輝，王冬蘭，王亞，宋立曉，馬鳳鳴，余向陽*

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 沈陽 110866；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營養(yǎng)研究所，江蘇 南京 210014；3.省部共建國家重點(diǎn)實驗室培育基地-江蘇省食品質(zhì)量安全重點(diǎn)實驗室，江蘇 南京 210014)

桃(PrunuspersicaL. Batsch)隸屬于薔薇科，作為一種核果類果樹在世界各地均有栽培，是我國主要培育的果樹。水蜜桃因漿汁豐富，柔軟可口，甘甜鮮美而深受人們的喜愛。霞暉8號是江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所2001年分別以中熟水蜜桃朝暉和中熟油桃瑞光18號為母本與父本進(jìn)行人工雜交后，由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所2009年引進(jìn)而成，2012年11月通過江蘇省農(nóng)作物品種審核評定委員會鑒定并命名的晚熟桃品種[1]。果實內(nèi)部品質(zhì)是其評價指標(biāo)的重要組成部分，果實品質(zhì)指標(biāo)包括感觀品質(zhì)、營養(yǎng)價值、化學(xué)組成、機(jī)械加工性能和產(chǎn)品缺陷等[2]。其中香氣和滋味是感官品質(zhì)指標(biāo)的重要體現(xiàn)，主要取決于構(gòu)成特征風(fēng)味的化合物種類。在果實發(fā)育成熟與貯藏的過程中，風(fēng)味物質(zhì)的形成、釋放與代謝起著特別重要的作用[3]。研究人員通常希望通過對果品中香氣成分的檢測所得到的信息來評價其成熟程度，并結(jié)合其他化學(xué)計量學(xué)手段等[4-7]，以期為水蜜桃精準(zhǔn)采摘、智慧化采摘提供科學(xué)依據(jù)。

風(fēng)味是指品嘗時嗅覺、味覺和三叉神經(jīng)這3種感覺特征的復(fù)雜結(jié)合，具體包括人們能感覺到的香氣、味道、口感以及外部特征[4]。有關(guān)桃果實風(fēng)味物質(zhì)的研究國內(nèi)外已有報道[8-17]，迄今為止已有數(shù)百種桃果實的香氣成分被鑒定，主要包括醇類、醛類、烴類、酯類、酮類、內(nèi)酯類和萜類等[2]。Horvat等[18]用毛細(xì)管氣液相色譜法和氣液相色譜-質(zhì)譜法檢測到苯甲醛、芳樟醇、γ-癸內(nèi)酯和δ-癸內(nèi)酯等是桃果實的主要風(fēng)味物質(zhì)。一般認(rèn)為，酯具有水果香味和花香味，其中γ-癸內(nèi)酯具有桃子獨(dú)特的強(qiáng)烈果香味，而苯甲醛賦予了桃果實良好的風(fēng)味品質(zhì)[19]。近年來隨著水蜜桃的種植面積不斷擴(kuò)大，人工采摘成本增高，智慧化精準(zhǔn)采摘技術(shù)需求越來越大。因此，明確水蜜桃不同成熟度特征香氣成分，找出其特征差異物質(zhì)，并結(jié)合人工智能發(fā)展，可為水蜜桃省力化栽培發(fā)展提供基礎(chǔ)依據(jù)。

頂空固相微萃取技術(shù)(headspace solid-phase microextraction，HS-SPME)是一種基于固相萃取技術(shù)的樣品分析預(yù)處理新技術(shù)，此技術(shù)分析前無需人工預(yù)濃縮，具有操作便捷、快速高效、安全環(huán)保、低成本等優(yōu)點(diǎn)，常與色譜儀器聯(lián)合進(jìn)行檢測[20]。本研究利用頂空固相微萃取技術(shù)(HS-SPME)結(jié)合氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)對霞暉水蜜桃果實中的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行測定，尋找水蜜桃果實內(nèi)的香氣成分差異物質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

所用樣品為江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溧水基地采摘的霞暉水蜜桃，采摘后24 h內(nèi)運(yùn)回實驗室，經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員確認(rèn)后，將有病斑、表面損傷等外觀異常的樣品剔除，在進(jìn)行理化檢測時，同時將內(nèi)部有病變的果實也從樣品集中剔除。隨后按照人工經(jīng)驗并結(jié)合樣品的顏色、大小和硬度手動分成可采收和不可采收兩個類別(圖1)，每個成熟度共10份樣品，每份樣品30個桃樣品混合，共計600個桃樣品。

圖1 霞暉水蜜桃可采收和不可采收樣品Fig.1 Harvestable and non-harvestable samples of Xiahui

1.2 樣品制備

每份樣品中每個鮮桃采用四分法分成4份，取對角線的2份進(jìn)行混合切塊，30個樣品混合后再切碎混勻用液氮速凍，然后放入研磨機(jī)(德國IKA艾卡)中進(jìn)行勻漿，研磨機(jī)轉(zhuǎn)速為20 000 r·min-1，時間為50 s。

取3.0 g勻漿后的樣品置于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，將頂空瓶放入恒溫水浴鍋中，將已老化的進(jìn)樣針插入密封的頂空瓶中，在60 ℃水浴中萃取1 h取出，立即插入GC-MS進(jìn)樣口中，熱解析3 min。每次萃取樣品前將萃取頭于250 ℃下老化5 min，達(dá)到降低記憶效應(yīng)的目的。

1.3 GC-MS分析條件

儀器型號為Thermo Fisher(賽默飛)TSQ8000EVO，色譜柱為TG-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)彈性石英毛細(xì)管柱；載氣為高純氦氣(純度99.999%)；載氣流速為1.2 mL·min-1；采用不分流的進(jìn)樣方式；程序升溫：初始溫度40 ℃保持2 min，然后以6 ℃·min-1升至280 ℃，保持4 min；進(jìn)樣口溫度為250 ℃。

質(zhì)譜的離子源為EI源，電子能量：70 eV；傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：300 ℃；掃描范圍(m/z)：33～500 amu，采用全掃描的模式進(jìn)行采集。

1.4 數(shù)據(jù)處理

定性分析：將Xcalibur工作站與NIST 17質(zhì)譜庫提供的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖進(jìn)行對照，分析匹配度大于800的成分作為鑒定結(jié)果；利用NIST譜圖庫的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析，求得各化學(xué)成分在水蜜桃果實揮發(fā)性成分中的百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 可采收與不可采收水蜜桃風(fēng)味物質(zhì)對比

采用HS-SPME結(jié)合GC-MC提取可采收與不可采收霞暉水蜜桃中的風(fēng)味物質(zhì)，總質(zhì)子流色譜圖(TIC)如圖2所示。從圖中可以看出，不同采收程度的水蜜桃樣品色譜圖有差別，4.7～24.6 min內(nèi)均有較大差異。

圖2 不同采收程度的霞暉水蜜桃果實風(fēng)味物質(zhì)GC-MS總質(zhì)子流色譜圖Fig.2 GC-MS total proton flow chromatography of flavor substances in Xiahui fruits with different harvest levels

2.2 霞暉水蜜桃果實的香氣成分

通過統(tǒng)計分析鑒定到的風(fēng)味物質(zhì)化學(xué)成分見表1。霞暉水蜜桃共分離得到45種物質(zhì)，主要包括醇類11種，酯類3種，內(nèi)酯2種，醛類6種，酮類3種，酸類5種，胺類4種，烷烴類4種，其他類別7種(圖3)。鄧翠紅等[21]在大久保桃果實中鑒定出41種風(fēng)味物質(zhì)，主要包括揮發(fā)性醇類(11%)、醛類(16%)、酮類(24%)、酯類(28%)、酸類(2%)，其他物質(zhì)占19%。李明等[17]在不同成熟期的3個品種桃果實中分別檢測出60、69和73種香氣成分，主要種類為酯類、醇類、醛類和內(nèi)酯類化合物。

表1 鑒定得到的霞暉水蜜桃果實風(fēng)味物質(zhì)成分Table 1 Identified flavor components of Xiahui fruit

圖3 霞暉水蜜桃果實各風(fēng)味物質(zhì)所占比例Fig.3 Proportion of various flavor substances in Xiahui fruit

由表1和圖3可見，霞暉水蜜桃果實的風(fēng)味物質(zhì)中醇類(20%)占比最大，主要包括具有花香味的芳樟醇、檸檬香味的1-十一醇、甜花香氣的正癸醇以及紫丁香味的4-萜烯醇等。醛類(14%)主要包括具有櫻桃及堅果香的苯甲醛、強(qiáng)烈脂肪香氣的十二醛和青草味的己醛等。酸類(11%)主要是具有水果特殊香氣的十一烯酸、脂肪香氣的壬酸等。酯類(8%)和內(nèi)酯類(6%)中具有強(qiáng)烈桃子香氣的γ-癸內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯以及菠蘿和蘋果香氣的辛酸乙酯等。

2.3 不同成熟度主要風(fēng)味物質(zhì)的聚類分析

聚類分析結(jié)果如圖4所示，不可采收與可采收樣品分別為樣品1～10與樣品11～20，圖4將20份樣品聚為2類，除樣品13與樣品15聚類有誤，其他樣品均與人工分類一致，說明經(jīng)驗分類具有較高的準(zhǔn)確性。從縱向來看，檢出的化合物共聚類為2類，一類主要為有機(jī)酸，另一類主要為醇、醛、酯類。

2.4 不同風(fēng)味物質(zhì)的差異倍數(shù)與差異值分析

如圖5所示，樣品不同風(fēng)味物質(zhì)的差異倍數(shù)和差異含量值均有較大差別。隨著果實的成熟，秋水仙素、己醇和氧雜環(huán)十二烷-2-酮等10個化合物的含量逐漸升高，苯甲醛、1-十一醇、正癸醇、倍氯米松雙丙酸酯、壬酸、肼羧酸苯甲酯和麥角酰胺共7個化合物的含量降低(圖5中a)。在可采收的成熟樣品中鑒定出35種化合物，主要為γ-十二內(nèi)酯、長春胺、十二(碳)烯、辛酸乙酯、十一醛、芳樟醇和十一烯酸等化合物。在不可采收的未成熟樣品中鑒定出31種化合物，主要為苯甲醛、十一醛、壬醛、辛酸乙酯、芳樟醇、環(huán)氧異長葉烯、十六烷和2，6-二叔丁基苯醌等化合物。

己醇、環(huán)十五醇、2-乙基己醇、2-丙基戊醇、2-硝基-2-氯丙烷、二乙基甲基硅烷、二十烷、N-乙酰秋水仙醇甲醚、二甘醇己基醚、二硫胺、己醛、十五烷酸共12種化合物僅為可采收的樣品中鑒定出，而1-十四醇、1-十一醇、4-萜烯醇、(9Z)-9-十六碳烯-1-醇、正十五烷、十六烷、肼羧酸苯甲酯、倍氯米松雙丙酸酯、異環(huán)磷酰胺、麥角酰胺、十二醛、2，6-二叔丁基苯醌以及12-羥基，順-9-十八碳一烯酸共13種化合物僅在未成熟桃中檢測出。

共有24種化合物隨著成熟度的增加而降低，主要為環(huán)氧異長葉烯、視黃醛、1-十四醇、十二醛、十一醛、9，10-十四碳烯醇、(9Z)-9-十六碳烯-1-醇、正十五烷、反式-2-己烯基己酸、2-蒈烯、2，6-二叔丁基苯醌、γ-十二內(nèi)酯、12-羥基，順-9-十八碳一烯酸、4-萜烯醇、十六烷、異環(huán)磷酰胺、芳樟醇、麥角酰胺、肼羧酸苯甲酯、壬酸、倍氯米松雙丙酸酯、正癸醇、1-十一醇、苯甲醛，尤其如圖5中b所示，苯甲醛、1-十一醇、正癸醇3種化合物的相對含量值減少最大，分別為-21.15%、-18.5%、-6.04%。因此，苯甲醛、1-十一醇、正癸醇為未成熟水蜜桃中特征風(fēng)味物質(zhì)，苯甲醛具有苦杏仁味是桃中苦澀味的主要貢獻(xiàn)者，而1-十一醇與正癸醇分別具有檸檬香味與花香味，是未成熟桃中揮發(fā)性酸味貢獻(xiàn)者。

γ-癸內(nèi)酯、1-十二(碳)烯、氧雜環(huán)十二烷-2-酮、秋水仙素、2-硝基環(huán)己酮、辛酸乙酯、長春胺、壬醛、2，4-二叔丁基苯酚、4-異丙基環(huán)己酮、十一烯酸共11種化合物隨成熟度增加而增加，尤其如圖5中b所示，γ-癸內(nèi)酯的相對含量增加值最大為11.58%，γ-癸內(nèi)酯是成熟桃中桃香味的主要貢獻(xiàn)者。

2.5 風(fēng)味物質(zhì)的特征香氣分析

風(fēng)味閾值(threshold value)指人的嗅覺器官能夠感受到的呈香呈味化合物所需的最小濃度值，因此，當(dāng)物質(zhì)的風(fēng)味閾值越小時，人們越能敏銳地感受到。表2總結(jié)了現(xiàn)有報道的18種風(fēng)味物質(zhì)的閾值與香氣特征，正癸醇的風(fēng)味閾值最高為100 μg·L-1，因此，雖然檢測出該物質(zhì)但實際品嘗過程中很難利用嗅覺辨別出正癸醇所帶的花香味，與之相反的苯甲醛的閾值最低僅為0.001 μg·L-1，因此，在桃子未成熟時很容易表現(xiàn)為苯甲醛的特征苦澀味。而己醛、芳樟醇、壬醛、辛酸乙酯、壬酸、2-乙基己醇6種化合物的風(fēng)味閾值范圍為1～10 μg·L-1，因此，果實的風(fēng)味并不只是取決于芳香物質(zhì)的濃度值，每一種揮發(fā)性香氣成分對果實香氣的貢獻(xiàn)是由其風(fēng)味閾值來主導(dǎo)的[22]，不同芳香物質(zhì)的濃度值與風(fēng)味閾值共同決定了其特有的感官感受。雖然現(xiàn)階段已經(jīng)有較多芳香物質(zhì)的風(fēng)味閾值被確定，但表征桃香味的γ-癸內(nèi)酯、γ-十二內(nèi)酯還有待后續(xù)研究。

表2 霞暉水蜜桃果實部分風(fēng)味物質(zhì)的香氣特征單位Table 2 Aroma characteristic units of some flavor substances in Xiahui fruit

3 分析與討論

果實的香氣是隨著果實的成熟而形成的。研究表明，針對于部分呼吸躍變型果實而言，絕大多數(shù)揮發(fā)性成分是在呼吸躍變開始之后產(chǎn)生的[23]。如Song等[24]和Bangerth等[25]研究表明，過早采收的蘋果果實(呼吸高峰前4周)的香氣物質(zhì)很少，總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采收果實的呼吸高峰期。陳成等[26]的研究認(rèn)為，金艷獼猴桃在盛花期后160 d時，這個時期具有最多的酯類香氣種類，內(nèi)在品質(zhì)最好，也就是適宜采收的時期。梁水連等[27]對香蕉果實的不同后熟時期進(jìn)行了揮發(fā)性物質(zhì)的分析，結(jié)果表明，成熟階段其不同香氣成分的種類和含量有較大差異，綠熟期和過熟期的香氣種類最多，分別以反式-2-壬醛和乙酸異戊醇為主，該時期最適合開發(fā)食品香精。但不同水果其香氣種類與特征香氣成分具有較大差別。

韋節(jié)華[28]采用SPME-GC-MS對不同采收期的肥城桃香氣成分進(jìn)行了檢測和分析。研究結(jié)果表明，隨著果實逐漸成熟，風(fēng)味物質(zhì)中酯類化合物的變化最顯著，其種類和總含量明顯提高，其中反式-己酸-2-己烯酯和乙酸異丙烯酯只在成熟前期檢測到，而辛酸乙酯和丁酸乙酯在成熟后期才被檢測到。Jia等[12]報道了清香型的C6醛類如己醛和醇類如己醇等在未成熟的白肉桃品種中為主要成分。Visai等[29]的研究表明，隨著桃果實的成熟，C6醛類和醇類的含量有所下降，但果香型的γ-十內(nèi)酯、δ-十內(nèi)酯以及花香型的苯甲醛含量明顯增加，并在成熟的桃果實中達(dá)到最大值。由霞暉水蜜桃未成熟不可采摘與成熟可采摘鑒定到的化合物比較得出，在果實逐漸成熟的過程中，香氣成分的種類與含量有較大的差異。酯類化合物如辛酸乙酯，內(nèi)酯類化合物如γ-癸內(nèi)酯，酮類化合物如2-硝基環(huán)己酮和4-異丙基環(huán)己酮等，相對含量差異倍數(shù)均大于0.1；醛類化合物如苯甲醛呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，與前人的研究在化合物種類與變化趨勢上具有一定差異，這可能與樣品的品種和成熟度有關(guān)。

4 結(jié)論

本研究通過采用HS-SPME-GC-MS對霞暉水蜜桃果實中的風(fēng)味物質(zhì)鑒定，發(fā)現(xiàn)霞暉水蜜桃果實的主要風(fēng)味物質(zhì)包括內(nèi)酯、醛類、酮類、酸類、胺類、烷烴類和其他類別；其中主要的風(fēng)味物質(zhì)為苯甲醛、正癸醇、1-十一醇、壬醛、γ-癸內(nèi)酯、芳樟醇、長春胺、壬酸、2-硝基環(huán)己酮、十一醛、1-十二(碳)烯、反式-2-己烯基己酸和2-乙基己醇等。聚類和差異值分析表明，不可采收的霞暉水蜜桃果實和可采收的霞暉水蜜桃果實中差異特征風(fēng)味物質(zhì)分別是苯甲醛(35.84%)降低和γ-癸內(nèi)酯(17.81%)升高，其中苯甲醛的閾值最低僅為0.001 μg·L-1時，在桃子未成熟時可以感受到其特征苦澀味。隨著果實的成熟，酯類、內(nèi)酯類和酮類化合物的含量降低，醛類化合物是未成熟桃果實中主要的香氣成分，而內(nèi)酯類化合物構(gòu)成了桃香氣的尾韻。由此可見，香氣成分可以作為水蜜桃成熟度的判別和品質(zhì)評價的重要指標(biāo)，本研究以期為水蜜桃智慧化采摘、省力化栽培發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。