不同货架期西番莲果实香气成分变化研究

罗义灿，王运儒，陈永森，李今朝，杜国冬，邓有展,*

（1.广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西 南宁 530001；2.农业农村部亚热带果品蔬菜质量安全控制重点实验室，广西 南宁 530001；3.农业农村部农产品质量安全风险评估实验室（南宁），广西 南宁 530001）

西番莲（Passiflora caerulea L.）又名百香果、热情果，是西番莲科（Passifloraceae）西番莲属（Passiflora L.）多年生常绿藤本植物，原产于巴西，后在东南亚、南美洲、非洲等热带、亚热带广泛种植，我国西番莲主要栽种在福建、云南、广西等省区，以紫果和黄果为主[1-3]。西番莲素有“果汁之王”“香料水果”的美誉[4]，其花色美丽、果形优美，具有较高观赏价值。西番莲果实营养价值高，富含糖类、蛋白质、维生素等[5]，对预防高血压、胆固醇、胃病有较好效果[6]，还可用来治疗焦虑和失眠症[7]。我国广西地区西番莲种植面积达2 万hm2以上，主要分布在南宁、玉林、北流、钦州、贵港等地区[8-9]，对推动广西经济发展起着重要作用。

香气是西番莲果实吸引消费者和赢得市场的重要因素之一，香气物质变化对果实采后贮藏和货架寿命的判断具有重要意义，也是评价果实品质的重要依据[10-11]。虽然香气成分都是非营养成分，但香气成分可激起人们的食欲，间接提高营养物质的摄入。而成熟度是影响西番莲果汁香气的主要因素之一，未成熟的西番莲香气平淡，成熟后西番莲香气浓郁，西番莲果皮中的糖苷键是主要呈香物质，其果实在成熟过程中，随着糖苷键被酶水解而不断被释放，使得成熟后的西番莲果实香气怡人[12]。前人对不同成熟度西番莲的贮藏品质进行了比较研究[13-16]。郭艳峰等[17]对不同发育阶段百香果果汁挥发性成分进行了研究，结果表明，在青果（花后65 d）中酮类化合物含量最高，而在较熟果（花后79 d）中醇类化合物含量最高，挥发性成分具有一定差异性。罗杨等[18]利用GC-IMS 分析了不同成熟度百香果挥发性有机物的差异，结果表明，熟果（花后60 d）和较熟果（花后50 d）中挥发性有机物存在明显差异，多数挥发性成分含量表现为熟果更高。

目前对不同货架期果实香气成分变化的研究报道较少，李春美等[19]分析了货架期4、5、6、7、8 周后荔枝汁香气成分变化，范霞等[20]研究了货架期0、1、2、3、4、5、6 d 水蜜桃风味物质及质构特性变化。而利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（Head space-Gas chromatograph-mass spectrometer-Gas chromatograph-Mass spectrometer，HS-SPME-GC-MS）法测定不同货架期西番莲果实香气成分变化的研究鲜有报道。因此，本研究以台农一号、紫香一号西番莲为研究对象，利用固相微萃取（SPME）与气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术分析不同货架期西番莲果实香气物质差异，以期为西番莲的加工利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

西番莲，品种为台农一号和紫香一号，产自广西南宁市种植基地，采集大小均一、无机械损伤、无病虫害、色泽及成熟度基本一致的果实，每个品种采集3 份，每份样品3.0 kg，无包装处理贮藏在4 ℃恒温冰箱中，分别于货架期1、14 d 对其香气成分进行检测。

1.1.2 仪器与设备

GC-MS 联用仪、Trace GC Uttra 气相色谱仪、Trace DSQ 质谱仪，配有DB-5MS 弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），美国赛默飞公司；SPME手动进样手柄、50/30DVB/CAR/PDMS 萃取头、TALBOYSA数显型磁力加热搅拌器，上海安谱科学仪器有限公司；HR2032 型搅拌器，荷兰飞利浦公司。

1.2 方法

1.2.1 香气化合物的提取

取贮藏一定时间的西番莲果实10 个，将果肉置于搅拌器内制成匀浆，取匀浆5 mL，置于15 mL 样品瓶内，加入氯化钠1.0 g，采用聚四氟乙烯材质隔垫密封，于50 ℃磁力搅拌器上加热平衡15 min，使其达到气-液平衡，磁力搅拌器以250 r/min 轻轻涡旋，将已活化好的50/30 μm DVB/CAR/PDMS 萃取头（活化时间直至色谱检测无干扰峰出现）置于样品瓶的上端顶空部分，50 ℃条件下吸附60 min，将吸附好的萃取头插入GC/MS 进样口，于250 ℃解吸10 min。

1.2.2 GC-MS 检测条件

色谱柱：DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。程序升温参数：初始温度50 ℃，保持2 min，以3 ℃/min 升温至80 ℃，保持2 min，以5 ℃/min 升温至180 ℃，保持1 min，以10 ℃/min 升温至230 ℃，保持5 min，最后以20 ℃/min 升温至250 ℃，保持4 min。进样口温度220 ℃。脉冲不分流，载气为高纯氦气（99.999%），柱流速1.5 mL/min，接口温度250 ℃；离子源温度230 ℃；离子化方式为EI；电子能量70 eV；扫描质量范围30～500 m/z。

1.2.3 定性与定量分析

将样品进行GC-MS 分析后得到总离子图，对采集到的香气物质总离子流色谱图结合NIST 谱库捜索，选取匹配度大于80%作为物质鉴定依据[21]，并结合相关文献核对，再结合保留时间、质谱、实际成分和保留指数等参数进一步分析确定其香气化学组成。香气物质定量采用峰面积归一法，对西番莲中各香气物质组分的相对含量（组分峰面积占总峰面积）进行定量[22]。

1.2.4 数据处理

采用Excel 2003 软件对试验数据进行统计分析及制图。

2 结果与分析

2.1 不同货架期西番莲果实香气物质成分总离子流图及含量

从图1、图2 西番莲香气物质总离子流图出峰情况可以看出，紫香一号、台农一号西番莲果实香气物质种类和含量间存在差异，其中：台农一号香气物质种类和丰富度高于紫香一号；货架期1 d 香气物质种类和丰富度低于14 d。

图1 紫香一号西番莲贮藏1 d（A）及14 d（B）香气物质GC-MS 总离子流图Fig.1 GC-MS total ion flow diagram of aroma substances in Zixiang No.1 fruits stored for the 1st(A)and 14th(B)days

图2 台农一号西番莲贮藏1 d（A）及14 d（B）香气物质GC-MS 总离子流图Fig.2 GC-MS total ion flow diagram of aromatic substances in Tainong No.1 fruits storedfor the 1st(A)and 14th(B)days

2.2 不同货架期紫香一号西番莲香气成分分析

由表1 可知，不同货架期紫香一号西番莲果实中共检出59 种香气成分，其中，酯类香气物质有27 种，烯类10 种，烷类1 种，酮类5 种，醇类9 种，其他类7 种，酯类香气物质种类最多，是主要的呈香类别。在酯类香气物质中，货架期1、14 d 分别检出9、24 种，相对含量分别为43.81%、87.23%，其中货架期1 d 主要以乙酸乙酯为主，相对含量为35.91%，主要呈现淡淡的草香味，货架期14 d 主要以丁酸己酯、己酸己酯为主，相对含量分别为27.07%、22.51%，主要呈现苹果、蔬菜、草和肥皂的复杂香味。货架期1、14 d 共有的酯类香气物质有6 种，分别为丁酸己酯、丁酸乙酯、己酸己酯、己酸叶醇酯、乙酸己酯、乙酸乙酯，在不同货架期相对含量分别为42.53%、68.34%，有果味、草味、蔬菜等味道；货架期1、14 d 特有香气物质分别有3 种和8 种，相对含量分别为1.28%、18.89%，货架期14 d 特有的香气物质呈现核桃、蔬菜味。在烯类香气物质中，货架期1、14 d 分别检出3 种和8种，相对含量分别为0.94%、1.29%，其中共有烯类香气物质为麦角菌-4，6E，8E-三烯，货架期1、14 d 相对含量分别为0.26%、0.05%；货架期1、14 d 特有香气物质分别有2种和7 种，相对含量分别为0.68%、1.24%。货架期1、14 d 均检出烷类香气物质3-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷，相对含量分别为0.11%、0.28%。在酮类香气物质中，货架期1、14 d均检出3 种，相对含量分别为4.16%、0.98%，其中，共有酮类香气物质为β-紫罗兰酮，相对含量分别为2.48%、0.22%；货架期1、14 d 特有香气物质分别有2 种，相对含量分别为1.68%、0.76%。在醇类香气物质中，货架期1、14 d 分别检出2 种和7 种，均为特有香气物质，相对含量分别为1.29%、2.36%。在其他类香气物质中，货架期14 d 并未检出香气物质，货架期1 d 检出7 种香气物质，相对含量为17.19%，其中，乙酰基肼香气物质相对含量最高，为14.42%。

表1 不同货架期紫香一号西番莲香气物质及其相对含量比较Table 1 Comparisons of aroma substances and relative contents of Zixiang No.1 fruits at different date during shelf life

续表1 不同货架期紫香一号西番莲香气物质及其相对含量比较Continue table 1 Comparisons of aroma substances and relative contents of Zixiang No.1 fruits at different date during shelf life

2.3 不同货架期台农一号西番莲香气成分分析

由表2 可知，不同货架期台农一号西番莲果实中共检出64 种香气成分，其中，酯类香气物质有39 种，烯类10 种，烷类1 种，酮类4 种，醇类8 种，其他类2种，酯类香气物质种类最多，是主要的呈香类别。在酯类香气物质中，货架期1、14 d 分别检出21种和30种，相对含量分别为85.78%、91.47%，其中货架期1 d主要以丁酸乙酯、丁酸己酯为主，相对含量分别为28.27%、23.62%，主要呈现菠萝、苹果、肥皂香味，货架期14 d 主要以己酸乙酯、丁酸乙酯为主，相对含量分别为23.58%、23.15%，主要呈现菠萝、香蕉香味；共有酯类香气物质12 种，相对含量分别为82.48%、84.99%，有菠萝、苹果、肥皂、香蕉、蔬菜、核桃、葡萄、草香等味道；货架期1、14 d 特有香气物质分别有9种和18 种，相对含量分别为3.30%、6.48%，货架期14 d 特有的香气物质呈现酒香、葫芦丝果味、草药味。在烯类香气物质中，货架期1、14 d 分别检出5 种，均为特有香气物质，相对含量分别为1.42%、1.15%，未检出共有香气物质。货架期1 d 检出1 种烷类香气物质，为3-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷，相对含量为0.10%。在酮类香气物质中，货架期1、14 d 均检出3 种，相对含量分别为0.31%、1.46%，其中共有酮类香气物质有2 种，分别为2-庚酮和β-紫罗兰酮，相对含量分别为0.19%、1.39%；货架期1、14 d 均香气物质有1 种，相对含量分别为0.12%、0.07%。在醇类香气物质中，货架期1、14 d 均检出5 种，相对含量分别为0.97%、1.08%，其中共有醇类香气物质有2 种，分别为β-紫罗兰醇和正辛醇，相对含量分别为0.73%、0.53%；货架期1、14 d 特有香气物质各有3 种，相对含量分别为0.34%、0.55%。在其他类香气物质中，货架期14 d 并未检出香气物质，货架期1 d 检出2 种香气物质，相对含量为0.77%。

表2 不同货架期台农一号西番莲香气物质及其相对含量比较Table 2 Comparisons of aroma substances and relative contents of Tainong No.1 fruits at different date during shelf life

续表2 不同货架期台农一号西番莲香气物质及其相对含量比较Continue table 2 Comparisons of aroma substances and relative contents of Tainong No.1 fruits at different date during shelf life

续表2 不同货架期台农一号西番莲香气物质及其相对含量比较Continue table 2 Comparisons of aroma substances and relative contents of Tainong No.1 fruits at different date during shelf life

3 讨论与结论

3.1 讨论

通过HS-SPME-GC-MS library 数据库的定性，紫香一号西番莲货架期1、14 d 分别鉴定出25、45 种香气物质，台农一号西番莲货架期1、14 d 分别鉴定出37、43 种香气物质，说明不同货架期西番莲果实香气物质存在差异。不同货架期的选择一般是通过成熟度来进行定义，主要分成4 个时期，即未成熟、近成熟、成熟、过熟，评判标准是通过西番莲果实表皮颜色来确定。罗杨等[18]选择无绿果（成熟）和1/4 绿果（过熟），利用气相-离子迁移谱（GC-IMS）测定了百香果挥发性化合物的差异，结果表明，熟果中多数挥发性成分的含量更高。蒋盈盈等[23]利用GC-MS 技术测定了香蕉成熟前后香味物质的变化，分别取果园中果实表皮青色、黄色进行研究，结果表明，香蕉果实成熟前后挥发性物质差异较大，果实由生变熟过程中酯类挥发性成分种类大量增多。本试验分别对紫香一号、台农一号西番莲货架期1、14 d 进行研究，主要是根据前期研究广西西番莲营养品质分析时，通过体现果实风味和成熟度重要指标糖酸比来进行选择，货架期14 d 时，紫香一号、台农一号糖酸比达到最大值[24]。本研究结果表明，紫香一号、台农一号西番莲货架期1、14 d 香气物质种类和相对含量存在差异，在货架期14 d 时西番莲的香气物质种类和含量更为丰富。Porto-Figueira 等[25]研究了不同百香果品种间挥发性香气物质差异，结果表明，研究的9 种百香果挥发性香气物质中以酯类为主要成分，在9 种不同百香果品种间挥发性香气物质图谱存在差异。

本研究结果表明：紫香一号、台农一号西番莲都表现为货架期14 d 的香气物质种类与相对含量比货架期1 d 时更为丰富，且呈现的香味在货架期14 d 更为复杂；随着货架期的延长，呈现的香味由淡淡的草香味演变成复杂的水果、蔬菜、草和肥皂等香味。有研究表明，与香气合成途径有关的主要酶是醇酰基转移酶（AAT）、脂氧合酶（LOX）和萜类合成酶（TPS），AAT是脂肪酸和氨基酸合成的一个关键酶，直接调节酯类物质合成，随着果实的成熟，AAT 的表达量迅速增加，酯类物质含量也明显增加，产生酯质多样性，从百香果中发现3 个醇酰基转移酶，其表达水平随着果实的成熟而逐渐提高[26]。后期可对不同货架期这3 个AAT酶含量变化进行研究，进一步了解不同货架期后期香气物质种类与含量比前期丰富的原理机制。很多水果在成熟过程中乙烯含量会增加，有研究指出，果实在成熟过程中风味香气物质会在一定程度上受到乙烯含量的影响，其体内的脂肪酸、糖类、乙烯释放量，以及醇脱氢酶等相关酶活性均会有变化，从而对果实挥发性物质造成影响[27-28]。邵远志等[29]研究表明，乙烯含量能够明显促进红贵妃芒果果实的后熟，进而影响其风味变化。后续可研究不同货架期乙烯含量变化与香气物质之间的互作关系。

3.2 结论

本研究在紫香一号、台农一号西番莲不同货架期果实中分别检测出59 种、64 种香气成分，其中酯类香气物质种类分别有27 种和39 种，且均表现为酯类香气物质种类最多。紫香一号西番莲货架期1、14 d分别检出8、26 种酯类物质，相对含量分别为43.81%、87.23%，检出的物质种类和相对含量均为货架期14 d 较丰富；货架期1 d 主要以乙酸乙酯为主，相对含量为35.91%，主要呈现淡淡的草香味，呈现的香味相对简单，货架期14 d 以丁酸己酯、己酸己酯香气物质为主，相对含量分别为27.07%、22.51%，主要呈现苹果、蔬菜、草和肥皂的复杂香味，说明随着西番莲货架期的延长，其气味也发生了明显的变化；烯类、烷类、酮类、醇类、其他类物质种类和相对含量相对较低，除了其他类中的乙酰基肼在货架1 d 时相对含量为14.42%，其他的香气物质相对含量值均低于3%。台农一号西番莲货架期1、14 d 分别检出21、30 种酯类物质，相对含量分别为85.78%、91.47%，检出的物质种类和相对含量均为货架期14 d 较丰富；货架期1 d 主要以丁酸乙酯、丁酸己酯为主，相对含量分别为28.27%、23.62%，主要呈现菠萝、苹果、肥皂香味，货架期14 d 以己酸乙酯、丁酸乙酯香气物质为主，相对含量分别为23.58%、23.15%，主要呈现菠萝、香蕉味，从整体来看，货架期14 d 呈现出的香味更为复杂多样；烯类、烷类、酮类、醇类、其他类物质种类和相对含量相对较低，香气物质相对含量均低于3%。研究结果表明，选择的两个品种中检出的香气物质均以酯类香气物质种类最多，且相对含量最高，货架期1、14 d果实中检出的香气物质具有差异性，货架期14 d 比货架期1 d 检出的香气物质种类和含量更为丰富。