富士苹果香气物质的研究进展*

慈志娟，田利光，刘笑宏，牟红梅，宋来庆，陈海宁，高 源，姜法祥

（1 烟台市农业科学研究院，山东265500）（2 烟台市农业技术推广中心）（3 中国农业科学院果树研究所，农业农村部园艺作物种质资源利用重点实验室）

香气物质在果实鲜重中占比极低[1]，但对果品及其加工品的风味起着很重要的作用，是天然食品或加工品品质最重要的影响因素[2-3]。消费者更倾向于芳香的果品或加工品，但是果品加工过程会对水果的香气产生影响，导致挥发性的香气物质在加工过程中损失，或产生异味，此外，不同的储存方式也会对水果香气有很大影响[4]。因此，近年来，果实香气物质的研究备受关注，成为果实品质和加工研究领域中的重要部分[5-6]。香气物质作为水果中一类重要的次生代谢物，种类众多，其种类、含量、阈值及各成分间的相互作用赋予了不同水果各自独特的风味。Gomez 等[7]发现，C6 化合物是成熟期葡萄中含量很高的香气成分，主要赋予成熟葡萄果实青香、青草气味；卢娟芳等[8]认为，新疆杏的特征香气成分由芳樟醇、α-萜品醇、香叶醇和D-柠檬烯等22 种香气成分构成；猕猴桃的特征香气包括丁酸乙酯、苯甲酸酯和己烯醛类[9]；张运涛等[10]对33 个欧美草莓品种的香气成分进行了研究，结果表明，草莓香气或浓郁的香气一般是在酯类成分相对含量高于30%时出现，日本草莓品种由于含有高浓度的橙花叔醇和沉香醇，所以香气比欧美品种浓[11]；孙承锋等[12]和张鹏等[13]认为，醇类、酯类、醛类是苹果的主要香气成分；刘畅[14]对K9、龙冠、123、龙丰4 个小苹果品种的香气组分检测发现，酯类是主体香气，1-己醇、丙酸、己醛、丁酸丁酯等24个物质是其主要挥发性物质；瑞雪苹果中主要表现青香味的醛类特征香气物质如（Z）-2-庚烯醛、己醛和壬醛等在测定品种中较高，而瑞香红苹果中检测到的酯类特征香气物质如乙酸己酯、丙酸己酯、丁酸己酯等是测定品种中最高的[15]；红肉苹果阿克阿尔玛、克孜阿尔玛的香气物质以醇类为主，而红皮的卡拉阿尔玛、伊犁野苹果和柠檬海棠以醛类物质为主要香气成分[16]。

富士为我国的苹果主栽品种，栽培面积和总产量均占全国苹果的60%以上[17]。富士果实成熟期晚，酸甜可口，不仅可以鲜食，还具有很好的加工适应性，可加工成苹果浓缩汁、苹果罐头、苹果脆片、苹果醋、果酒等多种产品，深受广大消费者的喜爱。近年来，国内外对多种水果香气物质均进行了研究，但是对富士果实的香气物质尚没有系统的分析总结。本文从富士果实香气物质组分、含量及其影响因素等方面进行了全面的综述，以期为减少其加工过程中香气物质的损失，保持加工品的特征香气，提高富士果实及其精深加工品总体香气品质提供参考依据。

1 富士果实中的香气成分研究

富士果实中香气的感官特征是由挥发性香气物质的组分、含量及各香气物质间的协同作用共同决定。目前已经从富士果实中分离鉴定出的香气物质主要包括酯类、醛类、醇类、酮类、羧酸类、烯烃类、烷烃和其他类[18-20]。牛丽影等[21]对江苏富士和市售陕西富士的香气成分进行了分析与比较，结果表明，这两地苹果的香气物质成分按照含量从高到低依次为酯类、醇类、醛类、酸类和烯类。这体现了富士果实的共同特征，即均以酯类物质为主要的香气物质组分[18-20]。富士系苹果不同品种间香气成分差异显著，酯类为香气物质的主要贡献者，醇类次之，除了共有成分，不同品种都具有自己独特的香气物质[18-19,21-22]，如表1 所示。

表1 不同富士品种测得的香气成分及种类

研究还发现，富士果实中的香气物质，广泛存在于果肉和果皮中，不同部位的香气物质组分也存在差异[2,23-24]。果皮被认为是香气释放的一层障碍[25]。赵智渊认为红富士果皮香气成分种类更多，香味更浓郁，而果肉香气较淡，乙酸己酯和己酸己酯主要由果皮产生，果肉主要提供酯类背景香气，且果肉未检测出酮类、烷烃类和萘[24]。长富2 号苹果果皮检测到的香气物质有37 种，果肉中25 种[2]，2-己烯醛、乙酸-2-甲基丁酯和2-甲基丁酸己酯是长富2 号果皮的主要香气成分，果肉的主要香气物质包括乙酸-2-甲基丁酯、2-己烯醛、2-甲基丁醇和1-己醇等，果皮中检测到了α-法尼烯，果肉中未检测出[26]。慈志娟等[23]的试验结果与此相同，与果肉相比，响富、烟富8号和烟富10 号这3种富士苹果均仅在果皮中检测到α-法尼烯。试验中，响富果皮中检测出30 种香气成分，果肉中检测出20 种；烟富8号果皮中检测出33 种香气成分，果肉中检测出17 种；烟富10 号果皮中检测出27 种香气成分，果肉中检测出19 种。

2 富士果实香气物质成分的含量研究

不同产地或不同品种的富士果实中香气物质的组分含量存在差异。卢明艳等[18]对3 个富士品种的香气物质进行了分析，结果表明，不同品种的富士果实中香气物质的组分含量差异很大，酯类是新富1 号、早富1 号和长富2 号中香气物质的主要部分，占香气物质总量的74.66%～92.31%；其次是醇类物质，占总量的5.54%～23.97%。新富1 号、早富1 号果实中检测到乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸己酯等乙酸酯类的含量占酯类总含量的69.0%～71.5%，而长富2 号果实中检测到2-甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯、2-甲基丁酸-1-甲基乙酯等丁酸酯类含量占酯类总含量的55.6%[18]。江苏富士苹果和市售陕西富士苹果中均测得乙酸异戊酯是含量最高的香气物质组分，相对含量分别是21.18%、18.21%；其次为乙酸丁酯，相对含量分别是7.32%、6.99%[21]。此外，酯类物质是两地富士苹果中含量最高的挥发性成分，且表征富士苹果特征香气的乙酸异戊酯在两地富士果实中含量均最高，分别达到21.18%和18.21%，并且含量差异不显著，其他香气成分含量按照高低排列依次为醇类＞醛类＞酸类＞烯类[21]。孙承锋等[12]对极早熟富士、烟富1、烟富3、最良短富果实中香气物质成分及含量进行了比较，发现4 个品种均以醛类和酯类物质的含量占比最高，其中烟富3、最良短富、烟富1 中以醛类为主，其相对含量分别为42.07%、51.89、37.20%；极早熟富士果实中的香味物质以酯类为主，相对含量为45.27%。

3 富士苹果挥发性香气物质的影响因素

3.1 外界条件差异

不同栽植区域环境条件和砧木类型对果树营养物质吸收和运输的控制，都会影响水果生长发育过程中有机物质的代谢和积累，进而引起果实中芳香物质构成及含量的变化[29]。陕西省不同海拔的7个苹果产区富士果实的香气物质总量随着海拔升高呈现先升后降的趋势，但不同种类香气物质达到最高质量分数的海拔不同[30]。何义等[31]通过对河北省保定、承德、衡水、秦皇岛、石家庄和邢台这6个栽培区富士果实的香气成分及含量的研究，发现海拔较高地区的富士果实香气成分中酯类和醛类物质含量较高，海拔较低地区的富士果实中醇类物质含量较高。牛自勉等[32]的试验结果与之相似，在不同海拔地区，富士果实中的乙醛、醇类物质随海拔下降呈上升趋势，而酯类物质含量随海拔上升而提高。同时，牛自勉等[32]认为，与乔化砧木相比，矮化砧木2-7 和3-19 嫁接的富士系苹果酯类物质含量显著提高，而矮化砧木14-58 嫁接的富士系苹果乙酸乙酯含量降低。姜继芳等[33]对富士/八棱海棠和富士/YG/八棱海棠2 种砧木条件下的富士果实香气物质进行了研究，结果表明，使用抗病中间砧YG能够提高富士果实中酯类和酸类物质的相对含量，同时降低醇类和醛类物质的相对含量。

3.2 土壤施肥、叶面喷肥及喷药等措施

史沉鱼[34]研究了不同氮磷钾组合条件下的肥料对洛川红富士苹果香气成分的影响，结果表明，虽然不同氮磷钾组合肥料对红富士果实主要香气成分影响不大，但不同处理情况下，各种香气成分所占比率有差异。史沉鱼等[35]认为，分期施肥比一次性施肥处理下红富士果实的香气种类多、含量高。花前和套袋前施用有机肥的红富士苹果检测的香气物质有64 种，比对照施用化肥多13 种成分，且有机栽培的红富士果实主要香气成分、相对含量也高于施用化肥的苹果[36]。叶面喷硼酸能使富士果实香气物质种类和含量增加明显，且在一定浓度范围内，果实香气物质含量和种类随浓度的增加而逐渐增加[37]。外源物质如农药的使用会抑制果实中香气物质的合成。李锦运等[38]指出，喷施多菌灵可以使红富士果实香气物质成分明显减少，其中酯类香气成分显著减少，但是减少的这些香气成分不是其主要香气物质。

3.3 果实套袋

套袋会使果实的微环境温度、光照条件发生较大的变化。冯帅帅等[39]推测可能因为套袋果实乙烯合成减少，从而使MdLOX和MdADH基因下调，影响了香气物质的合成。赵峰等[40]研究了套袋与未套袋情况下红富士果实的香气物质组分和含量，结果表明，套袋会改变果实的特有风味，使其变淡，套袋果实检测到的酯类、醇类物质含量均比未套袋果实低，芳香成分总量仅相当于未套袋果的91.38%。刘珩等[41]的研究结果与之稍有差异，通过对新富1 号和长富2 号果实进行套袋处理，虽然2个品种未套袋果实主要香气成分总量高于套袋果实，但是套袋果醇类化合物的总含量提高，酯类化合物的总含量降低。卜万锁等[42]针对不同纸袋对果实香味物质的影响进行了研究，结果表明，中密度及高密度双层袋会引起酯类物质含量下降。套袋富士与未套袋富士香气物质含量的差距随着贮藏时间的延长迅速缩小，到贮藏120 d 时，套双层内红袋、双层内黑袋、不套袋果实香气物质相对百分含量分别为97.81%、97.78%和98.05%。这可能是因为套袋影响果实成熟，而果实成熟度又影响了香气物质的合成与产生[43]。

3.4 贮藏保鲜方法

贮藏方式会导致富士苹果香气成分产生很大差异。1-MCP（1-甲基环丙烯）是近年来应用很广泛的一种果蔬保鲜剂，不仅保鲜效果显著，对果实香气形成的影响也较大[44-46]。红富士果实气调贮藏180 d 后，采用1-MCP 处理的果实香气成分总数比同期对照香气成分总数减少56.4%，严重影响了苹果的风味品质[47]。纳他霉素可有效维持1-MCP 处理后富士苹果固有的芳香物质，其中1-MCP 结合800 mg/L 纳他霉素处理效果最好，400、1 200 mg/L 纳他霉素处理效果次之。4 种处理下富士果实主要特征香气成分种类存在差异，香气物质组成及相对含量在货架期内发生相应变化，随着货架期的延长，各处理组富士果实中的己醛、壬醛含量升高，对货架后期富士果实散发出浓郁的苹果香味有一定贡献作用[48]。

3.5 花粉直感

花粉直感也影响果实的香气成分和含量[6]。不同授粉品种和花粉浓度对富士果实的香气物质成分与含量的影响不同。孙蕊[49]试验证明，海棠130号、海棠211 号、红肉海棠授粉的富士果实香气成分都属于酯香型，均检测出乙酸己酯、2-甲基-1-丁醇乙酸酯、2-甲基-丁酸己酯等香气物质。其中用海棠130 号授粉的富士果实香气种类最丰富，而用红肉海棠授粉的香气物质含量最高，达到42.09 μg/g。刘业萍等[50]认为，酯类是富士果实中的主要香气物质，用一定浓度的海棠花粉授粉，富士果实总酯类物质含量增加。王海波等[51]用5 个品种给富士授粉，结果表明，用新红星、红宝石授粉显著地提高了富士果实中醇类物质含量，金冠、新红星和嘎拉授粉显著提高了富士果实醛类物质含量，金冠、新红星和红宝石授粉对酯类和萜烯类物质含量的提高有显著的促进作用，而采用锦绣海棠授粉后果实中醇类、醛类、酯类和萜烯类物质含量均较低。

4 问题与展望

香气成分是影响富士果实鲜食和精深加工品品质的重要因素，作为我国栽培面积最大的苹果品种，对富士果实开展香气物质的研究逐渐受到苹果科研人员和从业者的重视。虽然目前通过多种方式能够对富士果实香气成分进行定性定量测定，但是其在加工过程中香气成分和含量等会发生巨大的变化，影响加工品的风味。如何提高原料的质量，并在加工工艺上采取相应措施，稳定和提高富士苹果加工品的品质，使富士苹果香气的研究真正做到与生产、果品加工环节密切结合，生产出优质的鲜果及香味浓郁的精深加工品还需要进一步研究摸索。前人通过研究发现，多种因素都会对富士苹果香气物质构成和含量等产生重要影响，如砧木、不同肥料的使用、套袋等。因此，对于苹果栽培者来说，了解不同富士品种的香气物质组分、差异及其含量，在栽培过程中采用最适宜的配套栽培管理措施，可以更深层次地挖掘不同富士品种香气物质的潜力；作为育种者，了解不同富士品种果实香气物质组分，则有助于改进富士果实风味偏淡的缺点，培育出风味浓郁的优良晚熟苹果品种，在苹果加工过程中，可以更大程度地保留苹果的原始风味，能够从根本上解决苹果加工品中香气不足的缺点，为苹果深加工制品的研发提供最优条件；作为果品加工科研工作者，可以借助分子生物学技术手段，对加工过程中香气物质的变化及其特征香气的表达进行检测，进一步对现有加工机械进行改进优化，解决苹果加工过程中香味物质减少或改变的难题。