巨峰葡萄成熟過程中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的變化

袁園園,馬盼,門洪文,黃翊鵬,郭守鵬,姚玉新

1.濟南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,山東濟南250316

2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院,山東泰安271018

巨峰葡萄成熟過程中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的變化

袁園園1,馬盼1,門洪文1,黃翊鵬1,郭守鵬1,姚玉新2*

1.濟南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,山東濟南250316

2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院,山東泰安271018

香氣是葡萄果實的重要品質(zhì)性狀之一。本文以8年生巨峰（Vitis vinifera-V.Labrusca.cv,Kyoho）葡萄為試材，利用頂空固相微萃取技術(shù)提取揮發(fā)性香氣物質(zhì)，利用GC/MS QP2010 Plus氣質(zhì)聯(lián)用儀分析葡萄成熟過程中可揮發(fā)性香氣的種類和含量變化。巨峰葡萄的香氣主要由酯、萜、醛、醇和其它雜環(huán)類物質(zhì)組成，轉(zhuǎn)色后可揮發(fā)性香氣成分總的種類和含量明顯增加；酯和萜是成熟的巨峰葡萄最主要的香氣物質(zhì)；鄰苯二甲酸二乙酯、角鯊烯、己-2-烯醛和(E)-2-己烯-1-醇分別是最主要的酯、萜烯、醛和醇類物質(zhì)，并且它們隨著果實成熟含量逐漸升高，在成熟果實中鄰苯二甲酸二乙酯和角鯊烯分別占總香氣含量的28.8%和26.2%。鄰苯二甲酸二乙酯、角鯊烯、己-2-烯醛和(E)-2-己烯-1-醇是成熟的巨峰葡萄最主要的香氣物質(zhì)，并且隨著果實成熟含量逐漸升高。

巨峰葡萄;成熟期;香氣

揮發(fā)性香氣物質(zhì)是果實的重要品質(zhì)之一，與糖、酸等性狀共同決定了果實的感官品質(zhì)和市場認(rèn)可度。對葡萄而言，香氣物質(zhì)也是構(gòu)成葡萄酒品質(zhì)的主要因素[1]，是與生俱來的屬性之一。目前，已從不同葡萄品種中檢測出500余種香味成分[2]。這些物質(zhì)不僅氣味各異，而且它們之間還通過累加作用、協(xié)同作用以及抑制作用等相互作用，從而使葡萄或葡萄酒香氣千變?nèi)f化，多種多樣[3]。

葡萄果實香氣物質(zhì)主要以游離態(tài)和糖苷結(jié)合態(tài)形式存在，其中糖苷結(jié)合態(tài)是一類不具有揮發(fā)性的香氣前體物質(zhì)。葡萄上的揮發(fā)性香氣物質(zhì)主要包括單萜類（Monoterpenes）、C13-降異戊二烯衍生物（Norisoprenopids）、醇、酯和醛等[4]，根據(jù)葡萄中游離態(tài)單萜物質(zhì)的含量，可以把歐亞種鮮食葡萄劃分為麝香型、非麝香型和非芳香型[5]。這些成分的種類、含量、感覺閾值及其之間的相互作用決定了葡萄的風(fēng)味質(zhì)量。在不同葡萄品種上揮發(fā)性香氣成分存在巨大差異；如扎娜葡萄香氣成分中含量最高的為酯類和醇類[6]，玫瑰香葡萄最主要的香氣為醇和醛[7]，而酯和醛是雷司令葡萄的主要香氣物質(zhì)，醇是赤霞珠的主要主要成分[8]；此外，同一類物質(zhì)中具體的香氣成分也不同[1]。因此，研究葡萄品種特異的香氣成分對于充分認(rèn)識其品質(zhì)特性具有重要意義。

目前對葡萄香氣的研究多集中在歐亞種葡萄，而對歐美雜交種鮮食葡萄香氣的研究相對滯后。本研究一方面檢測成熟巨峰葡萄中的香氣成分，為進一步評價其品質(zhì)及遺傳育種提供依據(jù)；另一方面，香氣物質(zhì)在葡萄果實成熟過程中變化非常復(fù)雜，通過分析巨峰葡萄成熟過程中香氣物質(zhì)的變化，為香氣形成機制研究和精準(zhǔn)調(diào)控提供基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

實驗材料為8年生巨峰葡萄（Vitis vinifera-V.labruscana,cv.Kyoho），葡萄園位于山東省泰安市。共分4個時期取樣，每個時期包括3個重復(fù)，每個重復(fù)包含來自三個果穗的45粒漿果，對單一果穗而言從穗肩、穗中和穗底各取5個漿果。果實取后1 h內(nèi)用于香氣的提取的測定。

1.2 香氣提取和測定

揮發(fā)性香氣物質(zhì)利用頂空固相微萃取技術(shù)進行提取，萃取頭為50/30 μm的DVB/CAR/PDMS（Supelco,Bellafonte,PA,USA）。萃取前，將萃取頭在氣質(zhì)聯(lián)用儀上老化處理1 h。取30 g勻漿的漿果放入帶蓋的50 mL玻璃瓶（Perkin Elmer,Norwalk,CT,UAS）中，同時加入10 μL 0.4 g·L-1的3-壬酮內(nèi)標(biāo)，然后密封玻璃瓶。將萃取頭插在盛放樣品的玻璃瓶蓋上，35°C吸附40 min后，將其插入色譜儀的進樣口，于250°C解析5 min。

氣質(zhì)聯(lián)用儀為GC/MS QP2010 Plus(Shimadzu,Kyoto,Japan)，配備TurboMatrix頂空進樣器、HS 40 Trap(Perkin Elmer,Norwalk,CT,USA)和RTX-5毛細(xì)管（30 cm*0.25 mm*0.25 μm）(Shimdazu, Kyoto,Japan)。進樣口250°C；程序升溫條件為30°C保持3 min，以3°C·min-1升至50°C，再以10°C·min-1升至230°C；傳輸線230°C；載氣為氦氣，流速0.8 mL·min-1）；不分流進樣；電離方式EI（70 Ev），離子源溫度250°C，質(zhì)量掃描范圍45～450 amu，發(fā)射電流100 μA。

1.3 數(shù)據(jù)處理

在NIST和Wiley2數(shù)據(jù)庫中檢索各香氣成分名稱，利用SAS(V8.0)軟件分析數(shù)據(jù)方差。

2 結(jié)果與分析

2.1 巨峰葡萄成熟過程中香氣含量和種類的變化

在巨峰葡萄上，檢測到酯、萜、醛、醇和其它雜環(huán)類揮發(fā)性香氣物質(zhì)。在轉(zhuǎn)色前后4個時期，共檢測到54種香氣成分；11種物質(zhì)存在于4個時期，14種物質(zhì)主要存在于轉(zhuǎn)色前，隨著轉(zhuǎn)色和成熟消失；29種在轉(zhuǎn)色后出現(xiàn)，其中9種物質(zhì)只存在于成熟果實中（表1）。轉(zhuǎn)色期香氣的種類和含量與轉(zhuǎn)色前20 d差別不大；轉(zhuǎn)色后香氣種類和含量迅速增加，在成熟漿果中分別達到40種和74.8μg 3-壬酮·g-1FW（圖1）。就種類而言，四個時期醛類物質(zhì)最少，轉(zhuǎn)色及轉(zhuǎn)色后酯的種類最多；就含量而言，酯類是最主要的香氣成分（圖2和3）。在成熟的巨峰果實中，酯類是含量最高的香氣物質(zhì)，其次是萜和醛類（圖3）。

表1 巨峰葡萄不同成熟階段香氣成分及其含量Table 1 Aroma compounds and their amount during berry ripening of Kyoho grape

注:ud指未檢測出，DAV指轉(zhuǎn)色后時間。Note:ud means undetective,DAV means days after inversion.

2.2 巨峰葡萄成熟過程中酯類物質(zhì)的變化

酯類物質(zhì)隨著果實成熟種類和總含量不斷增加，成熟期最大，達到18種和35.3μg 3-nonanone·g-1FW（圖2和3）。共檢測到17種酯類物質(zhì)，其中14種只能在轉(zhuǎn)色和轉(zhuǎn)色后檢測到，且大部分隨著成熟含量逐漸增加；3種在轉(zhuǎn)色前后都能檢測到；2-氧正乙酸甲酯只存在于轉(zhuǎn)色前（表1）。在不同成熟階段最主要的酯類物質(zhì)均為鄰苯二甲酸二乙酯，其含量隨著果實成熟逐漸增加，在4個時期其含量均占總酯類物質(zhì)含量的54%以上，在成熟果實中其占總酯類物質(zhì)的61.5%。癸酸乙酯是第二種主要的酯類物質(zhì)，在成熟果實中其含量占總酯類物質(zhì)的15.9%（表1）。

圖1 巨峰葡萄成熟過程中總的香氣種類和含量的變化Fig.1 Changes of total aroma varieties and amounts during the ripening of Kyoho grape

圖2 巨峰葡萄成熟過程中各類香氣種類的變化Fig.2 Changes of aroma varieties during the ripening of Kyoho grape

圖3 巨峰葡萄成熟過程中各類香氣含量的變化Fig.3 Changes of aroma amounts during the ripening of Kyoho grape

2.3 巨峰葡萄成熟過程中萜類物質(zhì)的變化

萜類物質(zhì)隨著轉(zhuǎn)色總含量增加，發(fā)育后期相對穩(wěn)定（圖3）。共檢測到12種萜烯類物質(zhì)，其中4種只存在于轉(zhuǎn)色前，2-甲基-5-異丙基雙環(huán)己-2-烯和α-蒎烯、β-蒎烯是轉(zhuǎn)色前的主要萜烯類物質(zhì)；二十一烷等三種物質(zhì)只存在于成熟的果實中（表1）。角鯊烯是巨峰葡萄最主要的萜烯類物質(zhì)，其在轉(zhuǎn)色期開始出現(xiàn)，隨著成熟含量呈上升趨勢，在成熟果實中占總萜烯類物質(zhì)的90.7%（表1）。

2.4 巨峰葡萄成熟過程中醛類物質(zhì)的變化

醛類物質(zhì)總含量隨著成熟不斷增加，成熟期醛類物質(zhì)總含量為轉(zhuǎn)色前的3.3倍（圖3）。醛類物質(zhì)種類較少，共檢測到5種成分，其中最主要的醛類物質(zhì)為己-2-烯醛，其存在于檢測的各個時期，但轉(zhuǎn)色后含量提高，成熟果實中占總?cè)╊愇镔|(zhì)的84.3%；其它三種醛類物質(zhì)僅存在于成熟果實中，而2,4-己二烯醛僅存在于轉(zhuǎn)色前（表1）。

2.5 巨峰葡萄成熟過程中醇類物質(zhì)的變化

共檢測到7種醇類物質(zhì)，其中2種特異存在于轉(zhuǎn)色前（表1）。(E)-4-己烯-1-醇在轉(zhuǎn)色前含量較高，導(dǎo)致轉(zhuǎn)色前醇類物質(zhì)含量相對較高；轉(zhuǎn)色期該物質(zhì)含量較低，但隨著成熟逐漸升高。從轉(zhuǎn)色前開始，5種醇類物質(zhì)含量都隨著發(fā)育而逐漸提高，成熟果實中含量最高的是(E)-2-己烯-1-醇，其次是(E)-4-己烯-1-醇和月桂醇（表1）。

2.6 巨峰葡萄成熟過程中其它雜環(huán)類物質(zhì)的變化

共檢測到12種雜環(huán)類物質(zhì)，轉(zhuǎn)色前種類最多為9種，成熟果實中該類物質(zhì)含量最高（表1，圖2）。6種物質(zhì)只能在轉(zhuǎn)色前檢測到，3種物質(zhì)特異存在于成熟果實中。雙環(huán)丙基甲烷是各個時期最主要的雜環(huán)類物質(zhì)，在成熟果實中占到該類物質(zhì)的33.9%；其次是烷基菲和二苯并呋喃（表1）。

3 討論

不同葡萄品種間香氣物質(zhì)存在巨大差異，葡萄果實的香氣組成和濃度主要受遺傳控制，能形成品質(zhì)特異的香味，因此評價不同資源的香氣成分對育種也具有重要意義[1]。研究表明美洲種（V. labrusca）及美洲種與歐亞種（V.vinifera）或山葡萄（V.amurensis）的雜交種最主要的香氣物質(zhì)為酯類，萜類物質(zhì)主要存在于具有麝香味的歐亞種上[9]。巨峰葡萄作為歐美雜交種，也表現(xiàn)出了較高的酯類物質(zhì)含量；巨峰葡萄也含有較高的萜類物質(zhì)，表現(xiàn)出了歐亞種的香氣特點。此外，酯類物質(zhì)也是一些歐亞種葡萄的主要香氣物質(zhì)，如雷司令[8]、在美樂、卡馬特等葡萄品種[10]上70%以上的揮發(fā)性物質(zhì)為酯類物質(zhì)。除基因型外，葡萄香氣還受受環(huán)境條件和樹齡、砧木、成熟度等諸多因素的影響，其中影響最大的是地理位置，其次是光照條件[11]。

對絕大部紅色葡萄品種而言，香氣物質(zhì)在成熟期達到最高，并能維持幾周[12]，巨峰葡萄也表現(xiàn)出了相似的特點。但不同品種間香氣成分在果實中的積累規(guī)律差別較大[13]。對巨峰而言，其最主要的香氣物質(zhì)酯和萜隨著成熟逐漸增加；在赤霞珠葡萄上，酯主要存在于漿果早期發(fā)育階段，醛主要在漿果中期，醇在漿果發(fā)育后期[14]；在乍娜葡萄上，酯類和醛類物質(zhì)隨著成熟逐漸下降，而醇類物質(zhì)隨著成熟不斷增加[6]。可能也正是積累規(guī)律的不同造成了成熟果實香氣組分的巨大差異。

不同的香氣成分會產(chǎn)生不同香味，比如萜類化合物主要呈現(xiàn)出果香和花香，并且感官閾值較低，是麝香型葡萄及葡萄酒的典型香氣[11]；酯類化合物對葡萄的果香味具有重要貢獻[10]，如癸酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、辛酸乙酯等都具有水果香[15]；醛類物質(zhì)能呈青草香味，如2－己烯醛也是玫瑰香最主要的醛類物質(zhì)，其含有青草香味[15]。但是葡萄品種的香氣特征來自于各種物質(zhì)的特異結(jié)合，并且與數(shù)量、種類、感官閾值及其之間的相互作用有著密切的聯(lián)系。因此，必須與感官品嘗分析相結(jié)合[16]。本研究結(jié)果為下一步通過感官分析和香氣組分分析來評價巨峰葡萄香味提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。

葡萄香氣主要由脂肪酸、氨基酸、糖苷等為前體物質(zhì)合成，脂肪酸、氨基酸等前體物質(zhì)的數(shù)量和組成對香氣物質(zhì)的形成產(chǎn)生重要影響；醇能在酰基轉(zhuǎn)移酶的作用下轉(zhuǎn)化為酯類，醛能在醇脫氫酶的作用下形成醛，酯能通過水解轉(zhuǎn)化為醇[1]。本研究發(fā)現(xiàn)酯類物質(zhì)較高說明有較高的酯合成活性；但是本研究中也發(fā)現(xiàn)環(huán)己醇等一些成分在轉(zhuǎn)色后消失，暗示了一些香氣物質(zhì)特異存在于未成熟的果實或隨著成熟轉(zhuǎn)化為其它成分；這為下一步分析香氣代謝和轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

巨峰葡萄的香氣主要由酯、萜、醛、醇和其它雜環(huán)類物質(zhì)組成，轉(zhuǎn)色后可揮發(fā)性香氣成分總的種類和含量明顯增加；酯和萜是成熟的巨峰葡萄最主要的香氣物質(zhì)；鄰苯二甲酸二乙酯、角鯊烯、己-2-烯醛和(E)-2-己烯-1-醇分別是最主要的酯、萜烯、醛和醇類物質(zhì)，并且它們隨著果實成熟含量逐漸升高，在成熟果實中鄰苯二甲酸二乙酯和角鯊烯分別占總香氣含量的28.8%和26.2%。鄰苯二甲酸二乙酯、角鯊烯、己-2-烯醛和(E)-2-己烯-1-醇是成熟的巨峰葡萄最主要的香氣物質(zhì)，并且隨著果實成熟含量逐漸升高。

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Changes of Aroma Volatiles during Berry Ripening of Kyoho Grape

YUAN Yuan-yuan1,MA Pan1,MEN Hong-wen1,HUANG Yi-peng1,GUO Shou-peng1, YAO Yu-xin2*
1.Jinan Academy of Agricultural Sciences,Jinan250316,China
2.College of Horticulture Science and Engineering/Shandong Agricultural University,Taian271018,China

Aroma is one of the most important berry qualities.The eight-year Kyoho grape vines were selected to determine berry aroma.Aroma volatiles of Kyoho grape were extracted by headspace solid phase microextraction.Aroma variety and amount were detected by GC/MS QP2010 Plus.The results showed that aroma volatiles of Kyoho berries consisted of esters, terpenes,aldehydes,alcohols and other volatiles.The total variety and amount were clearly enhanced after veraison.Esters and terpenes consisted of the two most important aroma volatiles in the ripened berries.Diethyl Phthalate,Squalane, 2-Hexenal and 2-Hexen-1-ol,(E)-exhibited the highest amount for esters,terpenes,aldehydes and alcohols,respectively;in addition,the above four volatiles kept increasing along with the berry ripening.In the ripened berries,Diethyl Phthalate and Squalane accounted for 28.8%and 26.2%of the total volatiles,respectively.Diethyl Phthalate,Squalane,2-Hexenal and 2-Hexen-1-ol,(E)-were the most important aroma volatiles in the ripened berries of Kyoho grape,and their content was increasingly enhanced with the berries ripening.

Kyoho grape vines;berry ripening;aroma volatiles

S663.1;TL242.1

:A

:1000-2324(2015)06-0812-05

2014-09-11

:2014-10-05

袁園園(1986-),女,助理研究員,主要從事葡萄科研工作.E-mail:happyxinhai20047@163.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:1833562108@qq.com