蘿卜揮發性風味物質變化規律研究

劉辰 王萍 徐文玲 劉賢嫻 付衛民 王淑芬

摘要：本研究以蘿卜品種‘魯蘿卜4 號為材料，采用固相微萃取（SPME）和氣相色譜質譜聯用技術（GC-MS），測定其肉質根在生長發育過程的5個時間點和春秋兩季所含揮發性風味物質的組成和含量。結果表明：肉質根所含揮發性風味物質包括異硫氰酸酯類、醇類、醛類、烷烯烴類、酮類、醚類和酯類，以異硫氰酸酯類、醇類、醛類和醚類物質為主，其中4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯含量最高;醇類物質含量在肉質根不同生長發育過程中表現為上下波動，異硫氰酸酯類、醇類、醛類物質含量均為先上升后下降;4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯是春秋兩季蘿卜中含量差異最大的風味物質，其在春季含量為34.929 μg/g，是秋季含量的3.9倍。

關鍵詞：蘿卜;揮發性風味物質;生長發育時期;栽培季節

中圖分類號：S631.1 ?文獻標識號：A ?文章編號：1001-4942（2020）02-0043-07

Abstract The green radish variety Lu Radish No. 4 was used as the experimental material. Solid phase microextraction （SPME） and gas chromatography mass spectrometry （GC-MS） were adopted to detect the components and contents of volatile flavor substances in radish in 5 growth periods and 2 seasons. The results showed that seven classes of volatile flavor substances， including isothiocyanates， alcohols， aldehydes， alkyl hydrocarbons， ketones， ethers and esters， were detected out. Isothiocyanates， alcohols， aldehydes and ethers were the main substances， among which， the 4-methylthio-3-butenyl isothiocyanate had the highest content. The content of alcohols fluctuated among the growth and development process， while the contents of the other three classes increased firstly and then decreased. 4-Methylthio-3-butenyl isothiocyanate was the one with the highest content difference between spring and autumn radish. Its content reached 34.929 μg/g in spring， which was 3.9 times of that in autumn.

Keywords Radish; Volatile flavor substances; Growth and development periods; Cultivation season

香味是評價蔬菜風味品質的重要指標，可以客觀反映蔬菜成熟程度和風味特點。每種蔬菜都有其特有香味，研究發現，香味來源于蔬菜中的芳香物質，如醇類、醛類、酮類、萜類、酯類及含硫化合物等，它們的組分種類和含量共同決定了蔬菜的氣味類型[1]。目前，科研人員已對大白菜、大蔥、韭菜、蕪菁、豇豆等[2-6]蔬菜中的揮發性風味物質組成及含量進行了研究。

中國蘿卜的栽培歷史悠久，它是一種大眾化蔬菜。近年來，隨著食用價值、藥用價值等的進一步發掘，蘿卜成為一種可以媲美水果的休閑食品，甚至是功能性蔬菜，消費者對其產品品質的要求也越來越高。目前對蘿卜品質研究的報道較多，但多集中在營養品質和商品品質方面[7-9]，對蘿卜風味品質的研究相對較少，主要是針對揮發性風味物質組成、含量及其受肥料影響等的研究和提取方法的優化[10，11]。基于此，本研究采用固相微萃取（SPME）和氣相色譜質譜聯用技術（GC-MS）系統分析蘿卜在生長發育過程及不同栽培季節中所含揮發性風味物質的組成和含量情況，旨在為其栽培管理、風味品質育種和加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試蘿卜品種為‘魯蘿卜4號（綠皮綠肉類型，生長期70 d左右），山東省農業科學院蔬菜花卉研究所育成。

蘿卜種植于山東省農業科學院蔬菜花卉研究所試驗基地。第一次播種時間為8月16日，9月20日至成熟期共取樣5次;第二次播種時間為4月12日，6月24日取樣，正常田間管理。樣品均置于-80℃貯存備用。

1.2 主要儀器

手動SPME進樣器，美國Supelco公司產品;固相微萃取裝置，美國Supelco公司產品，其中，萃取頭為DVB/CAR/PDMS（divinylbenzene-carboxen-polydimethylsiloxane，二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷共聚物，涂層厚度50/30 μm），萃取頭色譜柱為RET-5（30 m×0.32 mm×0.25 μm）彈性石英纖維毛細管柱。

1.3 試驗方法

樣品處理：利用打漿機將樣品打成勻漿，稱取7.00 g于10 mL頂空瓶中，加入內標物3-壬酮，用錫箔紙封口。采樣臺預熱溫度40℃，插入SPME頂空取樣30 min，將萃取頭插入GC進樣口，250℃解吸3 min后進樣分析。

色譜條件：升溫程序為35℃保持3 min，3℃/min升至45℃，再以6℃/min升至130℃，最后以8℃/min升至230℃，保持8 min;載氣（He）流速為2.54 mL/min，壓力2.4 kPa，進樣方式為不分流。

質譜條件：電子轟擊（EI）離子源;電子能量70 eV;接口溫度250℃;離子源溫度200℃;全掃描模式，掃描范圍：45～450 a/m 。

1.4 數據分析

定性分析：色譜分離后，質譜掃描每個色譜峰得到質譜圖，用標準NIST08質譜圖數據庫確定香氣物質組分種類。

定量分析：采用內標法進行定量，3-壬酮為內標物（濃度為0.4 g/L，體積為5 μL）。計算公式參照陳美霞等[12]的方法。

所有數據均采用Microsoft Excel 2007軟件進行統計和作圖。

2 結果與分析

2.1 秋蘿卜成熟期揮發性風味物質組分分析

通過分析‘魯蘿卜4 號成熟期（第5次取樣）肉質根中揮發性風味物質組分的總離子流圖（圖1）可知，共檢測出24種揮發性物質成分（表1），分屬于異硫氰酸酯類（10種）、醇類（5種）、醛類（3種）、酮類（2種）、烷烯烴類（2種）、醚類（1種）和酯類（1種）等七類物質。其中，揮發性風味物質組成成分中，4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯含量最高，為9.030 μg/g， 其次是3-己烯醛和甲硫醇，分別為1.206、0.518 μg/g。七類物質含量由高到低為異硫氰酸酯類、醇類、醛類、醚類、酮類、烷烯烴類、酯類，對應數值分別為10.034、1.367、1.314、0.098、0.036 、0.003、0.002 μg/g。

2.2 秋蘿卜揮發性風味物質在肉質根生長發育過程中的變化規律

試驗得到不同發育時期秋蘿卜揮發性風味物質組分的總離子圖（圖1、2），經分析可知，蘿卜肉質根生長發育過程中共檢出七類揮發性風味物質中的28種成分，其中，有17種存在于蘿卜的各個發育時期。不同取樣時期檢出的揮發性風味物質成分依次為22、24、24、21、24種。乙酸乙酯和己烷僅在成熟期檢出，反-2-己烯-1-醇和壬基異硫氰酸酯僅在成熟期未檢測到。1-戊烯-3-醇主要在肉質根生長發育后期產生，3-甲硫基異硫氰酸丙酯和二甲基三硫醚主要在前中期產生。

由表2可以看出，第1次取樣時，秋蘿卜肉質根中含量較高的揮發性風味物質成分包括4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、甲硫醇、2，3-二甲基-3-己醇和3-己烯醛;第2次取樣的肉質根中含量較高的為4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、2，3-二甲基-3-己醇、3-己烯醛、二甲基二硫醚、甲硫醇和4-甲基異硫氰酸戊酯;第3次取樣的蘿卜肉質根中4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、3-己烯醛、2，3-二甲基-3-己醇和2-己烯醛含量較高;第4次取樣檢測出的成分中4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、3-己烯醛、甲硫醇、4-甲基異硫氰酸戊酯、順-3-己烯-1-醇和2，3-二甲基-3-己醇含量較高。

綜合分析表1、2可知，肉質根中檢測到的七類揮發性風味物質中，含量較高的主要是異硫氰酸酯類、醇類、醛類和醚類。對上述四種物質含量（圖3）進行分析，發現異硫氰酸酯類物質在秋蘿卜肉質根不同生長發育時期均為最高，含量呈先上升后下降的趨勢，于第3次取樣時達到峰值，成熟期降至最低;醇類物質含量則在各時期表現為上下波動，但同樣以成熟期含量最低;醛類物質含量表現為先上升后下降，第4次取樣時含量達到峰值;醚類物質含量變化趨勢與醛類物質相似，也在成熟期降至最低，但含量峰值出現在第2次取樣時。

2.3 蘿卜不同栽培季節揮發性風味物質的比較

通過對不同栽培季節蘿卜揮發性風味物質的總離子圖（圖1、圖4）進行分析得出，與秋季栽培相比，春季栽培的蘿卜（春蘿卜）肉質根中揮發性風味物質成分較少，共檢出19種，分屬于異硫氰酸酯類（10種）、醇類（3種）、醛類（3種）、酮類（1種）、醚類（1種）及烷烯烴類（1種）等六類風味物質。

對表1、表3分析可知，秋蘿卜肉質根中特有揮發性風味物質成分有6種，包括1-戊烯-3-醇、正己醇、乙酸乙酯、異硫氰酸異丙酯、1-戊烯-3-酮和己烷，而春蘿卜則僅有1，6-己二異氰酸酯。不同季節肉質根中含量最高的揮發性風味物質組分均為4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯，其在春蘿卜中含量達到34.929 μg/g，是秋蘿卜含量的3.9倍。秋蘿卜肉質根中含量較高的3-己烯醛和甲硫醇與春蘿卜中的含量相比變化不大。此外，2，3-二甲基-3-己醇、4-甲基異硫氰酸戊酯和異硫氰酸己酯含量在春蘿卜中明顯上升。

3 討論與結論

目前，關于果品揮發性風味物質種類及含量的研究較為深入，蔬菜中則相對薄弱。本課題組前期優化了蘿卜中揮發性風味物質的提取方法，并對不同施肥處理對揮發性風味物質的影響進行探討 [10，11]。本研究在此基礎上，對生長發育過程及不同栽培季節蘿卜的揮發性風味物質組分變化進行分析，旨在為今后優化蘿卜栽培管理模式、制定品質育種計劃提供科學有效的數據支持。

前人在番茄、黃瓜等蔬菜中的研究表明，醛類、醇類和酮類等是蔬菜中比較重要的風味物質[13-15]。本研究發現，蘿卜中醛類和醇類雖是主要風味物質，但含量遠低于異硫氰酸酯類。王萍等[10]研究表明，綠皮紅肉類型品種‘魯蘿卜6號的主要風味物質是異硫氰酸酯類、醇類、醚類，其中，異硫氰酸酯類的含量和種類占比最大，含量較高的三種組分依次是4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、2，3-二甲基-3-己醇和甲硫醇。本研究中，綠皮綠肉類型品種‘魯蘿卜4號的主要風味物質是異硫氰酸酯類、醇類和醛類，同樣以異硫氰酸酯類的含量和種類占比最大，但4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯、3-己烯醛和甲硫醇為含量較高的三種組分。與‘魯蘿卜6號不同，‘魯蘿卜4號的醛類含量較高，且均為C6醛。張曉萌[16]認為C6醛含量的升高會導致肉質根生青味增加，因此，我們推測醛類含量和種類的差異可能是造成兩個品種不同風味品質的重要因素。

本試驗結果表明，肉質根中異硫氰酸酯類、醇類、醛類和醚類含量較高。其中，除醇類含量隨生長發育過程上下波動外，其余三類物質含量均表現為先上升后下降。劉圓等[17]研究發現，甜瓜花后30 d是果實中醇類和醛類物質向酯類物質轉化的時期，35 d為甜瓜果實成熟期，香氣成分以酯類物質為主，僅有少量醇類和醛類物質。隋靜等[18]通過檢測草莓品種‘豐香和‘羅莎在果實發育過程中的芳香物質得出，醇類和醛類化合物相對含量呈下降趨勢，而酮類和酯類化合物則呈上升趨勢。本研究認為，蘿卜肉質根中醇類和醛類含量在生長發育后期均呈下降趨勢，并且醇類含量在成熟期降至最低;酮類含量在生長發育后期略有升高，酯類物質僅在成熟期被檢出。這與前人的研究結果較為一致，但酯類物質含量很少，這可能是植物不同器官間差異造成的。袁華偉等[6]研究表明，異硫氰酸酯大多存在于十字花科植物中，并且是很重要的風味物質。本試驗在蘿卜生長發育的各個時期均檢出異硫氰酸酯類物質，其中4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯含量在不同發育時期均為最高，且表現為先上升后下降，成熟期降至最低。

揮發性風味物質除具有明顯的品種差異外，還受到栽培模式、土壤和氣候條件等因素的影響[19-22]。春、秋兩季是蘿卜栽培的主要季節，通常秋蘿卜風味品質優于春蘿卜。為此，本研究分析了春、秋兩季‘魯蘿卜4號的揮發性風味物質差異，結果表明，兩季蘿卜中風味物質含量差異最大的是4-甲硫基-3-丁烯異硫氰酸酯，其在春季為34.929 μg/g，是秋季含量的3.9倍。該物質是蘿卜辣味的主要物質[23，24]，因此推測春季栽培后期的高溫、長日照提高了該物質的積累量，使得春蘿卜的辣味明顯強于秋蘿卜。本研究還發現，秋蘿卜肉質根揮發性風味物質中特有物質為1-戊烯-3-醇、正己醇、乙酸乙酯、異硫氰酸異丙酯、1-戊烯-3-酮和己烷。這些物質含量雖不高，但可能對秋蘿卜的風味有著重要影響;春蘿卜中特有物質為1，6-己二異氰酸酯。此外，2，3-二甲基-3-己醇、4-甲基異硫氰酸戊酯和異硫氰酸己酯在春蘿卜中含量明顯較高。這些物質可能是導致春蘿卜風味品質變劣的重要因素。

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