‘醉金香’和‘香玉’葡萄果實活性香氣成分分析

李凱，商佳胤，田淑芬，張鶴，黃建全，張娜，王丹，蘇宏，王超霞

（1. 天津市農業科學院果樹研究所，天津 300384；2. 天津農學院園藝園林學院，天津 300384）

葡萄果實風味由甜、酸、澀、香氣、果皮和果肉質地等多重特性構成，其中香氣是重要組成部分。根據香氣特征，葡萄品種通常被描述為中性香、玫瑰香和草莓香[1]，不同類型的香氣都由特定呈香成分貢獻。葡萄果實中含有數量豐富的香氣化合物，主要包括萜烯類、醇類、酯類、醛類和酮類化合物等[2]。香氣化合物對果實風味的貢獻程度與其嗅覺閾值密切相關，當其濃度高于嗅覺閾值時才被稱為活性香氣成分。已有學者對‘威代爾’等葡萄成熟或后熟過程中香氣成分變化[2-5]、不同葡萄品種的特征香氣[6-9]、產地間香氣積累差異[10-11]、套袋或灌溉方式等栽培措施對香氣的影響[12-13]進行了研究。結果表明，葡萄品種、成熟時間、原產地以及栽培管理措施等許多因素都會影響果實香氣組成。

‘醉金香’葡萄具有濃郁茉莉香味[14]，其芽變品種‘香玉’也遺傳了其香味特征，兩品種在天津產區均表現出較強的抗病性和豐產性，具有一定推廣前景。‘醉金香’和‘香玉’葡萄所具有的典型香氣特征與常見的‘玫瑰香’‘亞歷山大’等品種的玫瑰香味和‘巨峰’‘夏黑’等品種的草莓香味有顯著差異，因此我們稱之為茉莉香型。前人多圍繞‘赤霞珠’‘巨峰’等重要品種以相對含量或半定量方法計算香氣成分含量，而采用定量方法研究茉莉香型葡萄果實香氣成分的文獻報道較少，因此關于此類香型葡萄果實的關鍵呈香成分尚不明確。本研究以‘醉金香’和‘香玉’為試材，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜分析法，用標準曲線法定量，并以氣味活度值及氣味類別描繪果實香氣輪廓，了解茉莉香型葡萄果實香氣的成分及特征，為后續香味葡萄品種選育及果實香氣質量調控等研究提供科學基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 果實取樣

葡萄果實于成熟期采自天津農科院葡萄試驗基地。‘醉金香’為露地栽培，采樣時間為2019年8月23日，可溶性固形物含量21.3%；‘香玉’葡萄為日光溫室促早栽培，采樣時間為2019年7月25日，可溶性固形物含量21.1%。每品種隨機采5穗，每穗在陰陽面的上中下部位取6粒，共30粒，重復3次。果粒用液氮速凍后放超低溫冰箱（﹣80 ℃）備測。

1.1.2 主要試劑

標準曲線法定量中使用的53個標準化合物（包括內標物質）均購自西格瑪奧德里奇（上海）貿易有限公司（Sigma-Aldrich）。

1.1.3 試驗設備

CTC型自動進樣裝置、5977A-7890B型氣相色譜質譜（GC-MS）聯用儀和HP-5MS型毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）購自美國Agilent公司；Carboxen/DVB//PDMS型萃取頭（50/30 μm，24 Ga）購自美國Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品預處理

從超低溫冰箱取出樣品后常溫解凍、榨汁。為避免果汁氧化，加入焦亞硫酸鉀，使SO2終濃度達到60 mg/L。取8 mL葡萄汁，加入預裝2.4 g NaCl的20 mL螺蓋樣品瓶中，然后添加8 μL質量濃度為180 mg/L的內標物質2-辛醇，加蓋密封。

1.2.2 進樣方法

由CTC自動進樣，樣品瓶先在45 ℃下間歇攪拌預熱5 min。間歇程序為攪拌5 s，停歇2 s，轉速250 r/min；預熱后萃取頭自動插入樣品瓶，間歇式攪拌萃取50 min后進樣；進樣口250 ℃，解吸2 min。

1.2.3 色譜條件

載氣為高純氦氣（純度≥99.999%），采用分流比5∶1的進樣口分流模式，色譜柱內氣體流速1.0 mL/min；柱箱升溫程序：先35 ℃保持2 min，然后以4 ℃/min速率升至200 ℃，再以30 ℃/min升至250 ℃，保持5 min。

1.2.4 質譜條件

離子源230 ℃，轟擊源能量70 eV，傳輸線250 ℃，掃描范圍30～300 amu。

1.2.5 定性定量分析

定性分析：首先利用美國Agilent公司的“未知物分析”軟件進行初步定性，將待定性未知物的質譜圖在標準譜庫（NIST 11）匹配檢索，獲得最佳匹配化合物；然后將最佳匹配化合物的標準物質進樣分析，再次與待定性未知物的保留時間和質譜圖比對，進一步定性確認。

定量分析：利用Agilent公司的定量分析軟件，每個化合物均由逐級稀釋的5個濃度梯度繪制標準曲線來定量。

1.2.5 氣味活性值（Odor Activity Value，OAV）

葡萄果實中某個香氣化合物的OAV是由其實際濃度與嗅覺閾值濃度的比值計算獲得[15]。

1.2.6 果實香氣輪廓

根據氣味描述，氣味分為水果類等8個系列；活性香氣成分的OAV值賦予對應的一個或多個系列，對應多個系列時，每個系列均獲得該OAV值；由8個氣味系列及OAV累計值在Excel中繪制雷達圖來表示果實香氣輪廓[16]。

2 結果與分析

2.1 香氣定量分析

兩葡萄果實中共定性定量52個香氣化合物，如表1所示。‘醉金香’和‘香玉’葡萄果實中香氣化合物數量分別為51個和44個，其中酯類化合物數量最多，醇類次之。從檢出濃度來看，‘醉金香’和‘香玉’葡萄均以酯類、醇類和醛類化合物為主，三者濃度之和占檢出化合物總濃度的比值均高于99%，其中酯類濃度極其突出，總濃度比值均超過85%。兩個品種對比來看，‘醉金香’果實中酯類、醛類、萜烯類濃度均高于‘香玉’，而醇類濃度低于‘香玉’。

表1 ‘醉金香’和‘香玉’葡萄果實香氣成分種類、數量及濃度Table 1 Category, number and concentration of aroma components in 'Zuijinxiang' and 'Xiangyu' grapes

由表2可知，檢出化合物包括醇類12個、酯類20個、萜烯類8個、醛類7個、酮類3個，另有芳香烴類和脂肪酸類各1個。從醇類濃度來看，1-己醇、反式-2-己烯-1-醇、正戊醇和苯乙醇濃度最高，它們在‘香玉’中的濃度均高于‘醉金香’；結合閾值分析，12個醇類化合物中只有1-己醇、反式-2-己烯-1-醇和1-辛烯-3-醇為活性香氣成分。從酯類濃度來看，乙酸乙酯在‘醉金香’和‘香玉’葡萄果實中的濃度占比為84.08%和83.56%，是濃度最高的香氣化合物。從萜烯類濃度來看，香茅醇和香葉醇含量較高，并且大于閾值，然而香葉醇僅在‘醉金香’葡萄果實中檢測到。從醛類濃度來看，反式-2-己烯-1-醛在兩個品種中的濃度均最高，其次為正己醛。從化合物濃度綜合來看，乙酸乙酯濃度最為突出，此外，反式-2-己烯-1-醛、正己醛、1-己醇和反式-2-己烯-1-醇的濃度也相對較高，上述5個化合物的濃度之和均高于檢出化合物總濃度的94.7%，因此，它們是‘醉金香’和‘香玉’葡萄果實中的重要香氣化合物組分。

表2 ‘醉金香’和‘香玉’葡萄果實的香氣成分濃度Table 2 Concentration of aroma components in 'Zuijinxiang' and 'Xiangyu' grapes

2.2 活性香氣成分

葡萄果實中并非所有香氣化合物都能被感知到氣味，只有濃度高于嗅覺閾值（OAV≥1）時，該成分才能被感知或識別，對果實貢獻香氣而被稱為活性香氣成分[31]。如表3所示，18個化合物被認定為活性香氣成分，包括1-己醇等3個醇類化合物、乙酸乙酯等8個酯類化合物、香茅醇等2個萜烯類化合物和正戊醛等5個醛類化合物。1-己醇在‘醉金香’葡萄中OAV＜1，異戊酸乙酯、乙酸異戊酯和香葉醇在‘香玉’葡萄中未檢測到，因此‘醉金香’和‘香玉’的活性呈香成分數量存在差異，分別為17個和15個。除了數量不同，活性香氣成分的OAV在品種間也存在差異，對果實香氣的貢獻也不同。‘醉金香’葡萄中花卉類氣味主要由異戊酸乙酯、苯乙醛、香茅醇和香葉醇貢獻，‘香玉’葡萄中花卉類氣味主要由苯乙醛、香茅醇和1-己醇貢獻。水果類氣味主要由酯類成分貢獻，乙酸乙酯雖然濃度極高，但由于其高達5000 μg/L的閾值，使其OAV僅為2.5左右；反觀濃度較低的異丁酸乙酯和丁酸乙酯，分別為0.1、1 μg/L的極低閾值使其OAV顯著高于乙酸乙酯，尤其丁酸乙酯在‘醉金香’和‘香玉’中OAV分別高達57.59、109.39，是十分重要的水果類氣味貢獻成分。此外，植物類氣味主要由醛類和醇類化合物貢獻，其中反式-2-己烯-1-醛和正己醛是‘醉金香’和‘香玉’葡萄中植物類氣味的重要貢獻成分。

2.3 果實香氣輪廓分析

由圖1可以直觀地看出，2個品種的果實香氣輪廓存在一定差異，‘醉金香’葡萄的整體氣味強度高于‘香玉’。‘醉金香’果實以突出的水果類和植物類氣味為主要特征，其中水果類接近180，植物類略高于150，二者活性值顯著高于其它氣味系列；其次為活性值均略高于60的化學類和脂肪類，二者強度差異不大；然后是花卉類，其強度僅略高于30；其它氣味系列的強度低或無。‘香玉’葡萄果實香氣輪廓則以突出的水果類為主要特征，其氣味強度接近150，其次為強度接近90的植物類，然后是強度接近60的脂肪類氣味，這3種氣味系列的強度呈遞減趨勢，是‘香玉’葡萄的主要氣味構成，其它氣味系列強度低或無。

圖1 ‘醉金香’和‘香玉’葡萄果實香氣輪廓Figure 1 Aroma profiles of 'Zuijinxiang' and 'Xiangyu' grapes

3 討論與結論

‘醉金香’葡萄為‘沈陽玫瑰’和‘巨峰’的雜交后代[14]。‘沈陽玫瑰’是‘玫瑰香’的芽變品種[41]，因此‘醉金香’及其芽變品種‘香玉’[42]既是玫瑰香型品種的后代，也是草莓香型品種的后代，然而它們的香氣類型不同于親本，為茉莉香型，香氣成分同樣存在差異。

萜類化合物是玫瑰香味的特征香氣成分，尤以單萜對玫瑰香味的貢獻突出，里那醇、香葉醇、香茅醇和橙花醇均為較常見的單萜類化合物[43]，其中里那醇和香葉醇對玫瑰香味貢獻最大[8,44]。與玫瑰香型品種類似的是，‘醉金香’和‘香玉’葡萄果實中也檢測出里那醇、α-萜品醇、香葉醇和香茅醇。然而所不同的是，里那醇和α-萜品醇濃度均低于閾值，香茅醇和香葉醇也僅略高于閾值并且香葉醇僅在‘醉金香’葡萄中檢出。因此，單萜類化合物并不是‘醉金香’和‘香玉’葡萄中的主要呈香物質。

酯類化合物是草莓香味的特征香氣成分，是美洲葡萄特有香味的重要貢獻化合物[45-46]。與草莓香型品種類似，本研究中酯類成分數量最多，且濃度最高，是‘醉金香’和‘香玉’葡萄的主要香氣組分，其中僅乙酸乙酯濃度就超過了檢出化合物總濃度的83.5%，雖然濃度極為突出，但其閾值高達5000 μg/L，因此通過低OAV推定其對香氣貢獻不突出；而濃度較低的異丁酸乙酯和丁酸乙酯，卻由于其極低的嗅覺閾值而獲得高OAV，是‘醉金香’和‘香玉’葡萄中水果類氣味的重要貢獻化合物。

C6化合物也是葡萄果實風味的重要構成化合物，主要包括己醛、己醇、2-己烯醛等，它們是果實品質評價、原產地判定等研究的重要依據[47]。本研究結果顯示，反式-2-己烯-1-醛、正己醛、反式-2-己烯-1-醇和1-己醇是除了乙酸乙酯以外含量最高的4種香氣化合物，它們均為C6化合物，其中反式-2-己烯-1-醛和正己醛的OAV較突出，是‘醉金香’和‘香玉’葡萄中植物類氣味的重要貢獻化合物。

綜上所述，天津產區‘醉金香’和‘香玉’葡萄果實中分別定性定量出51個、44個香氣化合物，以酯類化合物為主，其中乙酸乙酯濃度極為突出，占檢出總濃度的83.5%以上。此外，反式-2-己烯-1-醛、正己醛、1-己醇和反式-2-己烯-1-醇的濃度相對較高，上述5種化合物的濃度占檢出總濃度的94.7%以上。氣味活性值結果顯示，‘醉金香’和‘香玉’葡萄分別由17個、15個活性香氣化合物貢獻香氣，‘醉金香’葡萄中反式-2-己烯-1-醛、異丁酸乙酯、丁酸乙酯和正己醛對香氣貢獻突出，‘香玉’葡萄中則是丁酸乙酯貢獻最為突出。果實香氣輪廓直觀地顯示，‘醉金香’葡萄果實整體氣味強度高于‘香玉’，水果類和植物類氣味在‘醉金香’葡萄中比較突出，其次為化學類和脂肪類；‘香玉’則是水果類氣味最為突出，其次為植物類氣味，然后是脂肪類氣味。