基于GC-MS的不同香蕉品種果實(shí)香氣品質(zhì)分析

趙 明，鄒 瑜，何海旺，武 鵬，龍 芳，莫天利，黃 相

(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，廣西 南寧 530007)

【研究意義】香蕉(Musaspp.)隸屬于芭蕉科芭蕉屬，是我國熱帶亞熱帶地區(qū)大量栽培的水果品種之一，在我國鮮果產(chǎn)業(yè)中占支柱性地位，栽培品種中以普通香蕉(AAA基因型香牙蕉)的種植面積最大，其次是粉蕉和大蕉(均為ABB基因型)等特色蕉品種，蕉類資源品質(zhì)性狀的遺傳多樣性較豐富[1]。隨著人們對(duì)農(nóng)作物品質(zhì)及風(fēng)味要求的不斷提高，其揮發(fā)性香氣成分組成已成為評(píng)價(jià)、引導(dǎo)消費(fèi)趨向和開發(fā)利用的標(biāo)志性品質(zhì)屬性指標(biāo)[2]，其中，香蕉的香氣品質(zhì)已成為香蕉品種選育、栽培管理及采后處理等領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。香蕉果實(shí)屬呼吸躍變型果實(shí)，其成熟果實(shí)中的揮發(fā)性物質(zhì)成分和含量賦予蕉果獨(dú)特的香氣特征，被譽(yù)為“快樂之果”。但是，前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分品種香蕉的香味很濃郁，而一些品種香蕉缺乏香味。因此，分析不同品種香蕉果實(shí)的香氣品質(zhì)特征，對(duì)進(jìn)一步開展香蕉果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)和新品種選育具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】國內(nèi)外學(xué)者從香蕉果肉中鑒定出的揮發(fā)性香氣成分有230多種，其中酯類、醇類和羰基化合物是最主要的香氣成分類別[3]，乙酸異戊酯被認(rèn)為是最主要的特異性香味物質(zhì)[4]。香蕉品種的遺傳因素、生產(chǎn)區(qū)域環(huán)境、種植管理方式、采收時(shí)果實(shí)的成熟度及保鮮貯藏方式等是其果實(shí)香氣物質(zhì)形成與釋放差異的來源[5-6]。Serkan等[7]研究發(fā)現(xiàn)，保護(hù)地栽培模式下矮稈香芽蕉蕉果的香味物質(zhì)種類和含量均低于露地栽培模式。李映暉等[8]研究表明，增施魚粉和花生麩均能顯著增加蕉果揮發(fā)性香氣成分的種類和含量，增施花生麩可使粉蕉熟果增加3種酯類和1種酮類物質(zhì)，增施魚粉可增加5種酯類和1種酮類物質(zhì)。香蕉不同后熟階段的揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量差異十分明顯，醛類和醇類物質(zhì)是香蕉果實(shí)膨大階段的主要揮發(fā)性物質(zhì)，而黃熟階段以酯類(乙酸酯和丁酸酯)物質(zhì)為主，過熟階段的果實(shí)則產(chǎn)生酒味，此時(shí)醇類物質(zhì)開始增多[9-10]。Nogueira等[11]研究認(rèn)為，不同香蕉品種在香氣成分種類和含量方面具有各自的獨(dú)特特征。黎源[12]研究顯示，普通香蕉和粉蕉因基因型不同，其成熟果實(shí)在香氣成分和含量上存在明顯差異，且不同時(shí)間和空間成熟果實(shí)的香氣物質(zhì)差異均較明顯，以普通香蕉品種中檢測(cè)出的揮發(fā)性物質(zhì)明顯多于粉蕉品種；普通香蕉成熟果實(shí)的香氣物質(zhì)類型較粉蕉更豐富，可能是普通香蕉成熟果實(shí)香味較粉蕉更濃郁的原因。【本研究切入點(diǎn)】常規(guī)分析檢測(cè)技術(shù)所采用的頂空進(jìn)樣分析靈敏度較低，致使很多含量較低的揮發(fā)性物質(zhì)不能檢測(cè)到，但應(yīng)用溶劑萃取等技術(shù)卻會(huì)使揮發(fā)性香氣組分損失或變性[13-14]，而目前利用頂空固相微萃取法[15-16]比較不同基因組類型蕉類多個(gè)品種香蕉果實(shí)中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的研究鮮見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)分離兩個(gè)基因組類型蕉類(ABB型粉蕉和AAA型普通香蕉)7個(gè)品種(ABB基因型的金粉1號(hào)、30b、32b、35b和55b及AAA基因型的桂蕉6號(hào)和寶島蕉)成熟蕉果的主要香氣物質(zhì)，測(cè)定分析其香氣特征成分及其含量差異，為進(jìn)一步開展香蕉果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)研究及新品種選育提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料包括ABB基因組類型的5個(gè)粉蕉品種(種質(zhì))，分別為金粉1號(hào)、30b、32b、35b和55b及AAA基因組類型的2個(gè)普通香蕉品種桂蕉6號(hào)和寶島蕉，均種植于廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院里建英才基地，田間管理措施相同。分別在各品種實(shí)際成熟采收期采樣，挑選果形端正、無損傷、飽滿度一致的果實(shí)，采收后立刻帶回實(shí)驗(yàn)室。果實(shí)先清洗再用殺菌劑浸泡1.0 min，取出晾干后置于室溫下自然后熟，以果皮整體轉(zhuǎn)黃為成熟標(biāo)準(zhǔn)取樣。用液氮將去除果皮的果肉速凍，置于-80 ℃冰箱保存待檢測(cè)，檢測(cè)儀為SCION SQ 456-GC(布魯克，美國)。

1.2 試驗(yàn)方法

樣品處理(固相微萃取法)：取5.0 g樣品切碎后置于20.0 mL頂空瓶中，加入10.0 μl 20.0 μg/mL 2-辛醇作內(nèi)標(biāo)(RT 16.4 min)，將老化后的75.0 μm CAR/PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空部分，于40 ℃吸附30.0 min后取出插入氣相色譜進(jìn)樣口，于250 ℃解吸3.0 min，同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)，重復(fù)3次。

氣相色譜條件：色譜柱為DB-WAX(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm)毛細(xì)管柱，柱溫40 ℃(保留3.0 min)；以3.5 ℃/min升溫至230 ℃，保持7.0 min；汽化室溫度250 ℃；載氣為高純He；恒定流量，載氣流量0.8 mL/min；進(jìn)樣量1.0 μl。

質(zhì)譜檢測(cè)條件：離子源為EI+；離子源溫度200 ℃；四極桿溫度150 ℃；電子能量70 eV；射電流100.0 μA；倍增器電壓1000 V；接口溫度250 ℃；質(zhì)量范圍30～550 amu。

香氣化合物定性與定量：采集到的質(zhì)譜圖用NIST11標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索比對(duì)并與有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行核對(duì)，初步確定各品種香蕉樣品所含的香氣物質(zhì)種類。利用峰面積歸一化法定量分析各分離組分的相對(duì)含量。

組分相對(duì)含量(%)=(各分離組分的峰面積/總峰面積)×100。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010和SPSS 16.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以Duncan's新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 香蕉品種香氣成分的總離子流圖及含量

從圖1～2出峰情況可看出，相同成熟階段不同品種香蕉果實(shí)的香氣物質(zhì)種類及其含量間存在差異，其中，普通香蕉品種中桂蕉6號(hào)和寶島蕉成熟果實(shí)的主要香氣物質(zhì)種類相近，但二者的豐富度明顯高于粉蕉品種，而粉蕉品種中僅55b的香氣物質(zhì)成分種類較多，豐富度以金粉1號(hào)較高。

2.2 不同品種香蕉的香氣成分分析

由表1可知，從7個(gè)品種香蕉果實(shí)中共檢測(cè)出48種香氣成分，其中，各品種共有的香氣物質(zhì)為15種，香蕉成熟時(shí)的標(biāo)志物酯類物質(zhì)(乙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯等)有13種，羰基化合物有2種；各品種中均以酯類物質(zhì)種類最多、含量最高。

表1 不同品種成熟香蕉果實(shí)的香氣成分及其相對(duì)含量比較

在粉蕉品種中，30b果實(shí)中檢測(cè)出酯類香氣物質(zhì)種類有22種，其中相對(duì)含量>5.00 %的有3種，排序?yàn)槎∷岫□?5.54 %)>乙酸異戊酯(5.35 %)=異丁酸異戊酯(5.35 %)，這3個(gè)組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的16.24 %；32b果實(shí)中檢測(cè)出酯類香氣物質(zhì)種類有20種，其中相對(duì)含量>5.00 %的有3種，排序?yàn)橐宜岙愇祯?15.40 %)>異丁酸異戊酯(7.78 %)>丁酸丁酯(5.35 %)，這3個(gè)組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的28.53 %；35b果實(shí)中檢測(cè)出酯類香氣物質(zhì)種類有18種，其中相對(duì)含量>5.00 %的有3種，排序?yàn)橐宜嵋阴?6.39 %)>丁酸異戊酯(5.93 %)>己酸乙酯(5.17 %)，這3個(gè)組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的17.49 %；55b果實(shí)中檢測(cè)出酯類香氣物質(zhì)種類有22種，其中相對(duì)含量>5.00 %的酯類有4種，排序?yàn)橐宜岙愇祯?9.78 %)>異丁酸異戊酯(9.77 %)>丁酸丁酯(5.65 %)>己酸乙酯(5.32 %)，這4個(gè)組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的30.52 %；金粉1號(hào)果實(shí)中檢測(cè)出酯類香氣物質(zhì)種類有21種，其中相對(duì)含量>5.00 %的有6種，排序?yàn)橐宜岙愇祯?11.49 %)>異丁酸異戊酯(9.38 %)>己酸乙酯(7.71 %)>乙酸丁酯(6.23 %)>乙酸仲戊酯(5.96 %)>乙酸乙酯(5.84 %)，這6個(gè)組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的46.61 %。在普通香蕉品種中，桂蕉6號(hào)果實(shí)檢測(cè)出酯類香氣物質(zhì)種類有23種，其中相對(duì)含量>5.00 %的有4種，排序?yàn)橐宜岙愇祯?18.00 %)>異丁酸異戊酯(10.60 %)>己酸乙酯(6.54 %)>丁酸丁酯(5.09 %)，這4個(gè)組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的40.23 %；寶島蕉果實(shí)檢測(cè)出酯類香氣物質(zhì)種類有24種，其中相對(duì)含量>5.00 %的有5種，排序?yàn)橐宜岙愇祯?15.69 %)>異丁酸異戊酯(6.33 %)>乙酸仲戊酯(5.68 %)>己酸乙酯(5.60 %)>丁酸丁酯(5.07 %)，這5個(gè)組分含量之和占該品種所有香氣成分總含量的38.37 %。可見，各品種香蕉的主要酯類香氣物質(zhì)種類相近，但含量間存在明顯差異。其中，異丁酸異戊酯含量在7個(gè)品種中均較高，乙酸異戊酯含量在除35b外的6個(gè)品種中較高，丁酸丁酯和己酸乙酯含量在4個(gè)品種中較高，說明異丁酸異戊酯、乙酸異戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯可能是香蕉果實(shí)中穩(wěn)定存在的關(guān)鍵香氣物質(zhì)組分，代表黃熟香蕉的特征香氣。此外，7個(gè)品種香蕉成熟果實(shí)中均檢測(cè)出羰基化合物，其中 E-2-己烯醛和2-戊酮在7個(gè)品種中均被檢出，己醛和2-庚酮在5個(gè)品種中被檢出。從羰基化合物占揮發(fā)性成分的相對(duì)含量看，品種間存在差異，其中，普通香蕉品種的羰基化合物種類總體上多于粉蕉品種，寶島蕉的E-2-己烯醛、異戊醛、2-庚酮、2-戊酮、仲辛酮和2-乙基呋喃等羰基化合物的相對(duì)含量均顯著高于桂蕉6號(hào)(P<0.05)，尤其E-2-己烯醛的相對(duì)含量在被測(cè)樣品中最高。醇類、酸類、酚類及其他類物質(zhì)在各品種中均有檢出，但相對(duì)含量均不高。

續(xù)表1 Continued table 1

2.3 香氣成分類別及其相對(duì)含量的差異分析

由表2可知，從供試7個(gè)品種香蕉果實(shí)中檢測(cè)出的48種香氣成分分別屬于酯類、羰基化合物、醇類、酸類、酚類和其他類等六大類物質(zhì)；分別在30b、32b、35b、55b、金粉1號(hào)、桂蕉6號(hào)和寶島蕉檢測(cè)出的32、32、28、34、31、40和41種香氣成分中，均以酯類物質(zhì)種類最多，分別為22、20、18、22、21、23和24種，而羰基化合物、醇類、酚類和酸類和其他類物質(zhì)的種類相對(duì)較少。說明普通香蕉品種的香氣物質(zhì)種類和酯類物質(zhì)種類均明顯多于粉蕉品種，而粉蕉品種中以55b的香氣物質(zhì)種類最豐富。

從表2可看出，普通香蕉中寶島蕉成熟果實(shí)的揮發(fā)性香氣物質(zhì)總相對(duì)含量最高，為80.70 %，桂蕉6號(hào)次之，為78.47 %，而各粉蕉品種成熟果實(shí)的香氣物質(zhì)總相對(duì)含量均低于普通香蕉品種；在粉蕉品種中，金粉1號(hào)的香氣物質(zhì)總相對(duì)含量最高，為66.20 %；各品種香蕉果實(shí)不同種類香氣物質(zhì)的相對(duì)含量中均以酯類物質(zhì)相對(duì)含量最高，占香氣物質(zhì)總含量的33.51 %～72.66 %，其中，桂蕉6號(hào)果實(shí)的酯類物質(zhì)相對(duì)含量最高(72.66 %)，寶島蕉次之(69.13 %)，而在粉蕉品種中，金粉1號(hào)果實(shí)的酯類物質(zhì)相對(duì)含量最高(61.26 %)，55b次之(52.81 %)。說明普通香蕉品種果實(shí)香味濃郁且優(yōu)于粉蕉品種，而粉蕉品種中以金粉1號(hào)和55b的香味較佳。

表2 不同品種香蕉成熟果實(shí)中各類香氣物質(zhì)的種類和相對(duì)含量

羰基化合物是另一種主要香氣組分，各品種香蕉果實(shí)中羰基化合物種類為5～9種，相對(duì)含量為2.01 %～7.95 %，7個(gè)品種香蕉果實(shí)中檢測(cè)到的羰基化合物的相對(duì)含量排序?yàn)閷殟u蕉>32b>55b>桂蕉6號(hào)>30b>金粉1號(hào)>35b；各品種成熟果實(shí)中還檢測(cè)出少數(shù)類型、相對(duì)含量較低(<1.00 %)的醇類、酸類、酚類及其他類揮發(fā)性香氣成分。

3 討 論

香蕉果實(shí)因香氣濃郁、口味香甜而深受消費(fèi)者喜愛，其香氣組分多且含量十分豐富，但不同品種無論在揮發(fā)性香氣組分種類、相對(duì)含量、所占比例還是特有成分等方面均存在較大差異。已有研究表明，酯類物質(zhì)尤其乙酸異戊酯是香蕉果實(shí)中的重要揮發(fā)性風(fēng)味化合物[17]。本研究中，ABB基因型和AAA基因型7個(gè)品種香蕉揮發(fā)性香氣成分的組成和含量均存在一定差異，其中，香氣物質(zhì)中酯類化合物的種類及相對(duì)含量均較多或較高，表現(xiàn)出甜香特征；各品種檢測(cè)到酯類物質(zhì)有18～24種，其含量占香氣物質(zhì)總含量的33.51 %～72.66 %，尤其以異丁酸異戊酯、乙酸異戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯的含量較高，這些物質(zhì)可能是香蕉果實(shí)中穩(wěn)定存在的關(guān)鍵香氣物質(zhì)成分。醇類物質(zhì)是香蕉果實(shí)中另一種重要風(fēng)味化合物[18]，但本研究檢測(cè)到的醇類物質(zhì)相對(duì)含量均低于1.00 %。受試驗(yàn)背景條件影響，本研究從7個(gè)品種香蕉成熟果實(shí)中共檢出48種揮發(fā)性物質(zhì)成分，與李彥彪等[19]研究認(rèn)為果實(shí)香氣物質(zhì)的形成同時(shí)受多重因素影響，品種和成熟度等內(nèi)部因素差異及氣候條件、土壤環(huán)境、栽培管理及檢測(cè)分析差異等外部環(huán)境也是影響果實(shí)香氣物質(zhì)種類和含量的關(guān)鍵因素的觀點(diǎn)一致。

香蕉香氣成分不僅是評(píng)價(jià)香蕉果實(shí)采后商品壽命的重要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)其果實(shí)品質(zhì)的重要因素。朱虹等[20]研究發(fā)現(xiàn)，處于不同成熟階段香蕉果實(shí)的香氣成分種類和相對(duì)含量存在明顯差異，不同成熟階段香蕉各具特有香氣。沈玲[21]研究表明，綠熟階段香蕉果實(shí)的揮發(fā)性物質(zhì)種類較少，相對(duì)含量較低，酯類成分非常少，醛類和醇類是主要的揮發(fā)性物質(zhì)，果香很淡，醛類物質(zhì)產(chǎn)生的典型青草氣味是綠熟階段香蕉果實(shí)最主要的特征香氣；進(jìn)入黃熟階段，香蕉果實(shí)中的揮發(fā)性物質(zhì)種類及含量隨著呼吸躍變等系列反應(yīng)而明顯上升，此階段酯類物質(zhì)成分明顯增加，形成特有的濃郁酯香氣特征；而由黃熟階段向過熟階段轉(zhuǎn)變時(shí)，醇類物質(zhì)的比例顯著上升，特別是乙醇濃度顯著升高，香蕉散發(fā)出較濃的酒精味[22]。本研究?jī)H比較分析7個(gè)品種香蕉果實(shí)黃熟階段的特征性香氣及化學(xué)組成差異，今后還應(yīng)進(jìn)行不同成熟階段特征性香氣成分種類與含量差異分析研究，以便更客觀地反映不同品種香蕉、不同成熟階段特征香氣成分間的差異，以實(shí)現(xiàn)對(duì)香蕉香氣品質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)。

4 結(jié) 論

相同成熟階段不同品種香蕉果實(shí)的香氣物質(zhì)種類及其含量間存在明顯差異，但主要香氣物質(zhì)均為乙酸異戊酯、異丁酸異戊酯、丁酸丁酯和己酸乙酯等酯類物質(zhì)；普通香蕉品種成熟果實(shí)的香氣物質(zhì)種類和含量均多于或高于粉蕉品種，而粉蕉品種中以55b的香氣物質(zhì)種類最豐富，金粉1號(hào)的香氣物質(zhì)相對(duì)含量最高。