基于 GC-IMS 分析不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄揮發性成分

謝林君 成果 張瑛 郭榮榮 謝太理 張勁

摘要 采用氣相-離子遷移譜法（ GC-IMS ）比較110R、5BB、3309m、 SO4砧木嫁接及自根苗瑞都紅玉葡萄揮發性成分的差異，評價砧木嫁接葡萄果實香氣品質，為瑞都紅玉葡萄生產中砧木選擇提供理論依據。結果表明： GC-IMS 共檢測出46種揮發性成分，鑒定25種，包括醇類、醛類、酯類、酮類等，其中以醇類為主。不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄具有該品種玫瑰香型的典型香味特征，同時存在一定差異性。芳樟醇、辛醛、異丁醛、2-己烯醇、己醛、戊醛、異丙醇、庚醛等是共有的主要揮發性成分，賦予葡萄果實玫瑰、柑橘類的花香和果香等香氣特征。5BB、3309m、 SO4砧木樣品中芳樟醇含量較高，使其具有較濃郁的玫瑰花香;同時 SO4砧木樣品中還具有甜香、果香等香氣特征;5BB 砧木樣品具有草本植物的青香特征; 110R 砧木樣品具有顯著的柑橘類果香特征。基于主成分（ PCA ）分析，各砧木樣品揮發性成分之間可以顯著區分。 SO4砧木嫁接瑞都紅玉葡萄具有較好的綜合香氣品質。 GC-IMS 分析方法可以高效快速評價砧木嫁接葡萄果實香氣特征，為嫁接砧木選擇提供理論依據。

關鍵詞 瑞都紅玉葡萄;砧木;揮發性成分;氣相-離子遷移譜法（ GC-IMS）

中圖分類號 S663.1???? 文獻標識碼 A????? DOI：10.12008/j.issn.1009-2196.2022.03.019

Analysis of Volatile Components of Grape Fruit from Grape Variety ‘RuiduHongyu’ Grafted onto Different Rootstocks by GC-IMS

XIE Linjun? CHENG Guo? ZHANG Ying? GUO Rongrong? XIE Taili? ZHANG Jin

（Grape and Wine Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007， China）

Abstract? In order to evaluate the aroma quality of grape fruit of grape graftings onto different rootstocks to provide some? reference for the selection of rootstocks for grafting of grape variety ‘RuiduHongyu’ in grape production， the grape variety ‘RuiduHongyu’ was grafted onto rootstocks 110R， 5BB， 3309m and SO4， respectively with the self-rooted ‘RuiduHongyu’ seedling as control， and the volatile components of the fruits from the graftings and self-rooted seedlings were detected with? the gas chromatography-ion mobility spectrometry （GC-IMS）. The results showed that 46 volatile components were detected? in the grape fruits by GC-IMS with 25 volatile components identified， including alcohols， aldehydes， esters， ketones， mainly? alcohols. The fruit of the ‘RuiduHongyu’ graftings all had the typical aroma characteristics of the rose flavor as the fruit of the? grape ‘RuiduHongyu’， although there exists? some difference in its aroma. Volatile components? such as linalool， octanal，? methylpropanal， 2-hexenol， hexanal， pentanal， 2-propanol， heptanal， etc were the main components which endowed grapes? with floral and fruit aroma characteristics such as rose and citrus aroma. The fruits of the graftings with 5BB， 3309m and SO4 as rootstocks had higher content of linalool， which made them have strong rose aroma. The fruit of the graftings with SO4 as? rootstock also presented sweet and fruit aroma characteristics. The fruit of the grafting with 5BB as rootstock had the green? aromaof herbaceous plants. The fruit of the grafting with 110R as rootstock had significant aroma of citrus fruit. The principal? component analysis （PCA） showed that the volatile components in the fruit of graftings with different rootstocks could be? distinguished significantly. The fruit of the RuiduHongyu grafting with SO4 as rootstock had better comprehensive aroma? quality. GC-IMS could be used to well distinguish the grape flavor characteristics from the grape fruits of the variety ‘RuiduHongyu’ grafted onto different rootstocks， which provides some reference for selection of rootstocks.

Keywords? grape variety ‘RuiduHongyu’; rootstock; volatile components; gas chromatography-ion mobility spectrometry

我國葡萄砧木嫁接源于20世紀60年代[1]。隨著嫁接栽培技術的發展，合適的砧木選擇是葡萄園建設成功的關鍵因素之一[2]。110R、5BB 、3309m、 SO4、41B 等砧木是葡萄生產中常用的嫁接品種，不同砧木品種具有不同的抗根瘤蚜、抗鹽堿、抗病、抗寒、抗旱等能力。生產中選用優良的砧木，不僅可以提高砧木的抗逆性，還可以調控生長勢，影響果實品質和產量[3-4]。國內外研究發現，砧木對葡萄嫁接品種的產量、質量、糖酸含量、白藜蘆醇等次生代謝物含量、芳香成分等均會產生不同程度的影響[5-6]。

瑞都紅玉葡萄是北京市農林科學院林業果樹研究所篩選的瑞都香玉（京秀×香妃）紅色芽變早熟品種，成熟時果皮呈紅色，具有典型的玫瑰香[7]，2015年引入廣西南寧栽培[8]。郭榮榮等[9]研究表明，不同砧木對瑞都紅玉葡萄果粒、果穗大小及果實品質具有不同程度的影響，5BB 砧木更適合瑞都紅玉葡萄的生長及結果。沈碧薇等[10]研究了420A、225Ru、101-14等砧木對瑞都紅玉葡萄生產結果與果實品質有不同的影響，其中，華佳8號砧木對瑞都紅玉葡萄的生長結果與果實品質均有良好的影響，且能改善果實著色問題。

葡萄果實的揮發性成分主要由醇類、酯類、醛類、酮類、萜類化合物等構成，不同果實中，揮發性成分的種類和含量不同，構成了果實的獨特風味[11]。 GC-IMS 是一種新興的揮發性成分檢測分析技術，基于香味指紋圖譜廣泛應用于產地判別、快速檢測、快速分類等研究[12-13]。目前未見在果樹砧木嫁接效果評價方面的應用實例。特征香氣物質組成可作為評價瑞都紅玉葡萄品種砧木的適宜性，具有研究和應用價值。本研究團隊前期對瑞都紅玉葡萄砧木嫁接進行了初步篩選與評價，基于前期研究基礎上，從香氣品質差異方面對瑞都紅玉葡萄在110R、5BB、3309m、 SO4四種砧木嫁接的表現進行評價和研究。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地位于廣西南寧市廣西農業科學院明陽雙季葡萄示范基地，試驗材料為3年生的瑞都紅玉葡萄嫁接樹，砧木品種分別為110R、5BB 、3309m、 SO4，以瑞都紅玉葡萄自根苗（ HY ）為對照。試驗采用完全隨機區組設計，所有葡萄苗木的栽培方式為“一”字型棚架，苗木管理條件與當地田間栽培管理措施一致[9]，主要儀器為FlavourSpec?風味分析儀，德國 G.A.S.公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理每個處理選擇樹勢相對一致的

15株作為采樣株（去除行首和行尾株），每5株為1個重復。每個處理樣品進行3個重復采樣。將采收的葡萄去除葡萄籽，加液氮粉碎成粉末，精確稱取10 g 樣品裝入25 mL 頂空進樣瓶，存于?80℃冰箱待測。

1.2.2? GC-IMS 分析采用 GC-IMS 對樣品進行分析，色譜柱類型 FS-SE-54-CB-1，柱溫40℃，載氣/漂移氣 N2， IMS 溫度45℃;頂空進樣單元條件：進樣體積500μL，孵育時間15 min，孵育溫度40℃，進樣針溫度85℃，孵化轉速500 r/min;漂移氣流速度 150 mL/min，氣相載氣流速 2～20 mL/min。

1.2.3 數據處理采用 Excel 2003、 prism 8.0、 SPSS 20.0軟件進行數據分析并作圖。其中 GC-IMS 的分析采用內置軟件 LAV （Laboratory Analytical? Viewer ）和 Reporter、 Gallery? Plot 、 Dynamic PCA 插件進行樣品分析。

2 結果與分析

2.1 不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄揮發性成分的 GC-IMS 圖譜

圖1為不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄揮發性成分的 GC-IMS 圖譜，可以直觀比較不同砧木葡萄之間揮發性成分的差異。縱坐標代表氣相色譜的保留時間，橫坐標代表離子遷移時間;橫坐標1.0處紅色豎線為 RIP 峰（反應離子峰，經歸一化處理）， RIP 峰兩側的每一個點代表一種揮發性成分。整個圖背景為藍色，顏色代表物質的相對含量，白色表示相對含量較低，紅色表示相對含量較高，顏色越深表示相對含量越大[14]。如圖1所示，5種砧木嫁接的葡萄揮發性物質的種類相似，但含量存在差異，圖中黃色區域的揮發性成分， 3309m、 SO4砧木及自根苗的葡萄樣品中含量較高，其余砧木葡萄樣品中含量相對少。紅色區域中110R 砧木的葡萄樣品揮發性成分含量較高，種類較豐富;綠色區域的揮發性成分中，110R、5BB及 SO4砧木的葡萄樣品含量較高，而在其他葡萄樣品中含量較少。

2.2 不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄揮發性成分定性分析

不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄的不同類別揮發性成分匯總圖如圖2所示，在不同砧木葡萄揮發性成分中，醇類物質含量相對最高，約占總揮發性成分50%～70%，相較于瑞都紅玉葡萄自根苗，嫁接苗葡萄增加了其醇類物質含量。醛類物質是各處理葡萄果實中揮發性成分含量僅次于醇類的物質，一般呈現青草和花香氣味， SO4砧木葡萄中的醛類物質含量顯著高于其余樣品，3309m 砧木葡萄中的醛類物質含量最低。酯類物質、酮類物質在不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄揮發性成分中含量較低。

2.3 不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄揮發性成分的指紋圖譜分析

利用 Gallery Plot生成不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄揮發性成分的指紋圖譜，對揮發性成分進行準確評價。指紋圖譜中名稱相同的揮發性成分以單體、二聚體的形式出現[15]。在指紋圖譜中，每一行代表一種砧木葡萄樣品中選取的全部信號峰，每一列代表同一揮發性成分在不同砧木葡萄樣品中的信號峰。揮發性成分含量以顏色來區分，含量越高，顏色越鮮艷。由圖3可知，不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄揮發性成分在 GC-IMS 中共有46種不同的特征信號，其中受數據庫限制，只鑒定出25種揮發性成分，包括醇類7種（包含2種揮發性成分的單體和二聚體）、醛類11種（包含3種揮發性成分的單體和二聚體）、酯類3種（包含 1種揮發性成分的單體和二聚體）、酮類4種（包含1種揮發性成分的單體和二聚體）。

圖3顯示了不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄中揮發性成分的差異性，不同砧木嫁接葡萄樣品既有各自的特征峰區域，也有共同的風味區域。綠色區域物質是不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄樣品共有的風味物質。綠色區域的物質如芳樟醇、辛醛、異丁醛（M）、2-己烯醇、己醛、戊醛、異丙醇、乙醇、庚醛等是所有葡萄樣品共有的揮發性成分，但在含量上有少許差異。芳樟醇是玫瑰香型葡萄的重要特征香氣成分，其閾值較低，具有濃郁的玫瑰香氣[16]。由指紋圖譜圖可以看出，芳樟醇相對含量在砧木嫁接樣品中的含量要高于瑞都紅玉自根苗中的含量，其中5BB、3309m、 SO4砧木樣品中芳樟醇含量較高，表明砧木嫁接可以增加瑞都紅玉葡萄的玫瑰花香的濃郁度。辛醛具有甜橙的水果香氣以及蜂蜜的香氣[16]，其含量在砧木嫁接中比自根苗中含量高， 110R 砧木樣品中含量最高，其次是5BB、3309m、 SO4砧木葡萄。異丁醛（M）具有愉快的水果香氣，110R、 SO4砧木樣品中含量較高。綠色區域的其它揮發性成分含量較一致，能賦予葡萄果實花香、甜香等香氣特征[16]。

不同砧木嫁接對瑞都紅玉葡萄的特征風味物質也有不同的影響，紅色區域物質分別是每種砧木葡萄樣品的特征風味物質。 110R 砧木樣品中11種揮發性成分含量較高，未定性的6種，已定性的5種，分別是2，3-戊二酮、γ-丁內酯、糠醛、壬醛、3-戊酮，給其帶來了柑橘類濃郁的果香香氣。5BB 砧木樣品中3種揮發性成分含量較高，未定性的2種，已定性的有丙酮1種，丙酮會給葡萄果實樣品帶來草本類植物香氣。 SO4砧木樣品6種揮發性成分含量較高，未定性的1種，已定性的5種，包括己醇、異丁醛、乙酸乙酯（M/D）、3-甲基丁醛等物質，具有甜香、菠蘿香、蘋果香、堅果香等香氣特征[16]。3309m 砧木樣品中未定性的13、14號含量較高。

2.4 不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄主成分分析

主成分分析通過簡化數據來揭示變量間的相互關系，其作為多元統計分析技術的一種，已廣泛應用于果蔬品質的差異分析[17]。對不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄樣品揮發性成分進行了主成分分析。結果（圖4）表明，主成分 1（principal components 1， PC 1）解釋了總變量的43.3%，主成分2（principal components 2， PC 2）解釋了總變量的27.5%， PC 1和 PC 2共解釋了總變量的70.8%，說明主成分分析能夠獲取表征樣品揮發性成分中的大部分信息，能代表不同砧木樣品的揮發性風味的主要特征。

由圖4可以直觀比較樣品之間的特征差異，且單個樣品的重復性較好。110R 砧木葡萄樣品和其余樣品之間距離較遠，其余砧木葡萄樣品之間距離相對較近，但仍可以明顯區分，表明 110R 砧木葡萄樣品的揮發性成分差異最大;3309m 砧木和 HY 自根苗距離比較接近，說明它們之間揮發性成分差異較小。因此，使用 PCA 分析可以準確區分各砧木葡萄樣品，與指紋圖譜的分析結果一致，說明 GC-IMS 在鑒別不同砧木葡萄樣品方面有很好的應用潛力。

3 討論與結論

隨著葡萄產業的發展，采用抗性砧木嫁接栽培已經成為葡萄產業發展的趨勢。選擇合適的砧木嫁接栽培，不僅可以提高品種抗逆性及產量，也可以改善果實品質[18]。果實品質重要的一個方面即果實風味，包括味覺與嗅覺，其中嗅覺就是果實散發的香氣[19]。不同種類水果香氣成分各具特色，可直接影響消費者的偏好。Marioli等[20]研究表明，砧木可影響梅洛葡萄酒揮發性成分，砧木99R 和140Ru 導致葡萄酒中總乙酯含量較高，其次是砧木110R、1103P 和Gravesac。郭文嬌等[21]的研究也表明，扇形樹形以及嫁接 SO4砧木有利于釀酒葡萄揮發性物質的積累。國內外研究均表明，通過選擇適宜的砧穗組合，能夠改變原接穗品種的揮發性物質的種類及含量，但是基于 GC-IMS分析砧木對葡萄香氣的影響未見報道。

本文基于 GC-IMS 方法，分析了不同砧木嫁接瑞都紅玉葡萄的揮發性成分，確定了各樣品中的揮發性成分及特征性成分。所有葡萄樣品共檢測出46種揮發性成分，其中定性出25種，分別是醇類、醛類、酯類、酮類。其中醇類物質相對含量最高（50%～70%）。結合指紋圖譜分析得出，主要揮發性成分芳樟醇、辛醛、異丁醛、2-己烯醇、己醛、戊醛、異丙醇、乙醇、庚醛等物質在各葡萄樣品中均被檢測出，且芳樟醇、辛醛、異丁醛在不同葡萄樣品中含量不同。不同砧木嫁接葡萄樣品中芳樟醇、辛醛的含量均高于瑞都紅玉自根苗，砧木嫁接有利于提升果實香氣品質，與孫磊[22]等研究結果一致。5BB、3309m、 SO4砧木嫁接葡萄樣品中芳樟醇含量較高;辛醛在110R 砧木葡萄樣品中含量最高，其次是5BB、3309m、 SO4。異丁醛具有愉快的水果香氣，在110R、SO4砧木葡萄樣中含量較高。在110R 砧木葡萄中，已定性的2，3-戊二酮、γ-丁內酯、糠醛、壬醛、3-戊酮含量較高，使其具有柑橘類濃郁的果香特征。丙酮在5BB 砧木葡萄中含量較高，具有令人不愉悅的草本類香氣特征，前人研究結果顯示，不建議使用5BB 作為瑞都紅玉葡萄的嫁接砧木[22]。 SO4砧木葡萄中己醇、異丁醛、乙酸乙酯、3-甲基丁醛等物質含量較高，具有甜香、果香等香氣特征。主成分分析與指紋圖譜分析結果一致，各砧木葡萄樣品也可以顯著的區分開。

本研究基于風味特征分析得出，110R 砧木樣品的水果香氣特征最顯著， 5BB、3309m、 SO4砧木樣品中玫瑰花香較濃郁，且 SO4砧木樣品具有甜香、果香特征。5BB 砧木樣品具有不愉悅的草本植物的香氣特征，不建議使用其作為瑞都紅玉嫁接的砧木品種。 SO4砧木嫁接的葡萄樣品的香氣品質最佳，既增強了瑞都紅玉葡萄的玫瑰花香特征，又豐富了其甜香、果香特征。

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（責任編輯 龍婭麗）