嫁接‘無刺大紅袍’花椒基本品質與揮發性香氣組分比較分析

摘 要：【目的】為探明‘無刺大紅袍’花椒與‘大紅袍’花椒基本品質的差異，明確‘無刺大紅袍’花椒的揮發性香氣組成，為該地區花椒品種改良、新品種選育和產業發展提供參考依據?！痉椒ā恳愿拭C省農業科學院自主選育的嫁接‘無刺大紅袍’花椒與甘肅省隴南市武都區當地‘大紅袍’花椒為試材，對兩者成熟期基本品質指標與揮發性香氣組分進行測定?！窘Y果】對花椒干果皮的品質測定發現，‘無刺大紅袍’花椒干果皮中鉀元素、磷元素和鈣元素含量顯著高于‘大紅袍’花椒，水分、鎂元素、鋅元素、銅元素和錳元素含量顯著低于‘大紅袍’花椒；對花椒籽的品質測定發現，‘無刺大紅袍’花椒花椒籽中硬脂酸和亞麻酸含量顯著高于‘大紅袍’花椒。對花椒干果皮揮發性香氣物質的測定發現，‘無刺大紅袍’花椒中檢測出31 種揮發性物質，‘大紅袍’花椒中檢測出32 種揮發性物質，別羅勒烯和β- 倍半水芹烯是‘無刺大紅袍花椒’所特有的兩種揮發性物質，苯乙酮為‘大紅袍’花椒所特有的揮發性物質。對花椒籽揮發性香氣物質的測定發現，‘無刺大紅袍’花椒和‘大紅袍’花椒籽中均檢測出39 種揮發性物質，兩者所共有的揮發性物質28 種，不同的揮發性物質22 種，S-（-）- 檸檬烯在兩者花椒籽中含量最高，花椒干果皮和花椒籽中揮發性物質含量均表現為烴類＞脂類＞醇類。【結論】乙酸芳樟酯、S-（-）- 檸檬烯、β- 月桂烯、檜烯、芳樟醇、桉葉油醇在‘無刺大紅袍’花椒干果皮中相對含量較高，S-（-）-檸檬烯和月桂烯在‘無刺大紅袍’花椒籽中相對含量最高。烴類物質是花椒香氣物質的主要組成成分。

關鍵詞：無刺大紅袍；花椒干果皮；花椒籽；揮發性物質

中圖分類號：S789；S573 文獻標志碼：A 文章編號：1003—8981（2023）01—0265—08

花椒Pericarpium Zanthoxyli 是蕓香科、花椒屬落葉小喬木，其生物活性成分種類繁多，藥理活性廣泛，是重要的經濟作物之一[1]。世界花椒約有250 種，其中大部分種植于亞洲，我國約有45 種和13 個變種[2-3]。其中，‘大紅袍’花椒顆粒飽滿、色澤鮮紅，果實中有豐富的麻味素，是我國主栽花椒優良品種之一[4]。

花椒由花椒干果皮和花椒籽構成，花椒采摘后主要通過太陽下晾曬和用烘干機烘干制成干花椒，花椒籽則通過壓榨加工成花椒籽油，還可以將花椒進一步深加工制成麻辣醬等直接食用的產品[5]?；ń返钠焚|主要由基本品質和揮發性物質構成。花椒的基本品質主要由揮發油、生物堿、酰胺、香豆素和脂肪酸等構成[6]。揮發性物質是影響花椒品質的重要因素[7]，前人對花椒揮發性物質的構成也進行了大量研究，孟佳敏等[8] 從花椒中鑒定出42 種成分，其中相對含量最高的成分為丙酸松油酯；牟青松等[9] 通過對花椒的揮發性物質測定發現，β- 欖香烯和（-）-β- 蓽澄茄油烯是花椒的主要揮發性物質組成成分；郝旭東等[10] 對不同地區‘大紅袍’花椒的揮發性物質測定發現，丁酸芳樟酯是各地區大紅袍花椒揮發性物質的主要組成部分之一；莫彬彬等[11] 對九葉青花椒香氣物質進行了測定，結果發現哩哪醇在各揮發性組分中含量最高。由此可以得出，不同產地之間花椒主要揮發性物質組分之間存在差異[12]。

‘無刺大紅袍’花椒是以‘大紅袍’花椒為主體進一步培育出來的花椒新品種[13]，具有易采摘、抗逆性強、產量高、品質好、壽命長等優點[14]，在甘肅省隴南市的武都、文縣、徽縣地區，以及四川、陜西、河南等地區廣泛推廣種植。然而，前人對‘大紅袍’花椒的研究[15] 集中于普通品種上，對嫁接的‘無刺大紅袍’花椒研究較少，且‘無刺大紅袍’花椒的香氣物質組成尚不明確，因此，為了確定隴南市武都區‘無刺大紅袍’花椒的基本品質指標含量與揮發性香氣物質的組成，本試驗通過基本指標測定方法和GC-MS 技術對該地區‘無刺大紅袍’花椒進行揮發性香氣物質組分分析，從而確定‘無刺大紅袍’花椒基本理化性狀和香氣組分，為甘肅省隴南市武都區‘無刺大紅袍’花椒的特性認知奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

本試驗在隴南市武都區兩水鎮金權無刺花椒種植農民專業合作社進行，試驗地位于甘肅省東南部（ 東經104°47′40″、北緯33°26′1″）， 海拔1 050 m，無霜期250 ～ 280 d，年平均氣溫14 ℃，最高氣溫39 ℃， 最低氣溫-7 ℃， 年降水量400 ～ 600 mm，年蒸發量約1 900 mm。供試的花椒品種為當地‘大紅袍’花椒和嫁接的‘無刺大紅袍’花椒（‘Thornless Dahongpao’pepper）在試驗過程中，按照花椒生產管理日歷進行除草等常規管理操作。

1.2 試驗材料

檢測的花椒采摘于隴南市武都區兩水鎮金權無刺花椒種植農民專業合作社，主要品種為‘大紅袍’花椒和嫁接的‘無刺大紅袍’花椒，采集時間為2019 年6 月。在花椒成熟時開始采集試驗樣品。花椒果實采樣時選擇對角取樣，選取10 株長勢基本一致且無病蟲害的花椒樹并標記，分別在每株花椒樹陰面與陽面的上、中、下部各隨機選取20 粒花椒，共1 200 粒花椒，將取得的花椒經液氮速凍后裝袋置于-80 ℃的冷凍條件下保存，用于花椒品質的測定，每項指標的測定各設3 個生物學重復。

1.3 花椒品質指標的測定

1.3.1 花椒殼指標的測定

水分含量采用二甲苯蒸餾法[16] 進行測定、花椒殼中粗蛋白含量的測定參照GB/T 6432-2018 7.2進行，花椒殼中的粗脂肪含量的測定參照GB/T6433-2006 進行，鉀、鈉、磷、鈣、鎂、鐵、鋅、銅、錳等元素指標的測定使用原子吸收儀參照曹葉霞等[17] 的方法進行。

1.3.2 花椒籽指標的測定

水分含量采用二甲苯蒸餾法[16] 進行測定、花椒殼中粗蛋白含量的測定參照GB/T 6432-2018 7.2進行，脂肪酸的含量使用氣質聯用法[18] 進行測定。

1.4 香氣組分與含量的測定

使用美國Thermo Scientific 1310-ISQ 氣相色譜質譜儀進行香氣成分分析，參照Qing[19] 和謝俊康等[20] 的方法（加以改進）進行測定。取各品種洗凈晾干的花椒果實20 g，用小型粉碎機打碎，將10 g 的花椒加入20 mL 的頂空瓶中，然后依次加入氯化鈉2.4 g、磁力攪拌轉子，用硅膠隔墊蓋緊，將DVB/CAR/PDMS 纖維萃取頭置于40 ℃下萃取30 min，結束后進行GC-MS 進樣分析，每個品種設3 個平行試驗。

氣相質譜條件：進樣量為1.0 μL，進樣口溫度為240 ℃，溫度控制程序為40 ℃、持續2 min，在3 ℃ /min 時升至210 ℃，在5 ℃ /min 時升至250 ℃，并保持5 min。質量檢測器中電子沖擊電壓為70 eV，掃描范圍為35 ～ 350 m/z。最后參考標準NIST 和Wiley 數據庫中的質譜檢索比對來鑒別檢測出的化合物。

1.5 數據處理使用Excel 2010 軟件進行數據統計，計算均值和標準差；采用SPSS 23.0 分析軟件進行顯著性分析（Duncan，P ＜ 0.05）和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同花椒干果皮品質指標的差異性分析

對不同品種‘大紅袍’花椒進行果實品質指標的測定，結果如表1 所示。從表1 可以看出，‘無刺大紅袍’花椒干果皮中水分含量低于‘大紅袍’花椒，兩者間差異顯著；鉀元素含量來看，‘無刺大紅袍’花椒中鉀元素含量達到了1 722.82 mg/100g，顯著高于‘大紅袍’花椒；磷元素、鈣元素含量變化與鉀元素一致，均表現為‘無刺大紅袍’花椒顯著高于‘大紅袍’花椒；從粗蛋白、粗脂肪、鈉、鐵元素含量來看，‘無刺大紅袍’花椒與‘大紅袍’花椒之間沒有顯著差異，含量接近；相反的是，‘大紅袍’花椒中鎂元素、鋅元素、銅元素和錳元素均顯著高于‘無刺大紅袍’花椒，其中銅元素含量差異最大，‘大紅袍’花椒比‘無刺大紅袍’花椒高76.58%。綜上可以得出，與‘大紅袍’花椒相比，‘無刺大紅袍’花椒干果皮中鉀元素、磷元素和鈣元素含量均顯著提高，水分、鎂元素、鋅元素、銅元素和錳元素顯著降低，粗蛋白、粗脂肪、鈉元素和鐵元素含量變化不大。

2.2 不同品種花椒籽品質指標的差異性分析

由表2 可知，不同品種花椒籽品質指標差異較小?；ń纷阎兴?、粗脂肪、棕櫚酸、油酸和亞油酸含量均表現為‘無刺大紅袍’花椒與‘大紅袍’花椒之間沒有顯著差異，兩者含量相近；硬脂酸和亞麻酸含量則表現為‘無刺大紅袍’花椒顯著高于‘大紅袍’花椒，其中，‘無刺大紅袍’花椒中硬脂酸含量達到了1.15%，比‘大紅袍’花椒高21.05%。

2.3 不同品種花椒干果皮揮發性物質的組分分析

對不同品種花椒的揮發性物質組分進行分析，結果如表3 所示。由表3 可以得出，不同品種花椒干果皮揮發性物質的組分影響不大?！疅o刺大紅袍’和‘大紅袍’花椒干果皮中共檢測出33 種揮發性物質，‘無刺大紅袍’花椒中檢測出31 種揮發性物質，‘大紅袍’花椒中檢測出32 種揮發性物質，兩者所共有的揮發性物質30 種，不同的揮發性物質3 種，分別為別羅勒烯、苯乙酮和Β-倍半水芹烯，其中別羅勒烯和Β- 倍半水芹烯是‘無刺大紅袍’花椒所特有的兩種揮發性物質，苯乙酮為‘大紅袍’花椒所特有的揮發性物質。含量方面，不同品種花椒的組分含量不盡相同，‘無刺大紅袍’花椒中含量較高的組分有乙酸芳樟酯、S-（-）- 檸檬烯、β- 月桂烯、檜烯、芳樟醇、桉葉油醇6 種，達到了總含量的84.67%，‘大紅袍’花椒中含量較高的組分為2- 氨基苯甲酸-3，7- 二甲基-1，6- 辛二烯-3- 醇酯、S-（-）- 檸檬烯、β- 月桂烯、檜烯、乙酸芳樟酯、芳樟醇和桉葉油醇7 種，達到了總含量的82.097%。大體組分含量相近但特征揮發性物質含量差異較大，2- 氨基苯甲酸-3，7- 二甲基-1，6- 辛二烯-3- 醇酯在‘大紅袍’花椒中相對含量最高，而‘無刺大紅袍’花椒中相對含量較低；乙酸芳樟酯在兩種花椒中均占有的較大的比重，但‘無刺大紅袍’中乙酸芳樟酯相對含量最高，‘大紅袍’花椒中相對含量較低，S-（-）- 檸檬烯、β- 月桂烯、芳樟醇和桉葉油醇在兩者間的含量差異小，均表現為‘無刺大紅袍’花椒中含量略高于‘大紅袍’花椒，相對含量分別達到了16.028%、14.946%、11.899% 和9.563%， 檜烯在兩者中相對含量差異較小，始終維持在13.3% 左右。

綜上可以得出，‘無刺大紅袍’花椒中主要特征香氣組分的相對含量均高于‘大紅袍’花椒，‘大紅袍’花椒中2- 氨基苯甲酸-3，7- 二甲基-1，6- 辛二烯-3- 醇酯可能是該花椒的主要特征香氣，可能與砧木有關。

2.4 不同品種花椒籽揮發性物質的組分分析

由表4 可以得出，不同品種花椒籽揮發性物質的組分影響較大?！疅o刺大紅袍’和‘大紅袍’花椒籽中共檢測出50 種揮發性物質。組分方面，‘無刺大紅袍’和‘大紅袍’花椒中檢均檢測出39 種揮發性物質，兩者所共有的揮發性物質28 種，不同的揮發性物質22 種。含量方面，‘無刺大紅袍’和‘大紅袍’花椒籽中揮發性物質組分差異雖大，但也有一定的共通性，兩者含量最高的揮發性物質均為S-（-）- 檸檬烯，‘大紅袍’花椒中相對含量高于‘無刺大紅袍’花椒，達到了37.533%，月桂烯和桉葉油醇含量的變化趨勢與S-（-）- 檸檬烯的表現一致，呈現出‘大紅袍’花椒中高于‘無刺大紅袍’花椒的結果，檜烯和2- 氨基苯甲酸-3，7-二甲基-1，6- 辛二烯-3- 醇酯的變化趨勢則相反，這兩種揮發性物質的相對含量表現為‘無刺大紅袍’花椒高于‘大紅袍’花椒，相對含量分別為11.133% 和17.492。兩種花椒共有的物質中相對含量較高的有5 種，分別為S-（-）- 檸檬烯、2- 氨基苯甲酸-3，7- 二甲基-1，6- 辛二烯-3- 醇酯、檜烯、月桂烯和桉葉油醇，占到了‘無刺大紅袍’和‘大紅袍’花椒籽總揮發性物質的85.541% 和87.847%。不同的揮發性物質中含量較高的有壬醛和2- 丁基四氫呋喃，相對含量分別為0.176% 和0.151%，其余不同的揮發性物質相對含量較低，均保持在0.1%以下。

2.5 不同品種花椒揮發性物質的種類分析

由表5 可知，‘無刺大紅袍’和‘大紅袍’花椒揮發性物質可以分為7 類，分別為烴類、醇類、酯類、醛類、酮類、酸類和其他類，花椒干果皮和花椒籽中揮發性物質含量均表現為烴類＞酯類＞醇類，其他類物質含量最低。不同的是，‘大紅袍’花椒干果皮中醛類物質含量大于酸類物質，而‘無刺大紅袍’花椒中醛類物質小于酸類物質，且‘大紅袍’花椒干果皮中酸類物質相對含量高于‘無刺大紅袍’花椒，而‘大紅袍’花椒籽中酸類物質相對含量低于‘無刺大紅袍’花椒。單一種類方面，兩個品種花椒干果皮中烴類物質占比相近，均為51.27%，‘大紅袍’花椒籽中烴類含量高于‘無刺大紅袍’花椒，達到了72.16%?！疅o刺大紅袍’花椒籽中酯類與醇類物質含量相差較大，而‘大紅袍’花椒籽中酯類與醇類物質含量相近，由此可以得出，不同品種花椒揮發性物質整體含量影響不大，但在花椒具體組分方面影響較大。

3 討 論

揮發性物質成分的構成及分布能為感官質量評價體系的構建提供理論依據，花椒風味品質同時受揮發性物質組分含量和比例結構的影響，尤其是組分構成的變化對香氣品質的形成更為重要[21]。

本研究從2 個品種花椒干果皮中共檢測出33 種揮發性物質，從各類揮發性物質的含量來看，兩者共有的成分主要有，乙酸芳樟酯、S-（-）- 檸檬烯、β-月桂烯、檜烯、芳樟醇、桉葉油醇。楊靜等[22] 對青花椒揮發性物質進行GC-MS 分析發現，芳樟醇、檜烯、月桂烯等是青花椒的主要揮發性物質，這與本試驗所得的結果基本一致。而王雪迪等[23] 通過研究得出，花椒干果皮中香氣物質含量最高的4種物質是桉樹醇、芳樟醇、4- 萜烯醇、乙酸松油酯。所得的結果不完全相同，但均發現芳樟醇是花椒揮發性成分的主要組成成分之一，出現差異的原因可能是揮發性物質易受氣候條件（日照時間、降水量、干燥度、氣溫等）以及土壤特性等的影響[24]。通常認為，在果實中包含的多種揮發性化合物質中，只有一種或幾種關鍵成分對果實品質和風味的形成起著主要作用[25]，結合他人和筆者的研究結果可以推測，芳樟醇在多數花椒干果皮中均作為主要香氣組分存在，可能是所有品種花椒最關鍵的揮發性物質之一。根據本研究結果可以得出，不同品種花椒的基本品質與香氣物質組分與含量也不同，而本試驗只是進行了兩個品種的品質分析，對出現差異的調控機理并未研究，因此，以后的研究方向可以在品質分析的基礎上進一步進行機理研究，明確出現差異的機理，為花椒的遺傳育種等提供理論依據。

4 結 論

與‘大紅袍’花椒相比，‘無刺大紅袍’花椒干果皮中水分、鉀元素、磷元素和鈣元素含量均顯著提高，鎂元素、鋅元素、銅元素和錳元素顯著降低；花椒籽中硬脂酸和亞麻酸含量顯著提高。對香氣物質的測定發現，‘無刺大紅袍’花椒干果皮中檢測出揮發性物質31 種，乙酸芳樟酯、S-（-）- 檸檬烯、β- 月桂烯、檜烯、芳樟醇、桉葉油醇在‘無刺大紅袍’花椒干果皮中含量較高，別羅勒烯和Β- 倍半水芹烯是‘無刺大紅袍’所特有的兩種揮發性物質?！疅o刺大紅袍’花椒籽中檢測出39 種揮發性物質，S-（-）- 檸檬烯和月桂烯在‘無刺大紅袍’花椒籽中相對含量最高。烴類物質是花椒香氣物質的主要組成成分。

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[ 本文編校：李義華]