不同成熟度對紅果參果實品質及香氣成分的影響

孔方南，黎新榮，趙 靜，周之珞，周彩霞，顏楨靈，羅培四，卓福昌，黃麗君，韋 優,

（1.廣西農業科學院廣西南亞熱帶農業科學研究所，廣西龍州 532415；2.廣西農業科學院廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所，廣西南寧 530001）

紅果參Cyclocodon lancifolius（Roxburgh）Kurz又名蜘蛛果、山荸薺，為桔?？戚嗙娀▽僦参颷1-2]。紅果參為小型漿果，風味獨特，鮮食具有滋補、保健等功效[3]，是一種新興的優稀經濟水果。目前關于紅果參果實研究主要有營養成分、化學成分和礦質元素[4]等分析，尚未見系統判斷其果實成熟度的標準。因此，開展不同成熟度紅果參果實品質鑒定具有重要意義。

果實品質主要包括果形、色澤、單果質量等因素構成的外觀品質，以及糖、酸、維生素等因素構成的內在品質。此外，香氣物質在果實風味形成中起著重要的作用[5]，果實香氣能夠客觀地反映果實的風味特點及成熟度，不同成熟度的果實營養成分和香氣物質變化具有明顯差異[6-7]，影響消費者的喜好程度。研究表明，果實成熟度不足，外觀色澤差，糖分積累不足[8]，香氣物質含量低，風味不足；成熟度高，果肉綿軟過分成熟[9]，香氣物質含量下降，風味變淡，產生品質劣變現象[10]。因此，選擇適宜成熟度對果實進行采收至關重要。國內外關于果實采收成熟度的標準多樣，包括果實的生育期[11]、采收時間[12]、果皮顏色[13]、可溶性固形物[14]等指標的標準。然而，通過單一指標判斷果實采收成熟度存在誤差大的缺點。本文以紅果參果實為試驗材料，通過對比不同成熟度紅果參果實外觀品質、營養品質及香氣物質的差異，以期為紅果參果實品質評價及適時采收提供科學的判斷指標和依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅果參果實 采自優稀野生果樹種質資源圃。根據果實發育天數和果皮顏色分別于2022 年2 月10 日（成熟度I，花后130 d）、2 月15 日（成熟度II，花后135 d）、2 月20 日（成熟度III，花后140 d）、2 月25 日（成熟度IV，花后145 d）和3 月2 日（成熟度V，花后150 d）進行采摘。5 個成熟度果皮顏色分別為少半紅棕色、過半紅棕色、過半紫紅色、紫紅色、紫黑色。圖1 為不同成熟度紅果參果實，采樣后裝入保鮮盒運回實驗室。

圖1 不同成熟度紅果參果實Fig.1 Different maturity of C.lancifolius fruit

6890N-5975B 氣質聯用儀 美國安捷倫公司；Blue Ttar B 紫外可見分光光度計 北京萊伯泰科儀器股份有限公司；GY-4 數顯果實硬度計 樂清市艾德堡儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 果實外觀品質

1.2.1.1 果實大小 采用游標卡尺測量果實的橫徑（mm）和縱徑（mm）并計算果形指數（以果實縱徑與橫徑比值表示）。

1.2.1.2 單果質量 采用電子天平稱量各個成熟度果實質量，計算果實平均單果質量（g）。

1.2.1.3 果實硬度 隨機選取每個成熟度果實，在每個果實取3 個點，使用果實硬度計測定（探頭直徑3.53 mm，測定深度4.00 mm），取平均值，結果以kg/cm2表示。

1.2.2 果實營養品質 可溶性固形物含量（%）采用手持式折光儀測定，維生素C 含量（mg/100 g）、可滴定酸含量（%）參考高俊鳳[15]的方法測定。

1.2.3 果實香氣成分

1.2.3.1 樣品前處理 頂空固相微萃取將不同成熟度的紅果參果實洗凈瀝干水分，放入搗碎機搗碎，準確稱取2 g 果漿置于頂空瓶中，加3 mL 飽和NaCl溶液密封，于80 ℃磁力攪拌器上加熱平衡30 min，使用100 μL PDMS 萃取纖維頭萃取30 min，待萃取結束后，240 ℃解析附5 min。

1.2.3.2 色譜條件 色譜柱為HP-5 MS 石英彈性毛細管柱（30 m×250 μm×0.25 μm），載氣為99.99%氦氣，載氣流速為1.0 mL/min，進樣口溫度240 ℃，不分流進樣；升溫程序：起始色譜柱溫度為45 ℃保持4 min，以6 ℃/min 的速率升至130 ℃，再以10 ℃/min 的速率升至240 ℃保持8 min。

1.2.3.3 質譜條件 采用EI 離子源，離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度280 ℃，四級桿溫度180 ℃，電子能量70 eV，質量掃描范圍為40～600 amu。

1.2.3.4 定性與定量 檢測出的化合物質譜圖經計算機檢索與NIST 14 標準譜庫相匹配，選出相似度大于80%的化合物，并結合相關質譜資料進行人工圖譜解析定性。采用仲辛醇（5000 μg/kg）作為內標物質定量香氣物質含量，公式如下：

1.3 數據處理

運用Microsoft Excel 2010 對數據進行初步分析，利用SPSS 20.0 對數據進行單因素 ANOVA 分析（顯著性分析）及主成分分析，采用Microsoft Excel 2010、Origin 2018 進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同成熟度對紅果參果實外觀品質影響

2.1.1 不同成熟度對果形指數和單果質量的影響由圖2A～2C 可知，隨紅果參果實成熟度的增加，果實縱徑及果形指數表現為先下降后上升的趨勢，果實橫徑表現為整體上升的趨勢。成熟度I 的紅果參果實縱徑最大（15.36 mm），與成熟度III 的果實縱徑差異顯著（P＜0.05），其它成熟度之間均差異不顯著（P＞0.05）；成熟度I 的果實橫徑最?。?0.36 mm）、果形指數最大（0.76），與其它成熟度的果實橫徑及果形指數均差異顯著（P＜0.05），成熟度II～V 的果實橫徑及果形指數之間均差異不顯著（P＞0.05）。隨紅果參果實成熟度的增加，果實外形逐漸扁圓，可能是受中果皮細胞膨大的影響，赤道中部細胞膨大快于兩端[16]。

圖2 不同成熟度對果形指數和單果質量的影響Fig.2 Effect of different maturity on fruit shape index and weight

由圖2D 可知，隨紅果參果實成熟度的增加，單果質量表現為先上升后下降的趨勢，成熟度IV 的單果質量最大（3.79 g），且與成熟度V 的單果質量顯著大于其它成熟度（P＜0.05），成熟度I～III 的單果質量差異不顯著（P＞0.05），成熟度IV 與成熟度V 的單果質量差異不顯著（P＞0.05）。

2.1.2 不同成熟度對硬度的影響 硬度作為果實成熟的重要指標，直接影響果實的品質和貯藏性[17]。由圖3 可知，成熟度IV 的紅果參果實硬度最大（達到6.88 kg/cm2），顯著大于其它成熟度（P＜0.05），其它成熟度之間均差異不顯著（P＞0.05）。紅果參果實成熟過程中，果實硬度呈先上升后下降的趨勢，是由于果實未成熟時果膠與纖維素結合形成非水溶性的原果膠使果實硬度增強，隨著果實成熟度提高，果膠與纖維素分離形成水溶性果膠，導致果實軟化、硬度降低[18]。

圖3 不同成熟度對硬度的影響Fig.3 Effect of different maturity on hardness

2.2 不同成熟度對紅果參果實營養品質影響

可溶性固形物是衡量果實成熟的重要指標，其含量高低影響著果實的風味[19]。由圖4A 可知，成熟度越高的果實可溶性固形物含量越高。成熟度I 的果實可溶性固形物含量最低（只有9.50%），成熟度V 的果實可溶性固形物含量最高（達到13.75%），顯著高于其它成熟度（P＜0.05）。紅果參果實的可溶性固形物含量隨著成熟度增加而上升的原因在于果實成熟過程中淀粉轉化，導致可溶性固形物不斷積累[20]。

圖4 不同成熟度對紅果參果實營養品質的影響Fig.4 Effect of different maturity on nutritional quality of C.lancifolius fruit

可滴定酸含量是評價果實口感及營養的常規指標。由圖4B 可知，紅果參果實發育期間，可滴定酸含量為0.22%～0.31%，不同成熟度之間的差異不顯著（P＞0.05）。

維生素C含量是果實重要的營養品質指標[21]。由圖4C 可知，隨紅果參果實成熟度的增加，維生素C 含量表現為上升的趨勢。成熟度I 的果實維生素C 含量是最低點（僅有18.80 mg/100 g），成熟度IV～V 的果實維生素C 含量處于高水平，均顯著高于其它成熟度（P＜0.05），成熟度V 的果實維生素C 含量最高（達到47.76 mg/100 g）。

2.3 不同成熟度對紅果參果實香氣影響

2.3.1 不同成熟度紅果參果實的香氣組分及含量分析 通過GC-MS 分析，所有供試樣品共檢測到揮發性物質39 種，分別包含醇類5 種、醛類6 種、萜類13 種、烷烴類7 種、酯類4 種、酮類1 種、酸類1 種以及其他物質2 種。由表1 可知，5 個成熟度紅果參果實中分別檢測出揮發性物質13、24、22、19 和18 種，其中乙醇、反式-2-己烯醇、反式-2-己烯醛、異松油烯、α-松油醇和香葉醇是所有成熟度下共有揮發性物質。成熟度Ⅰ的紅果參果實中特有揮發性物質有3 種，分別為壬醛、正十五烷和正十七烷，相對含量占比為4.86%；成熟度II 的果實中特有揮發性物質有4 種，分別為α-布藜烯、正二十七烷、（E）-2-甲氧基-4-（1-丙烯基苯酚）和1,2,4a,5,6,8a-六氫-1-異丙基-4,7-二甲基萘，相對含量占比2.18%；成熟度III 的果實中特有揮發性物質有4 種，分別為2,6-二甲基-3,7-辛二烯-2,6-二醇、2-（4-甲基-3-環己烯-1-基）丙醛、十六醛、月桂烯，相對含量占比為1.25%；成熟度IV 的果實中特有揮發性物質有1 種，為γ-松油烯，占比僅為0.11%；成熟度V 時紅果參果實中特有揮發性物質有3 種，分別為反式-2-己烯甲酯、十五酸乙酯和乙酸，相對含量占比為1.52%。由此表明，5 個成熟度的紅果參果實中檢測出的特有揮發性物質相對含量較少，對果實風味影響不大。

表1 不同成熟度紅果參果實揮發性物質組成及含量Table 1 Composition and content of volatile substances of C.lancifolius fruit with different maturity

由表2 可知，紅果參果實發育期間，醇類、萜類和烷烴類是主要香氣物質類型，三類香氣物質含量占比分別為 96.76%、96.86%、98.66%、98.30%和96.47%。紅果參果實成熟過程中，成熟度I 的果實中含量最多的是醇類物質，占總揮發性成分含量的42.52%，其中乙醇和反式-2-己烯醇分別占總含量的35.19%和7.33%；成熟度II 和V 的果實中含量最高的香氣物質均是烷烴類物質，占比分別為52.88%和37.55%，其中成熟度II 的果實中正二十一烷和正十九烷分別占總含量較高，分別為33.72%和15.56%，而成熟度V 的果實中正十九烷和正十六烷占比較高，分別為20.09%和15.76%；成熟度III 和IV 的果實中含量最高的香氣物質均為萜類物質，分別占所有香氣的總含量的47.94%和66.67%，其中芳樟醇含量最高，占所有香氣的總含量高達26.52%和39.27%。由此表明，不同成熟度紅果參果實的香氣物質組成及含量差異較大，呈現出不同的風味，可以通過控制采收成熟度對果實進行品質分級，或是根據不同成熟度果實的風味特性進行深加工。

表2 不同采收成熟度紅果參果實香氣物質種類及含量Table 2 Types and contents of aroma substances of C.lancifolius frui with different maturity

2.3.2 香氣活性值和香氣類型 香氣活性值（odor activity value，OAV）由香氣物質的濃度及其閾值比值得到，是判斷香氣物質對果實風味的貢獻大小的有效評價尺度[22-23]。OAV＞1 為果實的關鍵香氣物質，OAV＞10 為果實的重要香氣物質，OAV 越高則對果實風味貢獻越大。由表3 可知，5 個采收成熟度紅果參果實鑒定出關鍵香氣物質18 種，包括醇類2 種、醛類4 種、萜類10 種和酯類2 種。其中，芳樟醇和橙花醚的OAV 值超過1000，因此，它們對紅果參果實香氣影響顯著；苯甲酸芐酯、反式-2-己烯醇、苯乙 醛、香葉醇和壬醛的OAV 值超過100，是紅果參果實的主要香氣物質；α-松油醇、D-檸檬烯、正己醇、反式-2-己烯醛、己醛、橙花醇、順式-β-羅勒烯、月桂烯、異松油烯和（E）-β-羅勒烯的OAV 值超過10，是紅果參的重要香氣物質。反式-2-己烯醇和香葉醇是紅果參果實所有成熟度下共有的主要香氣物質，且對不同成熟階段的果實風味貢獻大小不同。

表3 不同成熟度紅果參果實香氣活性值與香氣類型Table 3 Odor activity value and aroma types of C.lancifolius fruit with different maturity

由表3 可知，紅果參果實主要香氣類型為果香型（5 種）、青香型（4 種）、花香型（11 種）、辛香型（5 種）、木香型（1 種）、草香型（1 種）和醛香型（1 種）。具有高、中、低等香氣強度的揮發物分別為9 種、13 種和1 種。醇類物質以青香型為主，反式-2-己烯醇和正己醇具有蔬菜、嫩葉的青香特征，是成熟度V 的紅果參果實重要香氣物質，OAV 值均高于其它成熟度；順-α,α-5-三甲基-5-乙烯基四氫化呋喃-2-甲醇具有花香特征；乙醇具有酒精的辛香特征。醛類物質以青香型為主，反式-2-己烯醛和己醛具有蔬菜香、油脂、青草的青香特征；苯乙醛具有玫瑰花、風信子、蜂蜜香氣的花香特征，是成熟度V 的紅果參果實主要香氣物質，OAV 值高于成熟度Ⅰ的果實；壬醛具有玫瑰、柑橘、青葉香、脂肪氣息的醛香特征，是成熟度Ⅰ的紅果參果實獨有主要香氣物質（OAV 達400.00），呈現出未成熟果味。萜類物質以花香型為主，芳樟醇、橙花醚、橙花醇、香葉醇、順式-β-羅勒烯具有佛手柑、橙花、木蘭、玫瑰等花香特征；α-松油醇、D-檸檬烯、γ-松油烯具有柑橘、檸檬等果香特征；異松油烯具有松木的木香特征；（E）-β-羅勒烯具有甜草本的草香特征，存在于成熟度II～IV 的果實，且成熟度IV 的果實OAV 值高于其它成熟度；月桂烯具有胡椒的辛香特征，是成熟度III 的紅果參果實獨有重要香氣物質（OAV 達54.67），可以作為鑒別果實成熟的重要參考；芳樟醇、D-檸檬烯、順式-β-羅勒烯和異松油烯是成熟度IV 的紅果參果實重要香氣物質，OAV 值高于其它成熟度。酯類物質中苯甲酸芐酯具有杏仁、櫻桃味的果香特征，是成熟度II 的紅果參果實主要香氣物質，OAV 值高于其它成熟度；苯甲酸甲酯具有花香、蜂蜜氣味等花香特征，存在于成熟度IV～V 的果實，豐富紅果參果實的風味。

為直觀展示紅果參果實發育的香氣特征，以香氣物質OAV 加和值設定閾值繪制香氣輪廓圖。由圖5 可以看出，紅果參果實發育過程中花香型占比重均高于其它香型，貢獻率為77.98%～96.75%，呈先增加后減少趨勢，成熟度III 時貢獻率最高；成熟度I 具有獨特的醛香特征，貢獻率高達13.18%，僅次于花香型香氣物質的貢獻率；成熟度III 辛香特征明顯，貢獻率為0.33%，其它成熟度的不明顯，貢獻率僅為0.01%；成熟度IV 中青香型、花香型、木香型及草香型的香氣物質OAV 加和值均高于其它成熟度，香氣最濃郁，是果實特征香型形成的關鍵時期；成熟度V 仍具有明顯的果香特征、青香特征、花香特征，其他香氣特征減少或消失。由此可知，青香、花香和果香是紅果參果實典型香氣特征。

圖5 不同成熟度紅果參果實揮發物香型分布及貢獻率Fig.5 Distribution and contribution of volatile compounds aroma of C.lancifolius fruit with different maturity

2.4 不同成熟度紅果參果實品質及香氣成分綜合評價

紅果參果實的8 個品質指標相關數據和18 個關鍵香氣物質OAV 使用SPSS 軟件將數據標準化后進行主成分分析（principal component analysis，PCA）。主成分的特征根和貢獻率是選擇主成分的依據[27]。由表4 所示，主成分特征值大于1 有4 個，方差貢獻率分別為50.673%、29.711%、11.857%、7.759%，累計貢獻率達到100.00%，基本解釋26 個變量中的大部分信息，因此本研究選擇前4 個為主成分。

表4 主成分的方差解釋Table 4 Variance interpretation of principal components

主成分載荷矩陣反映各變量指標與各主成分之間的關系，載荷系數絕對值越大，表明該變量與對應主成分的關聯程度越大[28]。由表5 可知，第一主成分對應較大的特征向量有果形指數、α-松油醇、D-檸檬烯、橙花醚、香葉醇、異松油烯，因橙花醚的載荷值最大，故為第一主成分因子。第二主成分對應較大的特征向量為可溶性固形物含量、可滴定酸含量、反式-2-己烯醛，因可滴定酸含量的載荷值最大，故為第二主成分因子。第三主成分對應較大的特征向量為苯甲酸芐酯、己醛、月桂烯，因月桂烯的載荷值最大，故為第三主成分因子。第四主成分對應較大的特征向量為硬度、苯甲酸甲酯，因硬度的載荷值最大，故為第四主成分因子。綜上可知，橙花醚、可滴定酸含量、月桂烯、硬度具有較強的代表性，可以作為綜合評價紅果參果實品質的重要指標。

表5 主成分載荷矩陣Table 5 Principal component load matrix

以4 個主成分和其對應的特征值占總特征值的比值為權重，得到主成分綜合模型：F綜合=（F1×50.673+F2×29.711+F3×11.857+F4×7.759）/100，計算出不同成熟度紅果參果實品質綜合得分和排名。由表6 可知，紅果參果實綜合得分隨著成熟度增加呈先上升后下降趨勢，其中成熟度I～II 的綜合得分為負值，成熟度III～V 為正值，表明從成熟度III 開始果實品質逐漸變優，成熟度IV 的綜合得分最高，果實品質最好，成熟度V 的綜合得分低于成熟度IV，表明成熟度V 的果實品質有下降趨勢。同時，成熟度V 獨有的乙酸成分和果皮表面裂紋可作為果實品質降低的佐證。主成分綜合模型評價品質方法在柚[29]、梨[30]的研究已被應用。綜上所述，可利用PCA 綜合模型對紅果參果實品質進行綜合評價。

表6 不同成熟度紅果參果實品質綜合得分Table 6 Comprehensive quality score of C.lancifolius fruit with different maturity

3 結論

以果實發育天數和果皮顏色作為標準，選擇橙花醚、可滴定酸含量、月桂烯、硬度作為紅果參果實品質檢測的代表性指標，可判斷紅果參果實不同成熟度下的品質及香氣物質的差異。綜合外觀、營養品質指標及香氣成分可知，紅果參果實成熟度III～V（花后140～150 d）時具備青香、花香和果香香氣特征，果實品質及風味佳，可作為采收標準。針對鮮食或短距離運輸的情況，成熟度IV（花后145 d）時果皮呈紫紅色，單果質量在3.79 g 左右，硬度在6.88 kg/cm2左右，可溶性固形物含量在12.25%左右，可滴定酸含量在0.26%左右，維生素C 含量在43.11 mg/100 g左右，香氣最濃郁，為最適采收成熟度。