福紅李三個成熟階段果實營養品質與香氣特征分析

林炎娟 葉新福 方智振 周丹蓉

（福建省農業科學院果樹研究所，福建 福州 350013）

李（PrunussalicinaLindl.）屬于薔薇科（Rosaceae）李屬（Prunus）植物，栽培歷史悠久，果實營養豐富、酸甜可口，深受消費者青睞［1］。但是，李是溫帶落葉果樹，在休眠期需要一定的低溫才能解除休眠，缺乏冬季低溫會導致開花延遲或不正常開花，并對果實品質和產量產生負面影響，在全球氣候變暖的背景下，培育低需冷量李品種尤為迫切［2-3］。

福紅李是三月李經60Co-γ 射線輻照（輻射劑量為50 Gy）誘變選育出的李新品種［4］，多年觀察發現，該品種具有低需冷量、早熟和紅皮紅肉等優點，適宜南方種植，可為南方地區因低溫不足制約李生產提供替代品種。目前，該品種在福建、貴州、廣西、海南和寧夏等李主要產區均有種植，畝產量最高可超過2 000 kg，具有很好的市場前景。鑒于果實品質是決定市場接受度和商品價值的重要因素，明確該品種的品質特征，可助力品種示范與推廣。而糖類、有機酸、氨基酸和揮發性成分等物質組成和含量是評價果實品質的重要指標，對風味和口感有重要影響［5］。

已有研究表明，不同品種李果實品質成分和含量有所差異。例如，劉碩等［6］分析了多個李品種糖酸組分，發現歐洲李果實糖酸組成以葡萄糖、山梨醇、奎寧酸和蘋果酸為主，而中國李糖酸組分以蔗糖和蘋果酸為主，由此二者形成不同風味。Singh 等［7］研究發現，Amber Jewel 果實中糖組分以果糖為主，其次是葡萄糖、山梨醇和蔗糖等。陳守一等［8］研究認為，16份晚熟李的果實營養成分具有一定差異和自身特性。祝建等［9］對湖北省栽培的30 個李品種的品質進行分析發現，其展現出豐富的多樣性。王珊珊等［10］分析了東北地區10 份李種質資源果實香氣成分，發現不同品種之間既有共有香氣成分，又有特異香氣成分。此外，不同成熟度果實品質有所不同。Yu等［11］研究發現，皇冠李果實中葡萄糖含量隨成熟度增加顯著積累。薛曉敏等［12］研究發現，金艷和金豐李果實中蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨醇含量和金豐總酸含量隨著成熟度增加均呈上升趨勢，而金艷總酸含量隨著成熟度增加呈先增后降趨勢。但關于福紅李的研究目前主要集中在基因鑒定方面［13-14］，對其不同成熟階段較為全面的品質特征尚不清楚。因此，本研究對三個成熟階段果實的營養品質指標及香氣組分進行檢測分析，旨在完善福紅李的品質特征研究，同時為李優質育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

福紅李采自福建省福州市永泰縣蓋洋鄉前湖村仙亭山李果園（118°29′E，25°50′N，海拔650 m），根據不同發育期將果實分為花后130 d（130 days after flowering，130DAF）、花后140 d（140 days after flowering，140DAF）和花后150 d（150 days after flowering，150DAF），分別代表七成熟、八成熟和九成熟三個成熟階段。

甲醇、乙腈（色譜級），上海安譜實驗科技股份有限公司；磷酸（色譜級），上海麥克林生化科技有限公司；磷酸氫二鉀（分析純）、蔗糖、果糖、葡萄糖、麥芽糖、酒石酸、琥珀酸、丙酮酸、檸檬酸、奎寧酸、蘋果酸（標準品，色譜級），上海源葉生物科技有限公司；乙酸（色譜級），阿拉丁試劑（上海）有限公司；氨基酸（標準品，色譜級），美國sigma試劑公司；可溶性糖含量和異檸檬酸含量測定試劑盒，蘇州格銳思生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

NH300 型便攜式色差儀，深圳市三恩馳科技有限公司；PAL-1型數顯折射儀，日本ATAGO公司；TLG-16低溫離心機，湖南湘儀離心機有限公司；干式氮吹儀，無錫沃信儀器有限公司；LC-100 液相色譜儀，上海伍豐科學儀器有限公司；MD190酶標儀，美谷分子儀器（上海）有限公司；FlavourSpec?風味分析儀，德國G.A.S.公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 色差值測定 色差值測定采用NH300型便攜式色差儀，以白板為對照，測定不同成熟階段李果實果皮和果肉的亮度（L*）、紅綠度（a*）、黃藍度（b*）、彩度值（C*）和色調角（h*），果皮測定部位為果實赤道中心，果肉測定部位為果實赤道切去小圓片的圓心處，每個處理10 個果實，3個重復。

1.3.2 可溶性固形物、可溶性糖、異檸檬酸含量和糖酸比測定 可溶性固形物含量采用PAL-1 型數顯折射儀測定，其中，每兩個果實混合擠汁測定一次數據，每個處理10個果實，3個重復；可溶性糖和異檸檬酸含量采用蘇州格銳思生物科技有限公司試劑盒測定；糖酸比為可溶性糖與總酸含量的比值，其中，總酸含量測定參照GB 12456-2021《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》［15］。以上測定均為果肉樣本。

1.3.3 葡萄糖、蔗糖、果糖和麥芽糖含量測定 樣本提取：稱取約0.20 g 果肉樣本，加入1.5 mL 40%乙腈水溶液進行研磨提取，然后室溫超聲30 min，冷卻后定容1.5 mL，12 000 r·min-1離心10 min，經0.45 μm 濾膜過濾后待測。

液相色譜條件：LC-100 液相色譜儀，Dikma Polyamino HILIC（250 mm×4.6 mm，5 μm），Shodex RI-201H 視差檢測器；流動相60%乙腈水溶液；進樣量10 μL，流速1 mL·min-1，柱溫30 ℃，示差檢測器溫度40 ℃。以保留時間定性，外標法繪制標準曲線定量（表1）。

表1 糖標準曲線Table 1 Sugar standard curve

1.3.4 有機酸含量測定 樣本提取：精確稱取約0.20 g 果肉樣本，加入1.5 mL 80%甲醇水溶液充分研磨磨碎，45 ℃超聲提取30 min，12 000 r·min-1、4 ℃離心10 min，取上清液，氮吹吹干，加入1 mL 流動相溶液渦旋震蕩溶解，經0.45 μm濾膜過濾后待測。

液相色譜條件：LC100高效液相色譜儀，紫外檢測器SPD-20A，柱溫箱CTO-20AC，C18反相色譜柱（150 mm×4.6 mm，5 μm），流動相：0.1%磷酸水溶液，pH 值2.7；進樣量10 μL，流速0.7 mL·min-1，柱溫30 ℃，紫外波長210 nm。以保留時間定性，外標法繪制標準曲線定量（表2）。

表2 有機酸標準曲線Table 2 Organic acid standard curve

1.3.5 氨基酸含量測定 樣本提取：（1）稱取約0.50 g果肉樣本，按0.007 5 L·g-1的比例加入6 mol·L-1鹽酸溶液，研磨成勻漿；（2）用移液器吸取1 mL 勻漿液，轉移至水解管中，充氮氣5 min，然后密閉，放置在烘箱中，110 ℃水解18 h；（3）將水解后的樣品轉移至1.5 mL離心管，12 000 r·min-1離心5 min；（4）取0.5 mL 上清轉移至潔凈的離心管，然后放置在真空離心濃縮儀中，真空干燥直至無明顯可見的液體；（5）加入0.5 mL 0.1 mol·L-1的鹽酸溶液，用移液器反復吹吸，使樣品充分溶解；（6）12 000 r·min-1離心5 min，將上清液轉移至新的離心管中備用。

樣品衍生：（1）取200 μL 樣品加入20 μL 正亮氨酸，混勻；（2）加入100 μL 三乙胺溶液，100 μL 異硫氰酸苯酯溶液，混勻后室溫放置1 h；（3）加入400 μL 正己烷，劇烈振蕩15 s，然后12 000 r·min-1離心2 min；（4）取下層液上機進行高效液相色譜儀（high performance liquid chromatography，HPLC）分析。標準品衍生方法同樣品衍生。

液相色譜條件：LC-100 高效液相色譜儀、氨基酸專業柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相A：0.05 mol·L-1乙酸鈉水溶液（冰乙酸調節pH 值為6.50）；流動相B：甲醇∶乙腈∶水=20∶60∶20（V∶V∶V） （流動相梯度見表3）；進樣量10 μL，流速1.0 mL·min-1，柱溫35 ℃，紫外波長254 nm。以保留時間定性，外標法繪制標準曲線定量（表4）。

表3 流動相梯度Table 3 Mobile phase gradient/%

表4 氨基酸標準曲線Table 4 Amino acid standard curve

1.3.6 揮發性成分測定方法 本次氣相色譜離子遷移譜聯用儀（gas chromatography ion migration spectrometer，GC-IMS）分析委托山東海能科學儀器有限公司應用實驗室完成，樣品寄送采用干冰和冰袋包裝后運輸。

樣品制備：稱取3.50 g 液氮速凍的均勻大小果肉塊樣品，直接裝入20 mL頂空瓶中。

氣相-離子遷移譜分析條件：分析時間為30 min；色譜柱類型為MXT-5、15 m、0.53 mm ID、1.0 μm df；柱溫為60 ℃；載氣/漂移氣為氮氣；離子遷移譜溫度為45 ℃。

自動頂空進樣條件：進樣體積為500 μL；孵化時間為15 min；孵化溫度為40 ℃；進樣針溫度為85 ℃；孵化轉速為500 r·min-1。

氣相色譜條件：運行時間為30 min，初始2 mL·min-1，保持2 min 后8 min 內升至10 mL·min-1，10 min 內升至100 mL·min-1，10 min內升至150 mL·min-1。

數據處理：采用GC-IMS 設備自帶儀器分析軟件對揮發性成分進行定性定量和圖譜繪制。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2016 軟件進行數據處理、統計分析及作圖，應用SPSS 24.0 軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同成熟階段福紅李果實外觀及色差值

由圖1 可知，隨著成熟度的增加，李果皮和果肉紅色區域逐漸增大，顏色越來越深。不同成熟階段李果皮和果肉色差值見表5。由表5可知，不同成熟階段李果皮和果肉亮度（L*）、紅綠度（a*）、黃藍度（b*）、彩度值（C*）和色調角（h*）變化趨勢不同。隨著成熟度的增加，果皮L*值呈現先上升后下降趨勢，果肉L*值呈現先下降后上升趨勢；果皮和果肉a*值均呈現逐漸上升趨勢；果皮和果肉b*值均呈現先下降后上升趨勢；果皮C*值呈現先下降后上升趨勢，果肉C*值呈現上升趨勢；果皮h*值呈現下降趨勢，果肉h*值呈現先下降后上升趨勢。

圖1 不同成熟階段福紅李果實外觀Fig.1 Appearance of Fuhong plum at different maturity stages

表5 不同成熟階段福紅李果皮和果肉色差值Table 5 Chromatic aberration value of peel and pulp of Fuhong plum at different maturity stages

2.2 不同成熟階段福紅李果實糖含量

由表6 可知，蔗糖、葡萄糖和果糖分別占可溶性糖含量的36.61%～49.28%、23.31%～26.50%和18.12%～20.42%，是福紅李果肉中的主要糖類。140DAF 和150DAF階段李果實可溶性固形物含量接近，顯著高于130DAF。可溶性糖和蔗糖隨成熟度增加不斷積累，150DAF 階段李果實可溶性糖和蔗糖含量均顯著高于130DAF 和140DAF。葡萄糖含量隨成熟度增加呈現先上升后下降趨勢，140DAF階段葡萄糖含量顯著高于130DAF 和150DAF。不同成熟階段李果實果糖含量差異不顯著。相較前三個糖組分，麥芽糖在李果實中含量較低，隨成熟度增加呈現先下降后上升趨勢。

表6 不同成熟階段福紅李果實可溶性固形物及糖含量Table 6 Soluble solids and sugar content of Fuhong plum at different maturity stages

2.3 不同成熟階段福紅李果實有機酸含量

由表7可知，本研究從福紅李果肉中鑒定出7種有機酸，包括蘋果酸、琥珀酸、檸檬酸、異檸檬酸、奎寧酸、丙酮酸和酒石酸。蘋果酸是福紅李果肉中的主要有機酸，含量遠高于其他6種有機酸，占有機酸總含量高達88.76%，且隨成熟度增加，呈現先上升后下降趨勢，在140DAF 階段含量最高，為17.03 mg·g-1。果實內琥珀酸、檸檬酸和丙酮酸含量較低，隨成熟度增加，呈逐漸上升趨勢。異檸檬酸含量隨成熟度增加呈現先下降后上升趨勢，奎寧酸和酒石酸含量隨成熟度增加呈現先上升后下降趨勢。

表7 不同成熟階段福紅李果實有機酸含量Table 7 Organic acid content of Fuhong plum at different maturity stages/（mg·g-1）

2.4 不同成熟階段福紅李果實糖酸比分析

由表8可知，150DAF果實糖酸比顯著高于130DAF和140DAF（P＜0.05）。由此可見，150DAF 福紅李果實表現出更佳的食用品質。

表8 不同成熟階段福紅李果實糖酸比Table 8 Soluble solids and sugar content of Fuhong plum at different maturity stages

2.5 不同成熟階段福紅李果實氨基酸含量

由表9可知，在整個成熟期，9個非必需氨基酸和7個必需氨基酸含量范圍分別為11.58～357.47、55.59～176.63 μg·g-1，其中，在必需氨基酸中，含量最高的是亮氨酸，其次是賴氨酸和蘇氨酸，含量最低的是蛋氨酸。不同氨基酸含量隨成熟度變化呈現不同變化趨勢，組氨酸含量隨成熟度增加呈現先下降后上升趨勢，甘氨酸、丙氨酸、賴氨酸、天冬氨酸、蛋氨酸和精氨酸含量隨成熟度增加呈逐漸上升趨勢，其他氨基酸含量隨成熟度增加均呈現先上升后下降趨勢，組間差異顯著（P＜0.05）。由此可見，氨基酸多數在成熟度后期140DAF和150DAF積累。

表9 不同成熟階段福紅李果實氨基酸含量Table 9 Amino acid content of Fuhong plum at different maturity stages/（μg·g-1）

2.6 不同成熟階段福紅李果實揮發性成分

2.6.1 不同成熟階段福紅李果實揮發性成分譜圖對三個不同成熟階段福紅李果實揮發性成分進行分析，由儀器自帶LAV 分析軟件中的Reporter 插件程序獲得3D 譜圖（圖2）。X 軸表示遷移時間，Y 軸表示保留時間，Z 軸表示峰強度，紅色垂直線表示離子峰，離子峰右側區域每一點代表一種揮發性成分，顏色深淺程度代表揮發性成分含量高低。由圖2 可知，三個不同成熟階段福紅李果實揮發性成分圖譜近似，但單從色彩角度觀察較難直觀區分揮發性成分含量差異。

圖2 不同成熟階段福紅李果實揮發性成分GC-IMS三維圖譜Fig.2 Three dimensional GC-IMS spectra of Fuhong plum at different maturity stages

因此，以130DAF 樣本譜圖為參照，繪制福紅李果實GC-IMS 二維差異對比譜圖（圖3），可直接對不同成熟階段福紅李揮發性成分進行差異性對比分析。其中，140DAF 和150DAF 譜圖中的白色代表揮發性成分含量與130DAF 相同，紅色代表該樣品濃度高于130DAF，而藍色則代表低于130DAF 樣品。由圖3 可更加明顯地看出，130DAF、140DAF 和150DAF 李果肉揮發性成分含量存在明顯差異。

為了明確不同成熟階段福紅李果肉中具體哪些物質存在差異，本研究選取所有峰進行指紋圖譜對比。由圖4 可知，（Z）-3-己烯基乙酸、乙酸正己酯和反-2-己烯乙酸酯在140DAF、150DAF樣品中的含量較高（黃色框）；乙酸乙酯在150DAF 樣品中的含量明顯高于130DAF、140DAF樣品（橙色框）；苯甲醛、反-2-戊烯醛在140DAF 樣品中的含量明顯高于130DAF、150DAF樣品（白色框）；丁醛、2-丁酮、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、2-戊酮和2 號未知化合物在130DAF、140DAF 樣品中的含量明顯高于150DAF樣品（紅色框）。

圖4 不同成熟階段福紅李果實揮發性成分指紋圖譜Fig.4 Fingerprints of volatile components of Fuhong plum at different maturity stages

2.6.2 不同成熟階段福紅李果實揮發性成分定性分析 基于儀器內置的NIST譜庫和自建遷移時間庫，根據揮發性成分的GC 保留時間和IMS 漂移時間鑒定出李果肉中含有醛類9種、酯類3種、醇類4種、酮類3種、萜烯類5種及1種酸類等25種揮發性物質。由表10可知，李果實中峰強度最高的是醛類，其次是醇類和酯類，酮類、萜烯類和酸類物質峰強度較低。所有物質中，己醛（D）和2-己烯-1-醇（D）峰強度較高，分別具有青草香、香脂味［16］和草香、堅果味［17］。其中，大多數醛類、萜烯類和酸類在140DAF 階段積累最多；大多數酮類和醇類在130DAF 階段積累最多；而酯類則多數在150DAF 階段積累。由此可見，不同成熟階段果實揮發性成分組成和豐度具有差異，呈現出不同的香氣積累特征。

表10 不同成熟階段福紅李果實中鑒定出的揮發性物質Table 10 Volatile compounds identified in Fuhong plum at different maturity stages

3 討論

紅色往往代表著果實成熟度高，具有較好的口感和風味。前人研究表明，花色苷是影響李果實紅色色澤的重要物質［18-20］，其總含量在果實成熟過程中不斷積累使李果逐漸轉紅［21-24］。本研究也發現，隨著成熟度的增加，果實外觀逐漸變紅，紅色區域逐漸增多。色差值測量結果顯示，隨著成熟度的增加，代表果實紅綠度的a*值逐漸上升，表明果實隨成熟度增加逐漸變紅。

果實的甜酸口味主要來源于糖酸的組成、含量和比例，其含量是果實營養及風味形成的重要指標。各糖組分對甜度的貢獻不同，蔗糖為1，果糖約為1.75，葡萄糖約為0.75［6］。本研究發現，福紅李果實中含量最高的糖組分為蔗糖，且隨成熟度增加而顯著遞增，150DAF 時的含量可高達44.59 mg·g-1，占可溶性糖含量的49.28%。其中，在140DAF 和150DAF，蔗糖、葡萄糖和果糖含量比例接近2∶1∶1，與劉碩等［6］報道的中國李可溶性糖構成相似，可呈現較好的甜度。前人對不同李品種果實中糖組分的研究已有較多報道，不同李品種果實糖組成有所不同。其中，姜翠翠等［25］和陽愛民等［26］發現，芙蓉李、秋姬李、紅李、黑寶石李、蘋果李和蜂糖李等果實中葡萄糖含量最高，胭脂李、華蜜大蜜李、紅線李和黑琥珀李等果實中果糖含量最高，珍珠李和凌云牛心李等果實中蔗糖含量最高。而在成熟過程中，蔗糖含量出現遞增可能是糖合成相關酶活性增強作用的結果［27-28］。本研究中蔗糖含量變化與薛曉敏等［29］研究金艷和金豐李果實結果相似，與趙樹堂等［30］在4個李品種果實上糖含量變化結果相同。

有機酸組分與含量差異除與糖共同決定果實甜酸風味外，也貢獻果實獨特風味。本研究發現，福紅李果實主要酸組分是蘋果酸，占有機酸總量的81.63%～88.76%，屬蘋果酸型，且隨成熟度增加呈現先上升后下降趨勢。劉碩等［6］研究發現，除歐洲李果實以奎寧酸和蘋果酸為主外，其他李品種果實均以蘋果酸為主，占有機酸總量的63.24%～96.05%。果實中蘋果酸酸味爽口、呈味速度慢、酸感維持時間長，其含量變化由NAD-蘋果酸脫氫酶、NADP-蘋果酸酶、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶和檸檬酸合酶等多種代謝酶共同調控，且受遺傳特性與自然環境的影響［31］。王小紅等［32］研究發現，蜂糖李和四月李蘋果酸含量在果實發育期也呈現先上升后下降的趨勢，該研究認為蘋果酸含量的大量積累受磷酸烯醇丙酮酸羧化酶和NAD-蘋果酸脫氫酶活性共同調控，但不同品種蘋果酸合成與降解的關鍵酶不同。薛曉敏等［29］研究金艷李果實上蘋果酸含量變化，也有相同結論。Usenik 等［33］研究發現，李果實蘋果酸含量隨成熟度上升逐漸下降，與本研究有所差異，出現不同結果的原因可能與品種、栽培環境等有關。與三月李相比，福紅李有更高的可溶性固形物、總糖、可溶性糖、蔗糖、還原糖含量和較低的可滴定酸含量，以及較高的糖酸比，展現出更優的食用品質［34］。福紅李果實可溶性固形物含量和糖酸比在130DAF 較低，至150DAF 顯著提高，糖酸比高達12.44，這說明后者食用品質明顯提升，呈現出較佳酸甜口感。

氨基酸的含量和種類是評價果實營養價值及口感風味的重要指標［35］。從福紅李中測出16種氨基酸，這些氨基酸含量在福紅李成熟期內變化差異明顯，呈現上升、上升-下降和下降-上升等3種變化規律。其中，非必需氨基酸中天冬氨酸和谷氨酸含量較高，可貢獻果實鮮味，必需氨基酸中亮氨酸含量較高。崇慧影等［36］研究發現，九阡李以天冬氨酸和谷氨酸含量較高；周丹蓉等［37］研究發現，多個李品種果實含量最高的氨基酸均為天冬氨酸和谷氨酸；陳守一等［38］研究發現，貴州晚熟李果實平均值最高的氨基酸為天冬氨酸，與本研究結果相似。

果實香氣取決于揮發性成分等嗅感物質的組成和豐度。本研究發現，福紅李主要香氣成分是醛類、醇類、酯類，其次為萜烯類、酸類和酮類。柴倩倩等［39］研究發現，作為中國李、櫻桃李及其雜種的代表品種綏李3 號、紅果櫻桃李和蜜思李的香氣物質分別是醛類、醇類和酯類。王珊珊等［10］研究發現，不同品種李果實香氣的主要種類為醛類和酯類。上述研究均與本研究結果相似，但具體特征香氣成分不同。另外，香氣的呈味不僅與揮發性成分含量相關，與風味閾值也有關，研究其風味閾值對香氣的貢獻率，才能進一步明確有效香氣成分［40］。本研究發現，福紅李不同成熟階段香氣成分的含量有差異，醛類物質多數在果實140DAF階段積累，醇類物質多數在果實130DAF 階段積累，酯類物質多數在150DAF階段積累，表明不同成熟階段李果實具有不同香氣特征。王華瑞等［41］也有類似研究結論，即不同發育時期黑寶石李果實香氣成分的組成及含量差異較大。但具體成分變化機制還有待進一步研究。

4 結論

本研究基于HPLC 和GC-IMS 技術分析果實糖、有機酸、氨基酸和揮發性成分等指標，明確了果實主要營養品質成分為蔗糖、蘋果酸、谷氨酸、亮氨酸等物質，主要香氣成分為己醛、2-己烯-1-醇等醛類與醇類。同時，初步探討了上述成分在成熟過程中的變化規律，結果顯示不同成分呈現出不同成熟積累特征，其中，可溶性糖和蔗糖在花后150 d積累更多，蘋果酸、谷氨酸、亮氨酸和己醛等在花后140 d 積累更多，而己醛和2-己烯-1-醇分別在花后140 d 和花后130 d 積累更多。綜上所述，福紅李在花后150 d 時的營養品質最佳，而不同成熟階段果實香氣特征不同。