不同栽培模式對草莓果實揮發性香氣物質的影響

摘要：為探明不同栽培模式對草莓果實揮發性香氣物質的影響，以紅顏（HY）、天使8號（TS8H）為試驗材料，設置常規土壤栽培和高架基質栽培2種模式進行栽培試驗。果實成熟后，采用攪拌棒吸附萃取（SBSE）結合氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用技術對草莓果實的香氣成分進行測定與分析。結果表明：2個草莓品種中共檢測出83種、12大類揮發性香氣物質。其中，脂肪酯29種、內酯3種、芳香族酯6種、脂肪醇4種、萜烯醇5種、呋喃酮2種、脂肪酮3種、萜烯酮2種、脂肪酸6種、脂肪醛8種、萜烯6種、其他9種。香氣組分中，內酯、萜烯醇、脂肪酯相對含量較高。常規土壤栽培處理紅顏果實內酯、萜烯醇、脂肪酯相對含量分別為46.77%、21.46%、16.18%，天使8號分別為44.20%、25.71%、19.77%；高架基質栽培處理紅顏果實內酯、萜烯醇、脂肪酯相對含量分別為51.17%、24.21%、13.10%，天使8號分別為43.59%、18.11%、16.54%。不同栽培模式下，同一品種中90%以上揮發性香氣物質種類一致，主要揮發性香氣物質均為γ-癸內酯、γ-十二內酯、反式橙花叔醇；高架基質栽培方式下紅顏果實γ-癸內酯和天使8號果實4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮（DMMF）的相對含量明顯高于常規土壤栽培。綜上，高架基質栽培在維持草莓果實主要揮發性香氣物質穩定的同時，還可以提升果實的果香、甜香味。

關鍵詞：草莓；栽培模式；揮發性香氣物質

中圖分類號：S668.4文獻標識碼：A文章編號：1000-4440（2024）02-0359-08

Effects of different cultivation modes on volatile aromatic substances of strawberry fruit

PANG Fu-hua，WANG Qing-lian，YUAN Hua-zhao，CAI Wei-jian，WANG Long-jing，ZHAO Mi-zhen

（Institute of Pomology， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/Jiangsu Key Laboratory for Horticultural Crop Genetic Improvement， Nanjing 210014， China）

Abstract：In order to explore the effects of cultivation modes on volatile aroma components of strawberry fruit， two cultivation modes of conventional soil cultivation and elevated substrate cultivation were set up to carry out cultivation experiments with Benihoppe （HY） and Angel 8 （TS8H） as experimental materials. After fruit ripening， the aroma components of strawberry fruit were determined and analyzed by stir bar sorptive extraction （SBSE） combined with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. The results showed that 83 kinds of volatile aroma substances were detected in the two strawberry varieties， which could be divided into 12 categories. Among them， there were 29 fatty esters， three lactones， six aromatic esters， four fatty alcohols， five terpene alcohols， two furanones， three fatty ketones， two terpene ketones， six fatty acids， eight fatty aldehydes， six terpenes and nine others. Among the aroma components， the relative contents of lactone， terpene alcohol and fatty ester were higher. Under conventional soil cultivation， the relative contents of lactone， terpene alcohol and fatty ester of Benihoppe were 46.77%， 21.46% and 16.18%， respectively， and those of Angel 8 were 44.20%， 25.71% and 19.77%， respectively. Under the treatment of elevated substrate cultivation， the relative contents of lactone， terpene alcohol and fatty ester of Benihoppe were 51.17%， 24.21% and 13.10%， respectively， and those of Angel 8 were 43.59%， 18.11% and 16.54%， respectively. Under different cultivation modes， more than 90% of the volatile aroma substances in the same variety were the same， and the main volatile aroma substances were γ-decalactone， γ-dodecalactone and trans-nerolidol. The relative contents of γ-decalactone in Benihoppe and 4-methoxy-2，5-dimethyl-3 （2H）-furanone （DMMF） in Angel 8 in elevated substrate cultivation were higher than those in coventional soil cultivation. In summary， elevated substrate cultivation can not only maintain the stability of the main volatile aroma substances in strawberry fruits， but also enhance the fruity and sweet aroma of fruits.

Key words：strawberry;cultivation mode;volatile aroma components

草莓（Fragaria ananassa Duchesne）屬于薔薇科（Rosaceae）薔薇亞科（Rosoideae）草莓屬（Fragaria）多年生草本植物[1]，生產周期短、經濟效益高，是世界栽培面積最廣的小漿果[2]。目前，中國已成為世界最大的草莓生產國和消費國，產量占世界總產量的50%以上[3]。隨著生活質量的提高，消費者對草莓品質提出了更高的要求。香氣成分和含量是評價草莓品質的重要指標[4-7]。香氣是由眾多的揮發性化合物共同組成[8-10]，含量僅占鮮果質量的0.001%～0.010% [11-14]，主要受草莓品種[15-18]、栽培條件[19-20]、成熟度[21-22，13]和采后貯藏條件[23]等影響。

隨著草莓種植者老齡化及勞動力成本逐年增加，高架基質栽培已逐步替代傳統土壤栽培，成為草莓種植的新趨勢。高架基質栽培與常規土壤栽培有不同的水肥管理模式。目前在高架基質配方、營養液成分及其對草莓生長、產量、品質及風味的影響方面已有大量的研究[24-26]，但尚未見高架基質栽培方式對草莓果實香氣影響的報道。本研究以紅顏和天使8號為試驗材料，以常規土壤栽培為對照，分析高架基質栽培模式對草莓果實揮發性香氣物質的種類、相對含量的影響，為草莓的品質栽培提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料及處理

試驗于2020年在江蘇省農業科學院試驗基地進行。以草莓品種紅顏（HY）、天使8號（TS8H）為材料，設置高架基質栽培和常規土壤栽培2種栽培方式，共4個處理。2020年9月初草莓定植，不同栽培模式下均采用常規栽培管理方案。果實成熟期，各處理采摘1 000 g鮮果樣品，液氮速凍后，置于-80 ℃超低溫冰箱保存待測。

1.2草莓果實揮發性香氣物質相對含量測定

委托農業農村部茶樹生物學與資源利用重點實驗室（杭州）采用攪拌棒吸附萃取（Stir bar sorptive extraction， SBSE）結合氣相色譜質譜（Gas chromatography-mas spectrometry， GC-MS）聯用技術對草莓果實中的揮發性成分進行提取和測定。

參照王夢琪等[27]的方法進行磁力攪拌棒吸附萃取：將100 mg低溫凍干草莓粉末放入20 ml密封頂空玻璃瓶中，迅速加入5.0 ml 100 ℃的蒸餾水、PDMS涂層磁力攪拌棒Twister（10.0 mm×1.0 mm， 24 μl，德國Gerstel公司產品），旋緊瓶蓋，以1 000 r/min在70 ℃恒溫下攪拌吸附0.5 h，最后，將攪拌棒在GC-MS的進樣口解吸附，進行GC-MS分析。

使用Agilent GC 7890B/5977B（美國Agilent公司產品）和HP-5MS column色譜柱（柱長30 m，柱內徑 250 μm，粒徑 0.25 μm， 美國Agilent公司產品）進行氣相色譜-質譜（GC-MS）分析：傳輸線溫度250 ℃，載氣為99.999%的氦氣，恒定流速為1.6 ml/min。初始柱溫50 ℃，以4 ℃/min的速率升至265 ℃。質譜條件：電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，質譜傳輸線溫度為250 ℃，質量掃描范圍30～600 u，溶劑延遲3.0 min。熱脫附（TDU）為溶劑排空模式，初始溫度30 ℃，以100 ℃/s速率升溫至240 ℃。冷進樣（CIS）系統條件為：液氮冷卻至-100 ℃， -100 ℃平衡1.0 min，以12 ℃/s升溫到280 ℃，保持時間3.0 min。

采用Agilent chemstation /LECO ChromaTOF工作站（NIST 2014譜庫）結合正構烷烴保留指數對香氣物質進行定性分析；采用峰面積歸一法，即樣品中單一化合物的峰面積與總峰面積的百分比，進行香氣物質的相對定量分析。各處理重復測定2次。

1.3聚類分析

以2為底數，各化合物的峰面積取對數后利用HemI1.0.3.7-Heatmap Illustrator 軟件進行香氣物質聚類分析。

2結果與分析

2.1栽培模式對草莓果實揮發性香氣物質相對含量影響

不同栽培處理下，2個草莓品種（HY、TS8H）檢測到的香氣物質成分及相對含量如表1所示。從表中可知，2個草莓品種中共檢測出83種香氣物質，其中紅顏常規土壤栽培處理67種，紅顏高架基質栽培處理68種，天使8號常規土壤栽培處理72種，天使8號高架基質栽培處理75種。根據香氣物質化學結構的差異，可分為12類，包含脂肪酯、內酯、芳香族酯、脂肪醇、呋喃酮、脂肪酮、萜烯酮、脂肪酸、脂肪醛、萜烯和其他等。相對含量較高的香氣物質為γ-癸內酯、γ-十二內酯、反式橙花叔醇、己酸甲酯、丁酸甲酯、芳樟醇、己酸、辛酸等。不同栽培模式下，同一品種90%以上香氣物質種類一致。紅顏常規土壤栽培處理比紅顏高架基質栽培處理多出鄰二甲苯、十一醛、辛酸辛酯3種成分；少了乙酸反-2-己烯酯、順式呋喃型芳樟醇氧化物、δ-癸內酯、（反，反，反）-12-羥基-3，7，11-三甲基-2，6，10-三烯乙酸十二酯4種物質。天使8號常規土壤栽培處理比天使8號高架基質栽培處理多出丁酸乙酯、鄰二甲苯、反式-肉桂酸乙酯3種香氣成分，而少了庚醛、γ-松油烯、反-2-己烯酸丁酯、水楊酸甲酯、2，6-對二叔丁基對甲酚、月桂酸、己酸9-癸烯-1-酯7種物質。紅顏高架基質栽培中特有的順式呋喃型芳樟醇氧化物、δ-癸內酯等香氣物質能使草莓果實呈現果香、奶香味。

2.2不同處理草莓果實揮發性香氣物質聚類分析

不同處理下草莓果實揮發性香氣物質聚類分析結果如圖1所示。從圖1中可以看出，不同栽培模式下，同一品種揮發性香氣物質種類和相對含量基本一致，可歸為一類。高架基質栽培下，2個品種的呋喃酮、3-十三酮、棕櫚酸甲酯、月桂酸等香氣物質相對含量高于常規土壤栽培。其中，呋喃酮是草莓的主要香氣特征物質，具有草莓的典型果香、甜香[8]。上述分析結果表明，品種是草莓果實中揮發性香氣物質相對含量的決定性因素；不同栽培方式下，同一品種揮發性香氣物質種類基本穩定，高架基質栽培模式可以提升草莓果實中的果香和甜香。

2.3揮發性香氣物質相對含量分析

不同栽培模式下，2個草莓品種不同種類香氣物質的相對含量如表2所示。從表2可知，不同處理草莓果實中相對含量較高的香氣物質種類基本一致。4個處理草莓果實中內酯類物質相對含量都在40%以上，均為最高；其次是萜烯醇類物質和脂肪酯類物質。高架基質栽培處理紅顏內酯、萜烯醇、呋喃酮、脂肪醛化合物相對含量分別比常規土壤栽培增加4.40個百分點、2.75個百分點、0.39個百分點、0.75個百分點，而脂肪酯、萜烯、芳香族酯、脂肪酸化合物相對含量分別下降3.08個百分點、3.62個百分點、0.62個百分點、0.86個百分點。高架基質栽培模式下，天使8號芳香族酯、呋喃酮、萜烯化合物相對含量分別增加1.21個百分點、5.55個百分點、4.63個百分點，而脂肪酯、萜烯醇、內酯化合物相對含量分別下降3.23個百分點、7.60個百分點、0.61個百分點。綜上可知，高架基質栽培可以提高草莓中呋喃酮化合物的相對含量，降低脂肪酯化合物的相對含量。

2.4不同處理對各類香氣物質種類的影響

不同處理各類香氣物質的種類如圖2所示。2種栽培方式下，紅顏和天使8號中脂肪酯類香氣物質的種類最多，其次為脂肪醛類、脂肪酸類、萜烯類等。不同栽培方式下，同一品種同類香氣物質的種類基本一致。雖然內酯類香氣物質相對含量最高，但香氣物質類型并不多，主要為γ-癸內酯和γ-十二內酯；高架基質栽培方式下紅顏新增了δ-癸內酯。雖然δ-癸內酯的相對含量僅為0.06%，但其可給草莓果實帶來奶油香和桃子果香。

2.5特征香氣物質分析

草莓香氣物質中γ-癸內酯、4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮、γ-十二內酯、芳樟醇、反式橙花叔醇、己酸甲酯、丁酸甲酯、己酸、乙酸己酯、己酸乙酯等為草莓特征香氣物質。高架基質栽培方式下，紅顏果實特征香氣物質相對含量（88.38%）高于常規土壤栽培的84.63%。其中，γ-癸內酯、4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮（DMMF）、芳樟醇、反式橙花叔醇等物質的相對含量增加比較明顯。而高架基質栽培方式下，天使8號果實特征香氣物質相對含量（75.98%）低于常規土壤栽培的81.23%。雖然高架基質栽培方式下，天使8號果實的4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮（DMMF）、γ-十二內酯、己酸等物質的相對含量高于常規土壤栽培，但反式橙花叔醇、己酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、己酸乙酯等物質的相對含量明顯低于高架基質栽培。綜上，雖然高架基質栽培方式下草莓果實中脂肪酯類化合物的含量有所降低，但使得果實呈現濃郁的果香、奶香及草莓香氣的γ-癸內酯（紅顏）、4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮（天使8號）等物質相對含量得到了較大的提高。

3討論與結論

草莓果實香氣是由多種揮發性香氣物質共同作用形成的[8]。品種類型、栽培措施及采收期等均能引起揮發性香氣物質含量的變化。已有研究結果表明不同品種草莓果實香氣成分的總量及種類存在較大差異，疏花疏果、輻照、遮陰及摘葉等處理亦會引起草莓果實香氣物質含量的變化。香氣組成中，酯類物質的相對含量較高（50%以上），種類也最豐富[6-7，9-10，12，28-32]。本試驗結果與上述結果基本一致。

王娟等[11]采用GC-MS技術從8個草莓品種（系）中共檢測到46種揮發性化合物，主要為酯類、醇類、酮類、醛類、酸類等。其中，紅顏中己酸、丁酸甲酯、4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）呋喃酮以及沉香醇等物質的含量較高，品種白雪公主中丁酸己酯、乙酸芐酯、γ-十二內酯、DMMF、沉香醇、己酸、γ-葵內酯等物質的含量較高。趙靜等[28]采用GC-MS技術測定出紅顏成熟果實中香氣成分有55種，醇類和酯類物質的含量較高，以己酯、乙酯、乙酸乙酯、沉香醇、橙花叔醇、（E）-2-乙烯醛等為主要香氣成分。本研究發現不同栽培模式下草莓果實香氣物質主要為內酯、萜烯醇、脂肪酯等。2個品種果實中γ-葵內酯、γ-十二內酯、反式橙花叔醇、丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸等物質的相對含量均較高。此外，本研究還發現不同栽培模式下，同一品種90%以上香氣物質種類一致。高架基質栽培方式下，草莓果實呋喃酮、3-十三酮、δ-癸內酯、棕櫚酸甲酯、月桂酸等香氣物質的相對含量增加，從而使得果實呈現更為濃郁的果香、甜香、奶香，提升草莓感官品質。

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（責任編輯：石春林）