巨峰葡萄成熟过程中挥发性香气物质的变化

袁园园,马盼,门洪文,黄翊鹏,郭守鹏,姚玉新

1.济南市农业科学研究院,山东济南250316

2.山东农业大学园艺科学与工程学院,山东泰安271018

巨峰葡萄成熟过程中挥发性香气物质的变化

袁园园1,马盼1,门洪文1,黄翊鹏1,郭守鹏1,姚玉新2*

1.济南市农业科学研究院,山东济南250316

2.山东农业大学园艺科学与工程学院,山东泰安271018

香气是葡萄果实的重要品质性状之一。本文以8年生巨峰（Vitis vinifera-V.Labrusca.cv,Kyoho）葡萄为试材，利用顶空固相微萃取技术提取挥发性香气物质，利用GC/MS QP2010 Plus气质联用仪分析葡萄成熟过程中可挥发性香气的种类和含量变化。巨峰葡萄的香气主要由酯、萜、醛、醇和其它杂环类物质组成，转色后可挥发性香气成分总的种类和含量明显增加；酯和萜是成熟的巨峰葡萄最主要的香气物质；邻苯二甲酸二乙酯、角鲨烯、己-2-烯醛和(E)-2-己烯-1-醇分别是最主要的酯、萜烯、醛和醇类物质，并且它们随着果实成熟含量逐渐升高，在成熟果实中邻苯二甲酸二乙酯和角鲨烯分别占总香气含量的28.8%和26.2%。邻苯二甲酸二乙酯、角鲨烯、己-2-烯醛和(E)-2-己烯-1-醇是成熟的巨峰葡萄最主要的香气物质，并且随着果实成熟含量逐渐升高。

巨峰葡萄;成熟期;香气

挥发性香气物质是果实的重要品质之一，与糖、酸等性状共同决定了果实的感官品质和市场认可度。对葡萄而言，香气物质也是构成葡萄酒品质的主要因素[1]，是与生俱来的属性之一。目前，已从不同葡萄品种中检测出500余种香味成分[2]。这些物质不仅气味各异，而且它们之间还通过累加作用、协同作用以及抑制作用等相互作用，从而使葡萄或葡萄酒香气千变万化，多种多样[3]。

葡萄果实香气物质主要以游离态和糖苷结合态形式存在，其中糖苷结合态是一类不具有挥发性的香气前体物质。葡萄上的挥发性香气物质主要包括单萜类（Monoterpenes）、C13-降异戊二烯衍生物（Norisoprenopids）、醇、酯和醛等[4]，根据葡萄中游离态单萜物质的含量，可以把欧亚种鲜食葡萄划分为麝香型、非麝香型和非芳香型[5]。这些成分的种类、含量、感觉阈值及其之间的相互作用决定了葡萄的风味质量。在不同葡萄品种上挥发性香气成分存在巨大差异；如扎娜葡萄香气成分中含量最高的为酯类和醇类[6]，玫瑰香葡萄最主要的香气为醇和醛[7]，而酯和醛是雷司令葡萄的主要香气物质，醇是赤霞珠的主要主要成分[8]；此外，同一类物质中具体的香气成分也不同[1]。因此，研究葡萄品种特异的香气成分对于充分认识其品质特性具有重要意义。

目前对葡萄香气的研究多集中在欧亚种葡萄，而对欧美杂交种鲜食葡萄香气的研究相对滞后。本研究一方面检测成熟巨峰葡萄中的香气成分，为进一步评价其品质及遗传育种提供依据；另一方面，香气物质在葡萄果实成熟过程中变化非常复杂，通过分析巨峰葡萄成熟过程中香气物质的变化，为香气形成机制研究和精准调控提供基础。

1 材料和方法

1.1 实验材料

实验材料为8年生巨峰葡萄（Vitis vinifera-V.labruscana,cv.Kyoho），葡萄园位于山东省泰安市。共分4个时期取样，每个时期包括3个重复，每个重复包含来自三个果穗的45粒浆果，对单一果穗而言从穗肩、穗中和穗底各取5个浆果。果实取后1 h内用于香气的提取的测定。

1.2 香气提取和测定

挥发性香气物质利用顶空固相微萃取技术进行提取，萃取头为50/30 μm的DVB/CAR/PDMS（Supelco,Bellafonte,PA,USA）。萃取前，将萃取头在气质联用仪上老化处理1 h。取30 g匀浆的浆果放入带盖的50 mL玻璃瓶（Perkin Elmer,Norwalk,CT,UAS）中，同时加入10 μL 0.4 g·L-1的3-壬酮内标，然后密封玻璃瓶。将萃取头插在盛放样品的玻璃瓶盖上，35°C吸附40 min后，将其插入色谱仪的进样口，于250°C解析5 min。

气质联用仪为GC/MS QP2010 Plus(Shimadzu,Kyoto,Japan)，配备TurboMatrix顶空进样器、HS 40 Trap(Perkin Elmer,Norwalk,CT,USA)和RTX-5毛细管（30 cm*0.25 mm*0.25 μm）(Shimdazu, Kyoto,Japan)。进样口250°C；程序升温条件为30°C保持3 min，以3°C·min-1升至50°C，再以10°C·min-1升至230°C；传输线230°C；载气为氦气，流速0.8 mL·min-1）；不分流进样；电离方式EI（70 Ev），离子源温度250°C，质量扫描范围45～450 amu，发射电流100 μA。

1.3 数据处理

在NIST和Wiley2数据库中检索各香气成分名称，利用SAS(V8.0)软件分析数据方差。

2 结果与分析

2.1 巨峰葡萄成熟过程中香气含量和种类的变化

在巨峰葡萄上，检测到酯、萜、醛、醇和其它杂环类挥发性香气物质。在转色前后4个时期，共检测到54种香气成分；11种物质存在于4个时期，14种物质主要存在于转色前，随着转色和成熟消失；29种在转色后出现，其中9种物质只存在于成熟果实中（表1）。转色期香气的种类和含量与转色前20 d差别不大；转色后香气种类和含量迅速增加，在成熟浆果中分别达到40种和74.8µg 3-壬酮·g-1FW（图1）。就种类而言，四个时期醛类物质最少，转色及转色后酯的种类最多；就含量而言，酯类是最主要的香气成分（图2和3）。在成熟的巨峰果实中，酯类是含量最高的香气物质，其次是萜和醛类（图3）。

表1 巨峰葡萄不同成熟阶段香气成分及其含量Table 1 Aroma compounds and their amount during berry ripening of Kyoho grape

注:ud指未检测出，DAV指转色后时间。Note:ud means undetective,DAV means days after inversion.

2.2 巨峰葡萄成熟过程中酯类物质的变化

酯类物质随着果实成熟种类和总含量不断增加，成熟期最大，达到18种和35.3µg 3-nonanone·g-1FW（图2和3）。共检测到17种酯类物质，其中14种只能在转色和转色后检测到，且大部分随着成熟含量逐渐增加；3种在转色前后都能检测到；2-氧正乙酸甲酯只存在于转色前（表1）。在不同成熟阶段最主要的酯类物质均为邻苯二甲酸二乙酯，其含量随着果实成熟逐渐增加，在4个时期其含量均占总酯类物质含量的54%以上，在成熟果实中其占总酯类物质的61.5%。癸酸乙酯是第二种主要的酯类物质，在成熟果实中其含量占总酯类物质的15.9%（表1）。

图1 巨峰葡萄成熟过程中总的香气种类和含量的变化Fig.1 Changes of total aroma varieties and amounts during the ripening of Kyoho grape

图2 巨峰葡萄成熟过程中各类香气种类的变化Fig.2 Changes of aroma varieties during the ripening of Kyoho grape

图3 巨峰葡萄成熟过程中各类香气含量的变化Fig.3 Changes of aroma amounts during the ripening of Kyoho grape

2.3 巨峰葡萄成熟过程中萜类物质的变化

萜类物质随着转色总含量增加，发育后期相对稳定（图3）。共检测到12种萜烯类物质，其中4种只存在于转色前，2-甲基-5-异丙基双环己-2-烯和α-蒎烯、β-蒎烯是转色前的主要萜烯类物质；二十一烷等三种物质只存在于成熟的果实中（表1）。角鲨烯是巨峰葡萄最主要的萜烯类物质，其在转色期开始出现，随着成熟含量呈上升趋势，在成熟果实中占总萜烯类物质的90.7%（表1）。

2.4 巨峰葡萄成熟过程中醛类物质的变化

醛类物质总含量随着成熟不断增加，成熟期醛类物质总含量为转色前的3.3倍（图3）。醛类物质种类较少，共检测到5种成分，其中最主要的醛类物质为己-2-烯醛，其存在于检测的各个时期，但转色后含量提高，成熟果实中占总醛类物质的84.3%；其它三种醛类物质仅存在于成熟果实中，而2,4-己二烯醛仅存在于转色前（表1）。

2.5 巨峰葡萄成熟过程中醇类物质的变化

共检测到7种醇类物质，其中2种特异存在于转色前（表1）。(E)-4-己烯-1-醇在转色前含量较高，导致转色前醇类物质含量相对较高；转色期该物质含量较低，但随着成熟逐渐升高。从转色前开始，5种醇类物质含量都随着发育而逐渐提高，成熟果实中含量最高的是(E)-2-己烯-1-醇，其次是(E)-4-己烯-1-醇和月桂醇（表1）。

2.6 巨峰葡萄成熟过程中其它杂环类物质的变化

共检测到12种杂环类物质，转色前种类最多为9种，成熟果实中该类物质含量最高（表1，图2）。6种物质只能在转色前检测到，3种物质特异存在于成熟果实中。双环丙基甲烷是各个时期最主要的杂环类物质，在成熟果实中占到该类物质的33.9%；其次是烷基菲和二苯并呋喃（表1）。

3 讨论

不同葡萄品种间香气物质存在巨大差异，葡萄果实的香气组成和浓度主要受遗传控制，能形成品质特异的香味，因此评价不同资源的香气成分对育种也具有重要意义[1]。研究表明美洲种（V. labrusca）及美洲种与欧亚种（V.vinifera）或山葡萄（V.amurensis）的杂交种最主要的香气物质为酯类，萜类物质主要存在于具有麝香味的欧亚种上[9]。巨峰葡萄作为欧美杂交种，也表现出了较高的酯类物质含量；巨峰葡萄也含有较高的萜类物质，表现出了欧亚种的香气特点。此外，酯类物质也是一些欧亚种葡萄的主要香气物质，如雷司令[8]、在美乐、卡马特等葡萄品种[10]上70%以上的挥发性物质为酯类物质。除基因型外，葡萄香气还受受环境条件和树龄、砧木、成熟度等诸多因素的影响，其中影响最大的是地理位置，其次是光照条件[11]。

对绝大部红色葡萄品种而言，香气物质在成熟期达到最高，并能维持几周[12]，巨峰葡萄也表现出了相似的特点。但不同品种间香气成分在果实中的积累规律差别较大[13]。对巨峰而言，其最主要的香气物质酯和萜随着成熟逐渐增加；在赤霞珠葡萄上，酯主要存在于浆果早期发育阶段，醛主要在浆果中期，醇在浆果发育后期[14]；在乍娜葡萄上，酯类和醛类物质随着成熟逐渐下降，而醇类物质随着成熟不断增加[6]。可能也正是积累规律的不同造成了成熟果实香气组分的巨大差异。

不同的香气成分会产生不同香味，比如萜类化合物主要呈现出果香和花香，并且感官阈值较低，是麝香型葡萄及葡萄酒的典型香气[11]；酯类化合物对葡萄的果香味具有重要贡献[10]，如癸酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、辛酸乙酯等都具有水果香[15]；醛类物质能呈青草香味，如2－己烯醛也是玫瑰香最主要的醛类物质，其含有青草香味[15]。但是葡萄品种的香气特征来自于各种物质的特异结合，并且与数量、种类、感官阈值及其之间的相互作用有着密切的联系。因此，必须与感官品尝分析相结合[16]。本研究结果为下一步通过感官分析和香气组分分析来评价巨峰葡萄香味提供了基础和依据。

葡萄香气主要由脂肪酸、氨基酸、糖苷等为前体物质合成，脂肪酸、氨基酸等前体物质的数量和组成对香气物质的形成产生重要影响；醇能在酰基转移酶的作用下转化为酯类，醛能在醇脱氢酶的作用下形成醛，酯能通过水解转化为醇[1]。本研究发现酯类物质较高说明有较高的酯合成活性；但是本研究中也发现环己醇等一些成分在转色后消失，暗示了一些香气物质特异存在于未成熟的果实或随着成熟转化为其它成分；这为下一步分析香气代谢和转化奠定了基础。

4 结论

巨峰葡萄的香气主要由酯、萜、醛、醇和其它杂环类物质组成，转色后可挥发性香气成分总的种类和含量明显增加；酯和萜是成熟的巨峰葡萄最主要的香气物质；邻苯二甲酸二乙酯、角鲨烯、己-2-烯醛和(E)-2-己烯-1-醇分别是最主要的酯、萜烯、醛和醇类物质，并且它们随着果实成熟含量逐渐升高，在成熟果实中邻苯二甲酸二乙酯和角鲨烯分别占总香气含量的28.8%和26.2%。邻苯二甲酸二乙酯、角鲨烯、己-2-烯醛和(E)-2-己烯-1-醇是成熟的巨峰葡萄最主要的香气物质，并且随着果实成熟含量逐渐升高。

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Changes of Aroma Volatiles during Berry Ripening of Kyoho Grape

YUAN Yuan-yuan1,MA Pan1,MEN Hong-wen1,HUANG Yi-peng1,GUO Shou-peng1, YAO Yu-xin2*
1.Jinan Academy of Agricultural Sciences,Jinan250316,China
2.College of Horticulture Science and Engineering/Shandong Agricultural University,Taian271018,China

Aroma is one of the most important berry qualities.The eight-year Kyoho grape vines were selected to determine berry aroma.Aroma volatiles of Kyoho grape were extracted by headspace solid phase microextraction.Aroma variety and amount were detected by GC/MS QP2010 Plus.The results showed that aroma volatiles of Kyoho berries consisted of esters, terpenes,aldehydes,alcohols and other volatiles.The total variety and amount were clearly enhanced after veraison.Esters and terpenes consisted of the two most important aroma volatiles in the ripened berries.Diethyl Phthalate,Squalane, 2-Hexenal and 2-Hexen-1-ol,(E)-exhibited the highest amount for esters,terpenes,aldehydes and alcohols,respectively;in addition,the above four volatiles kept increasing along with the berry ripening.In the ripened berries,Diethyl Phthalate and Squalane accounted for 28.8%and 26.2%of the total volatiles,respectively.Diethyl Phthalate,Squalane,2-Hexenal and 2-Hexen-1-ol,(E)-were the most important aroma volatiles in the ripened berries of Kyoho grape,and their content was increasingly enhanced with the berries ripening.

Kyoho grape vines;berry ripening;aroma volatiles

S663.1;TL242.1

:A

:1000-2324(2015)06-0812-05

2014-09-11

:2014-10-05

袁园园(1986-),女,助理研究员,主要从事葡萄科研工作.E-mail:happyxinhai20047@163.com

*通讯作者:Author for correspondence.E-mail:1833562108@qq.com