不同品种草莓果实挥发性物质的GC-MS分析

曾祥国，韩永超，向发云，杨艳芳，陈丰滢，顾玉成

（1.湖北省农业科学院 经济作物研究所，湖北 武汉 430064；2.湖北生物科技职业学院，湖北 武汉 430070）

不同品种草莓果实挥发性物质的GC-MS分析

曾祥国1，韩永超1，向发云1，杨艳芳2，陈丰滢1，顾玉成1

（1.湖北省农业科学院 经济作物研究所，湖北 武汉 430064；2.湖北生物科技职业学院，湖北 武汉 430070）

以草莓‘晶玉’、‘甜查理’、‘晶瑶’、‘章姬’和‘丰香’等5个品种为材料，采用顶空固相微萃取-气质联用技术，分析各品种果实挥发性物质成分差异，为草莓香味育种提供依据。结果表明，5个品种果实挥发性物质中酯类均占59%以上（59.36%～77.12%）；丁酸乙酯、己酸乙酯、沉香醇、呋喃酮、丁酸甲酯、己酸甲酯、2-庚酮和橙花叔醇是5品种果实中主要的特征香味物质。

草莓；品种；香气成分

草莓果实香气物质的组成种类及其相对含量是构成风味品质的重要因素。目前，从草莓果实中分离鉴定出至少360种香气物质，其中主要有酯类、酮类、醛类、醇类、呋喃类、萜类和硫化物等［1—2］。虽然各种芳香成分总量只占果实鲜质量的0.001%～0.01%，但对草莓果实的品质有着重要影响。

20世纪90年代，我国草莓促成栽培得到大力发展，日本品种‘丰香’成为长江流域的主栽品种。近十年，从美国引入的品种‘甜查理’、日本引入的品种‘章姬’和‘红颜’及国内选育的品种在长江流域种植面积迅速扩大。如今在湖北省大量种植的主要有‘甜查理’、‘晶瑶’［3］、‘晶玉’［4］、‘章姬’和‘丰香’等。‘晶瑶’由日本品种杂交选育，具有日本品种果味香甜、抗病性差、不耐贮运的特点；‘晶玉’由‘晶瑶’与‘甜查理’杂交选育，具有美国品种大果、高产、抗病性强和日本品种香味浓郁的特点。本研究选择‘甜查理’、‘晶瑶’、‘晶玉’、‘章姬’和‘丰香’5个草莓品种的果实为试材，利用顶空固相微萃取（SPME）气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术测定各品种的香气组分及其相对含量，旨在为探明草莓新品种独特香气的产生原因、草莓香味育种以及种质资源保存和利用提供依据。

1　材料与方法

1.1材料

分析材料来自湖北省农业科学院草莓试验基地，栽培方式为大棚促成栽培。2013年2月下旬，对‘甜查理’（Fragaria × ananassa ‘Sweet Charile’）、‘晶瑶’（F. × ananassa ‘Jingyao’）、‘晶玉’（F. × ananassa ‘Jingyu’）、‘章姬’（F. × ananassa ‘Akihime’）和‘丰香’（F. × ananassa ‘Toyonoka’） 5个品种采取五点取样法，每点采收15个生长一致全红期的果实样品，当天送样检测。

1.2挥发性物质测定

在组织捣碎机中将500 g果实捣碎，多层纱布过滤，去除上层泡沫，将果汁混匀，吸取10 mL于20 mL顶空瓶中。依次向顶空瓶中加入3 g NaCl，然后用聚四氟乙烯隔垫密封，超声波处理20 min，再分别使用CarboxenTM/PDMS进行SPME。将老化好的萃取头插入20 mL样品瓶的顶空部分萃取，推出纤维头时与果汁液面保持距离0.5 cm，30 ℃恒温下SPME 20 min，3次重复。最后将萃取头插入GC进样口，解析3 min。

1.3GC-MS分析

测定仪器为美国Thermo Fisher公司生产的Trace DSQ-II气质联用仪。色谱条件：色谱柱TR-5MS石英毛细管柱（30 m × 0.25 mm ID× 0.25 μm），进样口温度230 ℃；分流比10∶1；载气为高纯氦气（99.999%），流速1 mL·min-1；程序升温过程为 60 ℃保持2 min，以8 ℃·min-1升温至220 ℃，保持20 min。质谱条件：质量扫描范围m/z 30～350 aMU，离子化方式为EI，传输线温度250 ℃，离子源温度230 ℃。

1.4数据处理

用2008NIST谱库对采集到的总离子流图进行搜索，同时对比资料分析，确定各品种果实的香气成分。定量计算方法采用面积归一化法，取平均值计算各香气成分相对含量。

2　结果与分析

2.1不同草莓品种果实主要香气物质分析

‘甜查理’、‘晶瑶’、‘晶玉’、‘章姬’和‘丰香’5个草莓品种果实共检测出60种主要香气成分（相对含量大于 0.01%），主要包括酯类、酸类、醛类、酮类、醇类和烯烃类等物质，其中酯类 31种、酸类 6种、醛类6种、酮类8种、醇类5种和烯烃类4种。酯类是5个草莓品种果实中最主要的香气类别，在上述5个品种果实香气成分中相对含量分别为59.36%、63.79%、60.31%、70.05%、77.12%。5个草莓品种果实共同具有的主要香气成分为：丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、己酸甲酯、沉香醇、呋喃酮、2-庚酮、反式-2-己烯醛和橙花叔醇。

2.2不同草莓品种果实香味成分比较

‘甜查理’果实中，香味物质成分相对含量大于0.5% 的共有23种，其中酯类15种、醛类1种、醇类2种、酮类4种、酸类1种（表1）。同前人在其他草莓品种上的研究结果相似［5—6］。呋喃酮是草莓甜香味构成的重要物质之一［7］。5-己基二氢-2（3H）-呋喃酮俗称γ-癸内酯，是桃香气的重要特征香味成分之一［8］；丁酸丁酯具有香蕉、菠萝和苹果的香气；乙酸己酯有苹果和梨的香味；2-庚酮具有梨的香气［9］，因此，丁酸甲酯和丁酸乙酯、己酸乙酯和己酸甲酯、沉香醇、2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮、橙花叔醇、γ-癸内酯、辛基酯类（丁酸辛酯和乙酸辛酯）分别是‘甜查理’草莓特征香味的重要成分之一。‘甜查理’香味与其他物质之间的关系有待研究。

‘晶玉’果实中香味物质相对含量高于0.5%的成分共有20种，其中酯类11种、醛类1种、醇类3种、酮类4种、酸类1种（表1）。由于‘晶玉’是‘甜查理’和‘晶瑶’杂交后代，其挥发性物质大多介于两品种之间。从表1可见，‘晶玉’丁酸甲酯高于亲本，而丁酸乙酯低于亲本，且其香味阀值为0.00001 μg·g-1［10］，因此，‘晶玉’的酯香味低于亲本。γ-癸内酯、丁酸甲酯和丁酸乙酯、己酸乙酯和己酸甲酯、橙花叔醇、沉香醇、反式-2-己烯醛、反-2-己烯-1-醇和2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮是构成‘晶玉’草莓特征香味的重要成分。其他物质与其香味之间的关系有待进一步研究。

表1　不同草莓品种果实中挥发性物质成分分析Table 1　Aroma components and relative contents in strawberry of five cultivars

从表1中数据来看，‘晶瑶’果实香味物质中含量大于0.5%成分共有18种，其中酯类10种、醛类1种、酮类3种、醇类3种、酸类1种。本研究中己酸乙酯和己酸甲酯、丁酸乙酯和丁酸甲酯、2，5-二甲基-4-甲氧基-3（ 2H ）-呋喃酮在‘晶瑶’果实的香味形成中具有重要作用。因沉香醇具有百合花香气；橙花叔醇具有玫瑰和苹果香气；反式-2-己烯醛俗称青叶醛，具有新鲜的绿叶味，相对含量达17%；反-2-己烯-1-醇具有强烈的青香香气，并伴有果香、蔬菜香和草香［9］。所以，构成‘晶瑶’果实特征香味的重要成分为以上4种物质。异戊酸甲酯、2-己酮和2-庚酮等物质的相对含量也较高，对‘晶瑶’草莓果实香味的贡献有待进一步研究。

‘章姬’果实香味物质相对含量大于0.5%的成分共有18种，其中酯类12种、醇类2种、醛类1种、酮类2种、其他1种（表1）。由表中数据可以看出，丁酸甲酯和丁酸乙酯、己酸乙酯和己酸甲酯、辛酸甲酯和辛酸乙酯、沉香醇和2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮是构成‘章姬’草莓特征香味的重要成分。此外，在‘章姬’果实中含有较高的具有新鲜绿叶味的反式-2-己烯醛（青叶醛）以及具有较浓苹果、香蕉和菠箩香味的异戊酸甲酯［9］。因此，‘章姬’果实中特征香味也应该包括反式-2-己烯醛（青叶醛）、异戊酸甲酯。其他物质与‘章姬’果实香味之间的关系尚不清楚。

‘丰香’果实香味物质含量大于0.5%成分共有17种，其中酯类12种、醛类1种、醇类3种、酮类1种（表1）。丁酸甲酯和丁酸乙酯、辛酸甲酯和辛酸乙酯、己酸乙酯和己酸甲酯、反-2-己烯-1-醇、反式-2-己烯醛、沉香醇和橙花叔醇是构成‘丰香’草莓特征香味的重要成分。其他物质与‘丰香’果实香味之间的关系尚待进一步研究。

3　讨论

每种果树成熟果实中含有多种香味物质，各种香味物质对果实香气的贡献有所不同，仅凭某种香气物质含量的高低不能准确判断其对果实整体香气贡献的大小，只有该香味物质具有较高香气值（浓度/香气阈值）才是果实的特征香气［11］。Jetti等［12］利用动态顶空法测定加利福尼亚和俄勒冈州生产的10个草莓品种果实香气物质，共检测出50种香气成分，通过香气值和主成分分析指出，10个草莓品种果实的特征香气成分均为己酸乙酯、丁酸乙酯、2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮（DMHF）、3-甲基丁酸乙酯、乙酸己酯和γ-癸内酯。本研究中，5个品种草莓果实样品中均未检出3-甲基丁酸乙酯，γ-癸内酯在‘甜查理’和‘晶玉’果实中相对含量超过1%；5个品种中均含有己酸乙酯、丁酸乙酯、2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮和乙酸己酯，只是含量有差异。说明草莓高含γ-癸内酯的遗传因子可能来源于美国品种。

检测结果表明，己酸甲酯和己酸乙酯、2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮（DMHF）、丁酸甲酯、丁酸乙酯、反-2-己烯-1-醇、沉香醇和橙花叔醇是‘晶瑶’品种果实的特征香味物质。‘晶瑶’果实中反式-2-己烯醛（青叶醛）相对含量高达17%，反式-2-己烯醛特有青绿叶味对‘晶瑶’特有的玫瑰和茉莉清爽香味也有重要作用，因此，反式-2-己烯醛应是该品种的特征香味物质之一。反式-2-己烯醛（青叶醛）在‘章姬’果实中相对含量也有10%以上。‘晶瑶’和‘章姬’具有类似的玫瑰清香味，可能与两者香味物质类似有关。而‘晶瑶’和‘章姬’两品种果实香味不同的主要原因可能是同种香气成分含量差异较大，如‘晶瑶’果实丁酸乙酯含量为18.36%，而‘章姬’仅为9.88%；‘晶瑶’果实2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮（DMHF）含量为0.51%，而‘章姬’为1.32%，且丁酸丁酯和2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮（DMHF）的香气阀值很低，分别为0.00001和0.00004 μg·g-1［9］。‘丰香’品种果实香味的主要成分为酯类物质（77.12%），它对该品种香气的贡献率最大，与其他香味物质橙花叔醇、沉香醇、反式-2-己烯醛和反-2-己烯-1-醇及极低含量的呋喃酮构成了该品种独特香味。‘章姬’和‘丰香’均为日本品种，‘晶瑶’为日本品种杂交选育，香味浓郁，从检测结果可以看出，‘晶瑶’和‘章姬’两品种果实的香味主要由丁酸甲酯和丁酸乙酯、辛酸甲酯、辛酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯、呋喃酮、沉香醇、橙花叔醇及香味醛（青叶醛）构成；‘丰香’主要由丁酸甲酯和丁酸乙酯、辛酸甲酯和辛酸乙酯、己酸甲酯和己酸乙酯、香味醛、沉香醇和橙花叔醇构成。‘甜查理’为美国品种，‘晶玉’亲本为‘甜查理’和‘晶瑶’，香味浓郁，但‘晶玉’草莓甜香味不足，‘晶玉’和‘甜查理’的酯类成分类似，主要为丁酸甲酯和丁酸乙酯、己酸甲酯和己酸乙酯、乙酸辛酯和丁酸丁酯、乙酸己酯。‘甜查理’含有2-庚酮、橙花叔醇、沉香醇、2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮（DMHF）和γ-癸内酯，而‘晶玉’沉香醇含量是‘甜查理’的3倍，橙花叔醇含量与之相当，其他香味物质则远远低于其母本‘甜查理’［3］，因此形成了清香浓郁，甜香味不足的独有香气。

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Analysis of GC-MS on Fruit Aroma Components of Different Strawberry Cultivars

ZENG Xiang-guo1， HAN Yong-chao1， XIANG Fa-yun1， YANG Yan-fang2， CHEN Feng-ying1， GU Yu-cheng1
（1.Institute of Economic Crop， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， Hubei China； 2.Hubei Vocational College of Biological Science and Technology， Wuhan 430070， Hubei China）

The head space-solid phase microextraction and gas chromatography- mass spectrometry were applied to analyze aroma composition of five strawberry cultivars （Sweet Charile， Jingyao，Jingyu， Akihime， Toyonoka）. The results indicated 59.36%—77.12% esters components exited in volatile components of five cultivars. Ethyl butanoate， ethyl hexanoate， linalool， furanone， methyl butanoate， methyl hexanoate， 2-heptanone and nerolidol were the most important aroma compounds in fruit of five cultivars.

strawberry； cultivars； aroma components

10.3969/j.issn.1009-7791.2015.01.002

S668.4

A

1009-7791（2015）01-0008-05

2014-10-24

农业部公益性行业科研专项项目（201003064）；湖北省农业科技创新中心资助项目（2007-620-006-003）；国家科技支撑计划项目（2013BAD02B04-02-04）；国家农业科技成果转化资金项目（2012GB2D100298）

曾祥国，硕士，助理研究员，从事草莓育种与技术推广工作。E-mail： xiangguozeng1978@126.com

注：顾玉成为通讯作者。E-mail： gych119@ 126.com