梨香气化合物形成研究进展

弓鹏娟，赵鹏

(山东滨州市林业局，山东滨州 256600)



梨香气化合物形成研究进展

弓鹏娟，赵鹏

(山东滨州市林业局，山东滨州 256600)

摘要：介绍了梨果实香味物质的种类及特点，从梨品种、果实与结果部位、成熟度、采后贮藏、栽培管理等方面分析影响梨果芳香物质变化的生理机制，从分子水平分析芳香化合物的合成途径及关键酶调控机理，为梨深加工和品质育种提供参考。

关键词：梨；芳香物质；研究进展

水果香气使果实呈现特定风味，是影响果品内在品质、贮藏、加工和消费的重要因素。随着市场对果品风味要求的不断提高，梨果的香气逐渐引起人们关注。果品香味物质主要分为酯类、醇类、醛类、酮类、萜类等挥发性化合物，不同果品可能具有相同的香味物质，但每种果品有其独特的效应化合物，使其表现出特有的芳香特征[1]。国内对柑桔、苹果、草莓、香蕉等水果香味物质研究报道较多，认为香蕉、葡萄和草莓的部分嗅感物是由莽草酸途径合成的苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸前体物生成，与后熟密切相关[2]。萜烯类化合物是柑桔类水果的主要嗅感物成分，前体物为羧基酸，通过异戊二烯途径合成。包括梨在内的部分水果及瓜类的嗅感物是以脂肪酸为前体物形成。Gary R等人利用SDE法(同时蒸馏萃取法)，分离了4种梨的挥发性物质，发现其中8种酯类和1种醛类物质是构成梨香味的主要成分[3]。随着研究的深入，越来越多的梨芳香化合物被发现，现对梨香味物质种类、形成影响条件及调控基因的研究成果进行综述，为提高梨果实品质和育种应用提供参考。

1梨果实的芳香物质

1.1梨果实中芳香物质的种类特点

梨果实中，含有120多种芳香物质，以酯类、醛类、醇类、烷类和烯烃类化合物为主。其中，酯类主要包括乙酸丙酯、乙酸乙酯、己酸丁酯、反-2-顺-4癸二烯酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸辛酯、乙酸2-苯基乙酯等；醇类主要为乙醇、丙醇、戊醇、2-乙基己醇、3-甲基-1-丁醇、辛醇等；醛类主要为己醛、壬醛等；烷类为十六烷等；烯烃类为α-法尼烯等[4]。

通常用香味物质的实际浓度与阈值相比较得到的对数阈值单位作为香味成分的实际作用效果。对国内11种不同栽培系统的梨果挥发性物质从相对阈值单位分析，酯类为主要挥发性物质和特征香气成分，其中秋子梨系统的果实香味物质含量显著高于其它系统梨品种[5]。王强等人对秋子梨寒香的香味物质进行GC-MS分析(气象色谱-质谱联用仪)，发现香气成分主要为5种酯类化合物，分别为乙酸己酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、辛酸乙酯和(E)-2-己烯-1-醇乙酸酯[6]。泌阳瓢梨的典型香气成分为8种，其中3种为近年发现的特有香味物质，分别为庚酸乙酯、大马酮、苯甲酸乙酯[7]。鸭梨主要挥发性物质有25种，其中甲酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯含量较高[8]。田长平等人对3个白梨和3个砂梨品种香气成分分析，发现乙酸己酯、己醛和1-己醇为6种梨的共有香味物质，所有参试白梨品种的香气总量和醛类化合物(己醛等)含量都明显高于砂梨品种[9]。商熟期库尔勒香梨和3个砂梨品种68-3-2、金水1号和玉绿中的乙酸己酯为共有香气成分，68-3-2中乙酸己酯含量最高，果香味浓郁，而一般砂梨香味清淡。因此68-3-2砂梨优系对今后砂梨香味育种具有重要应用价值。此外，库尔勒香梨香味物质总量和醛类物质含量均明显高于3个砂梨品种，可能与两种梨香味物质代谢途径和酶活性差异相关[10]。

1.2不同芳香化合物对梨香味的影响

果实的香味由多种香气成分共同调控，其中几种起主要作用的为特征香气成分。香味物质的含量并非越高越香，有些浓度低时香味适宜，浓度增加香味反而变差。梨果中烯酸和二烯酸酯类香味物质对梨的香气有重要影响，C6醛类具有清香型气味或香草(青草)气味，C8挥发物为紫罗兰香味，C9化合物为瓜香味，短链酯类化合物为果香型味。砂梨和白梨香气主成分为C6醛类，酯类化合物种类较少且对数阈值较低，因此，白梨和砂梨具清香型风味。秋子梨系统品种中，酯类和醛类物质占主要成分，成熟时，酯类物质含量远超过醛类化合物，可闻到浓郁果香[5]。泌阳瓢梨主要香味物质之一的大马酮，具有强烈玫瑰香味，对梨深加工和香气物质提取有重要作用[6]。

2影响梨芳香物质形成的因素

2.1品种

梨香气物质因品种不同而存在差异，秋子梨不同地方品种香气种类存在显著差异，如小香水中烯烃类含量比大香水高432倍；单种香气成分含量也有明显差别，如苯乙醇乙酸酯在八里香中比甜秋子中多1110倍[11]。丰水梨和南果梨中含有植物中少见的香气物质反-2-甲基-2-丁烯酸乙酯，南果梨中还含有在菠萝和葡萄中发现的3-(硫甲基)丙酸乙酯[12]。晚熟梨品种的香气成分含量明显高于早熟品种，这与早熟品种香味相对偏淡感知一致[13]。

2.2果实部位和结果部位

果实香味挥发物在果皮和果肉中的种类和含量有区别，果皮中香气成分多于果肉，如苹果元帅和长富2号果皮中的香气成分均多于果肉[14]。芒果中醇类物质的相对含量在果皮中随着成熟度增加，却在果肉中从半熟期开始下降[15]。张博等人对南果梨果皮和果肉香味物质对比发现，二者香味物质的相对含量存在差异，完整果实散发的香气成分种类比破碎果汁中多[16]。

不同的结果部位影响果实香气成分的种类和含量，栖霞大香水梨在树冠外围光照条件较好的位置，如东部和南部，果实的香味物质种类和含量显著高于光照条件较差的内膛和北部，可能与果实接受不同光照及内部营养物质差异有关[17]。黄瓜在不同结果部位，香味物质的种类和含量也有明显差异，是受果实内部亚油酸和亚麻酸含量的影响所致[18]。

2.3果实成熟度

果品香味物质的成分和含量在果实不同发育成熟阶段有不同变化。秋子梨系统中的南果梨在采后未熟果中仅检测到4种香味物质，自然成熟后可增加至16种，其中酯类化合物占75%，但过熟后香气种类又逐渐下降[19]。秦改花等人对不同采收期南果梨香味物质研究发现，早、晚采收的果实香气成分和含量均有差异，特征香味物质不同，晚采比早采果实多乙酸丁酯和2-己烯醛两种特征香气，早采比晚采果实青香味浓郁[20]。3种早熟梨随着成熟度增加，每个品种的香气成分总量均增加，但不同香气成分变化有差异，如醛类物质的含量在所有品种中均随成熟度增加，而醇类化合物却在中梨1号和爱甘水2个品种中减少，这可能与不同品种的遗传有关[13]。

2.4贮藏条件

梨在贮藏期间，香气化合物含量会发生一定变化。低氧贮藏条件下，主要的酯类化合物呈下降态，但整体风味保持较好[21]。南果梨冷藏时香气成分逐渐增加，冷藏70天后可达到贮藏前的2.5倍，冷藏与常温后熟过程中香气物质变化总体趋势相似，其中区别较大的为冷藏使己酸乙酯和丁酸乙酯相对含量减少，乙酸乙酯相对含量增加[19]。也有研究表明，梨贮藏期间温度过低会减少或破坏香气物质，含量显著降低。如梨经冷藏或1-MCP(1-甲基环丙烯)处理后，果实脂肪酸含量降低，醇酰基转移酶(AAT)、脂氧合酶(LOX)、脂氢过氧化物裂解酶(HPL)等酶活性钝化，造成香气成分合成受到抑制，影响果实风味，两种处理结合对香气物质的抑制更加明显，而贮藏后再用乙烯处理，则可提高果实中主要酯类物质的相对百分含量，增加恢复果实的挥发性风味物质[22]。

2.5栽培管理

栽培条件及管理技术如施肥量及种类、水分管理、套袋等对果品糖、酸和香味物质都有较大影响。干旱条件下，苹果成熟时果实香味与非干旱对照果实香味差异不显著，但贮藏后香味增加[23]。桃树增施适量氮肥后，果实芳香物中部分酯类物质含量增加，而部分烯醇和烯醛量降低[24]。库尔勒香梨套袋后会降低香气化合物总量，与卜万锁等人研究苹果套双层袋对果实风味影响结果一致。套袋尤其会降低香梨果香型酯类物质含量，但紫色塑料膜袋对梨风味减小的影响小于白色纸袋[25-26]。合理施用有机肥可提高梨果实内糖组分含量，降低果实硬度和有机酸含量，改善果实风味，每666.7m2施2700kg有机肥，新高和红香酥梨品种的风味最佳[27]。梨果实香味物质的种类和含量与果园土壤有机质、碱解氮和有效锌的含量显著相关，与有效磷、速效钾和有效硼相关性较高，而与有效铁相关性较低[28]。梨园生草、菌渣覆盖栽培模式比清耕制能显著提高梨果实香气物质的种类和含量，可能原因是生草和覆盖栽培提高了土壤有机质含量，土壤中氮、磷、钾等矿物元素供应均衡，改善了土壤理化性状、涵养水源和供肥保肥能力，促进梨树和果实发育，从而显著提升梨果的香气和糖酸等风味品质[28]。通过栽培管理对梨及其它果品香味物质的影响研究总结，得出合理水肥调控，增加土壤有机质含量，在一定程度上可提高梨果实香味。

3梨果实芳香物质的合成途径及关键酶调控

调控果品香气物质的生成途径较多，主要有脂肪酸代谢途径，包含脂氧合酶途径和β-氧化途径、氨基酸代谢途径、萜类途径、糖苷及其衍生物合成途径，其中，亚油酸β-氧化是梨果实香味物质形成的重要途径，LOX是梨风味形成的关键酶，第一步催化合成芳香物质[29]。HPL是脂氧化途径中LOX的下游酶，可催化过氧基断裂成短链醛，成为重要香味物质；AAT也是果实酯类化合物合成的关键酶，酸和醇类化合物可在该酶作用下，将酰基转移到醇类底物合成酯类物质；乙醇脱氢酶(ADH)是乙醇代谢中的关键酶，与乙烯代谢呈正相关，可能受乙烯代谢调控[29]。廖凤玲等人对爱甘水梨果实中LOX、ADH、HPL、AAT酶活性研究表明，这些酶类参与调控酯类和醛类香气化合物的合成，其中LOX、ADH、AAT不利于醇类物质累积[30]。α-法尼烯合成酶PFS是萜类化合物合成的关键酶，梨PFS基因表达量在果皮中显著高于果肉[31]。冯立国等人研究发现，梨果实香气成分合成相关的醇酰基转移酶基因PpAAT表达量在果皮中高于果肉，在商熟期高于绿熟期和完熟期[32]。砀山酥梨全基因组测序已完成，可为梨香气成分释放和形成，以及调控关键基因的研究提供分子机理和数据支持。梨果实芳香物质的合成代谢是一个复杂过程，由多途径、多因素综合调控，有待从分子水平进一步深入挖掘和研究。

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收稿日期：2016-01-11

作者简介：弓鹏娟(1979-)，女，山西文水人，农艺师，主要从事植物耐逆栽培、育种和特色果业发展研究。E-mail：gongpengjuan@126.com

中图分类号：S661.2

文献标识码：A

文章编号：1002-2910(2016)04-0018-04