栽培土壤对“中国苦水玫瑰花”香气构成的影响

陈玉蓉,李霁昕,杭　洁,何英霞,徐　琼,蒋玉梅,*

(1.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃兰州 730070;2.兰州市农业科技研究推广中心,甘肃兰州 730010)



栽培土壤对“中国苦水玫瑰花”香气构成的影响

陈玉蓉1,李霁昕1,杭洁1,何英霞1,徐琼2,蒋玉梅1,*

(1.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃兰州 730070;2.兰州市农业科技研究推广中心,甘肃兰州 730010)

中国苦水玫瑰花,香气,栽培土壤,构成,相关性

钝齿蔷薇和中国玫瑰的杂交食用玫瑰“中国苦水玫瑰”(R.sertata×R.rugosa)属蔷薇科、蔷薇属植物,有“金花”之美誉[1],是香精、食品、药品及日用化工生产中重要的原料之一。

香气是食用玫瑰品质的关键评价指标,决定着其核心产品玫瑰精油的构成、品质及得率。玫瑰品种、栽培土壤、环境温度及降雨量等栽培环境因素[2]和管理因子均会影响玫瑰的香气构成及其产品的品质[3]。目前,关于玫瑰花香气的研究主要集中在特征香气成分的分析[4]、关键致香成分合成机理[5-8]、栽培农艺措施、花瓣采摘期、环境条件及采后保藏方式对其香气组分的影响等[9]方面。玫瑰特征香气成分包括香茅醇、香叶醇、橙花醇、芳樟醇、苯乙醇、柠檬醛、壬醛、苯乙醛和玫瑰醚[10]等,而对香气有重要贡献的萜烯类香气组分主要由甲羟戊酸途径(MVA)在花瓣表皮细胞层中合成,其中的香叶醇与橙花醇还可通过-SH催化转化为β-香茅醇[11];随花期延长,玫瑰花瓣中香茅醇、香叶醇、橙花醇的含量将随气温的升高而下降,另外,花期降雨也会影响玫瑰花的香气品质,使乙酸香叶酯、α-蒎烯、二十烷及二十一烷的含量显著增高[9];栽培土壤中的营养元素构成直接影响植物的营养吸收和代谢进而影响植物的香气品质,有研究指出富含K、Mg、P的土壤有助于茶叶中芳樟醇及其氧化物等萜烯类、脂肪族类和芳香族醇类香气物质的合成[12],N、Ca、Mg、Fe则有利于色素类物质的形成,进而提高烟草的香气品质[13],Zn、Mn等微量元素可提高烤烟烟叶及糙米中香气物质的总量[14-15],K+和Mg2+在苹果和巨冷杉的萜烯类香气代谢途径中会影响萜烯合酶(TPSs)的活性,进而影响萜烯类香气物质的合成,S则会间接影响冷杉中α-蒎烯和β-蒎烯的比例[16]。然而,目前关于栽培土壤构成对玫瑰花香气构成及其关键致香组分的影响鲜见报道。

本文以甘肃特色玫瑰品种“中国苦水玫瑰”为研究对象,采用顶空固相微萃取气相色谱-质谱(HS-SPME-GC/MS)联用技术和离子色谱技术分析“中国苦水玫瑰”花瓣香气和栽培土壤构成,探讨玫瑰香气构成与栽培土壤构成的相关性,以期为“中国苦水玫瑰”栽培规范化管理及香气品质调控提供科学的数据支持。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

“中国苦水玫瑰”花瓣2013年5月下旬于上午10点前分别采摘于永登县苦水镇上新沟村及分别与其相距41.3公里和19.0公里的大同镇王家坪村和红城镇玫瑰种植基地,选取杯状的花朵,去花托、花蕊、避光密封,分别标为上新沟样品、大同样品和红城样品,-80 ℃下保存,待测;栽培土壤分别于三个玫瑰采摘区选取8个取样点,蛇形取样法取耕作层土样,混合、密封、常温贮存待测;内标:2-辛醇色谱纯，美国Sigma公司。

气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)、TG-WAXMSA(60 m×0.25 mm×0.25 μm)色谱柱美国Thermo scientific公司;Fiber(57328-U,DVB/CAR/PDMS,50/30 μm ,2 cm)固相微萃取头美国SUPELCO公司;DIONEX ICS-1500离子色谱仪美国DIONEX公司。

1.2实验方法

1.2.1香气组分富集精确称取室温解冻后的固态样品3.000 g于20 mL的样品瓶中,加入NaCl 0.6 g,内标2-辛醇(无水乙醇稀释,0.822 g/mL)30 μL,密封、振荡、混匀,插入活化的顶空固相微萃取(SPME)器,40 ℃恒温顶空吸附30 min,取出SPME于气相色谱-质谱联用仪220 ℃解析10 min。

1.2.2气相-色谱质谱(GC-MS)条件不分流进样,20 min后打开分流阀,分流比20∶1,进样口温度:220 ℃,载气(高纯He):1.0 mL·min-1,接口温度:200 ℃,离子源:EI(70 eV),扫描质量范围45～500 amu。程序升温:初温50 ℃,6 ℃/min至140 ℃,2 ℃/min至200 ℃(5 min)。

1.2.3栽培土壤构成分析水土比5∶1混合振荡、过滤,滤液过0.22 μm膜后上离子色谱仪分析,进样量:25 μL;阳离子:IonPac CS12分析柱(4 mm×250 mm),IonPac CG12保护柱(4 mm×50 mm),淋洗液:18 mmol/L甲烷磺酸溶液,流速:1.0 mL/min;阴离子:IonPac AS22(4 mm×250 mm)分析柱,IonPac AG22(4 mm×50 mm)保护柱,淋洗液:4.5 mmol/L Na2CO3溶液和1.4 mmol/L NaHCO3溶液,流速:1.01 mL/min。

1.3香气的组分定性、定量

定性:结合文献资料[17-19]计算机检索NIST library(2005)和Wiley library(version6.0)标准普库进行初步定性分析。

定量:内标半定量法,组分含量(μg/g)=香气物质峰面积×内标物含量/内标物峰面积,香气活性值(odor activity value,OAV)=香气成分的含量(μg/g)/阈值(μg/g)。

1.4相关性分析

SPSS 19.0分析玫瑰样品香气总释放量和OAV≥1香气成分与栽培土壤成分的相关性

1.5统计分析

Excel(2007)分析标准差,SPSS 19.0进行显著性分析。

2　结果与分析

2.1香气构成比较分析

2.1.1总体香气构成比较分析GC-MS分析不同栽培土壤种植“中国苦水玫瑰”香气构成,样品初步定性59种香气成分(图1),其中上新沟样品醛、酮类(15种)最多,分别较大同与红城多3和2种;醚类(2种)较大同与红城多1种;醇类(10种)最少,分别较大同与红城少1和2种;单/倍半萜烯类(6种)和酚、酸类(2种)与大同样品相同,单/倍半萜烯类较红城少1种;酚、酸类较红城多1种;酯类(6种)较大同少2种,较红城多1种(表1)。

图1　上新沟样品GC/MS总离子流图Fig.1　The aroma total ion current graph of Shangxingou by GC/MS

表1　“中国苦水玫瑰”香气成分及含量

续表

成分香气活性值(OAV)分析显示(表2),OAV≥1香气组分上新沟有5种:香茅醇、香叶醇、香茅醛、苯甲醛和α-蒎烯;大同有7种:香茅醇、香叶醇、橙花醇、辛酸乙酯、香茅醛、苯甲醛和α-蒎烯;红城有6种:香茅醇、香叶醇、橙花醇、香茅醛、乙酸香茅酯和苯甲醛。感官特性比较发现,上新沟样品OAV≥1香气组分主要表现为花香、松木、树脂样气,且伴随温和的玫瑰甜香及轻微的果香,大同与红城样品OAV≥1香气组分主要表现为果香、花香气味。大同样品中OAV≥1的辛酸乙酯可赋予样品突出的脂肪和醛香气味;红城样品中OAV≥1的乙酸香茅酯则可赋予样品浓郁的果香、玫瑰及香叶气息;而红城样品缺失的α-蒎烯可能会导致样品松木气息较弱。

2.1.2香气构成分类比较分析香气组分分类比较显示(图2),上新沟样品中各类香气含量均低于其它两个样品,红城样品的各类香气含量则均高于其它两个样品。上新沟样品醇类含量(8.386±3.695) μg/g分别较大同(9.071±0.083) μg/g与红城(10.436±1.095) μg/g低2.452%和7.349%,醛、酮类含量(4.292±1.428) μg/g分别较大同(5.121±1.083) μg/g与红城(5.464±1.392) μg/g低5.572%和7.877%;酯类含量红城样品(3.245±0.774) μg/g显著高于(p<0.5)上新沟(0.499±0.125) μg/g与大同(1.280±0.231) μg/g样品54.657%和39.112%;单/倍半萜烯类含量(6.590±0.078) μg/g分别较上新沟和红城高5.746%和4.552%。香气释放总量:上新沟(13.950±5.714) μg/g<大同(16.386±1.386) μg/g<红城(19.743±3.401) μg/g(图2)。

表2　“中国苦水玫瑰”部分香气成分的香气活性值(OAV)

图2　“中国苦水玫瑰”花瓣香气构成比较Fig.2　The comparision of aroma components in the samples注:相同字母表示差异不显著(p>0.05)。图3同。

2.1.3主体香气构成比较分析不同栽培土壤样品OAV≥1的香气成分比较显示(图3),香茅醇、香叶醇在上新沟中含量最高,其中香茅醇含量(3.329±0.708) μg/g分别较大同(1.936±1.248) μg/g和红城(3.277±1.041) μg/g高16.307%和0.609%;香叶醇含量(1.005±0.369) μg/g分别较大同(0.812±0.223) μg/g和红城(0.840±0.152) μg/g高7.263%和6.210%;橙花醇、香茅醛、辛酸乙酯和α-蒎烯在大同中含量最高,其中,橙花醇含量(2.238±1.043) μg/g显著高于(p<0.05)上新沟(0.495±0.175) μg/g和红城(2.113±0.351)μg/g样品35.967%和2.579%;香茅醛含量(0.973±0.218) μg/g分别较上新沟(0.577±0.287) μg/g和红城(0.865±0.286) μg/g高16.397%和4.472%;α-蒎烯含量(0.468±0.401) μg/g分别较上新沟(0.434±0.223) μg/g和红城(0.013±0.005) μg/g高3.715%和49.726%;辛酸乙酯含量为(0.045±0.012) μg/g且在上新沟与红城中未检出;乙酸香茅酯、苯甲醛在红城中含量最高,其中,乙酸香茅酯含量(2.860±0.727) μg/g显著高于(p<0.05)上新沟(0.186±0.109) μg/g和大同(0.890±0.146)μg/g样品66.418%和46.696%;苯甲醛含量(2.269±0.477) μg/g分别较上新沟(1.776±0.463) μg/g与大同(1.604±0.377) μg/g高8.727%、11.772%。

图3　“苦水玫瑰”主体香气成分含量比较Fig.3　The comparision of aroma(OAV≥1)in the samples

2.2栽培土壤构成分析

2.3相关性分析

表3　样品栽培土壤成分构成

注:同行不同字母表示差异显著(p<0.05)。

表4　玫瑰样品香气总释放量和(OAV≥1)香气成分与栽培土壤成分的相关性

注:*,在0.05水平(双侧)上显著相关。

红城栽培土壤中有效磷最高,其玫瑰样品的香气释放总量也最高,说明磷(P)能促进玫瑰香气的释放,这与肖庆礼等[24]发现施磷能明显提高烟叶挥发性香气物质总量的实验结果一致。植物体内的生理代谢尤其是酶促反应和能量传递与P密切相关[25],同时P会影响其它元素在玫瑰植株根茎叶间的分配[26],因此,红城栽培土壤中P含量较高对其样品香气代谢可能产生了直接或间接的影响,从而促进了其香气物质的释放。

上新沟样品橙花醇含量低而香叶醇含量高于其他栽培土壤样品,橙花醇通常以芳樟醇为前体通过香叶基丙酮在金属钠盐的催化下合成[7],栽培土壤中的Mg+、K+参与调节芳樟醇与香叶醇的同分异构酶的活性[34],Mg+、K+含量高有利于香叶醇积累[34]而会使芳樟醇的含量下降进而影响橙花醇的积累,因此,橙花醇与Mg+、K+呈负相关性,而与Na+呈正相关性,这与边金霖[34]等研究发现钾肥施用后茶叶香叶醇的含量增加的实验结果一致。

3　结论

采用GC-MS法在甘肃省永登县种植的“中国苦水玫瑰”花瓣中初步定性59种香气成分,OAV≥1的香气成分因栽培土壤不同而有差异,香茅醇、香叶醇、苯甲醛、香茅醛为实验样品共有,α-蒎烯在上新沟和大同样品中OAV≥1;橙花醇在大同和红城样品中OAV≥1、辛酸乙酯仅在大同样品中OAV≥1;乙酸香茅酯仅在红城样品中OAV≥1。

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权威·核心·领先·实用·全面

Effect of cultivated soil on aroma compounds in ‘Chinese Kushui rose petal’(R.sertata×R.rugosa)

CHEN Yu-rong1,LI Ji-xin1,HANG Jie1,HE Ying-xia1,XU Qiong2,JIANG Yu-mei1,*

(1.College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Lanzhou Agriculture Science and Technology Extension Center,Lanzhou 730010,China)

Chinese Kushui rose petal;aroma components;cultivated soil samples;constitute;correlation

2015-11-27

陈玉蓉(1989-),女,在读硕士研究生,研究方向:食品营养与卫生，E-mail:917016369@qq.com。

蒋玉梅(1973-)，女,副教授,研究方向:果蔬加工、挥发性风味分析及葡萄酒，E-mail:jym316@126.com。

甘肃省兰州市科技局项目(2010-1-235);甘肃省科技厅青年基金项目(1308RJYA078);甘肃省兰州市科技局农业攻关项目(2010-1-239);甘肃省科技计划资助项目(1504WKCA005)。

TS201.4

A

1002-0306(2016)12-0127-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.017