‘新红星’和‘长富2号’果实贮藏期间香气成分的变化

刘玉莲，靳 兰，毛 娟，陈佰鸿*

（甘肃农业大学园艺学院，甘肃 兰州 730070）

‘新红星’和‘长富2号’果实贮藏期间香气成分的变化

刘玉莲，靳 兰，毛 娟，陈佰鸿*

（甘肃农业大学园艺学院，甘肃 兰州 730070）

采用顶空固相微萃取技术和气相色谱-质谱联用研究‘新红星’和‘长富2号’苹果果实不同贮藏期间香气成分的组成及含量变化。结果表明：‘新红星’和‘长富2号’成熟果实中分别检测出50、49 种挥发性成分，共有的香气成分38 种，其中30 种为酯类物质，乙酸酯类物质相对含量分别占香气物质总量的70.81%和52.60%，对成熟期苹果果实香气的形成发挥重要作用。常温（15～25 ℃）贮藏过程中，‘新红星’和‘长富2号’果实中酯类物质含量呈先升后降的趋势，贮藏20 d时达到最高值，分别占2 个品种香气物质总量的97.94%和95.83%。贮藏期间乙酯类物质相对含量明显增加，其中丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、己酸乙酯等上升幅度较大，对‘新红星’和‘长富2号’苹果贮藏期间特有香气的形成起重要作用。

苹果；贮藏；香气成分

随着人们生活水平的提高，品质消费将成为今后的主流，苹果果实的香味必将成为消费者和商家共同关注的焦点[1-2]。前人研究[3]表明，低分子酯类物质是苹果中主要的挥发性物质，并占挥发性成分总量的78%～92%。

苹果中已鉴定出350多种香气成分，但只有少数含量超过味感阈值的物质对果实的风味具有重要影响[4]。关于‘新红星’、‘红富士’、‘金冠’、‘蜜脆’、以及‘嘎啦’等品种香气成分的研究已有报道[5-13]。王海波等[14]对部分早熟苹果的香气成分进行了分析，并对香型做了分类[14]。乜兰春等[15]对发育期和成熟期‘富士’和‘新红星’苹果果实的主要香气成分进行了研究。樊丽[9]对‘蜜脆’和‘嘎啦’苹果贮藏期间香气特性进行研究得出，贮藏期间2 个品种苹果的香气成分种类和总含量均先升高后降低。苹果在气调和冷藏条件下果实的综合外观品质可以保持较长时间，但香气物质的合成有所降低[16-19]。而在常温条件，果实香气生成量会出现随温度先增加后降低的趋势[3,20-21]。

‘新红星’和‘长富2号’是我国苹果生产的两大主栽品种，尽管二者之间存在亲缘关系，但‘新红星’苹果在贮藏期间浓郁的芳香是其他苹果品种难以企及的。目前国内外对苹果果实成熟期的香气成分研究较多，但常温贮藏期间香气成分的变化鲜见报道。本研究采用顶空固相微萃取（headspace solid-phase micro-extraction，HS-SPME）与气相色谱-质谱（gas chromatograph-mass spectrometry，GC-MS）联用技术综合分析鉴定‘新红星’和‘长富2号’果实的香气成分以及不同贮藏时期香气成分的组成及变化，为苹果贮藏期和货架期方面的研究提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试‘新红星’和‘长富2号’苹果采自甘肃省武威市黄羊河农场果园。2 个品种分别在果实成熟期于树冠外围果枝中部取样，包装后运回实验室，在常温条件下保存。果实贮藏期间每隔10 d测定1 次。已有研究[22]表明，苹果果实常温贮藏到50 d后果实失水率以及病果率上升，失去研究价值，因此本实验选取0、10、20、30、40 d的样品进行测定。

1.2 仪器与设备

6890/5973N GC-MS联用仪、OV-1701毛细管色谱柱（60 mm×0.25 mm，0.5 μm） 美国Agilent公司；聚二甲基硅氧烷萃取头 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 香气物质的提取

取10 个均匀一致的完好果实（‘新红星’平均单果质量为190.63 g，‘长富2号’平均单果质量为280.25 g）放入干燥器内（6 L），密闭后在20～22 ℃条件下贮藏2 h，将萃取头插入干燥器内，顶空吸附25 min后插入GC-MS进样口，220 ℃条件下解吸5 min。

1.3.2 GC条件

色谱柱：OV-1701毛细管色谱柱（60 mm×0.25 mm，0.5 μm）；进样口温度：250 ℃；升温程序：33 ℃保持5 min，以10 ℃/min升至60 ℃保持5 min，再以4 ℃/min升至140 ℃保持10 min，最后以15 ℃/min升至220 ℃保持10 min；载气：He，流速：0.8 mL/min；分流比：12∶1。

1.3.3 MS条件

电子电离方式；离子源温度250 ℃；电子能量70 eV。

1.3.4 定性和定量及数学统计方法

挥发性物质谱图与NIST Library和Wiley Library质谱库进行匹配，并结合人工图谱解析，确定物质的化学名称，之后按峰面积归一化法计算相应成分的相对含量。采用SPSS 17.0对数据进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 成熟期苹果果实香气成分

2.1.1 成熟期主要香气成分

图1 成熟期‘新红星’（A）和‘长富2号’（B）果实中香气物质的总离子流图Fig. 1 Total ionic chromatogram of aroma components in two apple cultivars at maturity

由图1可知，‘新红星’成熟期果实中鉴定出酯类、醇类、醛类、酮类、酸类等50 种挥发性成分，‘长富2号’分离鉴定出酯类、醇类、酮类、酸类等49 种挥发性成分。表1中列出了含量较高的部分化合物。其中乙酸-2-甲基丁酯在两个品种中的相对含量最高，分别占2 个品种香气总物质量的33.42%和35.46%，其次为乙酸丁酯，分别占两品种香气总量的16.60%和9.86%，再次为乙酸

己酯、己酸丁酯、2-甲基丁酸己酯，其相对含量均在5.90%～9.63%之间。上述5 种酯类在2 个品种中均有较高的相对含量，因此对品种特征香气的形成具有重要作用。由此可知‘新红星’和‘长富2号’所含的挥发性物质种类差异不大，主要香气成分含量上的差异是造成2 个品种香气差异的主要因素。

表1 两个品种苹果成熟期果实中主要香气成分分析Table 1 The main aroma components in two apple cultivars at maturity

2.1.2 成熟期香气成分

在‘新红星’和‘长富2号’共有的38 种香气成分中，30 种为酯类物质（表2），分别占2 个品种果实中香气成分总量的91.54%和89.30%，为2 个品种中种类最多、含量最高的香气成分。而乙酸酯类物质相对含量分别占香气物质总量的70.81%和52.60%。共有的香气成分中相对含量大于1%的有14 种，如乙酸-2-甲基丁酯、乙酸丁酯、乙酸己酯、2-甲基丁酸己酯以及己酸丁酯等（表1）。这些物质对苹果芳香气味的形成起到重要作用，而它们的相对含量在品种间有所差异，乙酸丁酯、乙酸己酯、丁酸丙酯和2-甲基丁酸丙酯在‘新红星’中的含量明显高于在‘长富2号’，而‘长富2号’中则2-甲基丁醇、α-法尼烯、2-甲基丁酸己酯和丙酸丁酯含量较高。并且，2 个品种间香气成分也表现出种类上的差异（表2），1-己醇、丁酸甲酯、2-甲基丙酸-2-甲基丙酯、己酸甲酯、丙酸-3-甲基丁酯、4-甲基-2-己醇和顺-3-己烯酸仅在‘新红星’中被检测到，反式-α-香柑油烯、丙酸戊酯、丁酸-2-甲基丙酯、2-甲基丁酸-3-甲基丁酯和2-丁酮仅在‘长富2号’中被检测到。因此，苹果品种间酯类物质种类和含量的差异也是品种产生不同香气类型的一个主要原因。

2.2 贮藏过程中香气成分的动态分析

表2 ‘新红星’与‘长富2号’果实不同贮藏期香气成分变化及主成分分析Table 2 Changes and principal component analysis of aroma componentss iinn ‘Starkrimon’ and ‘Nagafu No. 2’ fruits at different storage times

续表2

表3 ‘新红星’与‘长富2号’果实不同贮藏期香气成分种类及其含量Tabllee 33 Categories of aroma substances and their relative contents in‘Starkrimon’ and ‘Nagafu No. 2’fruits at different storage times

2.2.1 ‘新红星’苹果果实贮藏过程中香气成分

‘新红星’果实贮藏过程中香气成分的种类和相对含量均有所变化（表2）。各贮藏期依次鉴定出50、52、54、52、55 种香气物质，其中主要香气物质酯类的种类分别占92.71%、94.94%、97.95%、97.79%、94.79%（表3）。贮藏前期多数酯类物质呈先上升趋势，在20～30 d时达到最高峰，以后有所下降。其中上升幅度较大的乙酯类物质，丁酸乙酯相对含量由0.74%上升到17.74%，2-甲基丁酸乙酯相对含量由0.16%上升到15.64%，丙酸乙酯在贮藏0 d检测不到而在贮藏40 d时上升，相对含量为14.62%，乙酸乙酯相对含量由0.22%上升至12.49%，这些物质对贮藏过程中‘新红星’苹果香气的形成发挥重要作用。而有些酯类物质在贮藏过程中相对含量逐渐降低，如乙酸-2-甲基丁酯相对含量由33.42%下降至3.89%，乙酸丁酯相对含量由16.60%下降至5.44%。

在常温贮藏期间，‘新红星’果实所含的醇类物质随时间的延长而逐渐减少，其中1-己醇相对含量由2.39%下降到0%、2-甲基丁醇相对含量由1.90%降至0.09%，1-丁醇相对含量由1.17%降至0.04%，这3 种醇类物质下降幅度较大，而乙醇的相对含量呈增高趋势由0.14%上升至1.90%。

2.2.2 ‘长富2号’苹果果实贮藏过程中香气成分

由表2可知，在贮藏过程中与‘新红星’相比，‘长富2号’果实香气成分的种类较少，各贮藏期间依次检测出49、48、48、50、47 种香气成分，其中酯类物质的种类分别占香气总量的91.20%、92.45%、95.86%、91.71%、89.20%。每个贮藏阶段都有新的酯类芳香物质被检测到。贮藏10 d时，检测出己酸乙酯、乙醇以及乙酸-2-甲基丙酯等物质被检测到；20 d时检测到新增加的成分为乙酸庚酯；贮藏30 d时，检测到戊酸乙酯、2-甲基丁酸甲酯、棕榈酸等物质；贮藏40 d时，乙酸-3-甲基丁酯、肉豆蔻酸、2-甲基丁酸、（E）-3-己烯酸乙酯等物质被检测到。

‘长富2号’苹果贮藏过程中酯类物质总含量变化趋势为先升后降，与‘新红星’的酯类变化趋势相似。酯类物质总相对含量在贮藏20 d时达到最高值95.86%。其中，2-甲基丁酸乙酯相对含量由0.05%增加到13.69%，乙酸乙酯相对含量由0.20%上升到10.54%、丁酸乙酯相对含量由0.07%增加到7.05%，丙酸乙酯的相对含量由0%增至5.00%。部分酯类物质如乙酸-2-甲基丁酯、乙酸丁酯、乙酸己酯等香气物质相对含量在贮藏10～20 d时达到最高。部分酯类却在贮藏过程中出现相对含量较大幅度下降的现象，如己酸丁酯相对含量由6.97%下降到1.24%，丁酸丁酯相对含量由3.75%降至1.07%，己酸己酯相对含量由3.03%下降到0.58%，丙酸丁酯相对含量由2.73%下降到0.52%。‘长富2号’果实中乙醇变化趋势与‘新红星’

相似，均随贮藏时间延长不断增加，相对含量由0%增加到2.93%，而1-丁醇的相对含量随贮藏时间延长呈现下降趋势，其相对含量由1.06%降至0%。

对‘新红星’和‘长富2号’果实的香气成分进行主成分分析得出，‘新红星’果实中提取出2 个主成分，‘长富2号’果实中提取出1 个主成分。‘新红星’果实中第1主成分和乙酸乙酯、乙酸己酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯高度正相关；第2主成分与乙酸丁酯、乙酸己酯和乙酸-2-甲基丁酯高度正相关。所以推测乙酸乙酯、乙酸己酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸-2-甲基丁酯是‘新红星’果实的主要香气物质。‘长富2号’提取出的主成分与乙酸丁酯、乙酸己酯、乙酸-2-甲基丁酯、2-甲基丁酸乙酯和2-甲基丁酸己酯高度正相关，因此推测乙酸丁酯、乙酸己酯、乙酸-2-甲基丁酯、2-甲基丁酸乙酯和2-甲基丁酸己酯是‘长富2号’果实主要香气物质。

3 讨 论

3.1 苹果品种的香气成分

前人研究[23]表明，“酯香型”苹果品种分为乙酸酯型、丙酸酯型、丁酸酯型和乙醇酯型。本实验研究得出‘新红星’和‘长富2号’成熟果实中分别检测出50、49 种挥发性成分，其中30 种为酯类物质，而乙酸酯类物质含量分别占香气物质总量的70.81%和52.60%，对果实香气的形成起着重要作用。由此‘新红星’和‘长富2号’均为“乙酸酯型”苹果。

苹果中的挥发性成分种类繁多，对测定结果需采用化学计量学的方法分析。通过主成分分析可以得出，2 个苹果品种均有其特有的挥发性香气物质组合，‘新红星’主要挥发性香气成分是乙酸乙酯、乙酸己酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸-2-甲基丁酯，这8 种香气物质在感官上分别表现为水果香、梨香、菠萝香、草莓香等[3,24]。‘长富2号’主要挥发性风味成分是乙酸丁酯、乙酸己酯、乙酸-2-甲基丁酯、2-甲基丁酸乙酯和2-甲基丁酸己酯，感官上分别表现为水果香、香蕉香味、木香以及花香[24]。此外，‘新红星’果实中特有的1-己醇、丁酸甲酯、己酸甲酯等7种香气物质，为‘新红星’的特征香气，它们在感官上分别表现为果香、苹果香以及菠萝香和青香等[25]；反式-α-香柑油烯、丙酸戊酯、丁酸-2-甲基丙酯等香气成分仅在‘长富2号’中被检测到。品种所特有的香气物质对果实风味的形成具有很大的影响，也是造成两品种固有的感官香气不同的原因之一。

3.2 香气物质对果实品质的影响

苹果经过较长时间贮藏后，会产生特殊的感官香气，影响其果实的固有品质。已有研究[23]表明，‘华冠’苹果贮藏期间果实内较高的醇类物质含量比例打破了品种固有香气成分的平衡，其中丁醇含量的提高可能是产生异香的主要因素。本实验中‘新红星’和‘长富2号’果实随着贮藏时间的延长，1-丁醇的相对含量呈现逐渐下降的趋势，而乙醇的相对含量明显升高，由此推测，乙醇是导致‘新红星’和‘长富2号’果实贮藏过程中风味改变的主要因素。

4 结 论

综合GC-MS的分析结果，‘新红星’和‘长富2号’成熟果实中分别检测出50、49 种挥发性物质，共有的香气成分38 种，其中30 种为酯类物质，乙酸酯类物质含量分别占香气物质总量的70.81%和52.60%，对果实香气的形成具有重要作用。‘新红星’果实主要香气成分为乙酸-2-甲基丁酯、乙酸丁酯、乙酸己酯等；‘长富2号’果实主要香气成分为乙酸-2-甲基丁酯、乙酸丁酯、2-甲基丁酸己酯、己酸丁酯等。常温（15～25 ℃）贮藏过程中，‘新红星’和‘长富2号’果实中酯类物质含量呈先升后降的趋势，贮藏20 d时达到最高值，分别占香气物质总量的97.94%和95.83%。贮藏期间，乙酯类物质相对含量明显增加，其中丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯等上升幅度较大。

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Changes in Aroma Components of ‘Starkrimon’ and ‘Nagafu No. 2’ Fruits during Storage

LIU Yulian, JIN Lan, MAO Juan, CHEN Baihong*
(College of Horticulture, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)

In this study, the changes in aroma components of the two apple cultivars, ‘Starkrimon’ and ‘Nagafu No. 2’, during storage were analyzed by using head-space s olid phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatographmass spectrometry (GC-MS). A total of 50 and 49 aroma components were determined in ‘Starkrimon’ and ‘Nagafu No. 2’, respectively. Among the identifi ed compounds, 38 were common to both cultivars including 30 esters with acetate esters accounting for 70.81% and 52.60% of the total amount of aroma compounds, respectively. The contents of esters were increased fi rstly and decreased afterwards in the fruits of ‘Starkrimon’ and ‘Nagafu No. 2’ during storage at ambient temperature (15□25 ℃), reaching the highest level on the 2 0thday, which were 97.94% and 95.83%, respectively. Our analysis also revealed that the total amount of ethyl esters, such a s 2-methyl-1-butyl aceta te, butyl acetate, hexyl acetate, hexyl 2-methylbutanoate and butyl hexanoate, was signifi cantly increased during storage. Therefore, ethyl esters were more important for the formation of the inherent characteristics aroma of two apple cultivars.

apple; storage; aroma components

10.7506/spkx1002-6630-201610027

S661

A

1002-6630（2016）10-0158-06

刘玉莲, 靳兰, 毛娟, 等. ‘新红星’和‘长富2号’果实贮藏期间香气成分的变化[J]. 食品科学, 2016, 37(10): 158-163. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201610027. http://www.spkx.net.cn

LIU Yulian, JIN Lan, MAO Juan, et al. Changes in aroma components of ‘Starkrimon’ and ‘Nagafu No. 2’ fruits during storage[J]. Food Science, 2016, 37(10): 158-163. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201610027. http://www.spkx.net.cn

2015-07-28

甘肃省农牧厅科技攻关项目（GPCK2013-2）；甘肃省自然科学基金项目（0710RJZA093）

刘玉莲（1975—），女，讲师，博士，主要从事果树品质调控研究。E-mail：yulianliu@126.com

*通信作者：陈佰鸿（1969—），男，教授，博士，主要从事果树生理和生物技术研究。E-mail：bhch@gsau.edu.cn