两种生物有机肥对红地球葡萄芳香物质组分的影响

李凯，商佳胤，集贤，黄建全，张娜，王丹，田淑芬*

(1. 天津市农科院葡萄研究中心，天津 300112；2. 国家农产品保鲜工程技术研究中心，天津 300384）

两种生物有机肥对红地球葡萄芳香物质组分的影响

李凯1，商佳胤1，集贤2，黄建全1，张娜1，王丹1，田淑芬1*

(1. 天津市农科院葡萄研究中心，天津 300112；2. 国家农产品保鲜工程技术研究中心，天津 300384）

对5年生红地球葡萄分别采用0.02%根施和0.01%叶面喷施2种生物有机肥，待果实成熟后，使用固相微萃取技术及气相-质谱联用技术测定葡萄果实的芳香物质含量，以探讨2种生物有机肥对红地球葡萄果实芳香物质组分的影响。结果显示：红地球葡萄果实香气成分主要为醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、烷类、苯衍生物和烯类化合物，2种生物有机肥处理的芳香化合物检出数量分别为44种、46种、43种和41种，均高于对照的40种；各处理和对照共同具有的香气成分13种，其中醇类4种，醛类5种，酮类1种，烷类3种，(E)-2-己烯醛、己醛、(E)-2-己烯-1-醇、1-己醇和大马酮是相对含量较高的5种共有芳香化合物；生物有机肥处理显著降低了红地球葡萄果实中的醛类成分相对含量，同时显著提高了醇、酮、酯、烷和烯类成分的相对含量，其中0.02%生物有机肥Ⅱ号根施处理在增加香气化合物数量，提高里那醇、大马酮等重要呈香物质相对含量效果最为显著。

生物有机肥；红地球葡萄；芳香化合物

生物有机肥作为一种环境友好型肥料，主要由有益微生物组成，基于自然投入，充分利用腐烂的有机质、生活污水、动物粪便、植物残体等原料释放营养物质[1-2]。生物有机肥能够改善根际土壤养分的固定，产生生长素，改善土壤稳定，促进菌根共生，并对有毒物质、异型生物质和顽固物质污染的土壤起到生物修复的作用[3]。目前，生物有机肥已在香蕉[4]、苹果[5]、脐橙[6]、椰枣[7]、葡萄[8]和桃[9]等多种果树上进行应用研究，虽然不同果树种类生理特点、生长环境和栽培措施不同，但是生物有机肥均不同程度地提升了果实品质，显示出生物有机肥在果树上良好的应用前景。

天津市农科院葡萄研究中心近年来充分依托天津滨海地区鱼类养殖业的资源优势，采用有益菌分解发酵海水养殖副产品，开发系列生物有机肥，目前已经在天津汉沽、蓟县、河北张家口、怀来、石家庄、北京延庆等华北主要葡萄产区进行了大量试验，结果显示生物有机肥对玫瑰香葡萄苗的生长有很好的促进作用[10]，并能显著提升贵人香葡萄中的香气组分[11]。为了细化研究生物有机肥在不同品种上的应用表现，本文选择2种生物有机肥，以鲜食葡萄品种红地球为对象，进一步研究施用生物有机肥对红地球葡萄芳香物质含量的影响，希望为生物有机肥在红地球葡萄生产中提供科学使用理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2015年7月18日至9月25日在天津市蓟县西龙虎峪乡葡萄园内进行，供试品种为5年生红地球，株行距为1.5 m×4.0 m，倾斜小棚架栽培，龙干整形。供试地区土壤pH值6.2，土壤有机质17.6 g/kg，土壤全氮16.2 g/kg，土壤全磷23.6 g/kg，土壤全钾26.2 g/kg。供试生物有机肥由天津市农业科学院葡萄研究中心提供，分别为生物有机肥Ⅰ号［有效活菌数（cfu）≥0.2亿/g，有机质≥45%］和生物有机肥Ⅱ号［有效活菌数（cfu）≥0.3亿/g，有机质≥40%］。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

试验设4个处理和1个对照：（1）对照（CK），不使用生物有机肥；（2）T1处理，0.02%生物有机肥Ⅰ号根施；（3）T2处理，0.02%生物有机肥Ⅱ号根施；（4）T3处理，0.01%生物有机肥Ⅰ号叶面喷施；（5）T4处理，0.01%生物有机肥Ⅱ号叶面喷施。所有试验和对照均施入基肥和萌芽肥，基肥为3月25日施入22 500 kg/hm2腐熟鸡粪；萌芽肥为4月12日施入750 kg/hm2磷酸二铵和尿素。生物有机肥于2015年7月18日处理1次，一个月后重复处理1次。根施处理时，在距主蔓50 cm处沟施，深度为20 cm，每株施肥量为10 L；叶面喷施处理时，采用喷雾器均匀喷布所有叶片。每个处理选择30株生长势一致、无病虫害的植株进行，每10株为1个处理，每个处理3次重复。

1.2.2 样品采集

在葡萄成熟期选择着色一致、无病虫害及机械损伤的果穗作为样品；采后装入周围铺有报纸的塑料筐内，于采收当天运至国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津），并于采样当日立即进行GC-MS测定。试验结果用DPS3.01专业版进行统计分析。

1.3 测定方法

1.3.1 仪器与试剂

Trace GC-MS联用仪，美国Finnigam质谱公司制造；50/30 μmDVB/CAR/PDMS型极性萃取头和固相微萃取器手柄，美国Supelco公司制造；PC-420D数字型磁力加热搅拌装置，美国Corning公司制造。所用化学试剂均为分析纯。

1.3.2 挥发性成分的提取

将对照和处理果实样品葡萄果实各500 g进行清洗、破碎、榨汁、离心后取澄清果汁8 mL置于带有磁力搅拌子的15 mL顶空瓶中，加入3.0 g NaCl，加盖封口后将萃取头插入样品顶空瓶，于60 ℃吸附40 min，磁力搅拌子转速为950 r/min。吸附后将萃取头取出插入气相色谱进样口，于250 ℃解吸5 min，同时启动仪器采集数据。

1.3.3 气相色谱分离条件

色谱柱：HP-INNO-Wax毛细管柱（30 m×0.25 mm× 0.25 μm)，载气He（99.99%)，流速1.10 mL/min；进样口温度：50 ℃，解析5 min；升温程序：70 ℃保持5 min，以1 ℃/min的升温速度升至120 ℃，保持2 min，以2 ℃/min的升温速度升至210 ℃，保持5 min。

1.3.4 质谱检测条件

GC-MS传输线温度250 ℃，EI离子源温度为170 ℃，电子能量为70 eV，光电倍增管电压为350 V，质量扫描范围为m/z 30-350 amu。

1.3.5 谱图检索及成分鉴定

对采集到的质谱图用标准谱库NIST/WILEY搜索，与文献进行核对，确定其香气成分的化学组成，同时用峰面积归一化法定量，得到各组分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 红地球果实中香气成分的分类分析

利用GC-MS检测红地球葡萄的香气成分，并通过谱库检索来分析对照和处理的果实香气化合物种类及占总量比例（表1）。红地球果实中的香气按照化合物结构主要分为醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、烷类、苯衍生物和烯类。T1、T2、T3、T4的总检出芳香化合物总数分别为44、46、43和41，多于CK的40；各处理在总检出香气成分占总量比例与对照差异不显著。各处理的醇类、酮类、酯类和烷类化合物占总量比例均显著高于对照，但醛类化合物则均显著低于对照；苯衍生化合物方面，T3与CK二者之间差异不显著，而其余处理显著高于CK；各处理均检测到一种烯类化合物，而对照中并未检出。

2.2 红地球果实中醇类香气成分分析

由表2可以看出，在各处理和对照中均能检测到具有芳香气味的1-己醇和具有青草味的(E)-2-己烯-1-醇；T1、 T2和T4的1-己醇相对含量分别为1.89%、2.28%和1.4%，均显著高于CK的1.12%，而T3与CK差异不显著；(E)-2-己烯-1-醇是醇类化合物中相对含量最高的物质，除了T1的相对含量2.23%略低于CK的2.26%，T2、T3和T4的相对含量分别为4.22%、3.30%和5.21%，均显著高于CK。此外，在各处理和对照中均能检测到具有特殊气味的2-乙基-1-己醇和具有玫瑰芳香的里那醇；T1中2-乙基-1-己醇的相对含量略高于CK，差异不显著，而T2、T3和T4中2-乙基-1-己醇的相对含量显著高于CK；T1和T2中里那醇的相对含量显著高于CK，其余处理与CK差异不显著。

2.3 红地球果实中醛类香气成分分析

由表1可知，醛类香气成分是所有化合物类型中占总量比例最高的香气物质，各处理的占比分别是88.09%、84.52%、84.82%和78.76%，均显著低于对照的91.56%。由表3可以看出，具有绿叶清香和果香的(E)-2-己烯醛在T1中相对含量最高，达到76.63%，T2、T3、T4和CK中的相对含量分别为69.87%、68.70%、70.49%和71.44%；具有绿叶清香和果香的己醛则是相对含量第二高的醛类物质，4个肥料处理的相对含量分别为10.73%、14.22%、15.31%和7.24%，均显著低于对照的19.59%。此外，2-甲基-4-戊烯醛、苯(甲)醛和2,5-二[(三甲基甲硅烷基)氧代]-苯(甲)醛也在全部样品中检测到，但相对含量均低于0.5%。

表1 红地球果实中香气成分的分类比较

表2 红地球葡萄果实中主要醇类香气成分

表3 红地球葡萄果实中主要醛类香气成分

2.4 红地球果实中酮类香气成分分析

由表1可知，各处理的酮类物质含量分别为2.51%、2.78%、1.41%和1.70%，均显著高于CK的0.85%。由表4可知，在所有样品中均能检测到的酮类化合物只有1种，就是具有玫瑰芳香的大马酮，并且其相对含量比其它酮类物质都高，分别为1.77%、2.22%、0.98%、1.29%和0.6%，各处理中的相对含量均显著高于CK，尤其T2相对含量最高。因此，我们认为大马酮是红地球葡萄果实中的最主要酮类香气成分，并且施用生物有机肥有利于大马酮的积累。

2.5 红地球果实中烷类香气成分分析

由表1和表5可知，4个处理和CK在烷类化合物数量上没有明细差异，但T1和T2的烷类相对含量略高于CK，T3和T4则显著高于CK。己甲基-环三硅氧烷、亚硝基甲烷、三氯甲烷、3-异丙氧基-1,1,1,7,7,7-六甲基-3,5,5-三(三甲基甲硅烷氧基)四硅氧烷和十二碳甲基-环六硅氧烷相对含量大于1%。己甲基-环三硅氧烷在T1、T2、T3和T4中的相对含量分别为2.85%、0.62%、2.19%和2.64%，CK中没有检测到，T2中的相对含量明显低于T1、T3和T4，但T2中三氯甲烷相对含量较高，为1.9%，其余处理未能检测到；亚硝基甲烷在各处理中均未检测到，但在CK中的相对含量为2.35%。

3 结论与讨论

葡萄品种香气能够直接影响果实风味特性，是品种评价中的重要质量参数之一[12-13]。葡萄果实中的挥发性化合物主要存在于果肉和果皮中[14]，这些芳香物质组分取决于品种、生长区域、气候条件和栽培措施[15-18]，本研究的目的就是评价生物有机肥对红地球葡萄果实芳香组分的影响。

本研究结果表明：红地球葡萄果实香气成分主要为醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、烷类、苯衍生物和烯类化合物；施用生物有机肥的各处理检出化合物数量分别为44、46、43和41，均高于对照的40种；各处理和对照共同具有的香气成分13种，其中醇类4种，醛类5种，酮类1种，烷类3种。(E)-2-己烯醛、己醛、(E)-2-己烯-1-醇、1-己醇和大马酮是各处理和对照中相对含量最高的5种共有芳香化合物。

表4 红地球葡萄果实中主要酮类香气成分

表5 红地球葡萄果实中主要烷类香气成分

C6醛和C6醇通过不饱和脂酶促氧化形成，在葡萄和葡萄酒中形成草本和绿色香气[19]。(E)-2-己烯醛是各处理和对照中相对含量最高的C6化合物，相对含量在68.55%～76.63%之间；(E)-2-己烯醛是(Z)-3-己烯醛的异构化产物[20]，而(Z)-3-己烯醛在各处理和对照中未检测到。己醛是另外一种重要的C6化合物，相对含量仅次于(E)-2-己烯醛，在7.24%～19.59%之间。(E)-2-己烯-1-醇和1-己醇这两个C6醇的相对含量远低于前述的C6醛，高于其余共有芳香化合物。各处理和对照的(E)-2-己烯醛、己醛、(E)-2-己烯-1-醇和1-己醇这四种C6化合物的相对含量之和占总检出化合物相对含量的91.50%、90.59%、88.28%、84.52%和94.54%，是红地球葡萄果实中主要的香气组分。

萜类化合物是一类庞大而多样化的天然有机化合物，植物萜类化合物所具有芳香特性使其在商业上被广泛使用。萜烯醇是不同品种间香气变化的重要贡献者[21]，里那醇由于感觉阈值低而可能是最重要的萜类化合物之一[22]。本研究结果表明，里那醇是各所有样品中的共有香气成分，0.02%生物有机肥根施均显著提高了里那醇在红地球果实中的相对含量，其中0.02%生物有机肥Ⅱ号效果最好。

C13-降异戊二烯衍生物被认为是潜在影响葡萄和葡萄酒质量的芳香化合物，尤其是大马酮和紫罗酮[23]，这类化合物主要来自类胡萝卜素的降解，是葡萄和葡萄酒中的重要呈香物质[24-25]。大马酮具有强烈的李子、浆果、糖和玫瑰香气，并且具有极低的香气阈值（水中2 ng/L），它在提高水果香气特征的同时掩蔽草本香气[26]。本研究表明，生物有机肥能显著提高大马酮的相对含量，其中0.02%生物有机肥Ⅱ号表现最为显著，较对照增加了243%。

生物有机肥能增加红地球葡萄果实中的香气化合物数量，显著降低醛类成分相对含量，显著提高醇、酮、酯、烷和烯类成分的相对含量；其中0.02%生物有机肥Ⅱ号根施处理在增加香气化合物数量，提高里那醇和大马酮等重要呈香物质相对含量方面效果最为显著。

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Effects of bio-fertilizer on aroma compounds of Red Globe grape

LI Kai1, SHANG Jiayin1, JI Xian2, HUANG Jianquan1, ZHANG Na1, WANG Dan1, TIAN Shufen1*
(1. Grape Research Center, Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Tianjin 300112, China;
2. National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products, Tianjin 300384, China)

In order to investigate the infl uence of two bio-fertilizers on aroma compounds of Red Globe grape, the trees were treated with 0.02% root application and 0.01% foliage spraying, respectively. The aroma compounds of mature berry were detected by solid phase micro-extraction (SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that eight classes of individual aroma compounds were investigated: alcohols, aldehydes, ketones, acids, esters, alkanes, benzene derivatives and alkenes. The amounts of detected aroma compounds in bio-fertilizers treatments were respectively 44, 46, 43 and 41 kinds, higher than 40 kinds in CK. 13 kinds of common aromatic compounds were identified in all bio-fertilizer treatments and CK, including 4 alcohols, 5 aldehydes, 1 ketone and 3 alkanes. (E)-2-hexenal, hexanal, (E)-2-hexen-1-ol, 1-hexanol and damascenone were found to be the most abundant common aromatic compounds. Using bio-fertilizers could signifi cantly reduce the relative content of aldehydes, and improve the relative content of alcohols, ketones, esters, alkanes and alkenes in Red Globe grape. It was worth noting that root application with 0.02% of bio-fertilizer Ⅱ had the most signifi cant effect on increasing the number of aromatic compounds and the relative content of important aroma-contributing compounds such as linalool and damascenone.

bio-organic fertilizer; Red Globe grape; aromatic compounds

Q945.78

A

10.13414/j.cnki.zwpp.2016.06.003

2016-08-05

国家葡萄产业技术体系（CARS-30）；天津市农业科技示范推广项目（201202150）；国家级星火计划重大项目（S2013A100018）

李凯（1987-），男，硕士，研究实习员，主要从事葡萄栽培与葡萄酒酿造的研究工作。E-mail: kaiwine@126.com

★通讯作者：田淑芬，博士，研究员，主要从事葡萄栽培及次生代谢产物方面的研究工作。E-mail: tianshufen@263.net