萝卜挥发性风味物质变化规律研究

刘辰 王萍 徐文玲 刘贤娴 付卫民 王淑芬

摘要：本研究以萝卜品种‘鲁萝卜4 号为材料，采用固相微萃取（SPME）和气相色谱质谱联用技术（GC-MS），测定其肉质根在生长发育过程的5个时间点和春秋两季所含挥发性风味物质的组成和含量。结果表明：肉质根所含挥发性风味物质包括异硫氰酸酯类、醇类、醛类、烷烯烃类、酮类、醚类和酯类，以异硫氰酸酯类、醇类、醛类和醚类物质为主，其中4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯含量最高;醇类物质含量在肉质根不同生长发育过程中表现为上下波动，异硫氰酸酯类、醇类、醛类物质含量均为先上升后下降;4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯是春秋两季萝卜中含量差异最大的风味物质，其在春季含量为34.929 μg/g，是秋季含量的3.9倍。

关键词：萝卜;挥发性风味物质;生长发育时期;栽培季节

中图分类号：S631.1  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2020）02-0043-07

Abstract The green radish variety Lu Radish No. 4 was used as the experimental material. Solid phase microextraction （SPME） and gas chromatography mass spectrometry （GC-MS） were adopted to detect the components and contents of volatile flavor substances in radish in 5 growth periods and 2 seasons. The results showed that seven classes of volatile flavor substances， including isothiocyanates， alcohols， aldehydes， alkyl hydrocarbons， ketones， ethers and esters， were detected out. Isothiocyanates， alcohols， aldehydes and ethers were the main substances， among which， the 4-methylthio-3-butenyl isothiocyanate had the highest content. The content of alcohols fluctuated among the growth and development process， while the contents of the other three classes increased firstly and then decreased. 4-Methylthio-3-butenyl isothiocyanate was the one with the highest content difference between spring and autumn radish. Its content reached 34.929 μg/g in spring， which was 3.9 times of that in autumn.

Keywords Radish; Volatile flavor substances; Growth and development periods; Cultivation season

香味是评价蔬菜风味品质的重要指标，可以客观反映蔬菜成熟程度和风味特点。每种蔬菜都有其特有香味，研究发现，香味来源于蔬菜中的芳香物质，如醇类、醛类、酮类、萜类、酯类及含硫化合物等，它们的组分种类和含量共同决定了蔬菜的气味类型[1]。目前，科研人员已对大白菜、大葱、韭菜、芜菁、豇豆等[2-6]蔬菜中的挥发性风味物质组成及含量进行了研究。

中国萝卜的栽培历史悠久，它是一种大众化蔬菜。近年来，随着食用价值、药用价值等的进一步发掘，萝卜成为一种可以媲美水果的休闲食品，甚至是功能性蔬菜，消费者对其产品品质的要求也越来越高。目前对萝卜品质研究的报道较多，但多集中在营养品质和商品品质方面[7-9]，对萝卜风味品质的研究相对较少，主要是针对挥发性风味物质组成、含量及其受肥料影响等的研究和提取方法的优化[10，11]。基于此，本研究采用固相微萃取（SPME）和气相色谱质谱联用技术（GC-MS）系统分析萝卜在生长发育过程及不同栽培季節中所含挥发性风味物质的组成和含量情况，旨在为其栽培管理、风味品质育种和加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试萝卜品种为‘鲁萝卜4号（绿皮绿肉类型，生长期70 d左右），山东省农业科学院蔬菜花卉研究所育成。

萝卜种植于山东省农业科学院蔬菜花卉研究所试验基地。第一次播种时间为8月16日，9月20日至成熟期共取样5次;第二次播种时间为4月12日，6月24日取样，正常田间管理。样品均置于-80℃贮存备用。

1.2 主要仪器

手动SPME进样器，美国Supelco公司产品;固相微萃取装置，美国Supelco公司产品，其中，萃取头为DVB/CAR/PDMS（divinylbenzene-carboxen-polydimethylsiloxane，二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷共聚物，涂层厚度50/30 μm），萃取头色谱柱为RET-5（30 m×0.32 mm×0.25 μm）弹性石英纤维毛细管柱。

1.3 试验方法

样品处理：利用打浆机将样品打成匀浆，称取7.00 g于10 mL顶空瓶中，加入内标物3-壬酮，用锡箔纸封口。采样台预热温度40℃，插入SPME顶空取样30 min，将萃取头插入GC进样口，250℃解吸3 min后进样分析。

色谱条件：升温程序为35℃保持3 min，3℃/min升至45℃，再以6℃/min升至130℃，最后以8℃/min升至230℃，保持8 min;载气（He）流速为2.54 mL/min，压力2.4 kPa，进样方式为不分流。

质谱条件：电子轰击（EI）离子源;电子能量70 eV;接口温度250℃;离子源温度200℃;全扫描模式，扫描范围：45～450 a/m 。

1.4 数据分析

定性分析：色谱分离后，质谱扫描每个色谱峰得到质谱图，用标准NIST08质谱图数据库确定香气物质组分种类。

定量分析：采用内标法进行定量，3-壬酮为内标物（浓度为0.4 g/L，体积为5 μL）。计算公式参照陈美霞等[12]的方法。

所有数据均采用Microsoft Excel 2007软件进行统计和作图。

2 结果与分析

2.1 秋萝卜成熟期挥发性风味物质组分分析

通过分析‘鲁萝卜4 号成熟期（第5次取样）肉质根中挥发性风味物质组分的总离子流图（图1）可知，共检测出24种挥发性物质成分（表1），分属于异硫氰酸酯类（10种）、醇类（5种）、醛类（3种）、酮类（2种）、烷烯烃类（2种）、醚类（1种）和酯类（1种）等七类物质。其中，挥发性风味物质组成成分中，4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯含量最高，为9.030 μg/g， 其次是3-己烯醛和甲硫醇，分别为1.206、0.518 μg/g。七类物质含量由高到低为异硫氰酸酯类、醇类、醛类、醚类、酮类、烷烯烃类、酯类，对应数值分别为10.034、1.367、1.314、0.098、0.036 、0.003、0.002 μg/g。

2.2 秋萝卜挥发性风味物质在肉质根生长发育过程中的变化规律

试验得到不同发育时期秋萝卜挥发性风味物质组分的总离子图（图1、2），经分析可知，萝卜肉质根生长发育过程中共检出七类挥发性风味物质中的28种成分，其中，有17种存在于萝卜的各个发育时期。不同取样时期检出的挥发性风味物质成分依次为22、24、24、21、24种。乙酸乙酯和己烷仅在成熟期检出，反-2-己烯-1-醇和壬基异硫氰酸酯仅在成熟期未检测到。1-戊烯-3-醇主要在肉质根生长发育后期产生，3-甲硫基异硫氰酸丙酯和二甲基三硫醚主要在前中期产生。

由表2可以看出，第1次取样时，秋萝卜肉质根中含量较高的挥发性风味物质成分包括4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯、甲硫醇、2，3-二甲基-3-己醇和3-己烯醛;第2次取样的肉质根中含量较高的为4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯、2，3-二甲基-3-己醇、3-己烯醛、二甲基二硫醚、甲硫醇和4-甲基异硫氰酸戊酯;第3次取样的萝卜肉质根中4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯、3-己烯醛、2，3-二甲基-3-己醇和2-己烯醛含量较高;第4次取样检测出的成分中4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯、3-己烯醛、甲硫醇、4-甲基异硫氰酸戊酯、顺-3-己烯-1-醇和2，3-二甲基-3-己醇含量较高。

综合分析表1、2可知，肉质根中检测到的七类挥发性风味物质中，含量较高的主要是异硫氰酸酯类、醇类、醛类和醚类。对上述四种物质含量（图3）进行分析，发现异硫氰酸酯类物质在秋萝卜肉质根不同生长发育时期均为最高，含量呈先上升后下降的趋势，于第3次取样时达到峰值，成熟期降至最低;醇类物质含量则在各时期表现为上下波动，但同样以成熟期含量最低;醛类物质含量表现为先上升后下降，第4次取样时含量达到峰值;醚类物质含量变化趋势与醛类物质相似，也在成熟期降至最低，但含量峰值出現在第2次取样时。

2.3 萝卜不同栽培季节挥发性风味物质的比较

通过对不同栽培季节萝卜挥发性风味物质的总离子图（图1、图4）进行分析得出，与秋季栽培相比，春季栽培的萝卜（春萝卜）肉质根中挥发性风味物质成分较少，共检出19种，分属于异硫氰酸酯类（10种）、醇类（3种）、醛类（3种）、酮类（1种）、醚类（1种）及烷烯烃类（1种）等六类风味物质。

对表1、表3分析可知，秋萝卜肉质根中特有挥发性风味物质成分有6种，包括1-戊烯-3-醇、正己醇、乙酸乙酯、异硫氰酸异丙酯、1-戊烯-3-酮和己烷，而春萝卜则仅有1，6-己二异氰酸酯。不同季节肉质根中含量最高的挥发性风味物质组分均为4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯，其在春萝卜中含量达到34.929 μg/g，是秋萝卜含量的3.9倍。秋萝卜肉质根中含量较高的3-己烯醛和甲硫醇与春萝卜中的含量相比变化不大。此外，2，3-二甲基-3-己醇、4-甲基异硫氰酸戊酯和异硫氰酸己酯含量在春萝卜中明显上升。

3 讨论与结论

目前，关于果品挥发性风味物质种类及含量的研究较为深入，蔬菜中则相对薄弱。本课题组前期优化了萝卜中挥发性风味物质的提取方法，并对不同施肥处理对挥发性风味物质的影响进行探讨 [10，11]。本研究在此基础上，对生长发育过程及不同栽培季节萝卜的挥发性风味物质组分变化进行分析，旨在为今后优化萝卜栽培管理模式、制定品质育种计划提供科学有效的数据支持。

前人在番茄、黄瓜等蔬菜中的研究表明，醛类、醇类和酮类等是蔬菜中比较重要的风味物质[13-15]。本研究发现，萝卜中醛类和醇类虽是主要风味物质，但含量远低于异硫氰酸酯类。王萍等[10]研究表明，绿皮红肉类型品种‘鲁萝卜6号的主要风味物质是异硫氰酸酯类、醇类、醚类，其中，异硫氰酸酯类的含量和种类占比最大，含量较高的三种组分依次是4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯、2，3-二甲基-3-己醇和甲硫醇。本研究中，绿皮绿肉类型品种‘鲁萝卜4号的主要风味物质是异硫氰酸酯类、醇类和醛类，同样以异硫氰酸酯类的含量和种类占比最大，但4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯、3-己烯醛和甲硫醇为含量较高的三种组分。与‘鲁萝卜6号不同，‘鲁萝卜4号的醛类含量较高，且均为C6醛。张晓萌[16]认为C6醛含量的升高会导致肉质根生青味增加，因此，我们推测醛类含量和种类的差异可能是造成两个品种不同风味品质的重要因素。

本試验结果表明，肉质根中异硫氰酸酯类、醇类、醛类和醚类含量较高。其中，除醇类含量随生长发育过程上下波动外，其余三类物质含量均表现为先上升后下降。刘圆等[17]研究发现，甜瓜花后30 d是果实中醇类和醛类物质向酯类物质转化的时期，35 d为甜瓜果实成熟期，香气成分以酯类物质为主，仅有少量醇类和醛类物质。隋静等[18]通过检测草莓品种‘丰香和‘罗莎在果实发育过程中的芳香物质得出，醇类和醛类化合物相对含量呈下降趋势，而酮类和酯类化合物则呈上升趋势。本研究认为，萝卜肉质根中醇类和醛类含量在生长发育后期均呈下降趋势，并且醇类含量在成熟期降至最低;酮类含量在生长发育后期略有升高，酯类物质仅在成熟期被检出。这与前人的研究结果较为一致，但酯类物质含量很少，这可能是植物不同器官间差异造成的。袁华伟等[6]研究表明，异硫氰酸酯大多存在于十字花科植物中，并且是很重要的风味物质。本试验在萝卜生长发育的各个时期均检出异硫氰酸酯类物质，其中4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯含量在不同发育时期均为最高，且表现为先上升后下降，成熟期降至最低。

挥发性风味物质除具有明显的品种差异外，还受到栽培模式、土壤和气候条件等因素的影响[19-22]。春、秋两季是萝卜栽培的主要季节，通常秋萝卜风味品质优于春萝卜。为此，本研究分析了春、秋两季‘鲁萝卜4号的挥发性风味物质差异，结果表明，两季萝卜中风味物质含量差异最大的是4-甲硫基-3-丁烯异硫氰酸酯，其在春季为34.929 μg/g，是秋季含量的3.9倍。该物质是萝卜辣味的主要物质[23，24]，因此推测春季栽培后期的高温、长日照提高了该物质的积累量，使得春萝卜的辣味明显强于秋萝卜。本研究还发现，秋萝卜肉质根挥发性风味物质中特有物质为1-戊烯-3-醇、正己醇、乙酸乙酯、异硫氰酸异丙酯、1-戊烯-3-酮和己烷。这些物质含量虽不高，但可能对秋萝卜的风味有着重要影响;春萝卜中特有物质为1，6-己二异氰酸酯。此外，2，3-二甲基-3-己醇、4-甲基异硫氰酸戊酯和异硫氰酸己酯在春萝卜中含量明显较高。这些物质可能是导致春萝卜风味品质变劣的重要因素。

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