6 个草莓品种果实香气成分分析

赵 娜，郭小鸥，王丽娟

(天津农学院 园艺园林学院,天津 300384)

草莓(Fragaria ananassa Duch.)属蔷薇科草莓属的多年生草本植物［1］，因其酸甜可口、营养价值高而深受大众的喜爱，享有“水果皇后”的美誉［2］。目前，已知从草莓果实中分离并鉴定出的香气物质至少有 360 种，主要为酯类物质，其次是酮类、醛类、醇类、呋喃类、萜类和硫化物等物质［3-5］。虽然香气物质总量在果实总量中的比重小，仅为 0.001%～0.01%，但对草莓的果实品质有着重要作用［6］。成熟草莓果实挥发物的总量在不同品种间相差很大［7］。

近十几年来，人们对草莓香气研究的关注性较高［8］。王玲等［9］研究表明在‘达赛莱克特’草莓发育过程中，己酸乙酯、丁酸乙酯、γ-癸内酯、(E)-2-己烯醛、DMMF、D-柠檬烯、β-金合欢烯对‘达赛莱克特’果实香气影响较大；赵国富等［10］通过对‘红颜’不同时期的香气研究，推测出成熟‘红颜’草莓果实的特征香味物质为呋喃酮和己烯醛；王娟等［11］研究了8 个草莓品种的香气成分，发现丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯、γ-癸内酯、DMMF、(E)-2-己烯醛、沉香醇为该8 个草莓品种的主要特征香气物质；曾祥国等［12］研究了‘晶玉’‘甜查理’‘晶瑶’‘章姬’和‘丰香’5 个品种的草莓果实 香气成分的差异，结果表明，丁酸乙酯、己酸乙酯、丁酸甲酯、己酸甲酯、沉香醇、橙花叔醇、呋喃酮和2-庚酮是 5 个草莓品种果实的主要特征香气物质。目前，我国对草莓香气物质的研究主要集中在不同品种的香气物质测定和比较分析方面［13-14］，对不同品种之间香气物质的相似性及共有香气物质的研究较少。

随着我国不断引入欧美及日本品种，我国草莓品种种类得到迅速扩大。欧美引进的‘甜查理’品种抗病性强，适应性广。日本引进的‘隋珠’品种品质佳，耐储运，抗性好；‘章姬’品种抗炭疽病和白粉病，丰产性好；‘红颜’品种产量高，口感好，适应能力强。‘艳丽’是由沈阳农业大学张志宏教授以美国品种‘08-A-01’和日本品种‘栃乙女’杂交而成，具有抗病性强，风味酸甜适口，香味浓等特点［15］。‘圣诞红’是由西班牙艾诺斯公司引进中国的品种，具有抗病性较强，香味浓郁等特点［16］。本试验采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术，测定‘章姬’‘甜查理’‘隋珠’‘圣诞红’‘红颜’以及‘艳丽’6 个草莓品种的果实香气物质，结合主成分分析，进一步研究了6 个草莓品种果实的香气物质差异及共有香气物质，以期为研究草莓果实香气物质的特性、育种、风味评价及筛选优质草莓品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以‘章姬’‘甜查理’‘隋珠’‘圣诞红’‘红颜’以及‘艳丽’6 个草莓品种为试验材料，于2018 年9 月18 日将幼苗定植于天津蓟县美丽乡村农场温室内，生长季日常管理，2019 年3 月11 日取样，每个品种选取大小一致、无病虫害的成熟期果实25 个，每个样品重复3 次，保存于-80 ℃的超低温冰箱。

1.2 试验方法

1.2.1 顶空固相微萃取法(SPME) 采用SPME 提取草莓果实挥发性香气物质。将草莓进行打浆处理，取样前将萃取头老化2 h，温度为250 ℃。取8 g 样品迅速放入15 mL 样品瓶内，加盖封口，将老化好的萃取头插入样品瓶的顶空部分，萃取40 min，温度为45 ℃。

1.2.2 气谱-质谱联用仪(GC-MS)分析方法 采用Agilent 公司的7890A/5975C 气质联用仪测定草莓果实的挥发性香气物质。

将萃取好的萃取头抽出，插入GC-MS 中，于 250 ℃解析4 min，进行GC-MS 检测分析。控制条件：毛细管柱(DB-WAX)30 m×0.25 mm，膜厚度0.25 μm， 载气为氦气，流速为1.2 mL/min，进样量为1 μL。升温程序：初始温度40 ℃，保持1 min，以6 ℃/min 升温到160 ℃，保持4 min，再以10 ℃/min 升温到210 ℃，保持5 min，进样品温度220 ℃，EI 离子源电子能量70 eV，质量范围30 ～450 aum。

1.3 数据分析

对采集到的总离子流图经计算机检索，同时与NIST08 质谱库相匹配，并结合人工图谱解析及资料分析对6 个草莓品种的香气总离子流图进行定性分析；用面积归一化处理对检测物质进行定量分析。

利用SPSS 软件对6 个草莓品种的香气物质数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同草莓品种果实的香气物质种类及相对含量

由表1 可知，从整体上可以看出，酯类物质在7 大类香气物质中占比最大，醇类物质、酮类物质及酸类物质占比相对较大，醛类物质、烷烃类物质和萜烯类物质占比最小。结合表2 所示，6 个草莓品种共检测出131 种香气物质，其中酯类物质为72种，醇类物质为16 种，酸类物质为14 种，酮类物质为15 种，醛类物质为6 种，烷烃类物质为4 种，萜烯类物质为4 种。

由表1 可以看出，‘甜查理’和‘圣诞红’品种的香气物质种类最多为63 种，‘红颜’品种的最少，种类为47 种；除‘艳丽’品种（4 种）外，其他品种的醇类物质种类数量相近，为7 ～8 种；6个草莓品种的酮类物质种类相差不大，为6 ～8 种；6 种草莓品种的醛类物质种类为2 ～3 种；酸类物质按从大到小的顺序排列为：‘章姬’ =‘甜查理’=‘圣诞红’＞‘红颜’＞‘艳丽’＞‘隋珠’；烷烃类物质种类最多的为‘圣诞红’品种；‘章姬’和‘红颜’品种未检测出萜烯类物质。

6 个草莓品种的香气物质相对含量均达到90%以上，其中酯类物质占比最大，醇类物质、酮类物质和酸类物质占比次之，醛类物质、烷烃类物质及萜烯类物质占比最小。在6 个草莓品种中，酯类物质相对含量均达到50%以上，相对含量最多的为‘隋珠’品种，达到73.34%，酯类物质相对含量最少的是‘甜查理’品种，为59.08%；‘艳丽’的醇类物质相对含量最多，为21.83%，‘甜查理’品种的醇类物质相对含量最少，为10.3%；酮类物质相对含量最多的是‘甜查理’品种，为11.28%；‘隋珠’的醛类物质的相对含量最少，为1.49%；‘圣诞红’品种的醛类物质相对含量最多，为5.27%；酸类物质的相对含量最少的是‘隋珠’品种，为1.52%，酸类物质相对含量最多的为‘甜查理’品种，为9.54%；烷烃类物质相对含量最多的为‘隋珠’品种；‘章姬’和‘红颜’品种未检测出萜烯类物质。

表1 不同草莓品种香气物质种类及相对含量比较Table 1 Comparison of aroma substance and relative content of different strawberry varieties

2.2 不同草莓品种果实的香气成分分析

如表2 所示， 6 个草莓品种果实的共有香气物质为21 种，分别为丁酸2-己烯酯、己酸2-己烯酯、己酸甲酯、己酸乙酯、己酸己酯、乙酸己酯、乙酸乙酯、乙酸苯甲酯、丁酸己酯、丙酸己酯、戊酸乙酯、2-己烯-1-醇(E)-、1-己醇、橙花醇2、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇、2-庚酮、2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮、5-丁基二氢-2(3H)-呋喃酮、2-己烯醛、己酸以及2-辛烯酸。

如表2 所见，己酸甲酯在‘甜查理’品种中占比最大，3-己烯-1-醇乙酸酯在‘章姬’和‘圣诞红’品种中占比最大，2-己烯-1-醇乙酸酯在‘隋珠’ ‘红颜’和‘艳丽’品种中占比最大；丁酸,2-己烯酯和丁酸己酯在‘甜查理’及‘红颜’品种中占比最大；丁酸辛酯为‘章姬’的独有香气物质。在醇类物质中，2-己烯-1-醇(E)-、1-己醇、橙花醇2 和沉香醇在6 个草莓香气挥发中占重要作用。在酮类物质中，DMMF 为‘章姬’和‘红颜’的特征香气物质；γ-癸内酯为‘甜查理’的特征香气物质。在醛类物质中，2-己烯醛为6 个草莓品种的主要特征香气物质。在酸类物质中，己酸为6 个草莓品种的特征香气物质；5-己烯酸为‘甜查理’的独有香气物质。在烷烃类和萜烯类物质中，甲氧基-环庚烷和1-癸烯为‘甜查理’的独有香气物质；7,11-二甲基-3-亚甲基-1,6,10-十二碳三烯(E)-为 ‘艳丽’的独有香气物质。

表2 不同草莓品种果实的香气物质及相对含量Table 2 Aroma component and relative content in different strawberry varieties fruits

续表：

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2.3 不同草莓品种香气物质的主成分分析

2.3.1 不同草莓品种香气物质的相似性 根据GC-MS 检测的131 种草莓香气物质，从中选取相对含量＞1%的35 种香气物质，以不同草莓品种的香气物质及相对含量为数据源，使用数据分析软件SPSS 对其进行主成分分析。

如图1 可知，第一主成分的贡献率为27.54%，第二主成分的贡献率为24.47%，两者的累计贡献率达到52.01%，表明第F1、F2 2 个主成分解释了原香气物质的大部分方差信息。6 个草莓品种根据距离远近被分在不同的区域里，左上区域仅‘甜查理’品种，说明与其他品种相似性较小，其中与‘章姬’距离最远，相似性最小；右上区域为‘红颜’和‘圣诞红’品种，两者距离较近，说明相似性较大；左下区域为‘艳丽’和‘隋珠’品种，二者距离较近，说明相似性较大；右下区域为‘章姬’品种，与其他品种均不在同一象限，与其他品种相似性较小。

图1 不同草莓品种的PAC 得分Fig. 1 Scores plot of PCA of the different strawberry varieties

2.3.2 不同草莓品种的共有香气物质 通过GC-MS分析，6 个草莓品种共检测出131 种香气物质，从中选出21 种共有香气物质进行主成分分析，分析结果如表3、4。

表3 4 个主成分的方差解释Table 3 Interpretation of variance of 4 principal components

主成分的特征根和贡献率是选择主成分的依据，将6 个草莓品种的21 种香气物质转化为21 个主成分。由表3 看出，前4 个主成分的累积方差贡献率为94.28%，表明前4 个主成分已经把6 个草莓品种的共有香气物质的94.28%的信息反映出来，因此在共有香气物质的基础上，选取前4 个主成分作为6个草莓品种香气品质的综合指标。其结果列于表4。

表4 主成分载荷矩阵Table 4 Principal component load matrix

由表3、表4 看出，第一主成分特征值7.71，贡献率36.72%，对应较大的特征向量有1-己醇、2-己烯醛、2-己烯-1-醇(E)-、己酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸苯甲酯、丁酸己酯、戊酸乙酯、橙花醇2、2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮、己酸和2-辛烯酸。因1-己醇的载荷值最大，故为第一主成分因子。第二主成分特征值5.82，贡献率27.72%，对应较大的特征向量有己酸2-己烯酯、己酸甲酯、己酸己酯、乙酸己酯、丁酸己酯、丙酸己酯、2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮和己酸，因己酸2-己烯酯的载荷值最大，故为第二主成分因子。第三主成分特征值4.41，贡献率20.98%，对应较大的特征向量有乙酸乙酯、乙酸苯甲酯、戊酸乙酯、橙花醇2、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇、2-庚酮和2-辛烯酸，因2-庚酮的载荷值最大，故为第三主成分因子。第四主成分特征值1.86，贡献率8.86%，对应较大的特征向量有3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇和5-丁基二氢 - 2(3H) - 呋喃酮，因5-丁基二氢-2(3H)-呋喃酮的载荷值最大，故为第四主成分因子。综上可知，1-己醇、己酸2-己烯酯、2-庚酮及5-丁基二氢-2(3H)-呋喃酮为4 大主成分因子，是影响6 个草莓品种香气的主要特征香气物质。

3 讨论

成熟草莓果实香气是由各种芳香成分共同作用形成的，草莓被认为是香味物质种类最丰富的水果之一，成熟草莓含有较多的香气物质，但只有部分香气物质对草莓的香气和风味有主要作用［14,17］。本试验通过对6 个草莓品种的香气物质检测及主成分分析，发现了6 个草莓品种之间的香气物质差异、共有香气物质；分析了6 个草莓品种香气物质的相似性。通过试验结果表明，在6 个草莓品种中， ‘隋珠’和‘艳丽’的总香气物质相对含量最多，分别达到96.54%和96.26%，以上草莓品种香气浓郁，可用于直接鲜果销售或制作成鲜榨草莓汁等。

王桂霞等［18］对‘维塔娜’草莓品种进行香气物质测定，结果表明酯类物质含量最多，其中‘维塔娜’品种达到50%以上；曾国祥等［19］选取品种‘晶玉’及其母本‘甜查理’和父本‘晶瑶’ 3 个品种进行香气物质测定，结果显示酯类物质含量最多，且含量达到50%以上；这与本试验的试验结果一致。陈仲娜等［20］研究表明南方型新鲜草莓整颗、果皮部、果肉部以及草莓汁的酯类相对含量均达到50%以上。Kim 等［21］对147 个草莓样品进行测定，发现了61种酯类物质，其相对含量占总相对含量的76.80%，与本文研究结果一致，酯类物质相对含量最多且达到50%以上，由此可以判断酯类物质是草莓果实的主要香气物质，且其相对含量占总相对含量的50%以上。

曾祥国等［11］研究了‘甜查理’和‘章姬’的香气成分，研究表明‘甜查理’的特征香气成分为丁酸甲酯和丁酸乙酯、己酸乙酯和己酸甲酯、沉香醇、2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮、橙花叔醇、γ-癸内酯、辛基酯类，‘章姬’的特征香气成分为丁酸甲酯和丁酸乙酯、己酸乙酯和己酸甲酯、辛酸甲酯和辛酸乙酯、沉香醇和 2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮，而本试验研究表明丁酸2-己烯酯、己酸甲酯、己酸乙酯、丁酸己酯、橙花醇2、γ-癸内酯、5-己烯酸为‘甜查理’的特征香气物质；3-己烯-1-醇，乙酸酯、己酸乙酯、乙酸己酯、DMMF 为‘章姬’的主要香气成分；两者研究的结果均有相同的香气成分，但不完全相同，有可能与取样时间及方式，试验仪器及色谱柱不同有关。

4 结论

6 个草莓品种的香气物质种类及相对含量以酯类物质最多，相对含量占总相对含量的50%以上；经过GC-MS 分析得出‘隋珠’的香气物质总相对含量及酯类物质相对含量最多，‘章姬’品种最少，‘甜查理’的香气物质种类及酯类物质种类最多，其中‘红颜’品种最少；‘甜查理’品种的主要特征香气物质为己酸甲酯和γ-癸内酯，3-己烯-1-醇乙酸酯为‘章姬’和‘圣诞红’品种的主要特征香气物质，‘隋珠’‘红颜’和‘艳丽’品种的主要特征香气物质为2-己烯-1-醇乙酸酯；丁酸,2-己烯酯和丁酸己酯为‘甜查理’及‘红颜’的主要特征香气物质。其中丁酸辛酯为‘章姬’的独有香气物质；5-己烯酸为‘甜查理’的独有香气物质。

试验采取主成分分析研究6 个草莓品种香气物质的相似性，表明不同草莓品种的香气物质差异不尽相同，‘甜查理’和‘章姬’的香气物质相似性较小，‘红颜’和‘圣诞红’品种的香气物质相似性较大，‘艳丽’和‘隋珠’品种相似性较大；在21 种共有香气物质的基础上，1-己醇、己酸2-己烯酯、2-庚酮及5-丁基二氢 - 2(3H) -呋喃酮为4大主成分因子，也是影响6 个草莓品种香气的主要特征香气物质。