HS-SPME-GC-MS 分析天津产区 ‘巨玫瑰’葡萄果实香气成分

李 凯，商佳胤，张 娜，田淑芬，黄建全，王 丹，苏 宏，王超霞

（1.天津市农业科学院果树研究所，天津300384；2.天津农学院，天津300384）

葡萄果实的香气成分是构成其内在品质的主要因素之一［1-2］，怡人的香气是吸引消费者和增强市场竞争力的重要因素。尤其在鲜食葡萄和葡萄酒产业中，香气是衡量品质的重要因素，香味浓郁的葡萄及葡萄酒更受消费者喜爱［3］。根据香气类型，通常将葡萄品种划分为玫瑰香型、草莓香型和中性香型［4］，前人围绕‘玫瑰香’‘京亚’‘京秀’等品种的研究表明品种间香气成分种类及其含量存在较大差异［5-9］，‘赤霞珠’‘巨峰’‘蛇龙珠’等品种在不同产地的香气物质积累也存在差异［10-12］。‘巨玫瑰’葡萄在天津产区表现出较好的抗病性和丰产性，具有浓玫瑰香味，品质优，是具有一定推广前景的优良中熟品种［13］。因此，研究天津产区‘巨玫瑰’葡萄果实中香气成分的种类及其含量，对天津产区的高品质葡萄生产、优良品种选育以及葡萄深加工产业等具有重要的理论与实际意义。

本实验以天津产区玫瑰香型品种‘巨玫瑰’为研究对象，采用顶空固相微萃取及气相色谱-质谱分析法提取检测，利用内标-标准曲线法定量并结合气味活性值和香气轮廓分析等方法，分析果实香气成分，为了解天津产区‘巨玫瑰’葡萄果实品质特性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 果实及取样 根据历年物候期和可溶性固形物含量综合判断不同品种的成熟期，2019 年8 月28日，采自天津市农业科学院武清试验基地，采样时兼顾果穗的上中下部位和阴阳面，随机采集30 粒，重复3 次，用液氮速冻，置于-80 ℃超低温冰箱保存。1.1.2 设备与试剂 无水乙醇：色谱纯，国药集团化学试剂有限公司；表2 中所列49 种标准品均购自Sigma-Aldrich 公司；气相质谱联用仪：5977A- 7890B GC-MS 联用仪（Agilent, 美国）；CTC 自动进样装置（Agilent，美国）；萃取头：50/30 μm DVB/CAR/PDMS 型极性（Supelco, 美国）；色谱柱：HP-5MS 毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm, Agilent, 美国）。

1.2 方法

1.2.1 样品预处理 样品置于室温下解冻，除梗后破碎榨汁，加入60 mg/L 二氧化硫（抗氧化），取混合液8 mL 加入顶空瓶中，加入2.4 g NaCl 和8 μL 内标物2-辛醇（180 mg/L，无水乙醇稀释），顶空瓶加盖密封后待测。

1.2.2 色谱条件 载气：高纯氦气，纯度≥ 99.999%， 流速1.0 mL/min，分流比为5∶1；升温程序：35 ℃ 保持2 min，以4 ℃/min 升至200 ℃，以30 ℃/min 升至250 ℃，保持5 min；进样口温度：250 ℃。

1.2.3 质谱条件 离子源温度：230 ℃；传输线温 度：250 ℃；电子轰击源：70 eV；扫描范围：30 ～ 300 amu。

1.2.4 定性定量分析 数据采集：采用CTC 自动进样装置，45 ℃预热5 min，磁力搅拌子转速为250 r/min （搅拌间歇式运行，转5 s，停2 s)，45 ℃萃取 50 min，然后GC 进样，250 ℃解吸2 min，采集数据。定性分析：利用未知物分析软件(美国 Agilent 公司)，将未知挥发性成分的质谱图与NIST 11.L 谱库(美国 Agilent 公司)中的标准谱图进行匹配，匹配因子高于80（最高100）时，通过相同GC-MS条件下标准品的保留时间和质谱图进一步比对确认。定量分析：采用内标-标准曲线法定量，内标为2-辛醇，49 种标准品的标准曲线均由5 点绘制，标准品总离子流图见图1，由化学工作站计算定量结果。

图1 标准品的GC/MS 总离子流图Fig.1 Total ion current GC-MS chromatograph of standard substances

1.2.5 气味活性值 气味活性值（Odor activity value，OAV）是香气成分含量与嗅觉阈值的比值［14］。OAV 大于1 的成分被视为活性呈香成分。

1.2.6 果实香气轮廓 参照葡萄酒香气轮盘［15］及葡萄酒品尝工具酒鼻子中的香气分类［16］，同时结合本研究涉及的挥发性化合物的气味描述，将香气划分为花卉类、水果类等8 个气味系列。某个活性呈香成分可能对应1 个或多个气味系列，将其OAV值赋予相对应的系列（对应多个系列时，视为对每个系列的贡献相同），利用8 个气味系列及各自累计获得的OAV 值构建果实香气轮廓［17-18］。

2 结果与分析

2.1 香气定量分析

‘巨玫瑰’葡萄果实中共定性定量49 种香气化合物，包括12 种醇类、16 种酯类、9 种萜烯类、7种醛类、3 种酮类、1 种芳香烃类和1 种脂肪酸类。如表1 所示，酯类不仅数量最多，浓度也最高，醛类数量低于醇类，而浓度高于醇类，萜烯类和其他类化合物浓度较低。

表1 葡萄果实香气成分种类、数量及浓度Table 1 Category, number and concentration of aroma components in grape

由表2 可知，醇类化合物中1-己醇、反式-2-己烯-1-醇和2-苯乙醇的浓度最高，均高于140 μg/L； 从酯类浓度来看，乙酸乙酯浓度分别占酯类浓度和总浓度的98.55% 和76.01%，在所有香气化合物中浓度最高，其它酯类化合物浓度相对较低（＜50 μg/L）；从萜烯类浓度来看，里那醇浓度最高，β-蒎烯次之，香叶醇和香茅醇浓度也相对较高（＞60 μg/L）；从醛类浓度来看，反式-2-己烯-1-醛浓度最高，正己醛次之。综合分析，浓度最高的8 种化合物依次为乙酸乙酯、反式-2-己烯-1-醛、1-己醇、里那醇、正己醛、反式-2-己烯-1-醇、β-蒎烯和2-苯乙醇，并且它们的浓度之和达到总浓度的95.70%，因此仅从浓度来看，这8 种成分是巨玫瑰葡萄果实的主要香气成分。

表2 葡萄果实香气成分浓度Table 2 Concentrations of aroma components determined in grape

续表：

2.2 活性呈香成分分析

葡萄果实中香气成分种类很多，成分间不仅浓度差异大，嗅觉阈值也不同（表2）。风味强度取决于浓度和阈值，只有浓度达到可以被感知时（OAV ≥1），该成分才被视为活性呈香成分［30］。如表3 所示，‘巨玫瑰’葡萄果实中49 种香气成分中只有17 种为活性呈香成分，包括2 种醇类、7 种酯类、4 种萜烯类和4 种醛类。醇类中只有1-辛烯-3-醇和反式-2-己烯-1-醇为活性呈香成分，主要为果实贡献植物类和脂肪类气味，而1-己醇和2-苯乙醇虽然浓度较高，但均低于阈值浓度，并不能有效贡献气味。酯类主要贡献水果类气味，其中丁酸乙酯由于其阈值低，对果实香气贡献最大；浓度最高的乙酸乙酯因其阈值极高（5 000 μg/L），OAV则较低；此外，异丁酸乙酯、己酸乙酯对果实香气贡献也较高。萜烯类主要贡献花卉类和水果类气味，其中里那醇贡献最大。醛类主要贡献植物类和脂肪类气味，其中反式-2-己烯-1-醛OAV 最高，正己醛次之。综合分析，反式-2-己烯-1-醛、正己醛、丁酸乙酯和里那醇是巨玫瑰葡萄果实香气的重要贡献成分。

表3 活性呈香成分的气味活性值（OAV）Table 3 Odor activity value of active aroma components

续表：

2.3 果实香气轮廓分析

香气轮廓图可以简单直观地反映出葡萄果实香气组成。由图2 可知，‘巨玫瑰’葡萄果实香气主要由花卉类、水果类、植物类和脂肪类气味构成，气味系列强度依次为植物类＞水果类＞脂肪类＞花卉类＞化学类＞香料类，植物类和水果类气味最为突出，植物类气味活性值接近180，水果类气味超过130；其次为脂肪类和花卉类，二者强度差异不大，活性值在60 左右；其它气味类型活性值低或无。

图2 ‘巨玫瑰’葡萄果实香气轮廓Fig. 2 Aroma profile of grape ‘Jumeigui’

3 讨论

玫瑰香型与萜类物质及其含量密切相关，其中含量最丰富的是单萜，常见的单萜醇类有里那醇、香叶醇、橙花醇、香茅醇和α-萜品醇［41］，BARBERA 等［42］和谭伟等［43］都认为里哪醇和香叶醇是玫瑰香味的主要呈香物质。本研究中‘巨玫瑰’葡萄为玫瑰香型品种，其果实活性呈香成分中里那醇活性值最高，香叶醇次之，与前人研究结果较为一致。

草莓香型主要存在于美洲种葡萄及与其他种的杂交品种果实中，草莓香味的特征香气物质主要是酯类物质，对形成美洲葡萄特有的香味具有重要作用［44-45］。本研究中‘巨玫瑰’葡萄虽为玫瑰香型，但却与草莓香型品种类似，含有丰富的酯类成分，并且其中丁酸乙酯对果实香气贡献最大，这与张文文等［18］研究结果中丁酸乙酯是草莓香型‘巨峰’葡萄的主要香气贡献化合物较为类似。究其原因，‘巨玫瑰’亲本为‘沈阳玫瑰’和‘巨峰’［46］，‘沈阳玫瑰’是玫瑰香芽变品种［47］，因此，‘巨玫瑰’同时继承了父母本的香气成分特征，其果实活性呈香成分中同时包含了玫瑰香型和草莓香型品种的特征香气成分。

OLIVEIRA 等［48］认为己醛、己醇、2-己烯醛等C6化合物是葡萄果实中一类重要的风味化合物，对于评价葡萄品质、判定原产地等方面具有重要价值。本研究中‘巨玫瑰’葡萄果实中反式-2-己烯-1-醛、1-己醇、正己醛和反式-2-己烯-1-醇这4 种C6化合物浓度较高，是‘巨玫瑰’葡萄果实香气成分的重要构成部分，尤其是反式-2-己烯-1-醛、正己醛，具有高气味活性值，是葡萄果实植物类和脂肪类气味的重要贡献成分。

4 结论

天津产区‘巨玫瑰’葡萄果实中共检测出49 种香气化合物，定量结果显示，以酯类、醛类、醇类和萜烯类为主，其中乙酸乙酯、反式-2-己烯-1-醛、1-己醇、里那醇、正己醛、反式-2-己烯-1-醇、β-蒎烯和2-苯乙醇是主要香气成分。气味活性值结果显示，‘巨玫瑰’葡萄果实香气主要由17种活性呈香成分贡献，气味活性值由高到低依次为反式-2-己烯-1-醛、正己醛、丁酸乙酯、里那醇、异丁酸乙酯、1-辛烯-3-醇、己酸乙酯、苯乙醛、2-甲基丁酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸乙酯、香叶醇、反式-2-己烯-1-醇、正庚醛、香茅醇、丙酸乙酯和β-蒎烯。香气轮廓显示，巨玫瑰果实香气主要由植物类、水果类、脂肪类和花卉类气味构成。