榴莲蜜与菠萝蜜果肉香气成分比较

郭清云 陈哲 吴凤芝 王祥和 范鸿雁 冯学杰 胡福初

(海南省农业科学院热带果树研究所/海南省热带果树生物学重点实验室/农业农村部海口热带果树科学观测实验站 海南海口571100)

榴莲蜜［Artocarpus integer（Thunb.）Merr.］属桑科木菠萝属植物，是重要的热带特色果树，原产于马来半岛，在海南、福建、广西、广东和云南有少量栽培［1］。榴莲蜜果形、外皮及植株等特性均与菠萝蜜相似，但可以根据嫩枝、叶密被黄褐色刚毛，果形相对较小而将两者区分［2］。成熟的榴莲蜜果肉柔软芬芳，口味独特，香味浓郁，含有丰富的糖类、蛋白质、B 族维生素（B1、B2、B6）、维生素C、矿物质、脂肪油等对维持人的正常生理机能有一定作用［1，3］。

香气是水果品质的主要组成部分，对其风味起重要作用。近年来，随着固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）技术与气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC/MS）联用分析检测技术的发展，果实香气日益受到关注，并成为果实品质的重要研究领域之一［4］。李洪波等［5］运用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法从菠萝蜜果实中共鉴定出66 种香气物质，其中醇类3 种、醛类6 种、烯类2 种、萜类1 种、烷类1种、酯类53种。王俊宁等［6］运用同样方法从9个菠萝蜜品系中共检测出挥发性成分130种，其中含有71 种酯、16 种醇、19 种 醛、8 种酮、3 种酸、6 种烃类和7 种其他物质。贺书珍等［7］在榴莲蜜中共鉴定出32种香气成分，包括酯类、醇类、酮类、醛类萜烯类和酸类，且以醇类含量最高。Buttara等［8］研究表明，3-甲基丁醛、辛醛、3-甲基丁酸乙酯和3-甲基丁酸甲酯是泰国榴莲蜜香气成分的主要香气成分。目前大部分研究侧重于榴莲蜜和菠萝蜜各自的香气成分及特征香气成分的鉴定，关于两者的香气成分差异比较的研究鲜见报道。本文以多异1 号榴莲蜜和琼引1 号菠萝蜜为材料，采用固相微萃取法和GC/MS技术鉴定分析果实香气中的挥发性成分，旨在了解这2种水果果实香气特点，为农业生产中进一步开发利用其综合价值提供新的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试材

供试材料来源于海南省农业科学院永发果树科研创新基地（109°5′～110°15′E、19°23'～20°01′N），榴莲蜜品种为多异1 号，菠萝蜜品种为琼引1号。

1.1.2 仪器与设备

Agilent 7890A/5975C气相-质谱联用仪（美国Agilent 公司）；DB-5MS 弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm， 0.25 μm）（美国Agilent 公司）；固相微萃取装置及萃取头（DVB/CAR/PDMS 50/30 μm）（美国Supelco 公司）和15 mL顶空瓶。

1.2 方法

1.2.1 取样

每个品种分别对3株树进行取样，每株树随机选择3个长势一致、健康的成熟果实，采摘后室温下放置3～4 d，待每个果实香气充分释放时，切开果皮剥出果肉后，并立即将不同部位的果肉切碎混匀，取3 份放液氮中速冻后置于-40℃冰箱保存待用。

1.2.2 SPME法萃取

萃取头老化条件：PDMS/DVB 萃取头（65 μm）用丙酮浸泡30 min 后，再将萃取头250℃进行老化，老化时间为30 min。

萃取条件：用榨汁机将所取的果肉样品打成匀浆，称取5 g 放入15 mL 顶空瓶中，于35℃预热15 min，萃取30 min后用于GC-MS检测。

1.2.3 气相色谱−质谱分析条件

气相色谱条件：色谱柱采用程序升温，起始温度为50℃，以20℃/min 将温度升至180℃后保持4 min，再以10℃/min 将温度升至280℃后保持15 min，于250℃时进样，不分流；载气He，压力为130 kg/cm2，分压分表压力为0.31 kg/cm2，流速为0.1 mL/min，进样体积为1 μL。

质谱条件：采用电子轰击离子源（EI），离子轰击70 eV，离子源温度200℃，检测电压350 V，接口温度250℃，扫描范围为29～395 m/z，间隔时间为0.5 s。每个样品3次重复。

1.2.4 数据处理

经过GC-MS分析获得各样品的质谱相对丰度图及总离子流图（TIC）。各组分经NIST 08 标准谱库检索及分析，并结合保留时间、参考文献［9］进行定性分析。根据色谱图按峰面积归一化法计算榴莲蜜和菠萝蜜果肉各挥发物组分的相对含量。采用Origin 2019 软件对挥发性成分进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 榴莲蜜和菠萝蜜果肉挥发性香气的主要成分

图1 榴莲蜜和菠萝蜜果肉挥发性成分总离子流图

对提取的多异1 号榴莲蜜和琼引1 号菠萝蜜果肉的挥发性香气成分，通过质谱数据库检索和人工解析各峰值相应的总离子流图（图1）。分析结果表明，多异1号和琼引1号果肉共检测到32种挥发性香气物质（表1），包括酯类22 种、醛类5 种、醇类3 种、烯烃类2 种。2 个品种果肉挥发性香气成分的相对含量和化合物种类存在显著差异。多异1 号的香气成分种类最多，主要是烯烃类（47.43%）和酯类（23.23%）化合物，以及较高含量的醛类（15.48%）和醇类（12.52%）化合物；琼引1号只检测到酯类（100%）。2个品种香气主要化合物种类各异，说明其香味特点各异。酯类化合物具有浓郁成熟的水果香味，醛类和醇类具有青香型。总体上与琼引1 号相比，多异1 号更多了一分浓郁的清香。

2.2 榴莲蜜和菠萝蜜果肉挥发性香气成分组成分析

从多异1号榴莲蜜品种成熟果肉样品中共鉴定出22 种香气成分（表2），包括12 种酯类化合物，5种醛类化合物，3种醇类化合物，2种烯烃类化合物。检出的化合物中，以1，6-二甲基-1，3，5-庚三烯含量最高，达到47.00%，其它相对含量大于1%的挥发性物质按含量高低排列，依次是甲基苯甲醇（9.87%）、异戊酸异戊酯（6.98%）、正辛醛（6.81%）、β-环柠檬醛（4.95%）、2-甲基戊酸乙酯（3.64%）、3，7-二甲基-6-辛烯酸乙酯（3.16%），异戊酸乙酯（2.98%）、十三醛（2.35%）、3-甲基-1-己醇（2.01%）、辛酸乙酯（1.75%）、辛酸3-甲基丁酯（1.06%）异戊酸丁酯（1.05%）。由表2 可知，多异1 号的果实香气主要为果香和少量的花香。

表1 榴莲蜜和菠萝蜜果肉挥发性香气成分类别及相对含量

从琼引1号菠萝蜜品种成熟果肉样品中共鉴定出12 种香气成分，且都是酯类化合物，未检测出醇类、醛类及烯烃类。检出的化合物中，以戊酸丁酯和戊酸-2-甲基丁酯的相对百分含量最高，分别为36.11%和30.08%。其它相对含量大于1%的挥发性物质按含量高低排列，依次是丁酸丁酯（7.54%）、乙酸异戊酯（6.98%）、异戊酸丙酯（5.40%）、异戊酸异丁酯（3.52%）、异戊酸乙酯（2.56%）、己酸己酯（2.42%）、2-甲基丁酸丁酯（2.32%）、丁酸异戊酯（1.70%）。由表2 可知，琼引1号的果实香气主要为果香。

多异1号和琼引1号果肉中共有2种香气成分，分别是异戊酸乙酯和3-甲基丁酸己酯。前者在多异1 号和琼引1 号中相对百分含量分别占2.98%和2.56%，后者在多异1 号和琼引1 号中相对百分含量分别占0.53%和0.92%。多异1 号特有香气成分20种，琼引1号特有香气成分10种，2个品种果肉香气成分差异明显。

2.3 榴莲蜜和菠萝蜜果肉挥发性香气成分主成分分析

对多异1 号和琼引1 号果肉样品进行主成分分析（Principal Component Analysis，PCA），共32种香气成分的主成分分析结果见表3，以特征值大于1 为提取标准，得到第1 主成分的特征值和方差贡献率分别为27.749 和86.714%，第2 主成分的特征值和方差贡献率分别为3.68和11.500%，前2个

成分的累计方差贡献率已达到98.21%＞85%，因此选取前2 个主成分作为多异1 号和琼引1 号果实各指标数据分析的有效成分，它代表了原有32 种挥发性香气成分变量的98.21%信息量，具有很好的代表性。

表2 榴莲蜜和菠萝蜜果肉的挥发性香气物质组分及相对含量

由图2 可知，多异1 号和琼引1 号果肉的挥发性香气成分存在显著差异。多异1 号果肉分布在PCA1 的正半轴，其中香气成分贡献最大的包括3-甲基-1-己醇、十三醛、辛酸乙酯、3，7-二甲基-6-辛烯酸乙酯、辛酸乙酯、2-甲基戊酸乙酯、β-环柠檬醛、正辛醛等。琼引1 号果肉分布在PCA1的负半轴，其中香气成分贡献最大的包括戊酸-2-甲基丁酯、戊酸丁酯、丁酸丁酯、乙酸异戊酯等。

表3 主成分的特征值及贡献率

图2 榴莲蜜和菠萝蜜果实挥发性成分主成分分析

3 讨论

香气成分是果实风味既复杂又重要的品质指标之一，香气成分的研究对果实品质、选育、栽培及产业化发展具有重要意义。我国引入菠萝蜜已有1 000多年历史［10］，近年来对其香气成分的鉴定研究屡见报道，而对小众水果榴莲蜜香气成分的研究更少，关于榴莲蜜和菠萝蜜果肉之间的香气成分差异鲜见报道。研究者们分别采取了不同提取方法对菠萝蜜挥发性成分进行鉴定分析，如溶剂法［11-12］、蒸馏法［13-14］、吸附法［15-16］和固相微萃取法［5，17］等。其中固相微萃取法无需溶剂与前处理，从样品中直接采集挥发性成分，能更好地体现被检测挥发物的真实组成。本研究以多异1号榴莲蜜与琼引1 号菠萝蜜为材料，利用固相微萃取-气相色谱-质谱联用法技术鉴定发现2个品种果肉香气成分共有32 种化合物，多异1 号香气成分主要由酯类、醛类、醇类和烯烃类化合物组成，琼引1 号香气成分只包含酯类化合物。琼引1 号果肉以酯类物质为主，是多异1号酯类含量的4倍。

果实的香气不仅仅取决于香气组分的多少及其浓度，更多的取决于各特征香气组分对香气贡献值的大小［18］。多异1 号香气成分中以1，6-二甲基-1，3，5-庚三烯（47.00%）的含量最高，但结合主成分分析结果表明，1，6-二甲基-1，3，5-庚三烯对多异1 号的香气贡献不大。1，6-二甲基-1，3，5-庚三烯是否为榴莲蜜的特殊香气成分还有待进一步分析。多异1 号香气成分除1，6-二甲基-1，3，5-庚三烯外，其次以酯类含量较高，其中相对含量在1%以上的有7 种，主要是乙酯类（11.83%），异戊酯类（7.92%）和丁酯类（2.11%）。琼引1 号共有12种酯类，其中以丁酯类（79.57%）含量最高。可见榴莲蜜中乙酯类挥发性物质含量较高，丁酯类含量低，但丁酯类挥发性物质却是菠萝蜜主要的酯类物质。Ceccarelli 等［19］和BRAT 等［20］研究指出，水果中较高的酯类化合物赋予其更浓郁的果香。纳智等［11］发现，菠萝蜜中的香气成分主要为脂肪酸类以及酯类、醇类、烷烯烃和酮类物质。王俊宁等［6］鉴定分析9 个菠萝蜜品系的主要香气成分包括酯类、醇类、醛类和酸类，其中异戊醇是9个品系都含有的特征香气物质。本研究在琼引1 号菠萝蜜中未鉴定出酯类以外的其他香气成分，这可能与试验品种不同有关，贺书珍等［7］揭示了不同基因型菠萝蜜种质资源香气成分物质组成和含量存在一定差异。另外ONG 等［17］对马来西亚5个不同菠萝蜜品种香气成分鉴定进一步发现，香气风味品质与品种资源显著相关。

ONG等［17］利用主成分分析5个菠萝蜜品种的主要香气成分为异戊酸乙酯、3-甲基乙酸丁酯、1-丁醇、异戊酸丙酯、异戊酸异丁酯、2-甲基丁醇和异戊酸丁酯。贺书珍等［21］认为，异戊酸乙酯、乙酸异戊酯、异戊酸异戊酯和3-甲基丁酸-2-甲基丁酯是构成成熟菠萝蜜香气的主要成分。另外，榴莲蜜主要香气成分包括异戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基丁酸-2-甲基丁酯、异戊酸乙酯、异戊酸异戊酯及硫化物［7，9］。与前人研究结果不同，这些香气成分大多数未在本研究中被检测出。本研究结果发现，琼引1 号的主要香气成分为戊酸-2-甲基丁酯、戊酸丁酯、丁酸丁酯、乙酸异戊酯等。而多异1 号的主要香气成分为3-甲基-1-己醇、十三醛、辛酸乙酯、3，7-二甲基-6-辛烯酸乙酯、辛酸乙酯、2-甲基戊酸乙酯、β-环柠檬醛、正辛醛等。这可能与试验品种及产地、果实成熟度、提取方法或提取部位等因素差异有关。总体而言，结合前人研究，菠萝蜜的香气主要来源于酯类，榴莲蜜的香气主要来源于酯类、醇类及硫类物质。酯类呈浓郁的果香，醇类具青香。果实香气成分的种类和比例构成了不同香型，形成不同浓郁程度的香气，因此在对榴莲蜜和菠萝蜜种质资源品质评价中可分别将乙酯类和丁酯类挥发性物质作为各自优异的风味品质指标。本研究鉴定多异1号榴莲蜜果肉的香气成分及特征香气，同时比较其与琼引1号菠萝蜜果肉间的香气成分差异，而造成2 个品种果肉香气成分的合成代谢差异机制还有待进一步研究。