不同品种秋葵籽粒香气成分分析

刘政宏， 姜 连， 王继玥,3， 石登红， 白 禹， 刘 燕

(1.贵阳学院生物与环境工程学院， 贵阳 550005； 2贵阳学院数学与信息工程学院， 贵阳 550005；3.贵州省山地珍稀动物与经济昆虫重点实验室， 贵阳 550005)

秋葵(Abelmoschusesculentus.L)属于锦葵科秋葵属一年生热带植物，别名羊角豆、咖啡黄葵和毛茄等。秋葵富含蛋白质、维生素和矿物质，具有产量高、品质好、生态适应广等特点[1]。秋葵最早种植于非洲和亚洲，现世界各地均有种植[2]。秋葵品种繁多，形态各异，角果常见有绿果、红果、白果和紫果等[3]。秋葵的不同部位用途不同，其中种子作为油脂和蛋白质的重要来源之一，不仅可以通过烘烤和研磨成无咖啡因的咖啡替代品，还可用于制油[4]。秋葵含油率20%左右，主要脂肪酸为亚油酸(C 18:2)(38%～40%)、棕榈(C 16:0)(29%～30%)、油酸(C 18:1)(19%～22%)[5]，与棉籽油和花生油类似，可作为生物油料的新来源。秋葵具有许多重要的生物学活性，包括抗氧化、抗炎、免疫调节、抗菌、抗癌、抗糖尿病、器官保护和神经药理活性，还具有降脂、抑制胰蛋白酶、凝血、抗黏附、抗疲劳等活性[6]。秋葵长期以来一直被用作蔬菜和膳食药物的来源，除营养作用外，它还应用于医学和工业领域[7]。

在众多化合物中，香气是食品品质的重要影响因素，可作为感官特性的主要标志物，影响消费者的偏好[8]。香气成分在一定程度上还可以指示食品的营养价值和健康状况[9]。研究表明，只有少部分香气成分对食物的香气有贡献[10]。朱庆珍等[11]研究发现，核桃乳中的关键香气化合物主要是反-2,4-癸二烯醛、5-甲基呋喃醛和反-2-壬烯醛等8种化合物。朱珠芸茜等[12]的研究表明，有16种化合物对葡萄的香气具有重要贡献。气相色谱法是常见的检测香气成分的技术手段，该技术使挥发性化合物按其在检测样品中的浓度可分为芳香活性化合物和非芳香活性化合物[13]，且测定过程稳定、高效。

目前，国内外对秋葵的研究主要集中在食用和药用特性方面，尚缺乏对籽粒香气组分系统性分析。本实验比较了12个品种秋葵籽粒香气组分的差异，鉴定了其香气成分的品种特异性，可为秋葵的品质育种提供参考。

1 材料和方法

1.1 材 料

供试品种名称及来源详见表1。各取30 g饱满且无虫害的籽粒进行分析。

表1 不同来源的秋葵籽粒

1.2 方 法

采用气相色谱-质谱联用仪测定籽粒香气组成和含量，参照张姣姣等[15]的方法进行固相微萃取(SPME)进样和GC-MS条件设置。前期实验已证明，该条件稳定、可靠，能用于检测秋葵籽粒香气成分。每个样品重复3次。将所测得的香气成分质谱图与NIST 2014谱库进行比对，同时采用保留指数值比对方法进行辅助定性，根据峰面积归一化法计算香气组分中各化合物的相对含量。

1.3 数据分析

采用SPSS 16.0软件和Excel软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种秋葵籽粒共有的香气成分分析

本研究在12个品种秋葵籽粒中总共检测到237种香气成分，其中共有的成分为12种(见表2)，这些化合物的分子量从46到310不等。在共有的成分中，其中2-甲基丁醇香气成分相对含量变化范围为0.161%～2.483%，3-甲基丁醇为0.139%～3.953%，正辛醇为0.097%～0.358%，庚烯醛为0.067%～0.249%，2-甲基丁酸甲酯为36.058%～60.955%，乙酸为0.587%～7.060%，草烯为0.272%～0.665%，香附子烯为0.955%～4.088%，杜松萜烯为0.253%～2.094%，庚酸异戊酯为4.847%～11.752%，对甲基苯肟为0.426%～1.434%，苯乙烯为0.072%～0.848%。在不同品种秋葵籽粒共有香气成分中，2-甲基丁酸甲酯的相对含量最高。其中43号秋葵籽粒中2-甲基丁酸甲酯化合物的含量远高于平均值，而22号远低于平均值。18号秋葵籽粒中乙酸化合物的含量略高于平均值，而44号略低于平均值。44号秋葵籽粒中庚酸异戊酯化合物的含量略高于平均值，而14号略低于平均值。其余化合物的含量在不同品种秋葵籽粒中相差不大。

表2 12个品种秋葵籽粒共有的香气成分分析

2.2 不同品种秋葵籽粒特有的香气成分分析

12个品种秋葵籽粒的香气成分差异较大，其中有一些成分具有典型的品种特异性，为该品种所特有(表3)。在12号、13号、14号、16号、17号、18号、19号、22号、37号、38号、43号和44号秋葵籽粒中分别检测到67种、68种、53种、66种、72种、76种、65种、66种、81种、78种、55种和64种香气成分。它们各自特有的香气成分分别有11种、2种、0种、10种、3种、4种、7种、9种、23种、28种、8种和13种。在这118种特有成分中有33种为未知化合物，分子量在62～310之间，相对含量在0.020%～4.084%之间，而多数成分的相对含量都低于1.000%。

表3 12个品种秋葵籽粒特有的香气成分分析

在特有的已知化合物中，12号秋葵籽粒中辛酸异丁酯的相对含量最高(1.867%)，而己烯醇的相对含量最低(0.051%)。13号、17和18秋葵籽粒中特有的已知化合物都仅有一种，分别是辛酸甲酯、α-依兰烯和异戊酸，它们的相对含量均低于0.100%。16号秋葵籽粒中月桂烷的相对含量最高，为0.319%，乙酰环己烯的相对含量最低，为0.046%。19号秋葵籽粒中相对含量最高的为甲硫醚，其相对含量为0.368%，辛烯的相对含量最低，为0.020%。22号秋葵籽粒中相对含量最高，为0.352%，异杜烯的相对含量最低，为0.133%。37号秋葵籽粒中2-甲基丁酸甲基丙酯的相对含量最高，为2.345%，肉豆蔻酸甲酯的相对含量最低，为0.030%；38号秋葵籽粒中辛酸异戊酯的相对含量最高，为4.084%，油酸乙酯的相对含量最低，为0.025%；43号秋葵籽粒中硫磷萜I 3的相对含量最高，为0.458%，顺式3-己烯基2-甲基丁酸酯的相对含量最低，为0.112%；44号秋葵籽粒中β荜澄茄油烯的相对含量最高，为2.827%，五甲基呋喃溴酸酯的相对含量最低，为0.024%。

2.3 香气中化合物类别分析

秋葵籽粒香气的主要成分是酯类、醇类和萜烯类等化合物(见图1)。在所有籽粒中上述三类化合物含量占香气总含量的70.464%，分别占比31.224%、19.831%和19.409%。其他类和未知类分别占比10.549%、13.294%。在籽粒香气成分中醛酮类化合物的含量最低，仅占5.063%。

图1 秋葵籽粒中香气的不同化合物类型

3 结论与讨论

基于GC-MS技术，从12个品种秋葵籽粒中共检出237种不同的香气成分，其中有12种香气成分是12个品种所共有的，显示在不同秋葵籽粒中挥发性物质的组成成分差异较大，这与贺书珍等[16]对不同基因型菠萝蜜种质资源挥发性香气成分的研究结论，以及刘华南等[17]对不同芒果品种香气成分的检测结果类似。12个品种无论从角果颜色、形状以及口感均差异较大，其籽粒香气组成成分的差异进一步表明其遗传特性的差异。

本研究发现，酯类化合物是秋葵籽粒香气的主要成分，和刘俊灵等[18]对苹果新品种‘瑞雪’及几个常见品种果实香气物质成分的检测结果类似，而Songul K等[8]的研究表明，黑孜然(NigellasativaL.)种子中香气的主要成分是酮类物质，其中以羟基丁酮含量最高。说明不同植物种子中香气成分的特征化合物具有种属特异性。酯类是植物果实中最重要的一类香气成分[19]，提高乙醇乙酰转移酶(AAT)活性可促进食物中挥发性酯的合成[20]，其中内酯有助于形成独特的香味[21]。本研究发现，在12个品种秋葵籽粒检出的所有香气组分中，以酯类化合物2-甲基丁酸甲酯的含量最高，平均含量为47.827%，表明其对秋葵籽粒香气的形成具有重要的贡献，是秋葵籽粒重要的品质指标，可作为秋葵籽粒的特征香气组分。2-甲基丁酸甲酯被认为是波利尼西亚菠萝果实的特征香气成分[22]，也是白兰花挥发油的特征组分之一[23]。

醇类是秋葵籽粒香气的第二大类成分，含量较高，对籽粒品质的形成也具有重要作用。Selli S等[20]研究表明植物的醇脱氢酶，负责生成挥发性醇类化合物，从而传递食物的香味。萜烯类化合物是秋葵籽粒香气的第三大类成分，含量适中，是秋葵籽粒香气形成的重要组成部分。研究表明，显花植物中萜烯类化合物的数量显著多于其他生物，而有学者估计植物中的萜烯类化合物的种类可能达数万种[24]。初级代谢的萜烯类化合物主要参与激素、电子传递系统的合成，以及作为蛋白质修饰剂、膜流动性决定剂、抗氧化剂等[25]。在秋葵籽粒种检测的醛酮类化合物种类最少，含量也相对较低，说明其对秋葵籽粒香气的贡献较小。秋葵籽粒中还检出了一些未知的成分，后续对这些未知物质的鉴定将进一步揭示秋葵籽粒香气的物质组成以及代谢机制，为秋葵籽油的开发和利用奠定基础。