3个品种梨香气感官品质与挥发性物质关联分析

胡哲辉，刘园，王江波，张红艳，吴翠云，徐娟

1.园艺植物生物学教育部重点实验室/华中农业大学园艺林学学院，武汉 430070；2.南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室/塔里木大学植物科学学院/新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护与利用重点实验室，阿拉尔 843300

梨属于蔷薇科苹果亚科，有着3 000 a的栽培历史[1]，主要产地有中国、美国、意大利、阿根廷和西班牙[2]。2020-2021 年中国梨的产量达 1 610万 t，在蔷薇科果树中仅次于苹果（4 050万t）（联合国粮食及农业组织2020年数据，http：//www.fao.org/），有着重要的经济价值。

近年来梨的香气品质已成为梨产业研究的热点领域，香气浓郁的库尔勒香梨长期以来备受消费者喜爱。迄今为止，人们已经对不同品种梨的挥发性物质进行了大量的研究。田长平等[3]采用SPMEGC-MS对3种白梨和3种砂梨的挥发性物质的组成和质量分数进行测定，确定了己醛、1-己醇及乙酸己酯是6个品种共有的特征香气成分。Chen等[4]通过HS-SPME-GC-MS分析发现，鸭梨在贮藏过程中挥发性成分会随贮藏时间发生动态变化，酯类化合物种类会逐渐减少。Lara等[5]分析了长效气调贮藏下梨挥发性物质的合成情况，发现在低O2下储存的梨果在返回正常条件时挥发性物质含量显著降低。Liu等[6]对南疆12个果园的库尔勒香梨进行感官评价，结果表明相比于“果实大小”“果实形状”和“果皮颜色”，消费者们更关注“口感”和“香气”。香气作为决定水果风味特征的关键因素，其在很大程度上影响消费者的选择和偏好。

本研究重点关注不同市售梨品种食用前的香气感官差异与代谢物之间的关联，选用黄冠梨、雪花梨和库尔勒香梨3种常见的市售梨品种为研究对象，这3种梨分别属于砂梨、白梨和新疆梨系统，具有品质好、耐贮藏、销量大等特点，且香气品质差异较大。其中，黄冠梨是以雪花梨为母本、日本砂梨新世纪为父本杂交培育而成[7]。虽然此前已有学者对这几种梨的挥发性成分进行了相关研究[8-10]，并确定了梨的主要香气成分为己醛、1-己醇和乙酸己酯等，但鲜有研究结合感官评价对梨果实代谢物进行关联性分析。将挥发性物质谱和感官品质评价相结合，可以有效筛选食品中的化合物与其感官品质之间的联系，目前已成为食品领域常用的分析方法及产品改进的探索方法[8，11]。相比于传统的感官描述分析方法，快闪剖面分析具有快速且不需要专业评价员等优点，本研究主要面向消费者，故采用该方法对3种梨感官属性进行描述性分析。在果实食用前，果皮的香气是影响消费者购买欲的主要因素，本研究首先对3个不同品种梨果皮的挥发性物质谱进行测定，对比3个品种梨挥发性成分之间的差异，并结合快闪剖面分析，探索挥发性物质和感官属性之间的潜在联系，以期为梨的风味品质育种和采后贮藏等过程提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

分别从3个不同市场挑选市售完整、健康、大小均一的库尔勒香梨、雪花梨与黄冠梨各5个，每种梨果实混合后分为3个生物学重复，每重复包括5个果实。果实清洗干净后立即用手术刀将果皮组织分割下来置于-80℃保存，用于后续的挥发性物质测定。

色谱纯甲基叔丁基醚（MTBE）购自赛默飞世尔科技公司。分析纯壬酸甲酯（内标）购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。C7-C40正构烷烃混标购自上海安谱实验科技股份有限公司。配制参比样所用的标准品芳樟醇、（E）-2-己烯醛、金合欢醇、α-水芹烯、（E）-2-壬烯醛、2-甲基丁酸乙酯、大马烯酮均购自上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

TSQ8000三重四级杆气相色谱质谱联用仪（美国赛默飞世尔科技有限公司），DTA-33超声波清洗机（鼎泰（湖北）生化科技设备制造有限公司），H1850R医用离心机（湖南湘仪实验室仪器开发公司）。

1.3 GC-MS检测挥发性物质

由于梨果皮是其挥发性物质含量和种类最多的组织，因此，本研究仅针对果皮进行分析。参照刘园等[12]、Zhang等[13]的方法，将果皮样品用液氮充分研磨成粉末后，称取0.50 g样品，采用有机溶剂MTBE萃取挥发性物质后进行GC-MS分析。内标壬酸甲酯含量为47.35 μg/mL，采用不分流模式，色谱柱为TRACE TR-5 MS柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，Thermo Scientific，Bellefonte，PA，USA），载气为高纯氦气。柱流速：1 mL/min。程序升温，起始温度40℃，保持3 min，以3℃/min升至160℃，保持1 min，以 5℃/min升至 200℃，保持 1 min，再以8℃/min升至240℃，保持3 min，进样口温度250℃。传输线温度：280℃；离子源温度：260℃；离子化方式：EI；电子能量：70 eV；扫描范围为45～400m/z。GC-MS分析时每次进样有3次机械重复。

1.4 香味感官描述词及相应参比样的确定

参考GB/T 12313-1990《感官分析方法风味剖面检验》组织15人评价小组（7男8女，由华中农业大学园艺林学学院研究生组成），参照以下流程进行分析：将分别具有3个梨品种各项品质属性代表性果实样品同时提供给评价员，要求所有评价员在嗅闻所有梨样品后尽可能多地对样品进行词汇描述；统计所有香味描述词后排除低频词汇和不准确词汇，得到最终的样品描述词；根据GB/T 29604-2013《感官分析建立感官特性参比样的一般导则》及前人的研究[14-17]确定所有描述词的对应参比样化合物，通过对比化合物阈值[18]及评价员感官测评确定各参比样工作浓度。

1.5 感官评价员的培训

在进行正式梨香味感官评价实验前，组织所有评价员对梨样品以及工作浓度的参比样进行嗅闻，并告知各参比样所代表的香味描述词，使其熟悉参比样的香味属性。评价员在嗅闻不同参比样时设置有短暂休息时间。感官培训全程共计2次，共2 h。

1.6 梨果实样品的香味品质感官评价

分3轮向上述15位评价员以随机顺序提供3个不同品种的梨果实样品，并依次提供8种工作浓度参比样以及足量的闻香试纸条，要求评价员以各参比样为单位“1”，对3个不同品种梨果实样品的各香味属性强度进行评分。采用5点标度法，且允许多次嗅闻。每轮评价完成后有3 min休息时间，并提供纯净水及减盐味苏打饼干（东莞市味盟食品有限公司生产）以消除感官疲劳和余味。

1.7 数据分析与统计

GC-MS原始数据用Xcalibur软件处理并导出，挥发性物质基于NIST MS Search 2.3数据库进行物质定性分析，为保证解谱的准确性，对每个离子峰单独鉴定，记录保留时间、化合物名称及原始数据峰面积。保留指数基于C7-C40正构烷烃在TR-5柱的保留时间计算。

鉴定出的挥发性物质以壬酸甲酯作为内标来计算相对含量，计算公式为：挥发性组分的相对含量=内标质量×（样品峰面积/内标峰面积）/样品质量。利用IBM SPSS Statistics 26软件对挥发性物质的含量进行差异显著性分析，显著性水平设为0.05。

将由GC-MS分析得到的挥发性物质含量数据与感官评价属性强度进行Pearson相关分析，相关性可视化由RStudio绘制，显著性水平设为0.05。

2 结果与分析

2.1 3种梨果皮的挥发性物质谱差异

分别对库尔勒香梨、雪花梨和黄冠梨果皮的挥发性物质进行测定（表1），结果显示，在库尔勒香梨中检测到的挥发性物质种类最多，共50种；在雪花梨和黄冠梨中分别检测到48种和37种。3个不同品种的梨果实挥发性物质主要以醛类、萜烯类和脂肪酸类为主，3类物质约占总挥发性物质的85%；烷烃类物质虽然种类最多，但含量仅占总挥发性物质的3.06%～8.70%。

表1 3个品种梨果实挥发性物质比较Table 1 Comparison of volatile classes and compounds numbers in fruits of 3 different pear cultivars

库尔勒香梨果实中，总挥发性物质含量显著高于雪花梨和黄冠梨，以脂肪酸类及醛类含量占优，且烯烃类物质仅在库尔勒香梨中检测到；除萜烯类以外，所有其他种类挥发性物质含量均显著高于黄冠梨；其醛类、酯类、烯烃类和脂肪酸类物质含量均显著高于雪花梨。

雪花梨果实中，以萜烯类含量占优，所有挥发性物质中，仅萜烯类物质含量显著高于库尔勒香梨；其萜烯类、芳烃类、醇类、脂肪酸类、酮类挥发性物质含量显著高于黄冠梨。

黄冠梨的总挥发物含量显著低于其他2种梨，仅分别为库尔勒香梨和雪花梨的21.12%和39.22%，各类物质含量均为最低。

如表2所示，在所有挥发性物质中，有6种仅在库尔勒香梨中被检测到，分别为（3E）-3-十七烯、新植二烯、4-（丙-2-烯基）-苯酚、对甲基苯酚、氧代苯甲酸甲醇和十四烷醇；有2种仅在雪花梨中被检测到，分别是β-茄烯-4α-醇和己酸；而（E，E）-2，4-癸二烯醛、4-（乙氧基）-2-氧代丁-3-烯酸乙酯等9种挥发性物质在黄冠梨中未被检测到。

表2 不同品种梨中挥发性物质种类及含量Table 2 Constitutes and concentrations of volatile substances in fruits of different pear cultivars

续表2 Continued Table 2

己醛作为梨的嗅感物质[19-20]，在3个不同品种的梨果实中均有较高含量。同时，2-己烯醛、壬醛、D-柠檬烯、α-法呢烯、正十六烷酸等物质也在3个不同品种的梨果实中被检测到且含量较高。虽然3个不同品种的梨果实中均以正十六烷酸、2-己烯醛、α-法呢烯、己醛排居各自总含量的前4位，但库尔勒香梨的正十六烷酸、2-己烯醛、己醛的含量均显著高于雪花梨和黄冠梨；雪花梨中的α-法呢烯含量显著高于另外2种梨，而正十六烷酸、2-己烯醛和己醛的含量与黄冠梨之间无显著差异。

2.2 不同品种梨果实的感官属性描述性分析

根据15人评价小组分别对3个品种梨果实的快闪剖面分析结果，将相关属性强度进行统计并绘制成雷达图（图1）。结果显示：果香在3个不同品种的梨果实中得分均为最高，脂香的属性强度则被评价员给予最低分；库尔勒香梨仅甜香属性显著高于雪花梨，除莲雾味属性外，其他香气得分均显著高于黄冠梨；雪花梨表现出最强的莲雾味；除脂香味外，黄冠梨的所有其他香味属性均显著低于雪花梨。

图1 3个品种梨果实的香味感官属性描述性分析雷达图Fig.1 Radar chart of descriptive analysis of aroma sensory attributes of three kinds of pear fruits

2.3 挥发性物质与香味感官品质属性的相关性分析

对3个品种梨果实的挥发性物质和7种香气感官属性进行相关性分析，结果（图2）显示，戊二酸二甲酯与脂香、青草香、果香呈显著正相关；己二酸二甲酯和（Z）-4-癸烯-1-醇与甜香的评分呈显著正相关；2-甲基十二烷与脂香呈显著正相关；丁香酚与花香、苹果味和青草香呈显著正相关；2-十一烯醛、2-乙基-3-羟基己基2-甲基丙酸酯和3-亚甲基-1-氧代螺环[4，5]癸-2-酮与花香、青草香、果香和苹果味均呈显著正相关。此外，尚未发现与莲雾味具有相关性的挥发性物质。

图2 感官属性评分与挥发性物质的相关性分析Fig.2 Correlation analysis between sensory attribute scores and volatile substances

3 讨论

挥发性物质的组成及含量对果实的内外品质有着重要影响，影响消费者的偏好性和购买欲。本研究采用GC-MS分别对市售雪花梨、黄冠梨、库尔勒香梨果皮的挥发性物质进行测定，发现最受消费者青睐的市售库尔勒香梨中有50种挥发性物质，在3个品种中最多，且总含量最高，浓郁且特殊的香气是其具有重大商业价值的关键感官属性[20]。但是，Liu等[6]对刚下树库尔勒香梨挥发性物质进行测定时，共检测到69种挥发性成分，表明库尔勒香梨的部分挥发性物质在储运过程中会逐渐逸散，与Chen等[4]的研究结果相符。刘向平等[21]研究也发现鸭梨在贮藏期间香气容易散失，且在贮藏后期下降较快。董萍[22]通过SPME-GC-MS对南洋梨贮藏过程中香气变化进行测定，发现1-MCP处理可以延长果实的常温贮藏期，但是果实的香气会减弱。如何减少梨果在采后储运过程中挥发性物质的散失，维持并提升果实感官品质，有待后期着重研究。

由于黄冠梨是雪花梨（母本）和‘新世纪’砂梨（父本）的杂交后代，其香味和挥发性物质与其亲本相比具有较大差异。同时，在向思敏等[23]对新梨7号及其父母本果皮挥发性物质对比的研究中发现，新梨7号较其母本减少了42种挥发性物质，总含量减少了约51%，损失了多种具有油脂味的脂肪酸和具有花香味的萜烯类物质，且较父本减少了8种挥发性成分。但目前新世纪梨的挥发性成分尚不明晰，关于这3个品种梨果实中挥发性物质代谢的遗传规律有待进一步阐明。

本研究基于15人评价小组的感官描述性分析结果表明库尔勒香梨大部分的感官属性强度均高于雪花梨和黄冠梨，而黄冠梨在各个香气属性的感官得分均显著低于另外2个梨品种。雪花梨的莲雾味属性评分最高，然而，并未发现与莲雾味有潜在联系的挥发性物质，这可能受仪器灵敏度所限制。前期笔者所在课题组在利用GC-O（嗅闻仪）联用方法确定柑橘的关键香气活性成分时，也发现了类似现象，表现为能在嗅闻仪上闻到气味的几个对应保留时间内未检测到相应的色谱峰。说明有浓度和气味阈值均较低的挥发性成分未被GC检测到，使用高分辨率的GC-MS可能会解决这个问题。

相关性分析显示，共有8种挥发性物质的含量分别与不同香气感官属性具有显著相关性，其中戊二酸二甲酯、丁香酚、2-十一烯醛、2-乙基-3-羟基己基2-甲基丙酸酯、3-亚甲基-1-氧代螺环[4.5]癸-2-酮这5种物质与多种感官属性的评分呈显著正相关，表明这几种挥发性物质的含量可能对梨的香气品质有重要贡献。例如丁香酚是一种具有强烈丁香香气和温和辛香的化合物，还具有抑菌杀病毒等功能[24]，是良好的风味化合物。另一方面，也说明梨中不同香味感官属性可能是多种风味化合物共同起作用的综合表现。这些风味化合物在不同品种梨果实中的差异可能与其产生的代谢途径以及关键酶活性差异有关[25]，具体的机制有待进一步的研究。同时，对旨在提升风味品质的育种目标而言，增加这8种挥发性物质的含量可能会显著提升梨果实的香气品质。因此，相关基因的挖掘和功能验证工作值得进一步深入开展。