不同黄金百香果品种果肉挥发性成分分析*

吴 斌，黄东梅，邢文婷，宋 顺，苏金生，杨其军

（1 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南省省级西番莲种质资源圃，海口 571101）（2 中国热带农业科学院三亚研究院）（3 云南农业大学热带作物学院）（4 中国热带农业科学院海口实验站）

黄金百香果（Yellow Passion Fruit）学名西番莲（Passifloraedulisf.flavicarpa），其果实含有多种水果芳香气味，可散发出菠萝、芭乐、荔枝等香味[1]。百香果作为一种“短平快”的热带特色水果，广泛种植于热带和亚热带地区[2]。黄金百香果作为市场上主要用于鲜食的百香果品种[3]，具有口感较甜、风味独特、营养价值高等特点[4]，深受市场青睐。

果实香气是反映果实风味品质的重要指标，怡人的果实香气可以吸引消费者和增强市场竞争力，而挥发性成分是果实香气的直观表现。黄金百香果作为多种香气为一体的热带水果，果实中酯类、萜烯类等挥发性成分按照一定的比例构成了果实特有的香气，但黄金百香果品种众多，不同品种之间的风味存在差异，因此开展黄金百香果品种间的风味差异研究，对进一步利用黄金百香果具有重要意义。通常采用相对气味活度值（ROAV），量化评价不同挥发性成分对总体风味的贡献程度，进而确定关键风味物质[5]，目前用ROAV 法分析黄金百香果关键风味物质的研究报道还很少。国内外研究主要集中在挥发性成分种类方面，孔永强等[6]采用顶空固相微萃取（HS-SPME）联合气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）发现，百香果果皮中以烷烃、烯烃为主，果肉中以烯烃、酯类为主，籽中含有烷烃、烯烃、酯类，以酯类含量最高。陈庆等[7]从紫果百香果果汁中鉴定出81 种挥发性香气化合物，主要包括酯类、醇类、醛类、酮类、萜烯类（含萜烯醇类）和其他成分，其中酯类物质含量最高，为百香果果汁香气的主要贡献化合物。潘葳等[8]对百香果果汁香气成分进行分析，鉴定出百香果含有大量的酯类物质和丰富的醇类物质（香茅醇、芳樟醇、松油醇），且含有种类繁多的少量萜烯类物质，萜烯类物质虽然含量不高，但对百香果特有香味贡献较大，这些萜烯类物质可能是百香果香气特别馥郁的原因。

挥发性成分作为百香果风味品质的主要特征，且在不同品种间存在显著差异，目前百香果香气的报道仅有针对紫果和黄果间的果实挥发性成分分析，难以揭示黄金百香果不同品种间的差异。本研究拟利用HS-SPME-GC-MS 技术分析5 个黄金百香果品种的挥发性成分，旨在阐明不同黄金百香果品种间挥发性成分的差异，结合ROAV 分析、韦恩图分析、主成分分析（PCA）等分析方法，进一步揭示关键香气成分的差异，以期为百香果新品种选育和深度开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

5 个具有代表性的黄金百香果地方品种分别为黄香1 号（自主选育品种暂定名）、大黄金百香果（公知公用品种）、芭乐小黄金百香果（公知公用品种）、海蜜1 号（自主选育品种暂定名）、钦蜜9 号（公知公用品种）。试验材料种植于中国热带农业科学院海口实验站百香果种植基地。每个品种选取10 个大小均匀且成熟度（果皮全黄）一致的果实进行采收，运回实验室将果实洗净擦干后备用。

1.2 主要仪器

7894A-5975C 气相色谱-质谱联用仪，Agilent公司；DVB/CAR/PDMS 萃取头，Supelco 公司；HP-5MS（30 m×250 μm×0.25 μm）色谱柱，Agilent公司；PAL-BX/ACID1 糖酸仪，ATAGO 公司；ME303E 分析天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；Micro 17 高速离心机，赛默飞世尔科技（中国）有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 果形指数测定

采用游标卡尺对果实纵径、横径进行测量，并计算果形指数。

1.3.2 可食率测定

将成熟果实去除果柄后，用电子天平称量单果重；将果实的果浆取出，装入50 mL 离心管于4 ℃冰箱保存备用，洗净果皮用电子天平称量果皮重，计算果实可食率。

可食率（%）＝［（单果重－果皮重）/单果重］×100

1.3.3 固酸比测定

从备用果浆中吸取1 mL，用糖酸仪测定可溶性固形物含量；对果浆原液稀释50 倍后吸取1 mL 样液，用糖酸仪测定总酸含量，计算固酸比。

1.3.4 挥发性成分测定

样本预处理：取样，每品种取10 个新鲜百香果，果肉去除种子后混匀成果浆后分成3 份，果浆用纱布过滤放入瓶中，测量时，每份称取1.0 g 果浆放入顶空瓶（预放0.8 g 氯化钠）中萃取；萃取头老化，萃取前，先将固相微萃取头在气相色谱进样口老化16 min，老化温度250 ℃；萃取，将固相微萃取头推出，距离样品0.5 cm 高度萃取，萃取温度60 ℃，萃取40 min；进样，取出萃取针后直接进样，解析温度250 ℃，解析时间30 s。

HS-SPME-GC-MS 分析条件：色谱柱，HP-5MS（30 m×250 μm×0.25 μm）；载气，Helium；柱流速1.0 mL/min，不分流；前进样口温度200 ℃；柱箱升温程序，40 ℃保持1 min，3 ℃/min 线性升温至160 ℃，15 ℃/min 线性升温至230 ℃，保持1 min；离子源温度230 ℃；质量扫描范围为50～550 m/z。

对照NIST 2014 谱库进行检索与人工解析，仅保留匹配度大于80%的挥发性成分。采用峰面积归一法计算百香果中各挥发性成分的相对含量，结果用百分数（%）表示。

1.4 数据统计分析

1.4.1 ROAV 分析

通过计算挥发性成分的ROAV 值[9]，确定各挥发性成分对百香果香气的贡献。

式中：Ci为各挥发性成分的相对含量（%）；Ti为各挥发性成分在水中的香气阈值（μg/kg）；Cmax和Tmax分别为对样品总体香气贡献最大的挥发性成分相对含量（%）和香气阈值（μg/kg）。

1.4.2 统计学分析

利用Excel 2016、SPSS Statistics 26 软件进行相关性分析及图表的制作，利用Origin Pro 2021 软件进行主成分分析，利用TBtools 软件进行聚类分析和韦恩图分析。

2 结果与分析

2.1 不同黄金百香果品种果实基本品质性状分析

对5 个黄金百香果品种果实的基本品质性状进行测定，结果如表1 所示。果实大小、重量结果表明，黄香1 号和大黄金百香果均显著大于其他品种；果形指数结果表明，黄香1 号果形近圆形，大黄金百香果、海蜜1 号和钦蜜9 号果形近椭圆形；可食率结果表明，黄香1 号和钦蜜9 号无显著差异，但芭乐小黄金百香果和海蜜1 号的可食率均显著高于黄香1 号和钦蜜9 号；固酸比结果表明，钦蜜9 号果实可溶性固形物含量最高，总酸含量最低，口感表现为纯甜无酸型，黄香1 号果实虽然可溶性固形物含量较高，但总酸含量也较高，口感表现为甜中带酸型。由此可见，自主选育品种在个别指标上表现较为突出，其中黄香1 号果实大、单果重大，且口感酸甜适中，鲜香开胃，适合老人、小孩；海蜜1 号主要表现为可食率高，且口感和钦蜜9 号相似。

表1 5 个黄金百香果品种果实基本品质性状

2.2 不同黄金百香果品种果肉挥发性成分种类

由表2 可以看出，5 个黄金百香果品种果肉挥发性成分种类具有一定的相似性（表2），但不同挥发性成分种类在不同品种中的相对含量有所差异。5 个黄金百香果品种果肉挥发性成分种类主要包括酯类、萜烯类、酮类、醇类、醛类、酸类、烷烃类、杂环类、酚类和其他，其中酯类物质在各黄金百香果品种中的相对含量均最高，为50.933%～77.001%，是各种果味的主要来源；其次是萜烯类物质，为20.647%～36.531%，萜烯类物质多数具有花香和甜味。酯类物质作为黄金百香果果肉中主要的挥发性成分种类，相对含量最高的是芭乐小黄金百香果，占其挥发性成分总含量的77.001%；其次为黄香1 号，占其挥发性成分总含量的74.632%。萜烯类物质作为相对含量排名第2 的次要挥发性成分种类，其在钦蜜9 号中的相对含量最高，占其挥发性成分总含量的36.531%；其次为大黄金百香果，占其挥发性成分总含量的32.761%。

表2 5 个黄金百香果品种果肉挥发性成分种类及其相对含量

2.3 不同黄金百香果品种果肉挥发性成分与含量

如图1 所示，5 个黄金百香果品种果肉共鉴定出132 种挥发性成分，分别为酯类（41 种）、萜烯类（66 种）、酮类（4 种）、醇类（6 种）、醛类（5 种）、酸类（1 种）、烷烃类（3 种）、杂环类（3 种）、酚类（1 种）和其他（2 种）。黄香1 号检测到的挥发性成分最多，共123 种，其中含量最高的前5 种挥发性成分分别为己酸己酯（28.60%）、丁酸己酯（23.64%）、顺式-β-罗勒烯（9.64%）、己酸乙酯（5.23%）、己酸叶醇酯（4.20%）；其次为芭乐小黄金百香果共检测到挥发性成分114 种，其中含量最高的前5 种挥发性成分分别为丁酸己酯（20.15%）、己酸己酯（17.56%）、乙酸己酯（13.00%）、丁酸香叶酯（5.24%）、己酸乙酯（4.73%）；海蜜1 号共检测到挥发性成分107 种，其中含量最高的前5 种挥发性成分分别为乙酸己酯（10.45%）、己酸乙酯（9.92%）、丁酸己酯（8.09%）、茶螺烷（7.81%）、乙酸乙酯（6.05%）；大黄金百香果共检测到挥发性成分105 种，其中含量最高的前5 种挥发性成分分别为己酸乙酯（11.16%）、丁酸乙酯（10.13%）、乙酸己酯（10.07%）、丁酸己酯（8.67%）、己酸己酯（7.26%）；钦蜜9 号检测到的挥发性成分最少，为92 种，其中含量最高的前5 种挥发性成分分别为乙酸乙酯（16.63%）、茶螺烷（11.29%）、丁酸香叶酯（8.64%）、乙醇（6.52%）、丁酸乙酯（5.71%）。经韦恩图分析发现，5 个黄金百香果品种果肉共有挥发性成分76 种（图1），而各品种间除了大黄金百香果和钦蜜9 号无特有香气成分外，其余品种均存在特有香气成分。黄香1 号特有香气成分有5 种，包括水杨酸己酯、环辛烷、柳酸叶醇酯、1,3,8-对薄荷烯、1,2,4a,5,6,8a-六氢-1-异丙基-4,7-二甲基萘；芭乐小黄金百香果特有香气成分有2 种，包括（+）-α-长叶蒎烯和2-壬烷基丁酸酯；海蜜1 号特有香气成分有2 种，包括（+）-δ-杜松烯和顺式-9-二十三烯。

图1 5 个黄金百香果品种果肉挥发性成分韦恩图

2.4 不同黄金百香果品种果肉主要挥发性成分的ROAV 分析

近年来，越来越多的挥发性成分被相继检测和报道，通常被检测的样品中包含几十甚至上百种挥发性成分，挥发性成分含量的高低并不能说明其对香气的贡献程度，只有含量超过其香气阈值的少数物质对果实的香气起关键作用，这些挥发性成分即为关键香气成分。通常采用ROAV 分析各挥发性成分对果实香气的贡献程度，ROAV 值越大对香气特征的贡献度越大，一般认为ROAV≥1 的挥发性成分对香气有直接影响，是关键香气成分；0.1≤ROAV＜1 的挥发性成分对香气起修饰作用。如表3 所示，在5 个黄金百香果品种果肉中检测到ROAV≥0.1的挥发性成分有26 种，主要为萜烯类物质（11 种），其次是酯类物质（9 种）。其中黄香1 号有19 种，大黄金百香果有20 种，芭乐小黄金百香果有10 种，海蜜1 号有24 种，钦蜜9 号有13 种。

表3 5 个黄金百香果品种果肉挥发性成分的CAS、香气阈值、ROAV 值及香气描述

2.5 不同黄金百香果品种果肉关键香气成分差异性分析

在关键香气成分种类上（即ROAV≥1），共检测到13 种挥发性成分（图版3-A）。除芭乐小黄金百香果关键香气成分只有3 种（ROAV 值排序为β-紫罗兰酮＞乙酸己酯＞己酸乙酯）外，其余品种的关键香气成分均较为丰富。黄香1 号关键香气成分有8 种，ROAV 值排序为β-紫罗兰酮＞2,5-二甲基-4-羟基-3（2H）呋喃酮＞（Z）-丁酸叶醇酯＞己酸乙酯＞丁酸乙酯＞乙酸己酯＞玫瑰醚＞辛酸乙酯。大黄金百香果关键香气成分有7 种，ROAV 值排序为β-紫罗兰酮＞己酸乙酯＞丁酸乙酯＞玫瑰醚＞乙酸己酯＞2,5-二甲基-4-羟基-3（2H）呋喃酮＞（Z）-丁酸叶醇酯。海蜜1 号关键香气成分有13 种，ROAV 值排序为己酸乙酯＞β-紫罗兰酮＞丁酸乙酯＞乙酸己酯＞乙酸苄酯＞（Z）-丁酸叶醇酯＞玫瑰醚＞2,5-二甲基-4-羟基-3（2H）呋喃酮＞辛酸乙酯＞（Z）-乙酸叶醇酯＞（E）-β-罗勒烯＞壬醛＞芳樟醇。钦蜜9 号关键香气成分有9 种，ROAV 值排序为β-紫罗兰酮＞丁酸乙酯＞己酸乙酯＞乙酸苄酯＞（Z）-丁酸叶醇酯＞玫瑰醚＞乙酸己酯＞辛酸乙酯＞壬醛。

β-紫罗兰酮、己酸乙酯、乙酸己酯是5 个黄金百香果品种果肉中所共有的关键香气成分，其ROAV 值均≥1。β-紫罗兰酮在黄香1 号、大黄金百香果、芭乐小黄金百香果和钦蜜9 号等4 个品种中的ROAV 值均远高于其他挥发性成分，其ROAV 值分别约为第2 挥发性成分的4、5、50、9 倍，由此可见，β-紫罗兰酮对这4 个黄金百香果品种果实香气特征起主要贡献作用，香气以紫罗兰香、玫瑰香和木香为主，同时具有一定的甜香、果香的气味。己酸乙酯在海蜜1 号中的ROAV 值最高，对海蜜1号果实香气特征起主要贡献作用，呈现出香蕉、苹果、菠萝、草莓等强烈的果香，并有花香、白兰地香气、甜味。

2.6 不同黄金百香果品种果肉关键香气成分PCA分析

由关键香气成分特征值主成分分析（图版3-B）可知，5 个黄金百香果品种可分为2 类，第1 类为黄香1 号、大黄金百香果、芭乐小黄金百香果和钦蜜9 号（第2、第3 象限），具有类似的香气主成分，起主要贡献作用的挥发性成分是β-紫罗兰酮；第2 类为海蜜1 号，起主要贡献作用的挥发性成分是己酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸己酯、乙酸苄酯、（Z）-丁酸叶醇酯、玫瑰醚、2,5-二甲基-4-羟基-3（2H）呋喃酮、辛酸乙酯、（Z）-乙酸叶醇酯、（E）-β-罗勒烯、壬醛、芳樟醇。

3 讨论

黄金百香果口感偏甜，是作为我国热区用于鲜食的百香果品种，果形指数、可食率、固酸比等性状是百香果果实基本品质特征指标，从单果重可知，黄香1 号和大黄金百香果为大果系列，其余3 个品种为小果系列；结合果形指数和可食率发现，椭圆形果实的可食率较高，如海蜜1 号，这与前期研究结果相一致[38]；通过固酸比分析可以较为简单快速地对果实口感作出判断，钦蜜9 号口感表现为纯甜无酸型，固酸比可达26.23，其总酸含量为0.79%，远低于其他品种，是目前黄金百香果市场中最受欢迎的品种之一。

百香果因具有多种复合香气而得名，因此挥发性成分和含量是评价百香果果实品质的一个重要指标。本研究中5 个黄金百香果品种共检测出132 种挥发性成分，与前人研究的黄金果鉴定出70 种挥发性成分[39]、芭乐味黄金果鉴定出47 种挥发性成分[8]、黄百香果鉴定出23 种挥发性成分[40]等结果相比较，本研究鉴定的黄金百香果挥发性成分数量更多、种类更丰富，其主要挥发性成分种类均为酯类，与潘葳等[8]、韩素芳等[41]、郭艳峰等[1]、Janzantti 等[42]和黄东梅等[43]的研究结果相一致，但本研究进一步表明萜烯类物质是黄金百香果中的第2 主要香气物质。在5个品种中黄香1号含有的挥发性成分数量最多，可达123 种，其余品种含有的挥发性成分数量从高到低排序为芭乐小黄金百香果＞海蜜1 号＞大黄金百香果＞钦蜜9 号。由此可见，黄香1 号含有的挥发性成分最多，是以香气作为育种目标的良好亲本和育种材料。

经韦恩图分析发现，5 个黄金百香果品种间的挥发性成分存在一定的相似性和差异性，5 个品种所共有的挥发性成分为76 种。而黄香1 号特有香气成分有5 种，包括水杨酸己酯、环辛烷、柳酸叶醇酯、1,3,8-对薄荷烯、1,2,4a,5,6,8a-六氢-1-异丙基-4,7-二甲基萘；芭乐小黄金百香果特有香气成分有2 种，包括（+）-α-长叶蒎烯和2-壬烷基丁酸酯；海蜜1 号特有香气成分有2 种，包括（+）-δ-杜松烯和顺式-9-二十三烯。由此可见，挥发性成分可作为不同品种差异性的比较，用于品种鉴别和遗传多样性分析[44]。

通过对5 个黄金百香果品种挥发性成分ROAV分析发现，对香气起作用的挥发性成分有26 种，其中有13 种挥发性成分［β-紫罗兰酮、己酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸己酯、乙酸苄酯、（Z）-丁酸叶醇酯、玫瑰醚、2,5-二甲基-4-羟基-3（2H）呋喃酮、辛酸乙酯、（Z）-乙酸叶醇酯、（E）-β-罗勒烯、壬醛、芳樟醇］对香气有直接影响，是黄金百香果果肉关键香气成分。本研究对比分析不同黄金百香果品种，较为全面地揭示了黄金百香果的关键香气成分，与方灵等[45]通过正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）完全成熟黄金百香果果肉的特征挥发性成分［正己酸乙酯、乙酸己酯、（E）-β-罗勒烯、乙酸叶醇酯］大致相同。

本研究表明，β-紫罗兰酮、己酸乙酯、乙酸己酯是5 个黄金百香果品种所共有的关键香气成分，与前人研究得出的β-紫罗兰酮对不同果皮颜色品种的百香果香味起重要作用的结果相一致[40,46]，但本研究进一步针对不同黄金百香果品种间的关键香气成分分析得出，己酸乙酯、乙酸己酯也对黄金百香果的香味起关键作用。除海蜜1 号以外，β-紫罗兰酮在黄香1 号、大黄金百香果、芭乐小黄金百香果和钦蜜9 号等4 个品种中的ROAV 值远高于其他挥发性成分，这一结论与PCA 分析结果相一致，即黄香1 号、大黄金百香果、芭乐小黄金百香果和钦蜜9 号起主要贡献作用的挥发性成分是β-紫罗兰酮，以紫罗兰香、玫瑰香和木香为主，同时具有一定的甜香、果香的气味。

4 结论

黄金百香果果肉香气以酯类为主，其次为萜烯类，不同黄金百香果品种果肉挥发性成分和关键香气成分存在差异性，且黄香1 号、芭乐小黄金百香果和海蜜1 号均存在特有香气成分，可作为不同品种间的鉴定依据。黄香1 号含有的挥发性成分最多，是黄金百香果以香气作为育种目标的良好亲本和育种材料。从5 个黄金百香果品种果肉挥发性成分中分析出13 种关键香气成分，其中β-紫罗兰酮对黄香1 号、大黄金百香果、芭乐小黄金百香果和钦蜜9 号的香气起主要贡献作用。