不同成熟度对红果参果实品质及香气成分的影响

孔方南，黎新荣，赵 静，周之珞，周彩霞，颜桢灵，罗培四，卓福昌，黄丽君，韦 优,

（1.广西农业科学院广西南亚热带农业科学研究所，广西龙州 532415；2.广西农业科学院广西壮族自治区亚热带作物研究所，广西南宁 530001）

红果参Cyclocodon lancifolius（Roxburgh）Kurz又名蜘蛛果、山荸荠，为桔梗科轮钟花属植物[1-2]。红果参为小型浆果，风味独特，鲜食具有滋补、保健等功效[3]，是一种新兴的优稀经济水果。目前关于红果参果实研究主要有营养成分、化学成分和矿质元素[4]等分析，尚未见系统判断其果实成熟度的标准。因此，开展不同成熟度红果参果实品质鉴定具有重要意义。

果实品质主要包括果形、色泽、单果质量等因素构成的外观品质，以及糖、酸、维生素等因素构成的内在品质。此外，香气物质在果实风味形成中起着重要的作用[5]，果实香气能够客观地反映果实的风味特点及成熟度，不同成熟度的果实营养成分和香气物质变化具有明显差异[6-7]，影响消费者的喜好程度。研究表明，果实成熟度不足，外观色泽差，糖分积累不足[8]，香气物质含量低，风味不足；成熟度高，果肉绵软过分成熟[9]，香气物质含量下降，风味变淡，产生品质劣变现象[10]。因此，选择适宜成熟度对果实进行采收至关重要。国内外关于果实采收成熟度的标准多样，包括果实的生育期[11]、采收时间[12]、果皮颜色[13]、可溶性固形物[14]等指标的标准。然而，通过单一指标判断果实采收成熟度存在误差大的缺点。本文以红果参果实为试验材料，通过对比不同成熟度红果参果实外观品质、营养品质及香气物质的差异，以期为红果参果实品质评价及适时采收提供科学的判断指标和依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红果参果实 采自优稀野生果树种质资源圃。根据果实发育天数和果皮颜色分别于2022 年2 月10 日（成熟度I，花后130 d）、2 月15 日（成熟度II，花后135 d）、2 月20 日（成熟度III，花后140 d）、2 月25 日（成熟度IV，花后145 d）和3 月2 日（成熟度V，花后150 d）进行采摘。5 个成熟度果皮颜色分别为少半红棕色、过半红棕色、过半紫红色、紫红色、紫黑色。图1 为不同成熟度红果参果实，采样后装入保鲜盒运回实验室。

图1 不同成熟度红果参果实Fig.1 Different maturity of C.lancifolius fruit

6890N-5975B 气质联用仪 美国安捷伦公司；Blue Ttar B 紫外可见分光光度计 北京莱伯泰科仪器股份有限公司；GY-4 数显果实硬度计 乐清市艾德堡仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 果实外观品质

1.2.1.1 果实大小 采用游标卡尺测量果实的横径（mm）和纵径（mm）并计算果形指数（以果实纵径与横径比值表示）。

1.2.1.2 单果质量 采用电子天平称量各个成熟度果实质量，计算果实平均单果质量（g）。

1.2.1.3 果实硬度 随机选取每个成熟度果实，在每个果实取3 个点，使用果实硬度计测定（探头直径3.53 mm，测定深度4.00 mm），取平均值，结果以kg/cm2表示。

1.2.2 果实营养品质 可溶性固形物含量（%）采用手持式折光仪测定，维生素C 含量（mg/100 g）、可滴定酸含量（%）参考高俊凤[15]的方法测定。

1.2.3 果实香气成分

1.2.3.1 样品前处理 顶空固相微萃取将不同成熟度的红果参果实洗净沥干水分，放入捣碎机捣碎，准确称取2 g 果浆置于顶空瓶中，加3 mL 饱和NaCl溶液密封，于80 ℃磁力搅拌器上加热平衡30 min，使用100 μL PDMS 萃取纤维头萃取30 min，待萃取结束后，240 ℃解析附5 min。

1.2.3.2 色谱条件 色谱柱为HP-5 MS 石英弹性毛细管柱（30 m×250 μm×0.25 μm），载气为99.99%氦气，载气流速为1.0 mL/min，进样口温度240 ℃，不分流进样；升温程序：起始色谱柱温度为45 ℃保持4 min，以6 ℃/min 的速率升至130 ℃，再以10 ℃/min 的速率升至240 ℃保持8 min。

1.2.3.3 质谱条件 采用EI 离子源，离子源温度230 ℃，传输线温度280 ℃，四级杆温度180 ℃，电子能量70 eV，质量扫描范围为40～600 amu。

1.2.3.4 定性与定量 检测出的化合物质谱图经计算机检索与NIST 14 标准谱库相匹配，选出相似度大于80%的化合物，并结合相关质谱资料进行人工图谱解析定性。采用仲辛醇（5000 μg/kg）作为内标物质定量香气物质含量，公式如下：

1.3 数据处理

运用Microsoft Excel 2010 对数据进行初步分析，利用SPSS 20.0 对数据进行单因素 ANOVA 分析（显著性分析）及主成分分析，采用Microsoft Excel 2010、Origin 2018 进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同成熟度对红果参果实外观品质影响

2.1.1 不同成熟度对果形指数和单果质量的影响由图2A～2C 可知，随红果参果实成熟度的增加，果实纵径及果形指数表现为先下降后上升的趋势，果实横径表现为整体上升的趋势。成熟度I 的红果参果实纵径最大（15.36 mm），与成熟度III 的果实纵径差异显著（P＜0.05），其它成熟度之间均差异不显著（P＞0.05）；成熟度I 的果实横径最小（20.36 mm）、果形指数最大（0.76），与其它成熟度的果实横径及果形指数均差异显著（P＜0.05），成熟度II～V 的果实横径及果形指数之间均差异不显著（P＞0.05）。随红果参果实成熟度的增加，果实外形逐渐扁圆，可能是受中果皮细胞膨大的影响，赤道中部细胞膨大快于两端[16]。

图2 不同成熟度对果形指数和单果质量的影响Fig.2 Effect of different maturity on fruit shape index and weight

由图2D 可知，随红果参果实成熟度的增加，单果质量表现为先上升后下降的趋势，成熟度IV 的单果质量最大（3.79 g），且与成熟度V 的单果质量显著大于其它成熟度（P＜0.05），成熟度I～III 的单果质量差异不显著（P＞0.05），成熟度IV 与成熟度V 的单果质量差异不显著（P＞0.05）。

2.1.2 不同成熟度对硬度的影响 硬度作为果实成熟的重要指标，直接影响果实的品质和贮藏性[17]。由图3 可知，成熟度IV 的红果参果实硬度最大（达到6.88 kg/cm2），显著大于其它成熟度（P＜0.05），其它成熟度之间均差异不显著（P＞0.05）。红果参果实成熟过程中，果实硬度呈先上升后下降的趋势，是由于果实未成熟时果胶与纤维素结合形成非水溶性的原果胶使果实硬度增强，随着果实成熟度提高，果胶与纤维素分离形成水溶性果胶，导致果实软化、硬度降低[18]。

图3 不同成熟度对硬度的影响Fig.3 Effect of different maturity on hardness

2.2 不同成熟度对红果参果实营养品质影响

可溶性固形物是衡量果实成熟的重要指标，其含量高低影响着果实的风味[19]。由图4A 可知，成熟度越高的果实可溶性固形物含量越高。成熟度I 的果实可溶性固形物含量最低（只有9.50%），成熟度V 的果实可溶性固形物含量最高（达到13.75%），显著高于其它成熟度（P＜0.05）。红果参果实的可溶性固形物含量随着成熟度增加而上升的原因在于果实成熟过程中淀粉转化，导致可溶性固形物不断积累[20]。

图4 不同成熟度对红果参果实营养品质的影响Fig.4 Effect of different maturity on nutritional quality of C.lancifolius fruit

可滴定酸含量是评价果实口感及营养的常规指标。由图4B 可知，红果参果实发育期间，可滴定酸含量为0.22%～0.31%，不同成熟度之间的差异不显著（P＞0.05）。

维生素C含量是果实重要的营养品质指标[21]。由图4C 可知，随红果参果实成熟度的增加，维生素C 含量表现为上升的趋势。成熟度I 的果实维生素C 含量是最低点（仅有18.80 mg/100 g），成熟度IV～V 的果实维生素C 含量处于高水平，均显著高于其它成熟度（P＜0.05），成熟度V 的果实维生素C 含量最高（达到47.76 mg/100 g）。

2.3 不同成熟度对红果参果实香气影响

2.3.1 不同成熟度红果参果实的香气组分及含量分析 通过GC-MS 分析，所有供试样品共检测到挥发性物质39 种，分别包含醇类5 种、醛类6 种、萜类13 种、烷烃类7 种、酯类4 种、酮类1 种、酸类1 种以及其他物质2 种。由表1 可知，5 个成熟度红果参果实中分别检测出挥发性物质13、24、22、19 和18 种，其中乙醇、反式-2-己烯醇、反式-2-己烯醛、异松油烯、α-松油醇和香叶醇是所有成熟度下共有挥发性物质。成熟度Ⅰ的红果参果实中特有挥发性物质有3 种，分别为壬醛、正十五烷和正十七烷，相对含量占比为4.86%；成熟度II 的果实中特有挥发性物质有4 种，分别为α-布藜烯、正二十七烷、（E）-2-甲氧基-4-（1-丙烯基苯酚）和1,2,4a,5,6,8a-六氢-1-异丙基-4,7-二甲基萘，相对含量占比2.18%；成熟度III 的果实中特有挥发性物质有4 种，分别为2,6-二甲基-3,7-辛二烯-2,6-二醇、2-（4-甲基-3-环己烯-1-基）丙醛、十六醛、月桂烯，相对含量占比为1.25%；成熟度IV 的果实中特有挥发性物质有1 种，为γ-松油烯，占比仅为0.11%；成熟度V 时红果参果实中特有挥发性物质有3 种，分别为反式-2-己烯甲酯、十五酸乙酯和乙酸，相对含量占比为1.52%。由此表明，5 个成熟度的红果参果实中检测出的特有挥发性物质相对含量较少，对果实风味影响不大。

表1 不同成熟度红果参果实挥发性物质组成及含量Table 1 Composition and content of volatile substances of C.lancifolius fruit with different maturity

由表2 可知，红果参果实发育期间，醇类、萜类和烷烃类是主要香气物质类型，三类香气物质含量占比分别为 96.76%、96.86%、98.66%、98.30%和96.47%。红果参果实成熟过程中，成熟度I 的果实中含量最多的是醇类物质，占总挥发性成分含量的42.52%，其中乙醇和反式-2-己烯醇分别占总含量的35.19%和7.33%；成熟度II 和V 的果实中含量最高的香气物质均是烷烃类物质，占比分别为52.88%和37.55%，其中成熟度II 的果实中正二十一烷和正十九烷分别占总含量较高，分别为33.72%和15.56%，而成熟度V 的果实中正十九烷和正十六烷占比较高，分别为20.09%和15.76%；成熟度III 和IV 的果实中含量最高的香气物质均为萜类物质，分别占所有香气的总含量的47.94%和66.67%，其中芳樟醇含量最高，占所有香气的总含量高达26.52%和39.27%。由此表明，不同成熟度红果参果实的香气物质组成及含量差异较大，呈现出不同的风味，可以通过控制采收成熟度对果实进行品质分级，或是根据不同成熟度果实的风味特性进行深加工。

表2 不同采收成熟度红果参果实香气物质种类及含量Table 2 Types and contents of aroma substances of C.lancifolius frui with different maturity

2.3.2 香气活性值和香气类型 香气活性值（odor activity value，OAV）由香气物质的浓度及其阈值比值得到，是判断香气物质对果实风味的贡献大小的有效评价尺度[22-23]。OAV＞1 为果实的关键香气物质，OAV＞10 为果实的重要香气物质，OAV 越高则对果实风味贡献越大。由表3 可知，5 个采收成熟度红果参果实鉴定出关键香气物质18 种，包括醇类2 种、醛类4 种、萜类10 种和酯类2 种。其中，芳樟醇和橙花醚的OAV 值超过1000，因此，它们对红果参果实香气影响显著；苯甲酸苄酯、反式-2-己烯醇、苯乙 醛、香叶醇和壬醛的OAV 值超过100，是红果参果实的主要香气物质；α-松油醇、D-柠檬烯、正己醇、反式-2-己烯醛、己醛、橙花醇、顺式-β-罗勒烯、月桂烯、异松油烯和（E）-β-罗勒烯的OAV 值超过10，是红果参的重要香气物质。反式-2-己烯醇和香叶醇是红果参果实所有成熟度下共有的主要香气物质，且对不同成熟阶段的果实风味贡献大小不同。

表3 不同成熟度红果参果实香气活性值与香气类型Table 3 Odor activity value and aroma types of C.lancifolius fruit with different maturity

由表3 可知，红果参果实主要香气类型为果香型（5 种）、青香型（4 种）、花香型（11 种）、辛香型（5 种）、木香型（1 种）、草香型（1 种）和醛香型（1 种）。具有高、中、低等香气强度的挥发物分别为9 种、13 种和1 种。醇类物质以青香型为主，反式-2-己烯醇和正己醇具有蔬菜、嫩叶的青香特征，是成熟度V 的红果参果实重要香气物质，OAV 值均高于其它成熟度；顺-α,α-5-三甲基-5-乙烯基四氢化呋喃-2-甲醇具有花香特征；乙醇具有酒精的辛香特征。醛类物质以青香型为主，反式-2-己烯醛和己醛具有蔬菜香、油脂、青草的青香特征；苯乙醛具有玫瑰花、风信子、蜂蜜香气的花香特征，是成熟度V 的红果参果实主要香气物质，OAV 值高于成熟度Ⅰ的果实；壬醛具有玫瑰、柑橘、青叶香、脂肪气息的醛香特征，是成熟度Ⅰ的红果参果实独有主要香气物质（OAV 达400.00），呈现出未成熟果味。萜类物质以花香型为主，芳樟醇、橙花醚、橙花醇、香叶醇、顺式-β-罗勒烯具有佛手柑、橙花、木兰、玫瑰等花香特征；α-松油醇、D-柠檬烯、γ-松油烯具有柑橘、柠檬等果香特征；异松油烯具有松木的木香特征；（E）-β-罗勒烯具有甜草本的草香特征，存在于成熟度II～IV 的果实，且成熟度IV 的果实OAV 值高于其它成熟度；月桂烯具有胡椒的辛香特征，是成熟度III 的红果参果实独有重要香气物质（OAV 达54.67），可以作为鉴别果实成熟的重要参考；芳樟醇、D-柠檬烯、顺式-β-罗勒烯和异松油烯是成熟度IV 的红果参果实重要香气物质，OAV 值高于其它成熟度。酯类物质中苯甲酸苄酯具有杏仁、樱桃味的果香特征，是成熟度II 的红果参果实主要香气物质，OAV 值高于其它成熟度；苯甲酸甲酯具有花香、蜂蜜气味等花香特征，存在于成熟度IV～V 的果实，丰富红果参果实的风味。

为直观展示红果参果实发育的香气特征，以香气物质OAV 加和值设定阈值绘制香气轮廓图。由图5 可以看出，红果参果实发育过程中花香型占比重均高于其它香型，贡献率为77.98%～96.75%，呈先增加后减少趋势，成熟度III 时贡献率最高；成熟度I 具有独特的醛香特征，贡献率高达13.18%，仅次于花香型香气物质的贡献率；成熟度III 辛香特征明显，贡献率为0.33%，其它成熟度的不明显，贡献率仅为0.01%；成熟度IV 中青香型、花香型、木香型及草香型的香气物质OAV 加和值均高于其它成熟度，香气最浓郁，是果实特征香型形成的关键时期；成熟度V 仍具有明显的果香特征、青香特征、花香特征，其他香气特征减少或消失。由此可知，青香、花香和果香是红果参果实典型香气特征。

图5 不同成熟度红果参果实挥发物香型分布及贡献率Fig.5 Distribution and contribution of volatile compounds aroma of C.lancifolius fruit with different maturity

2.4 不同成熟度红果参果实品质及香气成分综合评价

红果参果实的8 个品质指标相关数据和18 个关键香气物质OAV 使用SPSS 软件将数据标准化后进行主成分分析（principal component analysis，PCA）。主成分的特征根和贡献率是选择主成分的依据[27]。由表4 所示，主成分特征值大于1 有4 个，方差贡献率分别为50.673%、29.711%、11.857%、7.759%，累计贡献率达到100.00%，基本解释26 个变量中的大部分信息，因此本研究选择前4 个为主成分。

表4 主成分的方差解释Table 4 Variance interpretation of principal components

主成分载荷矩阵反映各变量指标与各主成分之间的关系，载荷系数绝对值越大，表明该变量与对应主成分的关联程度越大[28]。由表5 可知，第一主成分对应较大的特征向量有果形指数、α-松油醇、D-柠檬烯、橙花醚、香叶醇、异松油烯，因橙花醚的载荷值最大，故为第一主成分因子。第二主成分对应较大的特征向量为可溶性固形物含量、可滴定酸含量、反式-2-己烯醛，因可滴定酸含量的载荷值最大，故为第二主成分因子。第三主成分对应较大的特征向量为苯甲酸苄酯、己醛、月桂烯，因月桂烯的载荷值最大，故为第三主成分因子。第四主成分对应较大的特征向量为硬度、苯甲酸甲酯，因硬度的载荷值最大，故为第四主成分因子。综上可知，橙花醚、可滴定酸含量、月桂烯、硬度具有较强的代表性，可以作为综合评价红果参果实品质的重要指标。

表5 主成分载荷矩阵Table 5 Principal component load matrix

以4 个主成分和其对应的特征值占总特征值的比值为权重，得到主成分综合模型：F综合=（F1×50.673+F2×29.711+F3×11.857+F4×7.759）/100，计算出不同成熟度红果参果实品质综合得分和排名。由表6 可知，红果参果实综合得分随着成熟度增加呈先上升后下降趋势，其中成熟度I～II 的综合得分为负值，成熟度III～V 为正值，表明从成熟度III 开始果实品质逐渐变优，成熟度IV 的综合得分最高，果实品质最好，成熟度V 的综合得分低于成熟度IV，表明成熟度V 的果实品质有下降趋势。同时，成熟度V 独有的乙酸成分和果皮表面裂纹可作为果实品质降低的佐证。主成分综合模型评价品质方法在柚[29]、梨[30]的研究已被应用。综上所述，可利用PCA 综合模型对红果参果实品质进行综合评价。

表6 不同成熟度红果参果实品质综合得分Table 6 Comprehensive quality score of C.lancifolius fruit with different maturity

3 结论

以果实发育天数和果皮颜色作为标准，选择橙花醚、可滴定酸含量、月桂烯、硬度作为红果参果实品质检测的代表性指标，可判断红果参果实不同成熟度下的品质及香气物质的差异。综合外观、营养品质指标及香气成分可知，红果参果实成熟度III～V（花后140～150 d）时具备青香、花香和果香香气特征，果实品质及风味佳，可作为采收标准。针对鲜食或短距离运输的情况，成熟度IV（花后145 d）时果皮呈紫红色，单果质量在3.79 g 左右，硬度在6.88 kg/cm2左右，可溶性固形物含量在12.25%左右，可滴定酸含量在0.26%左右，维生素C 含量在43.11 mg/100 g左右，香气最浓郁，为最适采收成熟度。