薄皮甜瓜品種的固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析

薄皮甜瓜品種的固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析

薄皮杏仁是一種生態(tài)品種。這種水果又甜又香。因此，也被稱為“香茶”。它在中國東北和華北廣泛種植。這是夏季的一道美麗風(fēng)景。通常根據(jù)果皮顏色和果肉質(zhì)地將其分為幾大類群:白皮品種群、黃皮品種群、花皮品種群、綠皮品種群和粉質(zhì)(面瓜)品種群等,不同類群薄皮甜瓜各有其獨(dú)特的風(fēng)味。國外對(duì)厚皮甜瓜果實(shí)的芳香物質(zhì)成分進(jìn)行了相關(guān)研究,已表明其果實(shí)含有大約240種揮發(fā)性物質(zhì),主要為酯類、醛類、醇類及含硫化合物等,其中約100種物質(zhì)得到了鑒定。Aubert等利用二氯甲烷直接提取和氣相色譜—質(zhì)譜(GC-MS)、氣相色譜(GC-FID)方法分析15個(gè)Charentais甜瓜品種時(shí)發(fā)現(xiàn),不同成熟期和貨架期的品種,其香氣種類和含量存在差異。Kourkoutas等分析了Cantaloupe、Galia和HoneyDew甜瓜的芳香組分發(fā)現(xiàn),Cantaloupe甜瓜中含有大量的含硫酯類和直鏈六碳化合物,而HoneyDew甜瓜以一種九碳直鏈化合物為主,Galia甜瓜中甲基酯類相對(duì)較高。張東曉的研究也表明,不同品種間的日本甜瓜香氣有差異,酯類是其香氣的主要成分,其中乙酸乙酯占香氣總量的50%~60%。唐貴敏等發(fā)現(xiàn)山農(nóng)金黃1號(hào)成熟甜瓜果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)主要為酯類物質(zhì),而SweetDelight成熟果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)主要為醛類物質(zhì)。這也說明甜瓜品種間的香氣差異較大,不同品種香氣成分不同。薄皮甜瓜與厚皮甜瓜相比,香氣更加濃郁,但是,有關(guān)不同類群薄皮甜瓜果實(shí)香氣的主要成分構(gòu)成尚鮮有報(bào)道,目前對(duì)其還缺乏系統(tǒng)研究。本研究采用固相微萃取(HS-SPME)-GC-MS,并結(jié)合GC-FID,對(duì)5個(gè)薄皮甜瓜品種類群的典型品種成熟果實(shí)中香氣成分進(jìn)行定性和定量分析,旨在明確不同薄皮甜瓜類群果實(shí)的香氣構(gòu)成、主要芳香物質(zhì)含量,為科學(xué)評(píng)價(jià)和鑒定甜瓜的香氣品質(zhì)奠定基礎(chǔ),并為甜瓜風(fēng)味育種提供借鑒和依據(jù)。1材料和方法1.1材料與試材菌株根據(jù)薄皮甜瓜果皮顏色的不同,同時(shí)兼顧果實(shí)質(zhì)地差別,選擇白皮品種玉美人(長春一間堡蜜世界甜瓜研究所)、黃皮品種龍?zhí)?號(hào)(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院甜瓜育種研究室)、花皮品種高甜黃金道(遼寧省丹東市華天農(nóng)業(yè)有限公司)、綠皮品種日本甜寶(MIKADO國際種子株式會(huì)社)和粉質(zhì)(面瓜)品種香沙蜜(河北保定種苗公司)為試材。試驗(yàn)于2008年2—7月在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科研基地日光溫室內(nèi)進(jìn)行。2月20日播種,采用50孔穴盤,基質(zhì)育苗,基質(zhì)組成為草炭∶蛭石=2∶1。當(dāng)薄皮甜瓜苗生長到3~4片真葉時(shí)(3月21日)定植于日光溫室內(nèi)。采用隨機(jī)區(qū)組排列,每3畦為1個(gè)小區(qū),3次重復(fù)。高畦栽培,畦寬80cm,每畦定植雙行,行距60cm,株距45cm。黑色地膜覆蓋,滴灌澆水。栽培過程中采用單蔓整枝,在主蔓10節(jié)以上連續(xù)留瓜,單株留瓜4個(gè)。對(duì)當(dāng)日盛開的雌花進(jìn)行掛牌標(biāo)識(shí)。采收時(shí)選擇無病蟲害、無機(jī)械損傷且已具有成熟特征的果實(shí)。玉美人、龍?zhí)?號(hào)、高甜黃金道、日本甜寶、香沙蜜中心可溶性固形物含量(手持折光儀測定)分別為11.6%、11.5%、12.8%、11.8%、10.4%,均達(dá)到了生理成熟,采后可立即進(jìn)行芳香物質(zhì)的測定。1.2儀器、試藥和儀器儀器采用Aglient6890/5973NGC-MS聯(lián)用儀,由美國Aglient公司生產(chǎn);CP-3800氣相色譜儀,由美國Varian公司生產(chǎn);手動(dòng)SPME進(jìn)樣器,100μm聚二甲基硅氧烷(PDMS)萃取頭,由美國Supelco公司生產(chǎn)。標(biāo)準(zhǔn)樣品:乙酸乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁酯、乙酸己酯、乙酸苯甲酯,購自Sigma公司和Dikma公司;內(nèi)標(biāo)1-辛醇,為色譜純。1.3gc-ms分析條件取樣及前處理:每個(gè)品種的果實(shí)每小區(qū)取3個(gè),共9個(gè)。清水和去離子水沖洗干凈后,用四分法切取1/4果實(shí),去除瓜瓤,取果肉質(zhì)量約200g,切成2~3cm小塊,用榨汁機(jī)打成勻漿,用4層紗布過濾去除泡沫,取0.5mL瓜汁加入到2mL頂空瓶中,添加0.2g分析純NaCl,加蓋,振蕩使其溶解。將老化2h的固相微萃取頭插入樣品瓶的頂空部分,推出纖維頭,與瓜汁液面保持0.5cm距離,40℃萃取30min。GC-MS參數(shù)條件及分析條件:參考馬永昆等、閻振立等方法,使用Aglient6890/5973NGC-MS聯(lián)用儀,HP-5MS極性色譜柱,進(jìn)樣口溫度250℃,解吸3min,不分流進(jìn)樣,程序升溫,柱溫40℃保持2min,10℃·min-1升到100℃,8℃·min-1升到250℃,保持10min。載氣為He氣,柱流量1mL·min-1。質(zhì)譜條件:電離方式EI,電子能量70eV,全掃描方式,掃描范圍:30~500m·z-1,四極桿溫度150℃,離子源溫度230℃。各組分經(jīng)過NIST/WILEY普庫檢索及資料分析,各組分相對(duì)含量通過面積歸一化法計(jì)算。氣相色譜條件:采用CPsil8CB的柱子,分流比為10∶1,36℃保持2min;12℃·min-1升到60℃,然后以6℃·min-1到140℃,再以10℃·min-1的速度到240℃,保持8min;進(jìn)樣口250℃,檢測器300℃,柱流速2mL·min-1。1.4甜瓜汁的制備為了比較真實(shí)地接近甜瓜汁,并最大程度地模擬果汁體系,消除由SPME和其他體系帶來的系統(tǒng)誤差,試驗(yàn)以脫香果汁為基體加入混合標(biāo)樣,果汁脫香方法參照陳計(jì)巒等的方法,并略有改動(dòng)。主要方法如下:用四分法取約1kg甜瓜,清洗后進(jìn)行切分、去瓤、榨汁和過濾。取300mL甜瓜汁在70℃下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮,去除其中大部分芳香成分。當(dāng)果汁濃縮至70Brix(白利糖度)后,將果汁冷卻,放入分液漏斗中用正己烷(1∶1,v/v)萃取2~3次,除去剩余芳香成分,最后將果汁還原至濃縮前的糖度。取0.5mL脫香果汁,固相微萃取后用氣相色譜檢查果汁中的香氣是否脫除干凈。1.5內(nèi)標(biāo)和外標(biāo)的制備根據(jù)定性分析結(jié)果,5大薄皮甜瓜類群的代表品種均含有乙酸乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁酯、乙酸己酯和乙酸苯甲酯,并且含量較高,因此,確定這4種酯類為薄皮甜瓜果實(shí)中的主要香氣物質(zhì)。用色譜純甲醇配制這4種酯類標(biāo)樣的混合液,同時(shí),向混合液中加入內(nèi)標(biāo)1-辛醇。外標(biāo)濃度根據(jù)樣品含量多少而定,分別稀釋至1、2、4、8、16和32倍,分別加入到0.5mL脫香果汁中,內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度始終為59.5mg·L-1,在相同的SPME和色譜條件下進(jìn)行萃取分析。由此方法得到4條標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行主要芳香物質(zhì)的定量。2結(jié)果與分析2.1不同品種果實(shí)酯類組分含量的對(duì)比玉美人、龍?zhí)?號(hào)、高甜黃金道、日本甜寶、香沙蜜等果實(shí)香氣成分的GC-MS總離子圖見圖1。共檢測出37種揮發(fā)性成分(表1),主要包括酯類、醛類、醇類、酮類、羧酸類、烴類等物質(zhì),其中酯類19種、醛類2種、酮類7種、羧酸類4種、醇類2種、烴類2種及其他類1種。通過對(duì)各成分離子面積和總離子面積歸一化求得各成分的相對(duì)百分含量。玉美人、龍?zhí)?號(hào)、高甜黃金道、日本甜寶和香沙蜜分別檢測出15、13、15、14和18種香氣成分,分別占總峰面積的90.05%、88.96%、90.82%、93.55%和84.49%。各個(gè)甜瓜品種果實(shí)中酯類均為主要香氣成分。玉美人果實(shí)中主要酯類成分含量由高到低依次為乙酸乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁酯、乙酸苯甲酯、2,3-丁二醇二乙酯和乙酸己酯。龍?zhí)?號(hào)果實(shí)中酯類成分含量由高到低依次為乙酸乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁酯、2,3-丁二醇二乙酯、乙酸烯丙酯和乙酸苯甲酯。高甜黃金道果實(shí)中酯類成分含量由高到低依次為乙酸乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁酯、乙酸苯甲酯、乙酸異丁酯、乙酸仲戊酯和乙酸己酯。日本甜寶果實(shí)中酯類成分含量由高到低依次為乙酸乙酯、2,3-丁二醇二乙酯、乙酸苯甲酯、乙酸-2-甲基-1-丁酯和乙酸己酯。香沙蜜果實(shí)中酯類成分含量由高到低依次為乙酸乙酯、乙酸苯甲酯、乙酸-2-甲基-1-丁酯、乙酸異丁酯、2,3-丁二醇二乙酯、乙酸己酯和鄰苯二酸二辛酯(表1)。5個(gè)品種中共有的芳香物質(zhì)有4種,分別是乙酸乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁酯、乙酸己酯和乙酸苯甲酯。分別占各甜瓜品種果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)總量的81.67%、82.76%、81.07%、84.95%和49.71%,對(duì)薄皮甜瓜果實(shí)風(fēng)味起決定性作用。因此,這4種成分含量的高低直接影響甜瓜果實(shí)風(fēng)味的好壞。同時(shí),在5個(gè)薄皮甜瓜品種的成熟果實(shí)中,均存在一些特有的酯類物質(zhì):即在其他品種成熟甜瓜中沒有檢測到的物質(zhì)。玉美人為乙酸香草酯(相對(duì)含量僅有0.11%),對(duì)該品種甜瓜香氣貢獻(xiàn)較小或可忽略。龍?zhí)?號(hào)特有酯類為乙酸烯丙酯(相對(duì)含量達(dá)1.18%)。高甜黃金道特有酯類是乙酸仲戊酯、異戊酸甲硫酯和1,2-乙二醇單乙酸酯,其中,乙酸仲戊酯相對(duì)含量達(dá)2.7%,其他2種相對(duì)含量均很低。日本甜寶特有酯類是1,2-丙二醇二乙酸酯(相對(duì)含量0.08%)。香沙蜜特有酯類為乙酸辛酯(相對(duì)含量0.84%)、乙酸-2,6-二甲基-3-辛醇酯和乙酸-6-十二醇酯,后兩者相對(duì)含量均很低(表1)。試驗(yàn)結(jié)果表明,共有芳香成分含量的差異及特有芳香成分的存在是造成不同品種甜瓜果實(shí)風(fēng)味不同的原因。2.2幾種主要甜寶果實(shí)主要成分含量乙酸乙酯在5個(gè)品種中含量均為最高,含量由高到低分別是玉美人(898.21mg·kg-1)>日本甜寶(883.01mg·kg-1)>高甜黃金道(729.58mg·kg-1)>香沙蜜(255.00mg·kg-1)>龍?zhí)?號(hào)(113.96mg·kg-1)。日本甜寶果實(shí)中乙酸乙酯含量僅次于玉美人,其他幾種成分含量居中。乙酸-2-甲基-1-丁酯在玉美人和高甜黃金道甜瓜中含量相當(dāng),均高于其他3個(gè)品種。高甜黃金道中乙酸苯甲酯和乙酸己酯含量最高,龍?zhí)?號(hào)乙酸苯甲酯最低。而面瓜的代表品種香沙蜜,除了乙酸乙酯和乙酸苯甲酯含量略高于龍?zhí)?號(hào)外,其他成分含量均為最低。乙酸己酯在各品種中含量最低(圖2、表2)。由此可以看出,不同薄皮甜瓜品種主要酯類含量及組成比例不同,因此,決定著不同品種的特征風(fēng)味。3酯類物質(zhì)的組成薄皮甜瓜以其香味濃郁而受到消費(fèi)者的歡迎。本研究采用頂空固相微萃取—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用儀,并結(jié)合氣相色譜儀系統(tǒng)分析比較了東北地區(qū)廣泛栽培的5大類群薄皮甜瓜代表品種玉美人、龍?zhí)?號(hào)、高甜黃金道、日本甜寶和香沙蜜果實(shí)揮發(fā)性香氣成分,分別檢測出15、13、15、14和18種香氣成分,并得出酯類是成熟薄皮甜瓜果實(shí)中的主要芳香成分,而且乙酸酯類在試驗(yàn)甜瓜中所占比例為58.02%~84.95%。這與前人在厚皮甜瓜上的研究結(jié)果相似。但是,試驗(yàn)所選薄皮甜瓜成熟果實(shí)中,只在高甜黃金道中檢測出1種異戊酸甲硫酯(相對(duì)含量0.38%),香沙蜜果實(shí)中檢測到1種硫醚。其他3個(gè)品種中均沒有檢測到含硫酯類或其他含硫芳香成分,而硫酯被認(rèn)為是厚皮甜瓜中的重要香氣成分。這可能是不同生態(tài)類型甜瓜果實(shí)香氣差異的主要方面。不同的香氣化合物由于閾值及在樣品基質(zhì)中濃度的不同,對(duì)果實(shí)香氣的貢獻(xiàn)會(huì)不同,僅憑某種香氣成分含量的高低不能準(zhǔn)確判斷其對(duì)樣品整體香氣貢獻(xiàn)的大小,只有具有較高香氣值(aromavalue=濃度香氣閾值)的成分才是果實(shí)的特征香氣。試驗(yàn)所選5個(gè)薄皮甜瓜品種成熟果實(shí)中共有的酯類物質(zhì)是:乙酸乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁酯、乙酸苯甲酯和乙酸己酯。這4種酯類物質(zhì)閾值較低,因而它們具有較高的香氣值,是5個(gè)薄皮甜瓜品種果實(shí)中主要的特征香氣成分。不同的酯類具有不同的風(fēng)味,乙酸乙酯具有甜水果香氣,乙酸-2-甲基-1-丁酯是蘋果中的典型香氣,乙酸己酯是具有清新感的草原香氣類,而乙酸苯甲酯是瓜類生臭氣味的主要成分。因此,這4種酯類物質(zhì)含量多少及組成比例是影響薄皮甜瓜果實(shí)風(fēng)味優(yōu)劣的重要指標(biāo)。各香氣成分在種類、含量和相互之間構(gòu)成比例的差異是導(dǎo)致薄皮甜瓜果實(shí)整體香氣不同的原因。當(dāng)然,5個(gè)供試品種中,還含有其他酯類成分,如2,3-丁二醇二乙酯(高甜黃金道中未檢測到)和乙酸異丁酯(龍?zhí)?號(hào)中未檢測到),在其他幾個(gè)品種中含量相對(duì)較高,這2