薄皮甜瓜成熟時(shí)期不同部位揮發(fā)性酯類(lèi)物質(zhì)和游離氨基酸含量分析

薄皮甜瓜成熟時(shí)期不同部位揮發(fā)性酯類(lèi)物質(zhì)和游離氨基酸含量分析

香是評(píng)價(jià)薄皮瓜品質(zhì)的指標(biāo)之一，但不同類(lèi)型和品種的果實(shí)差異很大。香氣物質(zhì)研究對(duì)提高薄皮甜瓜品質(zhì)、品種選育及甜瓜深加工都很重要。已有研究表明,在厚皮甜瓜的揮發(fā)性物質(zhì)中,乙酸酯類(lèi)在甜瓜香氣形成中的作用較大(Wyllie和Leach1992)。在蘋(píng)果的揮發(fā)性物質(zhì)中,低分子酯類(lèi)物質(zhì)占78%～92%,以乙酸、丁酸和己酸分別與乙醇、丁醇和己醇形成的酯類(lèi)為主(Dixon和Hewett2000);而甲酯和乙酯則是構(gòu)成草莓(FragaariaananasaaDuch.)香氣的主要成分(Pérez等1992)。一般認(rèn)為脂肪酸和氨基酸是酯類(lèi)物質(zhì)的主要合成前體,其中氨基酸是支鏈酯類(lèi)物質(zhì)的合成前體,與甜瓜果實(shí)中酯類(lèi)物質(zhì)的種類(lèi)和含量有密不可分的關(guān)系(乜蘭春等2004)。Wang等(1996)的研究表明,在成熟期間甜瓜香氣大量產(chǎn)生過(guò)程中,氨基酸含量隨之顯著增加。為了進(jìn)一步了解薄皮甜瓜不同部位的揮發(fā)性酯類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)和含量的差異及其與氨基酸之間的聯(lián)系,本文采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(SPME-GC-MS)對(duì)薄皮甜瓜果實(shí)不同部位的揮發(fā)性酯類(lèi)物質(zhì)和游離氨基酸的種類(lèi)及含量進(jìn)行了分析,并初步探討薄皮甜瓜果實(shí)不同部位揮發(fā)性酯類(lèi)物質(zhì)與氨基酸的關(guān)系。揮發(fā)性物質(zhì)的提取試驗(yàn)于2007年2～6月在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科研基地日光溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)材料為薄皮甜瓜(CucumismeloL.)品種‘玉美人’。2007年3月20日將長(zhǎng)至3～4片真葉的甜瓜苗定植于日光溫室內(nèi)。高畦栽培,每畦定植雙行,株距40cm,每公頃定植37500株左右。黑色地膜覆蓋,采用滴灌方式澆水。隨機(jī)區(qū)組排列,每3畦為1個(gè)小區(qū),小區(qū)面積為23.52m2,重復(fù)3次。栽培過(guò)程中采用單蔓整枝,在主干12節(jié)以上連續(xù)留瓜,單株留瓜4個(gè):雌花開(kāi)花當(dāng)日上午用“坐瓜靈”(遼寧丹東市農(nóng)藥二廠生產(chǎn))噴花。2007年6月9日,取成熟度一致(開(kāi)花后天數(shù)一致)、相同節(jié)位的薄皮甜瓜果實(shí)進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)的收集,每小區(qū)取3個(gè),共計(jì)9個(gè)。經(jīng)清水沖洗干凈后,取出瓜瓤待用。四分法帶果皮取1/4果肉,再將果肉三分為臍果肉、中果肉、蒂果肉3個(gè)部位,最終取每個(gè)部位果肉重約200g,切成2～3cm果塊,用榨汁機(jī)將果肉和瓜瓤分別打成勻漿,4層紗布過(guò)濾去除泡沫,收集果汁。取0.5mL果汁加入到2mL頂空瓶中,添加0.2gNaCl(分析純),振蕩使其溶解,將SPME萃取針(聚二甲基硅氧烷涂層厚度為100μm)插入頂空瓶,與瓜汁液面保持0.5cm距離,40℃下萃取30min。參考馬永昆等(2004)和閻振立等(2005)文中的方法,用Aglient6890/5973NGC-MS聯(lián)用儀測(cè)定揮發(fā)性物質(zhì)。色譜條件:HP-5MS極性色普柱,進(jìn)樣口溫度250℃,解吸3min,不分流進(jìn)樣,程序升溫,柱溫:36℃保持2min,12℃·min-1升到60℃,6℃·min-1升到140℃,20℃·min-1升到240℃,保持10min。載氣為He氣,柱流量2mL.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,回極桿溫度250℃,離子源溫度230℃。氨基酸含量的測(cè)定參考王頡等(2002)文中的方法提取,用日立L-8800氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定游離氨基酸。結(jié)果1酯類(lèi)物質(zhì)檢測(cè)用GC-MS聯(lián)用儀得到薄皮甜瓜成熟果實(shí)的揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流圖(圖1)。經(jīng)NIST譜庫(kù)檢索,與有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行核對(duì),確定其香氣成分的化學(xué)組成,同時(shí)將峰面積歸一化定量,得到各組分的相對(duì)含量。再結(jié)合保留時(shí)間、質(zhì)譜、實(shí)際成分和保留指數(shù)等參數(shù)對(duì)部分組分作進(jìn)一步確定。在薄皮甜瓜‘玉美人’中共檢測(cè)到25種揮發(fā)性酯類(lèi)物質(zhì)(表1)。4個(gè)部位中共同含有的酯類(lèi)只有4種,分別是乙酸-2-甲基-1-丁醇酯、乙酸己酯、乙酸苯甲酯和丁酸-2-甲基乙酯。其中,乙酸-2-甲基-1-丁醇酯(18.55%～26.40%)、乙酸己酯(17.21%～23.75%)和乙酸苯甲酯(3.84%～12.05%)是含量最高的3種酯類(lèi)物質(zhì),在臍果肉、中果肉、蒂果肉及瓜瓤中分別占總酯類(lèi)物質(zhì)的80.40%、81.94%、93.82%和78.52%。臍果肉中檢測(cè)到酯類(lèi)物質(zhì)17種,分別是乙酸-2-甲基丙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸-2-甲基乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁醇酯、乙酸戊酯、丙酸-2-甲基-2-甲基丙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、2,3-丁二醇二乙酯、苯丁酸乙酯、乙酸苯甲酯、4-氧代戊酸酯、2-甲基-6氧代乙酸庚酯、鄰氨基苯甲酸-N-甲基丁酯、4-甲基-2-戊烯酸甲酯和2-辛炔酸甲酯,相對(duì)含量為71.67%(圖2),其中后5種物質(zhì)是其特有的酯類(lèi)物質(zhì)(其他部位未檢測(cè)到),相對(duì)含量為0.16%。中果肉中檢測(cè)到13種,相對(duì)含量為61.45%,其中有12種與臍果肉的前12種酯類(lèi)相同；己酸戊酯是中果肉中特有的酯類(lèi)物質(zhì),相對(duì)含量為0.13%。蒂果肉中只檢測(cè)到7種酯類(lèi)物質(zhì),相對(duì)含量為51.46%,前6種酯類(lèi)與臍果肉和中果肉一致。不過(guò),癸酸己酯含量?jī)H為0.03%,但卻是蒂果肉中特有的酯類(lèi)物質(zhì)。瓜瓤中檢測(cè)到13種酯類(lèi),相對(duì)含量為68.76%,其中有6種酯類(lèi)是瓜瓤中特有的酯類(lèi)物質(zhì),分別是(Z)-乙酸-3-己烯-1-醇酯、2-嗅甲基-丙烯酸乙酯、環(huán)己酮-4-乙基酯、肉豆蔻酸-2-甲基甲酯、十六酸甲酯和十六酸乙酯,這可能是瓜瓤與瓜肉的香味不同的主要原因。無(wú)論種類(lèi)還是相對(duì)含量,果實(shí)中酯類(lèi)物質(zhì)均是臍果肉最多,蒂果肉最少,中果肉居中,瓜瓤處于臍果肉與中果肉之間。這說(shuō)明果實(shí)越靠近臍果肉揮發(fā)性酯類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)及含量越高,果實(shí)越香。2不同部位的氨基酸含量從薄皮甜瓜成熟果實(shí)中共檢測(cè)到12種游離氨基酸(表2)。其中蘇氨酸和谷氨酸含量最高,無(wú)論在果肉的哪個(gè)部位,含量都較高。除了蘇氨酸、亮氨酸和賴(lài)氨酸外,其余9種氨基酸含量均是在臍果肉中最高,中果肉和蒂果肉中氨基酸含量相近。值得注意的是,苯丙氨酸在臍果肉中的含量是其他兩個(gè)部位的10倍以上。另外,從12種游離氨基酸總含量來(lái)看,臍果肉、中果肉和蒂果肉分別為136.4、111.7和103.0mg·(100g)-1(FW),呈遞減趨勢(shì)。這表明在揮發(fā)性酯類(lèi)物質(zhì)大量積累時(shí)期,果肉以臍果肉中氨基酸積累最多,其次是中果肉和蒂果肉,與總的揮發(fā)性酯類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量變化趨勢(shì)一致。3酯類(lèi)物質(zhì)檢測(cè)由表1還可看出,甜瓜果實(shí)中酯類(lèi)以支鏈酯類(lèi)為主,果肉中3個(gè)部位中支鏈酯類(lèi)分別占總酯類(lèi)的64.36%、65.13%和65.64%。共16種:乙酸-2-甲基丙酯、丁酸-2-甲基乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁醇酯、丙酸-2-甲基-2-甲基丙酯、2,3-丁二醇二乙酯、苯丁酸乙酯、乙酸苯甲酯、4-氧代戊酸酯、2-甲基-6氧代乙酸庚酯、鄰氨基苯甲酸-N-甲基丁酯、4-甲基-2-戊烯酸甲酯、2-辛炔酸甲酯、(Z)-乙酸-3-己烯-1-醇酯、2-嗅甲基-丙烯酸乙酯、環(huán)己酮-4-乙基酯和肉豆蔻酸-2-甲基甲酯。臍果肉中檢測(cè)到前12種,相對(duì)含量為46.13%(圖3);中果肉中檢測(cè)到前7種,相對(duì)含量為40.02%;蒂果肉中含有其中的5種,相對(duì)含量為33.78%;瓜瓤中含有9種,相對(duì)含量為39.15%,與總的酯類(lèi)物質(zhì)含量變化相似。此外,纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和丙氨酸是參與支鏈酯類(lèi)合成的主要氨基酸。由圖4可以看出,它們總含量在臍果肉中最高,為18.5mg·(100g)-1(FW),分別高于中果肉與蒂果肉的21.08%和17.3%,中果肉與蒂果肉中含量相差不大。這表明在薄皮甜瓜臍果肉中游離氨基酸大量形成的同時(shí),也形成了大量的揮發(fā)性支鏈酯類(lèi)物質(zhì);而中果肉和蒂果肉中氨基酸的含量和支鏈酯類(lèi)物質(zhì)的含量均低于臍果肉。不同部位甜瓜果實(shí)中酯類(lèi)物質(zhì)變化在甜瓜品種‘Charentaiscantaloupe’揮發(fā)性香氣組成中除了一些飽和和不飽和的醛、醇和硫化物以外,主要是酯類(lèi)物質(zhì)(Homatidou等1992)。唐貴敏等(2007)研究厚皮甜瓜‘山農(nóng)黃金1號(hào)’的結(jié)果也表明:成熟時(shí)期酯類(lèi)物質(zhì)是其最重要的揮發(fā)性物質(zhì)。本文從薄皮甜瓜‘玉美人’果實(shí)的分析中得出:酯類(lèi)物質(zhì)含量占香氣成分的50%以上(51.46%～71.67%),為主要的芳香物質(zhì),并且證實(shí)乙酸-2-甲基-1-丁醇酯、乙酸己酯和乙酸苯甲酯等乙酸酯類(lèi)物質(zhì)是最重要的酯類(lèi)香氣物質(zhì),這與前人在厚皮甜瓜中的研究結(jié)果(Wyllie和Leach1992)—致。并且不同部位甜瓜果肉中酯類(lèi)物質(zhì)總含量不同,表現(xiàn)為臍果肉>中果肉>蒂果肉,瓜瓤處于臍果肉與中果肉之間,各個(gè)部位均有其特異性酯類(lèi)物質(zhì)。許傳強(qiáng)等(2006)報(bào)道在網(wǎng)紋甜瓜不同部位果肉中的糖含量也不同,本文中的變化趨勢(shì)與其一致。另外,在蘋(píng)果中也有人報(bào)道,果皮比果肉中含有更多的酯類(lèi)和醇類(lèi)(Defilippi等2005)?？梢?jiàn),香味物質(zhì)的產(chǎn)生在果實(shí)的各部位中是有差異的。果實(shí)香氣成分中支鏈酯類(lèi)物質(zhì)主要來(lái)源于氨基酸代謝。氨基酸通過(guò)轉(zhuǎn)氨作用形成支鏈酮酸,經(jīng)脫羧或脫氫,形成支鏈醇和酰基-CoA,再經(jīng)過(guò)醇脫氫酶(alcoholdehydrogenase,ADH)和醇?；D(zhuǎn)移酶(alcoholacyltransfersee,AAT)的催化進(jìn)而形成支鏈酯類(lèi)物質(zhì)。Pérez等(2002)用L-異亮氨酸飼喂離體草莓果實(shí),其2-甲基丁酸酯類(lèi)物質(zhì)增加了6倍。香蕉在成熟過(guò)程中,亮氨酸和纈氨酸含量增加3倍,而其他氨基酸含量則很穩(wěn)定。草莓‘Chandler’在產(chǎn)生大量酯類(lèi)香氣過(guò)程中,纈氨酸含量由最高時(shí)的16.7mg·(100g)-1(FW)下降到1.6mg·(100g)-1(FW)(Pérez等1992)。本文結(jié)果表明,酯類(lèi)物質(zhì)在臍果肉中大量積累的同時(shí),谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和精氨酸等氨基酸含量也高于中果肉和蒂果肉,尤其是苯丙氨酸差異最為明顯。半胱氨酸是硫酯