南宁综合试验站

谢林君 王海军 成果 周思泓 周咏梅 庞丽婷 张劲

 

  摘要：探索温度对贮藏期阳光玫瑰葡萄香气特征变化的影响，采用顶空固相微萃取气相色谱质谱联用（headspace-solid phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）对4个贮藏温度（0 ℃、4 ℃、10 ℃与15 ℃）下葡萄果实挥发性成分定性定量，通过香气活性值（odor activity value，OAV）、香气轮廓及香韵分析法对特征物质及香气特征鉴定分析。GC-MS共鉴定出55种挥发性成分，包括醛20种，醇6种、酯6种、萜烯16种及其他7种，其中16种物质被鉴定为活性香气成分（OAV＞1），特征香气物质为萜烯及醛类。冰温（0 ℃、4 ℃）与低温（10 ℃、15 ℃）贮藏条件下葡萄果实特征香气轮廓变化分别趋于一致，贮藏过程特征香气变化差异主要为花香类，特别是铃、茉、兰、玫与鸳香韵。0 ℃贮藏更能保持葡萄新鲜果香，但花香特征损失明显；4 ℃与10 ℃贮藏8周后特征香气发生劣变，15 ℃贮藏6周后特征香气发生劣变。综上所述，冰温贮藏初期极易引起花香特征的减损，低温贮藏则不能在较长贮藏期内维持果实的特征香气品质。

 

  关键字：阳光玫瑰葡萄，贮藏，香气特征，香气轮廓，香韵分析

 

  阳光玫瑰葡萄属欧美杂交种，其亲本为安芸津21号与白南。成熟时果皮呈黄绿色，具有典型浓郁的玫瑰香味，鲜食风味佳且耐贮运。近年来该品种在全国种植面积增长迅速，截止2021年，全国种植面积达6.7万hm2，葡萄市场价格受到一定影响，贮藏保鲜技术是实现错季、错区销售及周年供应的重要技术保障。围绕阳光玫瑰葡萄贮藏保鲜方面的研究已有相关报道，如贮藏温度选择、保鲜剂的保鲜效果等。

 

  香气是水果品质的标志性特征之一，直接影响消费者的喜好，独特诱人的香气特征可提升消费者的食用愉悦感。阳光玫瑰葡萄含有丰富的萜烯类及醛类特征香气物质，葡萄果实具有典型浓郁的玫瑰香、绿叶清香及果香。围绕阳光玫瑰葡萄香气开展的研究主要集中于植物调节剂、光质及果袋等栽培措施对葡萄果实风味物质的影响。关于采后及贮藏过程中香气的变化研究较少，Matsumoto等研究发现阳光玫瑰葡萄贮藏于不同温度时里那醇含量不同，低温贮藏的葡萄果实里那醇含量显著降低。谢林君等研究发现温度对阳光玫瑰葡萄贮藏期特征风味物质变化趋势作用明显，0 ℃下特征风味物质逸损明显。

 

  构成葡萄香气的物质极其复杂，不同香气物质的呈香作用与挥发性成分类型及含量密切相关，使不同品种葡萄呈现典型的香气特征。挥发性成分对于样品整体香气特征的贡献程度、风味物质组成与香味香韵感官表现等一直是风味化学研究的热门方向。依据挥发性成分的定性定量分析结果，应用香气活性值（OAV）与香气轮廓法、香韵分析法相结合对香气成分进行量化模拟，可以一定程度对香气进行量化分析。该分析法已见报道应用于葡萄、芒果与香蕉等水果香气特征研究。本文采用 HS-SPME-GC-MS分析不同温度下阳光玫瑰葡萄贮藏期的挥发性成分，结合气味OAV法及香韵分析法，鉴定贮藏过程中葡萄风味特征变化规律及差异，为贮藏期葡萄果实香气品质评价及贮藏保鲜工艺研究提供理论依据。

 

  1 材料与方法

 

  1.1 材料与试剂

 

  阳光玫瑰葡萄贮藏保鲜原料：采摘于南宁市武鸣区岜扭村（广西真诚农业有限公司东盟开发区葡萄基地）（23°20'00'' N，108°15'34'' E）。

 

  2-甲基-3-庚酮（色谱纯），美国Aldrich公司；正构烷烃混标（C6~C26 色谱纯），美国Supelco公司。

 

  1.2 仪器与设备

 

  LRH-150CL低温恒温培养箱，上海一恒科学仪器有限公司；固相微萃取手柄、75 μm CAR/PDMS萃取头，美国Supelco公司；SCION SQ 456GC-MS气相色谱-质谱联用仪，美国Bruker公司；DB-WAX色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），美国Agilent公司。

 

  1.3 实验方法

 

  1.3.1 保鲜处理与取样方法

 

  样品采摘和前处理参照谢林君等[4]的方法。选择无机械伤、无病虫害，果皮呈黄绿色的成熟阳光玫瑰葡萄，单穗用专用葡萄保鲜袋包装（预冷后密封贮藏），置于不同温度条件（0 ℃、4 ℃、10 ℃与15 ℃）贮藏。贮藏处理前取样一次记为0 周（w），贮藏过程中每2 w取样1次，取样周期为8 w，混合均匀取样的葡萄果实并去籽，用液氮将葡萄果实进行冷冻，待果实冻透裂开后用不锈钢搅拌机粉碎成粉末，迅速移取并精确称量样品约10 g置于20 mL顶空进样瓶（Agilent）中，-80 ℃下冻存备用。

 

  1.3.2 顶空-固相微萃取

 

  样品经解冻，加入10 μL 2-甲基-3-庚酮（320 μg/mL）内标物，充分震荡均匀，将老化后的75 μm CAR/PDMS萃取头插入样品瓶顶空部分，于45 ℃吸附30 min，吸附后取出插入气相色谱进样口，于250 ℃解吸3 min，同时启动仪器采集数据。

 

  1.3.3 GC-MS分析条件  

 

  色谱柱：DB-WAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升温程序：40 ℃保持3 min，以5 ℃/min升至90 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，保持7 min；进样温度250 ℃，载气为氦气（He），流速0.8 mL/min，不分流进样。

 

  电子电离（electronic ionization，EI）源，电子能量70 eV，离子源温度200 ℃，扫描范围30~500 m/z。

 

  1.3.4 鉴定方法

 

  定性定量与OAV分析：结合质谱（MS）和保留指数（retention index，RI）对阳光玫瑰葡萄果实的挥发性成分进行定性，其中质谱分析结果在工作站NIST和Wiely数据库进行检索比对定性；根据内标物的出峰面积对挥发性成分进行定量，计算公式为：挥发性成分质量浓度（μg/kg）=（各挥发性成分的峰面积×内标物的质量浓度）/内标物的峰面积。OAV值由挥发性成分中香气成分绝对含量与该成分的气味阈值的比值计算得到, OAV大于1的成分被定性为对葡萄整齐香气具有贡献的活性香气成分；具体计算方法参考文献。

 

  香气轮廓分析：参考文献，将目标香气轮廓确定为花香、果香、草本香、脂肪香、泥土味、烤香、甜香7个系列；根据活性香气成分的OAV值赋予对应的一个或多个系列，对应多个系列时，每个系列均获得该OAV值，由7个气味系列及OAV累计值绘制雷达图来表示果实整体香气轮廓。

 

  香韵分析方法：分析方法参考文献，参照林翔云气味‘ABC’分类法进行挥发性成分香韵量化，将该分类系统中各香气组分的香味特征量化值乘以香比强值再结合所测得该香气组分的相对含量，即可计算出各香韵的载荷，计算结果绘制出整体样品的香韵分布图谱。

 

  1.4 数据处理

 

  数据处理采用Excel 2016软件，作图采用Prism 8.0与SPSS 20.0软件。

 

  2  结果与讨论

 

  2.1 挥发性成分定性定量分析

 

  不同温度贮藏的阳光玫瑰葡萄挥发性成分定性定量分析结果见表1。挥发性成分组成与含量分布见图1示。共鉴定出55种挥发性成分，其中醛20种，醇6种、酯6种、萜烯16种，其他7种。不同温度贮藏的样品挥发性成分种数变化范围为33~45种，0 ℃贮藏的挥发性成分种数总体偏少，4 ℃贮藏4周内较少。挥发性成分总含量0 ℃、4 ℃贮藏6周内减少，8周时增加；10 ℃、15 ℃在整个贮藏期含量增加。

 

  醛类物质为阳光玫瑰葡萄果实主要挥发性成分，含量为748.1~2608.1 μg/kg，占挥发性成分总量的71.2%~95.3%。其中己醛最高， (E)-2-已烯醛次之，两者是阳光玫瑰葡萄主要的醛类化合物。魏志峰等[11]研究也表明阳光玫瑰葡萄以具有绿叶清香和果香的主成分2-己烯醛及己醛的醛类物质为主，其中2-己烯醛的含量更高，这可能与不同颜色果袋栽培措施有关。己醛含量除0 ℃贮藏8周外，在其余贮藏期均下降。(E)-2-已烯醛在贮藏初期下降，贮藏后期上升。0 ℃贮藏8周2种醛类含量较高，更能保持葡萄果实青香及果香。2,4-戊二烯醛、糠醛及5-羟甲基糠醛仅在部分贮藏期的样品中检测到，其中2,4-戊二烯醛存在于10 ℃贮藏的2周及6周；糠醛存在于4 ℃与10 ℃贮藏的2周；5-羟甲基糠醛存在于0 ℃贮藏的6周及其他3个温度的大多数贮藏期，表明10 ℃贮藏2周的醛类物质变化较大。

 

  萜烯类物质含量在不同温度的贮藏期差异明显，0 ℃、4 ℃贮藏4周内，萜烯类物质含量为15.3~37.5 μg/kg。10 ℃、15 ℃贮藏时较高，为170.0~475.2 μg/kg。其中里那醇含量最高，不同温度贮藏时差异较大，0 ℃、4 ℃贮藏6周内仅为2.9~13.25 μg/kg，相比于0 w样品中的31.77 μg/kg，下降明显。10 ℃、15 ℃贮藏时为177.3~354.6 μg/kg，是前者低含量样品的几百倍。与Matsumoto等、谢林君等研究结果较一致，阳光玫瑰葡萄贮藏于0 ℃、2 ℃与5 ℃条件下，里那醇的含量明显低于10 ℃条件下的里那醇，0 ℃贮藏4周后，葡萄果实里那醇含量下降明显，而10 ℃贮藏时可保持。其次含量较高的是(E)-柠檬醛、香茅醇、橙花醇、香叶醇及香叶酸，这些成分具有甜香、浓郁玫瑰花香及柑橘、柠檬果香等香气特征。与前人研究结果较一致，阳光玫瑰葡萄特有的玫瑰香味与萜烯的存在有关，尤其是单萜烯醇及其衍生物，如里那醇、香叶醇及其衍生物。α-水芹烯、α-蒎烯、氧化里那醇、萜品醇、薄荷醇仅在贮藏期的样品中检测到，除氧化里那醇在10 ℃贮藏6周及8周、15 ℃贮藏2周、6周及8周检测出，其余成分均只在15 ℃贮藏8周检测出，表明15 ℃贮藏的葡萄花香和果香特征变化更明显。贮藏温度对挥发性成分中萜烯类物质含量影响明显，可能造成果实香气特征的变化。

 

  醇类物质种数及含量较少，己醇、1-辛烯-3-醇、(E)-2-辛烯-1-醇存在于所有样品，在贮藏后期含量较高。2-戊醇、苯乙醇含量较低，仅在少部分（如10 ℃-6 w）的果实中检测到。(Z)-3-己烯醇在0 ℃整个贮藏期含量较高，在其他温度贮藏后期才被检测到。酯类物质中戊酸异丙酯含量较高，为18.6~50.3 μg/kg，在所有样品中均检测到，在贮藏后期的样品中含量较高。异丁酸丁酯、香叶酸甲酯在10 ℃与15 ℃贮藏的果实中含量较高，15 ℃贮藏时含量更高。其他类物质中除2-戊基呋喃、1-辛烯-3-酮在所有果实中均被检测到，其余成分仅在部分贮藏期果实中检测到。

 

  综上，不同温度贮藏的阳光玫瑰葡萄在贮藏期挥发性成分种数和含量均发生了明显的变化；阳光玫瑰葡萄果实主要挥发性成分为醛类及萜烯类物质，其中己醛、(E)-2-已烯醛和里那醇含量最高，此结果与前人的研究结果一致。0 ℃与4 ℃贮藏的6周内，葡萄果实挥发性成分数量及含量减少明显，贮藏8周，0 ℃贮藏的葡萄果实醛类物质含量最高，4 ℃次之。10 ℃与15 ℃贮藏的葡萄果实在贮藏期萜烯类物质含量明显增加。

 

 

 

 

 

 

  2.2 活性和特征香气成分分析

 

  根据表1中的定性定量结果，结合香气阈值计算各物质的香气活性值（OAV），共鉴定出16种OAV大于1的活性香气成分，结果见表2，其中醛12种，萜烯4种，表明醛和萜烯是构成阳光玫瑰葡萄主体香气特征的重要类别。由表2可知，己醛、3-己烯醛、(E)-2-已烯醛、辛醛、(E)-2-庚烯醛 、壬醛、(E,E)-2,4-己二烯醛、2-辛烯醛、癸醛、β-月桂烯、里那醇、香叶醇共12种活性香气成分存在于各贮藏期样品中，但各样品中香气活性程度不同。己醛与里那醇的活性值最高。己醛OAV值在0 ℃、4 ℃贮藏初期较低，至6周以后，OAV值升高，0 ℃贮藏8周值最高。里那醇的含量差异较大（表1），致其OAV值差异较大，0 ℃、4 ℃贮藏的样品中里那醇OAV值为11.6~139.5，10 ℃、15 ℃贮藏的样品OAV值为708.6~1611.8，赋予葡萄果实玫瑰花香、果香。3-己烯醛在0 ℃贮藏中OAV值较大，在10 ℃、15 ℃贮藏2周OAV值较大，具有青香。β-月桂烯在10 ℃贮藏6周及15 ℃贮藏的样品中OAV值较高（OAV＞1），具有脂香、果香。萜品醇是15 ℃贮藏后期（6周及8周）的特征活性香气成分，具有蘑菇味，表明该阶段葡萄香气特征发生改变。(E)-2-已烯醛、壬醛等活性香气成分在贮藏后期的样品中OAV值较高，共同赋予葡萄果实青香、果香与花香的香气特征。

 

  冰温（0 ℃、4 ℃）贮藏抑制了葡萄果实玫瑰花香等香气物质的香气活性表现。低温（10 ℃、15 ℃）贮藏葡萄果实花香与果香更浓郁，但在贮藏后期，β-月桂烯与萜品醇香气活性明显，可能导致整体香气特征的改变，而呈现出香气品质劣变。总体来说冰温对葡萄果实典型性的香气特征表现有抑制作用，而低温则不能长时间保持葡萄的整体香气品质。

 

 

 

  2.3 香气轮廓分析

 

  由表2中各单体香气物质的气味描述及OAV值，计算得出样品中各香气描述总OAV，绘制整体香气轮廓图（图2）。冰温（0 ℃和4 ℃）贮藏的葡萄果实香气轮廓变化趋势类似，与低温（10 ℃和15 ℃）呈现差异的变化趋势。冰温贮藏中花香、果香和草本香强度值较大，低温贮藏中花香与果香强度值较大，其余香气强度值较小。在Wu等研究中，阳光玫瑰葡萄汁中草本香及花香强度值较大，这可能与测定挥发性成分的条件或产地差异有关。图2-A可知，0 ℃贮藏6周内的葡萄果实气味强度值较低，6周后，香气变化趋势大，果香味与草本香突出。图2-B中，4 ℃条件下，葡萄果实气味强度值较低，贮藏8周时，香气变化明显，以突出的果香为主要特征。图2-C中，10 ℃贮藏6周内的葡萄果实花香与果香强度值较高。贮藏8周，葡萄果实花香味与果香味强度值减少。图2-D中，15 ℃贮藏的葡萄果实花香与果香更为突出。15 ℃贮藏4周内葡萄果实花香与果香气味强度值增大。在贮藏6周及之后，葡萄果实的花香与果香的气味强度值降低。表明10 ℃贮藏8周的葡萄果实风味变差，15 ℃贮藏6周开始葡萄果实香气风味变差。

 

  通过香气轮廓的变化分析，冰温贮藏能更长时间维持果实原有香气特征，减少不愉悦异味香气的出现，但同时对阳光玫瑰葡萄典型的玫瑰花香有较强的抑制作用，而这种抑制作用在贮藏早期就表现出来。低温贮藏能保持甚至促进典型花香的表现，但贮藏周期延长时，花香香气强度减弱而影响了果实的整体香气品质。这与我们贮藏保鲜实际生产中较高的贮藏温度不利于果实其他品质保持的结果是一致的，而冰温保存对阳光玫瑰葡萄典型花香的抑制则是我们评价保鲜效果时容易忽略的重要因素。

 

 

 

  2.4 典型香韵分析

 

  为了更直观清晰地表达阳光玫瑰葡萄贮藏期整体典型香韵变化规律，同时验证香气轮廓的分析结果，应用本团队已经建立的香韵分析方法，选择活性香气物质（OAV＞1），利用气味ABC值、含量和香比强值进行香韵模拟统计，计算获得样品的各香韵理论载荷，从而绘制出其香韵分布表（表3）。从表3可以看出，阳光玫瑰葡萄主要香韵分别为：果、青、木、辛、脂、花，其中果、青、脂占了87%以上，是构成阳光玫瑰葡萄的典型香韵，与上文中对于特征香气的分析结果基本符合。各香韵值在0 ℃、4 ℃贮藏4周内较低，再次验证典型香气受冰温处理而产生的快速的香气逸损响应，贮藏6周及8周上升明显。这些结论与前面香气轮廓分析的结论具有较好的相似性，阳光玫瑰主体的香韵是果香、青香及脂香。

 

  花香的香韵值虽然不是最大，但其阈值低，更易为人所感知并令人愉悦，能赋予葡萄果实独特的香气品质，是区分葡萄香气类型的指标特征之一，已有研究中依据葡萄典型的花香和果香特征，将葡萄划分为玫瑰香型、草莓香型和中性香型，也是被广泛接受的葡萄果实香气类型分类。对花香的具体香韵分类进行分析，结果见表3与图3。结合表3与图3分析可知，主成分1和主成分2共解释了总变异的89.3%，整体区分度较好。阳光玫瑰葡萄果实主要花香香韵为：鸢、玫、铃、茉、兰，均属于甜香类的花香味，令人愉悦。冰温（0 ℃、4 ℃）与低温（10 ℃、15 ℃）贮藏的葡萄果实花香香韵差别较大，花香香韵的变化与贮藏温度高低直接相关。0 ℃和4 ℃贮藏的主要花香香韵为鸢和玫。10 ℃和15 ℃贮藏的主要花香香韵为铃、茉、兰，花香香韵更为丰富。铃、茉、兰香韵值在贮藏期均增加，10 ℃贮藏8周各香韵值下降；15 ℃贮藏6周铃、茉、兰香香韵值下降。花香韵的变化趋势和上文香气轮廓分析结果一致，说明冰温会对阳光玫瑰葡萄典型花香造成抑制，而低温能保持或触发花香的表现，但可能引起果实原有整体香型的变化而呈现出香气品质劣变的表现。不同温度贮藏条件下，变化较大的香韵主要表现在铃、茉、兰、玫与鸢香，这些花香香韵共同构成了阳光玫瑰葡萄特征的香气品质，也是作为香气品质劣变的评价指标。数学模型模拟香韵分析结论对香气品质评价具有一定的参考价值，但仍需建立科学的感官分析手段进一步验证。香韵模拟分析法与感官分析法的科学结合是今后值得研究的方向。

 

 

 

 

  3  结论

     

  贮藏温度和贮藏期直接影响阳光玫瑰葡萄果实的香气品质，采后贮藏初期，冰温条件引起葡萄果实典型香韵锐减，直接影响香气品质，短时期内，低温贮藏一定程度上利于保持和触发阳光玫瑰葡萄典型香气品质。贮藏4周内，10 ℃、15 ℃贮藏的果实香气品质优于0 ℃、4 ℃。随着贮藏周期的延长，低温贮藏引发果实生品质劣变，而导致一些不愉悦和非典型的香韵产生，不利于香气品质的保持。根据贮藏期香气品质的变化规律，基于不同贮藏期目标，我们可以选择更利于保持果实香气品质的贮藏温度条件。冰温贮藏仍是目前用于葡萄保鲜的常用选择条件，冰温条件下如何能更好的保持玫瑰香型葡萄的香气品质是葡萄采后生理需要深入研究的方向。