蓝莓贵阳综合试验站

赵亮清 聂飞 彭歌 文光琴

  摘  要：为研究和明确贵州兔眼蓝莓不同品种的果实香气成分及含量，该研究采用顶空固相微萃取和气相色谱-气质联用（HS-SPME/GC-MS）方法，对贵州主栽兔眼蓝莓‘杰兔’、‘灿烂’、‘顶峰’、‘梯芙蓝’和‘粉蓝’等品种的果实的香气组分含量进行检测分析。结果表明：（1）5个品种共检测出7大类46种香气成分，其中醇类有8种、萜类有13种、苯环类有9个、醛类仅3种、酯类5种、烷烃类有4种、其他类有4种。（2）‘顶峰’的香气成分最多，有33种，‘粉蓝’最少，仅24种；各品种香气组分中，醛类占比最大，其次为苯环类，‘灿烂’醛类含量最高（59.32%），‘粉蓝’苯环类含量最高（42.58%）。（3）5个品种中，‘杰兔’的香气成分总含量最高，为172 872.20 ng‧g-1，其次是‘灿烂’为162 200.87 ng‧g-1；‘顶峰’和‘粉蓝’的香气成分总含量较低，分别为91 284.45 ng‧g-1和97 511.10 ng‧g-1。5个兔眼蓝莓品种在香气成分和含量上表现出显著差异，这些差异为蓝莓品种的优选和深加工原料的选择提供了重要依据。

  关键词：贵州，兔眼蓝莓，香气成分，顶空固相微萃取和气相色谱-气质联用法，特征分析

                

  蓝莓（Vaccinium spp.）又名越橘，为杜鹃花科（Ericaceae）越橘属（Vaccinium L.）多年丛生灌木，成熟果实为蓝黑色、浆果（吴文勇，2008）。1983年蓝莓首次被引入我国吉林省进行种植，随着市场需求的增长和蓝莓产业的迅速发展，蓝莓种植区域得到扩大，主要分布在东北、华南和西南地区，其中贵州省种植面积居全国首位（杨明华等，2022）。与此同时，蓝莓的品种也在不断增加，常见的栽培蓝莓种类主要包括“高丛蓝莓”、“矮丛蓝莓”以及“兔眼蓝莓”（徐国辉等，2022）。蓝莓果实富含花青苷、类黄酮、氨基酸等物质，具有增强夜间视力、提高记忆力、预防心脑血管疾病、消炎以及抗肿瘤等保健作用（Colak et al., 2016；卜庆雁和周晏起，2010；陈介甫等，2010）。除了具备保健功能外，蓝莓还因其诱人的蓝色果实以及独特的香气和风味而颇受欢迎。

  香气成分是评价食品质量的重要指标（张强等，2015），也是决定果实鲜食和加工品质的关键因素。蓝莓具备独特的香气成分主要是由于其成熟过程中合成的醛类、醇类、萜类、酯类等多种挥发性化合物共同作用的结果，不同品种的蓝莓中，这些挥发性化合物的种类和含量各不相同，从而形成了各自独特的香气（陈昌琳等，2022）。蓝莓香气作为影响蓝莓品质的主要因素之一，近年来受到了越来越多学者的关注。刘梦溪等（2023）对‘蓝美1号’、‘奥尼尔’和‘海岸’3个高丛蓝莓品种果实的主要风味品质进行了比较，研究发现‘奥尼尔’果实中的挥发性成分总含量最高，为407.08 μg‧kg-1，其次为‘蓝美1号’和‘海岸’，分别为 215.89 μg‧kg-1、129.66 μg‧kg-1，‘奥尼尔’果实甜酸比显著高于‘蓝美1号’，‘海岸’果实甜酸比与前两者均无显著差异。陈昌琳等（2022）采用气质联用仪器测定了四川地区6个高丛蓝莓品种的香气成分，结果显示不同品种果实香气成分所含的种类和相对含量均有较大差异，其中共有物质15个、特征香气物质7个。吴林等（2020）对吉林省‘密斯蒂’、‘布里吉塔’2个品种的蓝莓果皮、果肉和果汁的挥发性香气成分进行了测定，研究揭示了不同蓝莓品种和果实不同部位的独特香气特征。姚依林等（2021）运用SPME-GC-MS技术对贵州地区4个高丛蓝莓品种的挥发性成分进行了测定和分析，共检测出77种挥发性有机物，不同品种中的主要化合物有所不同，展现了各品种的独特香气特征。Forney等（2022）比较了野生矮丛蓝莓和栽培高丛蓝莓果实的挥发性香气成分。研究发现，这两种蓝莓的香气成分组成存在显著差异，野生矮丛蓝莓主要含有酯类、醛类和单萜类化合物，而栽培高丛蓝莓中则以醛类、单萜类和酯类化合物为主。综上所述，当前对蓝莓果实香气成分的研究主要围绕高丛蓝莓来展开，关于兔眼蓝莓果实香气成分的研究较为缺乏。兔眼蓝莓适应性强、产量高，果实既适宜鲜食更适于加工，不同的加工产品需要选择不同香型品种为原料（杨夫臣等，2015；文光琴等，2012）。兔眼蓝莓主要分布在长江以南的贵州、湖南、安徽等省份，尤其在贵州省黔东南州麻江、凯里、黄平、丹寨等主产区，其产量占全国总量的30%以上，对国内蓝莓原料市场的影响较大（聂飞和张玉春，2014）。因此对贵州地区不同兔眼蓝莓品种的香气成分进行测定和分析至关重要，可为香型品种的育种工作和产品精深加工提供理论基础。

  本研究采集了贵州省麻江县主栽的‘杰兔’、‘灿烂’、‘顶峰’、‘梯芙蓝’、‘粉蓝’5个兔眼蓝莓品种果实，基于顶空固相微萃取和气相色谱-气质联用技术对蓝莓果实香气成分进行了检测和分析，旨在探索其香气物质种类及成分构成，为今后的选育工作和食品加工原料优选提供理论依据。

  1 材料与方法

  1.1 试验材料

  试验果实来源于贵州省麻江县龙山镇乌卡坪蓝莓基地，平均海拔720 m，年均气温15.2 ℃，年日照时数1 100 h，年降雨量1 200 mm，土壤为酸性黄壤（pH 4.5~5.0），蓝莓树龄为5年生。分别采摘树体健康、长势一致的兔眼蓝莓‘杰兔’（Coastal）、‘灿烂’（Britewell）、‘顶峰’（Climax）、‘梯芙蓝’（Tifblue）和‘粉蓝’（Powderblue）等品种成熟果实带回实验室，放置于-80 ℃的冰箱备用。每个品种的样品取自健康植株上部东西南北各个方向。

  化学试剂：乙醇、氯化钠（分析纯）来源于成都金山化学有限公司，正己烷（色谱纯）、仲辛醇、C7-C40饱和烷烃混合标准品来源于北京科创欣达科技有限公司。

  1.2 分析仪器与设备

  气相-质谱联用仪为美国Agilent 7890B/7000C-GC/MSD；萃取头50/30 μm、二乙烯苯/碳筛/聚二甲基硅氧烷产自上海安谱实验科技股份有限公司；水浴锅（北京科创欣达科技有限公司）。

  1.3 试验方法

  1.3.1 香气萃取

  参照彭歌等（2021）的方法进行样品处理、萃取以及GC-MS检测与数据分析。称取1 g液氮研磨的蓝莓果实粉末，将其置于20 mL顶空萃取瓶中，瓶中加入0.1 g NaCl与10 µL内标物质，密封进样。每个品种分别开展3个重复的进样。

  采用顶空-固相微萃取法测定（王文治等，2022；郑宗昊等，2022；Beaulieu et al.,2014）。先将50/30 µm萃取头放于气相色谱仪进样口以250 ℃老化5 min，样品置于40 ℃恒温水浴锅中平衡20 min，然后将处理好的样品放至萃取头并插入瓶中顶空萃取30 min，随后将其转移至进样口，于250 ℃下解吸附3 min。

  1.3.2 GC-MS检测

  GC条件：色谱柱为HP-5 ms，柱长、内径和液膜厚度分别为30 m、250 µm和0.25 µm，以氦气为载气，流速1 mL/min，进样体积1 µL，分流比3:1。

  柱温程序：起始温度为44 ℃保持2 min，然后以1 ℃‧min-1升至45 ℃并保留2 min，再以0.5 ℃‧min-1升至48 ℃，2 ℃‧min-1升至58 ℃，0.5 ℃‧min-1升至62 ℃，2 ℃‧min-1升至90 ℃，5 ℃‧min-1升温到130 ℃，最后以15 ℃‧min-1升温到250 ℃。保留5 min后，以210 ℃运行1 min结束。

  MS条件：电离方式采用EI模式，电子能量为70 eV；离子源温度230 ℃，进样口温度为250 ℃，转移线温度为280 ℃，检测范围为45~600 m/z。

  1.3.3 香气物质数据的定性和定量分析

  利用Agilent Qualitative Analysis B.07.00分析软件，同时将NIST 14谱库中标准化合物的质谱图作为对照，参考相关文献中保留指数进行定性分析，得到质谱图。又利用峰面积归一化法进行定量分析，即各组分峰的峰面积占所有峰总面积的比例，并且以仲辛醇为内标物计算释放量。使用Excel 2019软件对数据进行统计分析和图表绘制。

  2 结果与分析

  2.1 兔眼蓝莓5个品种的香气成分及种类情况

  如图1所示，利用热脱附-GCMSD对5个不同兔眼蓝莓品种进行分析，得到各品种的总离子流对比图。由表1可知，5个兔眼蓝莓品种共检测出香气成分7大类共46种。其中，醇类物质8种、醛类物质3种、酯类物质5种、烷烃类物质4种、萜类物质13种、苯环类物质9种、其他类物质有4种。从各品种来看，早中熟品种‘顶峰’的香气成分最多，含有33种，其中醇类4种、醛类3种、脂类3种、烷烃类3种、萜类9种、苯环类7种、其他类4种；晚熟品种‘粉蓝’的香气成分最少，含有24种，其中醇类5种、醛类2种、脂类3种、烷烃类3种、萜类3种、苯环类7种、其他1种。5个品种检测出的香气成分中，苯环类的成分相对较多，均在5种以上；此外，‘杰兔’和‘顶峰’含萜类成分较多，分别为7种和9种。

 

 

  2.2 5个兔眼蓝莓的物候期及香气成分含量情况

  从表2可知，‘杰兔’和‘灿烂’的果实成熟期较为一致且较早，为早熟品种，‘粉蓝’果实成熟期较晚，为晚熟品种，而‘顶峰’和‘梯芙蓝’则在两者之间。从香气物质总含量来看，早熟品种‘杰兔’果实香气成分总含量最大，为172 872.20 ng‧g-1其次是‘灿烂’为162 200.87 ng‧g-1，‘顶峰’和‘粉蓝’的香气物质总含量较低，分别为91 284.45 ng‧g-1和97 511.10 ng‧g-1。

同一水果不同品种的口感风味差异受果实中所含香气成分和含量的不同所影响，香气成分和含量的差异能反映出品种的风味特点（路翔等，2022；魏鑫等，2022）。表1中，‘灿烂’是5个兔眼蓝莓中唯一含有“1-壬醇（CAS码：143-08-8）”成分的品种且香气物质总含量也较高，其在风味上也具有淡淡的玫瑰和橙的香气。因此，‘灿烂’既用于鲜食品种又用于加工品种，深受消费者欢迎。

 

  2.3 5个兔眼蓝莓品种果实所含香气成分的特征分析

  从图2可看出，兔眼蓝莓品种中醛类和苯环类两大成分的量最大，醛类含量在34.76%~59.32%之间，苯环类含量在20.70%~42.58%之间，而烷烃类的含量相对较低，仅在0.40%~1.01%之间，表明了醛类和苯环类是兔眼蓝莓的主要的香气组分。

  此外，在醛类香气成分中，虽然‘灿烂’仅含反式-2-己烯醛和己醛两种醛类成分，但是其所占醛类总含量最高，达到59.32%，‘顶峰’最低，仅为34.76%，这两种醛类的存在使蓝莓具有浓浓的绿叶清香和水果香气，同时也增加了油脂香和果香（Farneti et al., 2017；王健美等，2008）；在苯环类中，晚熟品种‘粉蓝’的含量高达41 514.65 ng‧g-1，占苯环类总含量42.58%，而苯环是众多带有强烈芳香化合物气味的基础结构，使果实带有香甜的气息味。

  在5个品种中共检测出8种醇类香气物质，每个品种仅含有3~5种成分，3-辛醇和芳樟醇是5个品种共有的，除‘杰兔’外，其他4个品种均含有桉叶油醇，桉叶油醇有樟脑气息和清凉的草药味道；芳樟醇具有浓青带甜的木青气息，似玫瑰木香气又具有果香气息（王健美等，2008）。

  酯类物质在5个兔眼蓝莓品种中的含量也不低，尤其是在‘杰兔’和‘灿烂’中含量高达17%以上，是主体香气成分；5个品种均含异戊酸甲酯和丁酸-3-甲基-乙酯，含丁酸-3-甲基-乙酯的量最高，在4 864.74~27 310.04 ng‧g-1之间，该物质具有类似苹果的水果香气，而异戊酸甲酯则具有药草和水果香气。

  5个兔眼蓝莓品种共检测出13种萜类物质，‘杰兔’的萜类物质相对含量最高，为7.84%，‘顶峰’含4.46%，其余3个品种的含量在0.4%~0.56%之间。其中α-萜品醇为主体萜类物质，在5个品种中均含有。

  苯环类物质共检测出9种成分，每个品种均含有5~7种，其中以苯乙烯和对二甲苯的含量最高，且苯环类是5个兔眼蓝莓品种的主要香气物质之一，各品种所占总量比均超过20%。

  所检测出的46种香气成分在5个兔眼蓝莓品种中均含有的仅有14种，5个品种分别唯一含有的成分也是14种。这表明了贵州兔眼蓝莓不同品种果实香气的差异性较大。

  3 讨论与结论

  本研究采用顶空固相微萃取和气相色谱-气质联用方法，对贵州主产区的5个兔眼蓝莓品种果实的香气成分和种类进行了测定和分析。共检出香气成分有7大类46种，分别为醇类、醛类、酯类、烷烃类、萜类、苯环类和其他类。‘杰兔’、‘灿烂’、‘顶峰’、‘梯芙蓝’和‘粉蓝’品种分别检测出30、26、33、29、24种香气成分，化合物总含量分别为172 872.2、162 200.87、91 284.45、111 464.35、97 511.1 ng‧g-1，说明不同兔眼蓝莓品种之间所含香气成分大类基本一致但所含成分的种类和总含量差异较大。由于当前针对兔眼蓝莓不同品种香气成分测定的文献未见报道，因此我们将本研究测定的结果与已发表的高丛蓝莓果实香气成分相关文献进行对比讨论，以更清晰的了解兔眼蓝莓果实与高丛蓝莓果实的异同之处。为了减少因地域不同而造成蓝莓生长环境差异导致果实特性差异的影响（文光琴等，2023），我们将本研究结果与团队先前对贵州地区高丛蓝莓的研究成果进行对比，探讨兔眼蓝莓与高丛蓝莓果实香气成分的异同之处。彭歌等（2021）对贵州省麻江县龙山镇龙奔基地的5个高丛蓝莓品种果实的香气成分进行了测定，结果显示‘奥尼尔’、‘密斯蒂’、‘都克’、‘夏普蓝’和‘蓝雨’的香气化合物种类为醇类、酯类、醛类、萜类、苯环类和其他，香气成分分别有33、35、37、30、32种，化合物总含量分别为167 321.90、130 271.06、68 344.42、61 568.02、25 973.22 ng‧g-1；这与本研究中的兔眼蓝莓的香气化合物种类基本一致，但本研究所检测的5个兔眼蓝莓品种的香气成分总体上少于该研究中检测的5个高丛蓝莓品种，尤其是‘粉蓝’品种的香气成分仅为24种，而‘都克’品种的香气成分达到37种。高丛蓝莓和兔眼蓝莓的香气种类有着同一性但成分却又有差异性。本研究与彭歌等（2021）研究对比，在基本除去环境生长因素的影响下，推测这可能是由于遗传因素而导致的。蓝莓不同品种间的遗传差异是影响香气成分多样性的主要因素。每个品种的遗传背景决定了其特有的代谢途径，进而影响特定香气成分的合成。例如，‘顶峰’品种香气成分最多，可能是由于其特有的遗传变异促进了更多香气成分的生物合成。此外，值得注意的是，5个高丛蓝莓除‘奥尼尔’、‘密斯蒂’品种的化合物总含量相对较高外，其他品种的化合物总含量均低于兔眼蓝莓。不同品种的挥发性香气组分含量的差异，是决定各品种风味特点的关键因素（胡秋丽等，2017；孙阳，2008）。通过比较可以看出，高丛蓝莓的香气成分种类比兔眼蓝莓更为丰富，这表明高丛蓝莓可能拥有更独特的风味，因此更适宜作为鲜食。而兔眼蓝莓虽然香气成分种类较少，但其化合物的总含量却高于高丛蓝莓，这一特点使得兔眼蓝莓在加工过程中更能保持风味的稳定性，从而在加工领域显示出其优势。本研究结果通过选择和培育具有优良香气特性的品种，可以提高蓝莓的市场竞争力和消费者满意度。

  本研究结果强调了在蓝莓育种和加工中考虑香气成分的重要性，为进一步探讨蓝莓主要香气成分的酶促形成机理与条件、特色香型品种的创制和培育，以及蓝莓果汁、果醋和果酒等精深加工产品的研发提供了重要的理论基础。同时，这些发现也为蓝莓的栽培、育种和深加工过程中不同风味的搭配提供了关键信息。然而，需要注意的是，果实的香气成分受环境、代谢、遗传和一系列酶促反应的影响（黎源和董涛，2013）。本次研究中所分析的兔眼蓝莓品种较少，且检测指标单一，因此未能充分反映出规律性。未来，课题组计划结合更多指标进行全面分析，并从遗传因素、环境因素以及蓝莓的成熟度和采后处理方式等方面充分考虑，以开展更深入的研究。