种质资源收集与评价岗位

姜建福 樊秀彩 张颖 孙磊 刘崇怀

  为探究鲜食葡萄果实香气成分，对鲜食葡萄香气评价和品质改良提供参考。通过PEN3.5电子鼻系统，对182份鲜食葡萄果实香气检测。利用雷达图分析、相关性分析、主成分 (PCA) 分析、聚类分析和差异性分析方法，深入研究这些香气物质。研究结果显示，传感器贡献率高低为W5S (氮氧化合物)、W2S (醇和部分芳香族化合物)、W1S (烷类)和W2W (硫化合物)；聚类分析表明鲜食葡萄香气相对简单；PCA分析表明不同葡萄品种在香气物质含量及组成之间存在较大差异，并筛选出 ‘斯帕汉堡’、‘内京香’、‘早甜玫瑰香’、‘金玫瑰’、‘郑果6号’、‘天使玫瑰香’、‘紫早’和‘秋蜜’八个香气较强特殊种质。本研究证实，电子鼻技术可有效区分不同品种的鲜食葡萄。该研究不仅为鲜食葡萄加工产业的品种选择提供了科学依据，也为鲜食葡萄的育种工作提供了宝贵的数据资源。

  1 材料与方法

  于中国农业科学院郑州果树研究所国家葡萄种质资源圃（郑州，北纬34°39′，东经113°41′，110 m）采集182份鲜食葡萄种质。每份材料均来自3株树龄为10年以上自根生葡萄树，其株行距为1.5×2 m，南北行向，单干双臂Y树形，并统一搭建避雨棚与水肥管理。从每棵树上选取100 g无病虫害、大小一致且完全成熟的果实，每份种质共采集300 g，迅速送往实验室进行检测，检测重复三次。

  采用便携式电子鼻仪器（德国AIRSENSE公司，PEN3.5型号），该仪器由10个传感器组成，每个传感器优先响应一类挥发性物质（表1）。供试样品经榨汁和过滤处理取3 ml置于螺口顶空瓶中，并在25 ℃的条件下静置30min进行数据测定，重复3次。

  2 结果与分析

  2.1 传感器对葡萄的响应值

  对葡萄果实中的挥发性化合物进行检测，每个传感器的响应通过一条曲线来表示（图1）。曲线上的每个数据点对应于葡萄果实释放的芳香成分通过传感器时的相对电阻率变化，即相对电阻率比值（G/G0），它反映了传感器在不同气体影响下的电阻率变化。相对电阻率前期较低，随着挥发物在传感器内部流动，传感器电导率急剧增加，最后趋于平缓，达到平稳的状态。由图1可知，传感器信号60 s之后趋于稳定，则可取处于66 ~ 70 s内任意三个稳定信号作为分析时间点。

  2.2 电子鼻传感器对葡萄香气响应强度的评价

  对供试葡萄样品182份（54份欧美杂种和128份欧亚种）供试葡萄样品传感器检测出的响应值进行描述性统计。电子鼻检测（图2A-B）发现，传感器W5S、W2S、W1S和W2W对欧美杂种和欧亚种品种香气响应强度都表现明显，这表明在葡萄种质资源中挥发性贡献物对W5S、W2S、W1S和W2W等传感器响应敏感，如氮氧化合物、甲烷类、硫化合物、醇及部分芳香族化合物等，并且这些物质在种质间具有广泛的遗传变异，可能是葡萄香气的主要挥发性物质。而W1C、W3C 、W6S、W5C、W1W、W3S等传感器响应值几乎不变化。

  再通过对3个指标（变化幅度、最大值-最小值和变异系数）对比，表明不同物质产生的香气存在差异（表2）。W5S、W2S、和W1S传感器的响应值均较大于其他传感器的响应值，变异系数分别达到57.6%、54.4%和48.7%，然而W2W、W3S和W1C（芳烃类）三个芳香族传感器中，葡萄香气响应值普遍都偏低，变异系数分别为31.2%、3.4%和15.7%；表明葡萄芳香物质含量较低。综上表明，葡萄种质间香气的差异主要由氮氧化合物、醇类、烷类化合物等非芳香物质引起，芳香化合物间主要为芳烃成分，硫化合物，但差异相比于非芳香物质较小。

  2.3 葡萄香气挥发性成分的相关性分析

  对182份鲜食葡萄种质资源10个传感器响应值进行相关性分析（图3）。W1S、W2S、W1W响应值分别于各传感器响应值呈显著相关，其中W1C、W3C和W5C响应值呈显著负相关，与其他传感器响应值显著正相关。W3S与其余传感器响应值呈显著相关，其中与W1C、W3C、W1W和W5C响应值呈显著负相关，与其他传感器响应值显著正相关。在传感器响应值之间W5C和W3C、W1S和W2S正显著最高，显著值可达0.99。说明可以通过电子鼻来推断葡萄香气相关性水平。

  2.4 基于果实香气的供试葡萄种质聚类分析

  用于试验的 182份葡萄种质根据传感器响应值聚为2大类(图4)。其中第一大类(I)包含'秋无核’'魏可’'瓦特康无核’等 22份种质，占样品种质的 12.09%，这些种质主要是有氮氧化合等非芳香物质，且含量较低;第二类群(Ⅱ)又分为两类，其中一类包含'红双味’'红香蕉’'康拜尔’等 151份种质，占试验样品种质的 82.97%，该类群种质资源传感器响应值主要是氮氧化合物、醇类、烷类化合物等多种物质，而另外一类只包含'美丽无核’ '斯蒂本’'杨格尔’等9份种质，占实验样品种质的4.95%，该种质主要是氮氧化合物，但高于第一大类(I)种质氮氧化合物含量。

  2.4 葡萄香气成分分析与特殊葡萄种质筛选

  为了筛选出具有特殊香味的鲜食葡萄种质，根据3种主要传感器和3种芳香传感器的响应值，对182份鲜食葡萄种质进行香气成分分析。在三种主传感器响应值PCA分析中，第一主成分PC1和第二主成分 PC2的贡献率分别为 97.6% 和 2.3%，总贡献率为99.9%，主要是第 一主成分对品种区分起作用；在三种芳香族传感器响应值PCA分析中，第一主 成 分 PC1 和第二主成分 PC2的贡献率分别为 79.5% 和 15.9%，总贡献率为95.4%，也主要是第一主成分对品种区分起作用。虽然供试品种类型多样，但是从图5、图6中主成分 PC1 和 PC2 两个主轴上整体来看，有些品种葡萄区域互相重叠，不能完全区分开来，但能较好区分出部分香气特异的品种。

  通过显著性差异分析(图6和图7)进一步表明，斯帕汉堡、内京香、早甜玫瑰香、金玫瑰、郑果6号、天使玫瑰香、紫早和秋蜜等八个品种具有较强的特殊果实香味，从第一主成分和第二主成分来看，它们与其他种质存在显著差异。‘郑果6号’ ‘天使玫瑰香’‘ 紫早’和‘ 秋蜜’其W5S、W2S、W1S和W2W传感器响应值在所有种质中显著高于其他95%的种质。在八个具有较强的特殊果实香味的品种中有五个欧美杂种葡萄，占所测欧美杂种的9.26%，三个欧亚种种质，占所测欧美杂种的2.34%，相比之下，欧美杂种葡萄香味较强于欧亚种葡萄。

  3 结论

  本研究对182份鲜食葡萄果实香气鉴定评价，明确了电子鼻对供试鲜食葡萄品种香气成分均有响应，传感器贡献率高低为W5S (氮氧化合物)、W2S (醇和部分芳香族化合物)、W1S (烷类) 和W2W (硫化合物)；聚类分析表明鲜食葡萄香气相对简单；PCA 分析表明不同葡萄品种在香气物质含量及组成之间存在较大差异，并筛选出8个香气相对较强特殊种质，‘斯帕汉堡’、‘内京香’、‘早甜玫瑰香’、‘金玫瑰’、‘郑果6号’、‘天使玫瑰香’、‘紫早’和‘秋蜜’。本研究结果不仅为鲜食葡萄加工产业的品种选择提供了科学依据，也为鲜食葡萄的育种工作提供了宝贵的数据资源。