薄皮甜瓜后熟过程中香气物质的变化

薄皮甜瓜后熟过程中香气物质的变化

薄皮瓜是甘薯科的一种生生植物。它有着浓郁的味道和甜美的味道。国内外的研究表明:甜瓜果实挥发性成分逾240种,主要为酯类、醛类、醇类、含硫化合物、酮类及萜类化合物(Jordanetal.,2001;Kourkoutasetal.,2006;李国生等,2010)。蒋玉梅等(2005)、陈存坤(2008)分析厚皮甜瓜表明,酯类物质是构成厚皮甜瓜香气的主要成分。刘圆等(2008)分析得出薄皮甜瓜玉美人和龙甜雪冠的成熟果实中酯类物质含量占香气成分的80%以上,并且证实乙酸-2-甲基-1-丁酯、乙酸己酯和乙酸苄基酯等乙酸酯类物质是最重要的酯类香气物质。前人在甜瓜的芳香物质研究中,主要以果实成熟时期的香气成分分析为主,在后熟不同时期中香气成分的种类和含量的动态变化报道较少。固相微萃取(solidphasemicroextraction,SPME)技术是通过吸附洗脱技术,集采样、萃取、浓缩、进样为一体(刘春红,2009),该方法具有操作简便,结果准确性高、费用相对较低等特点。SPME与气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)联用技术,更是为芳香物质的测定提供了精确并且广泛适用的方法,已被应用在苹果、黄瓜、茶叶等芳香物质测定上(刘春香等,2002;乜兰春等,2006;张灵枝等,2007)。本试验采用SPME技术提取薄皮甜瓜中的挥发性物质,通过GC-MS检测其果实后熟过程中香气物质的种类及相对含量,并力求建立薄皮甜瓜香气物质的快速检测方法,为薄皮甜瓜香气成分的分析及鉴定提供理论和技术参考。1材料和方法1.1甜瓜样品的采集试验选用哈甜-2号薄皮甜瓜,为哈尔滨市农业科学院育成的早熟品种。薄皮甜瓜幼苗2010年5月22日定植于哈尔滨市农业科学院科研基地的日光温室,6月20日授粉,选取花后35d,大小均匀、颜色鲜艳、花纹清晰的果实进行采摘。将采后的甜瓜样品于室温下通风、阴凉处贮藏,放置24h后进行第1次取样测定,每隔3d进行1次样品测定,共7次,分别编号1(1d)、2(4d)、3(7d)、4(10d)、5(13d)、6(16d)、7(19d)。每次测定3次重复。测定时取待测薄皮甜瓜果实约2kg,用去离子水将其清洗干净,除去瓜瓤,破碎为0.5cm3左右的小块备用。1.2测试方法1.2.1封盖溶液的制备采用40mL顶空瓶,放入转子,随机称取10g甜瓜样品,在其中加入5gNaCl、10mL去离子水后封盖,摇匀备用。样品静置10min后,将顶空瓶放入40℃水浴中加热,加热装置为恒温磁力搅拌器,转子调至500r·min-1,将萃取头插入顶空瓶中,距上液面约1cm,萃取30min。1.2.2升温后升温程序升温:溶剂切割2.5min,40℃保持2.5min,4℃·min-1升温至170℃,保持2min。溶剂切割0min,40℃保持2.5min,8℃·min-1升温至170℃,4℃·min-1升温至235℃。1.2.3定性和定量气体成分数据的方法2结果与分析2.1香辛料酯类物质检测应用SPME提取哈甜-2号果实的挥发性物质,经GC-MS联机分析后获得色谱图,各组分质谱经计算机谱库检索,在7个时期样品中共检测出77种挥发性香气成分,同时根据已发表文献注明其相应的感官特性(宛晓春等,1997;张东晓,2002;蒋玉梅等,2005;张上隆和陈昆松,2007),详见表1。哈甜-2号薄皮甜瓜在7个时期,检测到的香气成分分别有53种、59种、54种、45种、37种、36种和41种,这些香气成分的化学结构主要是C3~C9脂肪酸所生成的酯类以及C2~C12的醛类、醇类、酮类等。77种香气成分中含有酯类物质40种,醇类物质9种,醛类物质7种,酮类物质9种,烯类物质4种,酚类物质3种,杂环物质5种。薄皮甜瓜香气物质主要是以一些低分子的酯类物质为主,40种酯类中共有5种甲酯、14种乙酯、4种丙酯、7种丁酯、1种戊酯、2种己酯、1种辛酯、4种硫酯及2种苯基酯。果实的挥发性香气物质主要是在果实生长发育过程中经过一系列反应形成的次生代谢产物,哈甜-2号果实在采后不同时期检测到不同的挥发性成分,在7个时期,共有的挥发性香气成分达27种,包括乙醛、正己醛、乙醇、硫代特戊酸、2,4-二乙酰氧基戊烷和22种酯类物质,这些共有的挥发性香气成分奠定了甜瓜果实的基本香气。2.2哈甜-2号果实中酯类物质的相对含量变化在哈甜-2号果实后熟过程中,香气物质的种类和相对含量都在不断变化,香气成分中酯类物质在各个时期占挥发性香气物质峰面积的90%以上,可见酯类物质对果实香气的影响占绝对优势。7个时期共有的22种酯类物质,以及其在各时期的相对含量见表2。选取22种挥发性酯类中相对含量大于1%的酯类物质,共12种,它们可视为哈甜-2号果实的特征性酯类(Zhu,2004),分析其在各时期相对含量的动态变化(图1)。由图1可知,12种酯类物质中,乙酸乙酯相对含量明显高于其他酯类物质。2,3-丁二醇二乙酸酯相对含量在果实后熟前期保持稳定,后期(5~7时期,采后13~19d)明显增加,其他酯类物质的最大含量基本出现在后熟前期(1~4时期,采后1~10d),后期均有减少趋势。哈甜-2号果实后熟期间,乙酸乙酯所占香气物质峰面积在第4时期(采后10d)达到最大值70.26%,在酯类物质中相对含量大于50%,其含量对后熟过程中果实香气的影响较大。2,3-丁二醇二乙酸酯的相对含量在酯类物质中也较大,在第5时期后相对含量达到18.52%,且持续增加。乙酸乙酯和2,3-丁二醇二乙酸酯的相对含量占挥发性香气物质峰面积的63%以上,在第4~5时期(采后10~13d)变化较为剧烈,且二者含量的变化趋势相反。3中酯类物质与甜瓜感官的相关性近年来,国内外利用SPME和GC-MS联用方法对甜瓜挥发性物质的研究逐步增多。甜瓜的挥发性香气成分可以反映果实的品质和成熟度,唐贵敏等(2007)、刘圆等(2008)对甜瓜果实的研究发现,未成熟的果实香气以醛类和醇类为代表性物质,随着果实的成熟酯类物质的含量逐渐增加。本试验结果发现哈甜-2号薄皮甜瓜果实后熟过程中的香气物质包括酯类、醛类、酮类、酚类和杂环类,其中酯类物质的相对含量占明显优势,进一步表明酯类物质是甜瓜果实成熟时期的主要香气成分。本试验在7个时期检测到的共有特征性酯类12种,亦有相关报道表明是甜瓜的呈香物质(陈存坤等,2008;刘圆等,2008;李国生等,2010)。哈甜-2号薄皮甜瓜特征性酯类物质中乙酸乙酯的相对含量显著高于其他物质,已有报道表明乙酸乙酯分别与甜瓜果实的香气、苦味、综合口味等感官检验项目呈显著正相关(刘勇等,2009)。2,3-丁二醇二乙酸酯相对含量小于乙酸乙酯但远大于其他酯类物质,目前未见其感官特性报道,但在果实后熟过程中相对含量明显增大,可见其对后熟时期的果实香气具有一定影响。乙酸乙酯和2,3-丁二醇二乙酸酯的变化较为明显,特别在果实后熟时期呈相反趋势,推测二者的相对含量与果实后熟程度相关联,哈甜-2号果实在第4~5时期(采后10~13d)由成熟转向过熟。根据感官评价,甜瓜可分为果香型、青香型、辛香型、木香型、醛香型等。果香型是指那些具有成熟水果的香气且伴有甜气味的香型,香气成分主要为由C4~C9脂肪酸所生成的酯类及C4~C9的醛类和醇类(乜兰春等,2004;张上隆和陈昆松,2007),根据表1中酯类物质的组成,可推断哈甜-2号薄皮甜瓜的成熟果实为果香型。本试验虽已鉴定出哈甜-2号薄皮甜瓜的香气物质及其相对含量,但无法对比某种香气物质对果实香气(感官)形成的贡献率大小,这是由于香气成分对果实香气的影响与其风味阈值有关,还应对相关香气物质的风味阈值做进一步的确定。为了更深入地研究香气成分在甜瓜果实后熟过程中的动态变化规律,还需考虑多种因素,如:不同的甜瓜品种、成熟度、种植条件、贮藏方式等对香气成分的影响(陈小央和胡晋,2010),另外不同的提取分离方法(Kempetal.,1972;Yamaguchietal.,1977)对甜瓜香气物质的鉴定也有一定影响。选用DVB/CAR/PDMS50/30μm萃取头(美国Supelco公司),270℃老化1h备用。采用SE-54毛细管柱(中国科学院兰州化学物理研究所)(30m×0.32mm