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1、6 个菠萝品种成熟果实香气成分分析刘胜辉;孙伟生;陆华;吴青松;魏长宾;孙光明【摘 要】承受顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术,争论 Josapine、MacGregor、MD-2 等 6 个菠萝品种成熟果实挥发物种类的异同.结果表明:Josapine 成熟果实挥发物以萜烯类为主,顺式 -罗勒烯含量最高,其次为己酸甲酯;Phuket 以酯类为主,异戊酸乙酯含量最高,其次为异戊酸甲酯;台农 13 以酯类为主,己酸乙酯含量最高,其次为异戊酸乙酯;MacGregor 以酯类为主,含有极少萜烯,辛酸乙酯含量最高,其次为乙酸乙酯;台农 21 香气以酯类为主,含有极少萜烯,己酸甲酯含量最高,其次是乙酸
2、乙酯;MD-2 以酯类为主,己酸乙酯含量最高,其次为丁酸乙酯. 聚类分析显示,MD-2、台农 13 与 Phuket 能较好地聚在一起,相像系数为 0.77;引自马来西亚的 Josapine 与其他 5 个品种的遗传差异较大.【期刊名称】热带作物学报【年(卷),期】2023(036)006【总页数】7 页(P1179-1185)【关键词】固相微萃取;气相色谱-质谱联用;菠萝;香气成分;聚类分析【作 者】刘胜辉;孙伟生;陆华;吴青松;魏长宾;孙光明【作者单位】中国热带农业科学院南亚热带作物争论所 广东湛江 524091;海南省菠萝种质创与利用工程技术争论中心 广东湛江 524091;农业部热带果
3、树生物学重点试验室 广东湛江 524091;中国热带农业科学院南亚热带作物争论所 广东湛江524091;海南省菠萝种质创与利用工程技术争论中心 广东湛江 524091;农业部热带果树生物学重点试验室 广东湛江 524091;中国热带农业科学院南亚热带作物争论所 广东湛江 524091;海南省菠萝种质创与利用工程技术争论中心 广东湛江524091;农业部热带果树生物学重点试验室 广东湛江 524091;中国热带农业科学院南亚热带作物争论所 广东湛江 524091;海南省菠萝种质创与利用工程技术争论中心 广东湛江 524091;农业部热带果树生物学重点试验室 广东湛江 524091;中国热带农业科
4、学院南亚热带作物争论所 广东湛江 524091;海南省菠萝种质创与利用工程技术争论中心 广东湛江 524091;农业部热带果树生物学重点试验室 广东湛江 524091;中国热带农业科学院南亚热带作物争论所 广东湛江 524091;海南省菠萝种质创与利用工程技术争论中心 广东湛江 524091;农业部热带果树生物学重点试验室 广东湛江 524091【正文语种】中 文【中图分类】S668.3 doi10.3969/j.issn.1000-2561.2023.06.027菠萝Ananas comosusL.Merill是中国南亚热带地区最具特色和优势的热带水果之一，成熟果实散发出的香气令人心情愉悦。
5、香气是评价水果品质的一个重要因素，同一水果不同品种的果实香气成分差异很大，在草莓1-2、苹果3、芒果4-5、柑桔6等水果中均有报道。国外对菠萝香气成分的争论已经有 60 多年的历史，已检测出 280 多种香气成分7-8。在中国，近年来固相微萃取技术渐渐成熟，目前该技术已经成为菠萝香气测定的主要手段9-11，Wei 等11通过选取萃取温度、萃取时间、萃取头类型进展正交试验，优化了菠萝香气的提取方法，并对菠萝同一果实不同部位的香气成分进展了争论。刘传和等9测定了不同成熟度巴厘菠萝香气成分；张钰乾12系统地争论了菠萝不同品种、不同成熟度、不同产地菠萝的特征香气成分差异，结果均说明，菠萝香气品质受成熟
6、度、品种、产地等因素的影响。MacGregor、MD-2、Josapine、台农 21、Phuket、台农 13 等是中国热带农业科学院南亚热带作物争论所引进的品种，MacGregor 及台农 21 果肉呈深黄色， 属高糖低酸型，口感细腻，品质极优；MD-2 果肉金黄，维生素 C 含量高，高糖高酸，香气浓且留香时间长；Josapine 风味独特，香气长久；台农 13 酸度极低， 菠萝特有风味浓郁；Phuket 果肉质地较脆，无纤维，果肉呈深黄色，香气浓烈。6 个品种中，除了 MD-2 和台农 2112，有关其余 4 个品种的香气成分争论尚未见报道，并且国内全部的争论报道中，仅依据谱库搜寻报告及
7、保存时间定性，并未测定各组分的保存指数，因而有可能漏掉一些因含量较低而匹配度较低的组分。本争论承受顶空固相微萃取-气质联用法，通过将谱库搜寻与保存指数定性相结合， 鉴定分析这 6 个菠萝品种的香气成分及其相对百分含量，以期通过各品种的香气特性争论为菠萝香气育种供给参考。1.1 材料供试菠萝品种为 MacGregor、MD-2、Josapine、台农 21、Phuket、台农 13， 以夏季正造果为试验材料，取自中国热带农业科学院南亚热带作物争论所菠萝种质资源圃，于 2023 年 67 月各品种菠萝果实小果 1/3 转黄时采收，每个品种随机选 5 个果。1.2 方法1.2.1 菠萝香气成分的测定
8、香气成分的萃取及定性参照 Wei 等11的方法，略有改进。取样前先将 65 mPDMS 固相微萃取头在气相色谱进样口中老化 1 小时，老化温度为 250。将菠萝果肉匀浆后，取 6g 左右样品快速装入 20 mL 的钳口样品瓶中，封好瓶口。将老化好的萃取头插入样品瓶顶空局部，确保萃取头与样品的距离为 1.5 cm，于 50下萃取 30 min。然后将萃取头抽出并插入气质联用仪的气相进样口，于 250解吸 1.5 min，进展 GCMS 检测分析。升温程序：起始温度为 40，以每分钟 3升温到 120，再以每分钟 5升温到 150，最终以每分钟 8升温到 220。1.2.2 保存指数测定取 C6C
9、30 正构烷烃混合标准溶液 2 L，按 1.2 中所述的方法进展萃取、解吸并上机测定。将正构烷烃保存时间与样品中各香气组分的保存时间相比较，依据文献13的方法计算出各组分的保存指数。6 个菠萝品种果实的香气成分经上机分析后得到的总离子流图见图 1AF。2.1 菠萝果实的主要香气成分使用 Nist2023 数据库谱库搜寻及保存指数定性相结合的方法对测定结果进展分析， 从 6 个菠萝品种成熟果实果肉样品中共鉴定出 78 种香气成分表 1，主要由酯类和萜烯类化合物组成，其中酯类共有 35 种，萜烯类 33 种，两者总含量占总百分含量的 86%以上；此外还含有少量的酮类、内酯、醛类、醇类和其他烯烃等，
10、 共 11 种，总计不到 1%。6 个品种共有的挥发成分有 24 种，分别是乙酸乙酯、异丁酸甲酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、菠萝甲酯、菠萝乙酯、己酸甲酯、3-己烯酸乙酯，己酸乙酯、菠萝酮、4-甲氧基-2，5-二甲基-32H- 呋喃酮、辛酸甲酯、癸酸甲酯、4-辛烯酸甲酯、1，3，5，8-十一碳四烯、辛酸乙 酯、月桂烯、反式 -罗勒烯、顺式 -罗勒烯、愈创兰油烃、壬醛、月桂烯。2.26 个菠萝品种的香气成分比较菠萝香气成分含量以相对百分含量表示。Josapine 果实香气成分有 65 种挥发物， 其中酯类化合物有 24 种，占总含量的 23.39%；萜烯类有 31 种，占 62.
11、75%；其它烯烃 2 种；醛类 2 种；酮类 2 种；内酯类 3 种。以顺式 -罗勒烯含量最高，占总含量的 35.93%，其余依次为己酸甲酯10.1%、己酸乙酯8.29%、反式罗勒烯5.29%、古巴烯5.14%、别罗勒烯4.37%，其它含量大于 1% 的成分还有月桂烯、1，3，5，8-十一碳四烯、-衣兰油烯、D-柠檬烯。Josapine 香气成分含有丰富的酯类及萜烯类，以萜烯类为最主要的成分，其癸酸甲酯及绝大局部萜烯均高于其他品种，尤其是顺式 -罗勒烯，含量近 36%，而其它 5 个品种的顺式 -罗勒烯含量仅在 0.75%7.56%，该化合物具有类似丁香的香气，味辛辣；D-柠檬烯及月桂烯具有令
12、人开心的香气；丁香烯与古巴烯具有浑厚辛香感，带有木质、树脂的迷人香味；别罗勒烯具有草香、花香并伴有橙花油气息，这些萜烯成分赐予 Josapine 较为惊奇的香味。Phuket 果实香气成分有 63 种挥发物，其中酯类 27 种，占总含量的 75.26%；萜烯类 25 种，占 15.04%；其它烯烃 2 种；醛类 2 种；酮类 2 种；内酯类 3 种；醇类 1 种。含量最高的是异戊酸乙酯，占总含量的 11.79%，其余依次为异戊酸甲酯11.60%、辛酸乙酯10.98%、乙酸乙酯9.38%、己酸乙酯7.67%、顺式 -罗勒烯7.56%、己酸甲酯5.54%、辛酸甲酯4.39%、丁酸乙酯2.80%、乙
13、酸异戊酯 2.56%、丁酸甲酯 1.79%、癸酸乙酯 1.72%。在 6 个品种中，Phuket 果实香气成分中异戊酸甲酯、乙酸异戊酯、4-甲氧基-2，5-二甲基-32H呋喃酮、愈创兰油烃、丙位十一内酯等的相对百分含量远远高于其他品种，这些化合物具有较为浓烈的香蕉、桃子、焦糖等风味。台农 13 果实香气成分有 72 种挥发物，其中酯类 31 种，占总含量的 84.54%；萜烯类 29 种，占 8.4%；其它烯烃 2 种；醛类 2 种；酮类 2 种；内酯类 3 种；醇类2 种。以己酸乙酯含量最高，达 21.26%，其余依次为异戊酸乙酯16.59%、乙酸乙酯11.24%、己酸甲酯10.02%、异戊
14、酸甲酯5.78%、菠萝乙酯3.87%，辛酸乙酯3.53%，其它含量在 1%以上的成分有乙酸异戊酯、菠萝甲酯、反式 4-癸烯酸乙酯、辛酸甲酯、丁酸甲酯、己酸乙酯、-衣兰油烯。台农 13 香气成分的总离子流图与 MD-2 图谱格外相像，其含有的香气成分最多，以异丁酸乙酯、乙酸乙酯、己酸甲酯、异戊酸甲酯、菠萝乙酯为主，各个含量略低于MD-2，高于其它 4 个品种；台农 13 香气成分的萜烯含量中除了-榄香烯含量最高外，其余都处在中间水平。MacGregor 果实香气成分有 39 种挥发物，其中酯类 25 种，占总含量的 95.35%；萜烯类 4 种，占 0.93%；其它烯烃 2 种；醛类 2 种；酮
15、类 2 种；内酯类 2 种；醇类 2 种。以辛酸乙酯含量最高，达 32.14%，其余依次为乙酸乙酯29.18%、己酸乙酯11.22%、癸酸乙酯9.17%、反式 4-癸烯酸乙酯2.56%，其它含量在 1%以上的成分有丁酸乙酯、异戊酸乙酯、菠萝乙酯、4-辛烯酸乙酯、乙酸异戊酯。MacGregor 果实香气成分以乙酯类为主，辛酸乙酯及乙酸乙酯含量均显著高于其他 5 个品种，两者都具有水果香气，特别是辛酸乙酯具有菠萝、苹果样的香韵和白兰地的酒香味。由于酯类属易挥发性物质，MacGregor 果实成熟时极易散发出香气。台农 21 果实香气成分有 38 种挥发物，其中酯类 22 种，占总含量的 85.90
16、%；萜烯类 9 种，占 4.22%；其它烯烃 1 种；醛类 1 种；酮类 2 种；内酯类 1 种；醇类2 种。以己酸甲酯含量最高，达 28.51%，其余依次为乙酸乙酯14.66%、丁酸甲酯12.19%、异戊酸甲酯11.43%、辛酸甲酯6.42%，丁酸乙酯3.36%、菠萝甲酯2.69%，顺式 罗勒烯2.23%，含量在 1%以上的成分还有己酸乙酯，丙酸乙酯。台农 21 的香气组成与 MacGregor 较为相像，以酯类为其主要成分，仅含有少量萜烯类。其壬醛以及酯类中的丁酸甲酯、己酸甲酯、菠萝甲酯、辛酸甲酯等甲酯类化合物在 6 个品种中含量最高。辛酸甲酯具有浓烈的水果香、甜橙香、花香；己酸甲酯具有挥
17、发的醚样气息，香气似菠萝；丁酸甲酯 具有香蕉和菠萝香气。壬醛还具有玫瑰和柑橘样的香气，因此与 MacGregor 一样， 台农 21 果实成熟时极易散发出令人愉悦的香气。MD-2 果实香气成分有 65 种挥发物，其中酯类 26 种，占总含量的 87.07%；萜烯类 28 种，占 9.34%；其它烯烃 2 种；醛类 2 种；酮类 2 种；内酯类 2 种；醇类 2 种。以己酸乙酯含量最高，达 24.66%，其余依次为异戊酸乙酯19.23%、己酸甲酯10.15%、乙酸乙酯8.18%、异戊酸甲酯7.24%、菠萝乙酯5.26%，顺式 罗勒烯2.72%、菠萝甲酯2.64%、辛酸乙酯1.50%，含量在 1%
18、以上的成分还有古巴烯、辛酸乙酯、丁酸甲酯。MD-2 果实香气成分以酯类为主，其己酸乙酯、异戊酸乙酯和菠萝乙酯的相对百分含量在 6 个品种中最高。异戊酸乙酯和己酸乙酯均具有浓烈的水果和酒香气，特别是己酸乙酯还具有苹果、菠萝、香蕉样的香气；菠萝乙酯具有洋葱样香气，有果香、甜香。6 个品种中仅 MD-2 含有戊酸甲酯和己酸丙酯，其中己酸丙酯呈菠萝和黑莓样香气，有醚香。2.36 个品种菠萝果实香气成分的聚类分析菠萝果实香气成分含量丰富且组份很多，不同品种之间含有的香气成分和含量具有丰富的多样性。承受 DPS2023 软件对 6 个品种菠萝果实的 78 种组份及含量进展了聚类分析图 2。MD-2 与台农
19、 13、Phuket 能较好地聚在一起，相像系数约0.77；MacCgrgor 与上述 3 个品种的相像系数约 0.66；台农 21 号与上述 4 个品种的相像系数为 0.54；Josapine 与其他 5 个品种的相像系数只有 0.47，遗传差异最大。6 个品种中，台农 21，MD-2、台农 13、Josapine 均为杂交品种，其中Josapine 是马来西亚育成的品种，母本为西班牙类，父本为无刺卡因；台农 13号母本为台農 8 號，父本为无刺卡因；台农 21 是由 3 个亲本经过 3 代杂交混育而成；MD-2 由 5 个亲本经过 5 代杂交而成。Macgregor 及 Phuket 分别
20、为引自澳大利亚和泰国的皇后类品种。Teai 等14用有机溶剂萃取法分析法国波利尼西亚菠萝颖果肉的香气成分，从中共鉴定了 118 种物质，包括酯类、酮类、羰基化合物、硫化物、酸类、醇类和酚类及杂类化合物，其中以辛酸甲酯、 3-甲硫基丙酸甲酯、己酸乙酯、 3-甲基-2， 5-呋喃二酮含量较高，其浓度均在 1ppm 以上；Wei 等11从无刺卡因中分别鉴定出 44 种香气成分，其中 18 种酯类、17 种萜烯类、4 种烯烃，认为异丁酸乙酯、己酸乙酯、DMHF，癸醛，菠萝乙酯，丁酸乙酯及 3-己烯酸乙酯是菠萝的特征香气成分；Elss 等15认为异戊酸甲酯、菠萝甲酯、己酸甲酯、丁酸甲酯、己酸乙酯、菠萝乙
21、酯、菠萝酮和 2，5-二甲基-4-甲氧基-32H呋喃酮是菠萝的主要香气成分；Tokitomo 等16认为菠萝挥发性成分中起乐观作用的主要有 29 种，菠萝酮是最为主要的特征香气成分。本争论结果认为酯类和萜烯类是菠萝香气组成的主要成分；不同品种的香气成分差异很大，Josapine 的主要香气成分为萜烯类，其中顺式 -罗勒烯对该品种奉献率最大；而 Phuket、台农 13、MD-2、MacGregor、台农 21 则以酯类为主要香气成分。聚类分析结果也显示，Josapine 与其他 5 个品种的遗传距离最远。认为顺式 -罗勒烯是菠萝香气的主要成分这一结论目前尚属首次报道，因此 Josapine 可
22、作为菠萝香气育种的一种特别材料。本争论检测出 MD-2 含有 65 种香气成分，其中萜烯类 28 种；台农 21 有 38 种，萜烯类 9 种。而张钰乾12报道称 MD-2 中含有 21 种香气成分，其中酯类 11 种，萜烯类 9 种；台农 21 有 20 种，其中酯类 12 种，萜烯类 1 种，且酯类中的乙酸乙酯、丁酸甲酯，丁酸乙酯，苯乙酸乙酯，戊酸乙酯、辛酸乙酯、苯甲酸甲酯、壬酸甲酯均未被检出，有可能是由于果实的成熟度不全都，或者是由于小峰匹配度低而被遗漏。本争论将保存指数与谱库搜寻结果相结合，可以保证有响应的小峰都能被鉴定出来。【相关文献】1 ForneyCF，KaltW，JordanM
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