GC-MS法研究成熟度对欧李果香气成分的影响

刘俊英，李双石，闫征，李卫东

（1.北京电子科技职业学院生物工程学院，北京100176；2.中国中医药大学中药学院，北京100102）

欧李果色泽鲜艳，营养丰富，钙含量高达450.36 mg/kg，被誉为“钙果”，原汁中含有19种氨基酸，总含量520.41 mg/100 mL[1-3]，历史上欧李曾被作为“贡品”送往皇室享用。欧李根冠比大，耐旱、耐寒、耐盐碱，适应性强，可以有效防止水土流失，在生态治理中发挥重要作用[4]，欧李于2009年由北京市林木品种审定委员会审定为林木良种，欧李的种植为“京津风沙源治理工程”做出贡献。

随着市场对果品品质要求越来越高以及食品工业对天然风味物质需求的增加，果品香气日益受到关注[5]，水果在成熟过程中，香气成分变化较大[6-10]。如葡萄在成熟过程中醇、醛酮降低，萜类化合物含量增加，在完熟时含量达到最大值，然后开始降低[11]。甜樱桃、苹果、越橘在果实成熟阶段，香气成分和含量差别很大[12]。所以研究者通常希望通过对果品中风味成分的检测所得到的信息来了解其成熟度，观察贮藏过程中品质的变化，以达到对水果及其加工制品质量的控制，风味物质控制已成为果蔬保鲜产品质量的重要指标。

欧李果实颜色鲜艳、风味独特、香气宜人，欧李果在北京7月中下旬成熟，成熟期较短，从八分熟到完熟大约需要一周左右时间，成熟度不好控制，目前对欧李果自然成熟发育过程中和贮存非自然成熟香气成分的变化还不清楚。本研究以“京欧Ⅱ”欧李为试验材料，采用固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术，对欧李果成熟过程中不同发育时期的香气成分的种类和含量进行分析，并分析主要香气物质形成时期，研究欧李果成熟过程中香气成分的变化，对欧李果恰当时期采收和欧李食品研究开发具有指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料

欧李果：“京欧Ⅱ”，采自京北欧李种植有限公司种植基地。欧李果成熟度描述，根据果实的发育阶段，分为绿色期（未熟期）、粉红色（70%～80%成熟）、大红色（80%～90%成熟）和紫红色（95%～100%成熟）。选择10株生长正常的结果树，分别在不同时期摘取粉色期、大红色和紫红色欧李果各1 kg。由于欧李果成熟期比较短，大红色到紫红色成熟期很短，在现场观察等待欧李果成熟。采摘后鲜果，用放有冰袋的保温箱带回实验室，立即进行试验。

1.2 仪器

Agilent7890GC-5975CMS气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）：美国Agilent公司；固相微萃取装置（涂层为二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷共聚物（Divinylbenzene/Carboxen/Polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）-50 μm萃取头：美国色谱科公司；AR2140型电子分析天平：北京成萌伟业科技有限公司；BSG-26型恒温水浴锅：上海一科仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 欧李果香气成分提取

采用顶空固相微萃取法（headspace solid-phase micro extraction，HS-SPME）：将每份样品随机取15个欧李果实，将欧李果去核，用液氮研磨。在15 mL顶空瓶中加入3 g NaCl（其目的为减少被分析物质在水中的可溶性，使更多的挥发性物质挥发至溶液上的顶空并吸附到萃取头上）；准确称取5 g待测欧李果肉样品，插入DVB/CAR/PDMS固相微萃取纤维头，45℃顶空吸附40 min，GC解吸5 min。

1.3.2 GC-MS条件

色谱条件：色谱柱为DB-5ms柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升温程序：起始温度 40 ℃保持 3 min，以4℃/min的速率升到100℃，然后以3℃/min的速率升到220℃，再以8℃/min的速率升到250℃，保持4min；进样口温度为260℃；载气为氦气，纯度≥99.999%，流速1.0 mL/min，不分流，2 min后开阀。

质谱条件：电子方式为轰击离子源，电离能量为70 eV；灯丝发射电流为200 μA，离子源温度为210℃，GC-MS接口温度为240℃。

1.3.3 数据处理

定性：试验谱图数据处理，未知化合物质谱图，由Xcalibur软件系统完成，同时与美国国家标准与技术研究院（national institute of standards and technology，NIST8.1）谱库相匹配，并结合人工图谱解析及资料分析，确认挥发性物质的各个化学成分。

定量：通过峰面积归一化法计算各挥发性化合物的相对百分含量。

2 结果与分析

欧李果不同成熟度的香气成分组成和相对含量见表1。

表1 不同采收成熟度欧李果香气成分及其相对含量Table1 Aroma compounds and relative amount of Chinese Dwarf Cherry with different maturity

表1 不同采收成熟度欧李果香气成分及其相对含量Table1 Aroma compounds and relative amount of Chinese Dwarf Cherry with different maturity

3种成熟度欧李果中共检出75种香气成分，其中酯类47种、醇类5种、醛类3种、酸3种、萜烯类物质12种、烷烃和萘5种。粉红色欧李果检测到脂类33种（96.99%）、醇类 1种（0.94%）、萜烯类 2种（0.53%）；大红色欧李果中检测到酯类36种（90.67%）、醇类4种（5.38%）、醛类1种（0.08%）、酸1种（0.01%）、萜烯类物质5种（2.23%）、烷烃和萘2种（0.34%）；紫红色欧李果检测到酯类41种（83.52%）、醇类5种（8.15%）、醛类3种（0.63%）、酸3种（0.28%）、萜烯类物质12种（4.77%）、烷烃和萘5种（0.82%）。

2.1 采收成熟度对欧李果香气酯类化合物的影响

2.1 采收成熟度对欧李果酯类香气成分种类和相对含量的影响见表1。

由表1可见，随着采收成熟度的增加，粉红、大红到紫红欧李果酯类香气成分的种类增加（分别为33、36、41种），酯类总相对含量降低（分别为99.99%、90.67%、83.52%），不同酯类变化趋势不同。成熟度增加，相对含量降低的酯类的香气成分有18种，其中含量较高的酯类为：（从粉红、大红、紫红欧李果相对含量变化见括号中数据）：辛酸正丁酯（16.42%、14.14%、11.67%）、乙酸己酯（12.45%、11.30%、8.39%）、2-己烯-1-醇乙酸酯（11.95%、9.23%、3.60%）、乙酸叶醇酯（8.54%、7.73%、5.59%）、己酸环己酯（7.15%、4.50%、2.18%）；成熟度增加相对含量升高的酯类香气成分有19种，其中含量较高的酯类是：辛酸正丁酯（16.42%、14.14%、11.67%）、乙酸己酯（12.45%、11.30%、8.39%）、2-己烯-1-醇乙酸酯（11.95%、9.23%、3.60%）、乙酸叶醇酯（8.54%、7.73%、5.59%）、己酸环己酯（7.15%、4.50%、2.18%）。同时检测到γ-癸内酯和γ-十一内酯两种内脂化合物，并随欧李果成熟度增加相对含量增加。

2.2 采收成熟度对欧李果香气醇类、醛类、酸类化合物的影响

采收成熟度对欧李果醇类、醛类、酸类香气成分种类和相对含量影响见图1。

图1 采收成熟度对欧李果醇类、醛类和酸类香气成分相对含量的影响Fig.1 Effect of harvest maturity on relative content of alcohols，aldehydes and acids in Chinese Dwarf Cherry

由图1可见，随着欧李果成熟度增加，醇类、醛类、酸类的种类和相对含量增加。粉红、大红、紫红欧李果醇类香气成分分别为1、4、5种、相对含量分别为0.94%、5.83%、8.15%，从粉红到大红相对含量增幅较大，而大红到紫红增幅相对减小。主要醇类（E）-2-己烯-1-醇，大红（4.33%）的相对含量是粉红（0.94%）的4.60倍，紫红（5.71%）是大红的1.32倍；其次是叶醇，其在粉红欧李果中未检测到，大红到紫红欧李果相对含量分别为0.77%、1.90%；在粉红欧李果中未检测到醛类，从大红色、紫红欧李果醛类香气成分分别为1种、3种，相对含量分别为0.08%、0.63%，含量比较低，主要醛类（E，E）-2，4-己二烯醛、壬醛在紫红欧李果中相对含量分别是0.23%和0.24%；在粉红欧李果中未检测到酸，大红色到紫红欧李果酸类成分分别为1种、3种，相对含量分别为0.01、0.28%，百分含量很低，含量最高的3-甲基，4-葵烯酸在紫红欧李果中相对含量为0.14%。

2.3 采收成熟度对欧李果香气萜烯类化合物的影响

采收成熟度对欧李果萜烯类香气成分种类和相对含量的影响见图2。

图2 采收成熟度对欧李果萜烯类香气成分相对含量的影响Fig.2 Effect of harvest maturity on relative content of terpenes in Chinese Dwarf Cherry

由图2可见，随着欧李果采收成熟度增加，从粉红（2种）、大红（5种）到紫红（12种）萜烯类化合物种类增多相对含量增加，分别是0.53%、2.23%、4.77%，大红色欧李果萜烯类化合物相对含量是粉红欧李果的4.21倍，增幅较大，紫红色欧李果是大红欧李果的2.14倍，增幅相对减小。主要萜烯类化合物是香叶醇和里哪醇，在粉红欧李果中已经检测到，香叶醇从粉红色、大红色到紫红色相对含量分别为0.32%、1.16%、1.39%，大红色是粉红色3.63倍，增幅较大，紫红色是大红色是粉红色3.63倍，增幅较大，紫红色是大红色的1.20倍，增幅减小；里哪醇由粉红色、大红色到紫红色相对含量分别为0.21%、0.88%、1.33%，大红色是粉红色的4.19倍，紫红色是大红色的1.33倍，变化趋势同香叶醇；其次萜烯类化合物是月桂烯、柠檬醛和香茅醇，含量较低，在大红欧李果中检测到。大红色和紫红色3种萜烯类化合物相对含量分为是月桂烯（0.09%、0.68%）、香茅醇（0.10%、0.27%）、柠檬醛（0.10%、0.38%），月桂烯、柠檬醛和香茅醇在大红色到紫红色欧李果中含量增幅较大；再次是橙花醇（0.20%）、柠檬烯（0.10%）、α-蒎烯（0.13%）、异松油烯（0.01%）、（z）3，7-二甲基 2，6-辛二烯醛（0.16%）、紫罗兰酮（0.03%），7种萜烯类化合物在紫红色欧李果中才能检出。

3 讨论与结论

在3种成熟度的欧李果中共检出75种香气成分，脂类47种、醇类5种、醛类3种、酸3种、萜烯类12种，烷烃和萘5种。随着采收成熟度增加，欧李果酯类香气成分种类增加，百分含量降低，醇类、醛类、酸类和萜烯类化合物香气成分种类和百分含量均增加。其中，主要醇类香气成分为（E）-2-己烯-1-醇和叶醇，在大红欧李果中百分含量增幅较大，含量分别为4.33%、0.77%，在紫红欧李果中相对含量分别为5.71%、1.90%；萜烯类化合物在大红、紫红中相对含量高达2.23%、4.77%，主要萜烯类化合物为香叶醇和里哪醇，在大红欧李果中百分含量分别1.16%、0.88%，紫红色相对含量分别为1.39%、1.33%，其次为月桂烯、柠檬醛、香茅醇和橙花醇。成熟欧李果香气浓郁，具有典型的玫瑰香气，并伴有有一定的青草气味，尤其在大红欧李果未成熟果实气味比较明显。