6個(gè)菠蘿品種成熟果實(shí)香氣成分分析

劉勝輝等

摘 要 采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，研究Josapine、MacGregor、MD-2等6個(gè)菠蘿品種成熟果實(shí)揮發(fā)物種類的異同。結(jié)果表明：Josapine成熟果實(shí)揮發(fā)物以萜烯類為主，順式β-羅勒烯含量最高，其次為己酸甲酯；Phuket 以酯類為主，異戊酸乙酯含量最高，其次為異戊酸甲酯；臺(tái)農(nóng)13以酯類為主，己酸乙酯含量最高，其次為異戊酸乙酯；MacGregor以酯類為主，含有極少萜烯，辛酸乙酯含量最高，其次為乙酸乙酯；臺(tái)農(nóng)21香氣以酯類為主，含有極少萜烯，己酸甲酯含量最高，其次是乙酸乙酯；MD-2以酯類為主，己酸乙酯含量最高，其次為丁酸乙酯。聚類分析顯示，MD-2、臺(tái)農(nóng)13與Phuket能較好地聚在一起，相似系數(shù)為0.77；引自馬來(lái)西亞的Josapine與其他5個(gè)品種的遺傳差異較大。

關(guān)鍵詞 固相微萃??；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用；菠蘿；香氣成分；聚類分析

中圖分類號(hào) S668.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract The aromatic constituents of mature pineapple（Ananas Cosmosus[L.]Merr.）pulp in 6 cultivars，（Josapine，Macgregon，MD-2，Phuket，Tainung 21 and Tainnung 13）were analyzed using HS-SPME-GC-MS method.Results indicated that both esters and terpenes were main compounds in ripe pineapple fruit pulp. The main aromatic compounds in Josapine were terpenes，and（Z） -β-ocimene were the max，then methyl hexanoate second；For Phuket，the main aromatic compounds were esters with ethyl butanoate as the max and methyl isovalerate second；The main aroma in Tainung 13 were esters and few terpenes with ethyl hexanoate as the max and ethyl isovalerate second；The aroma in MacGregor were mainly esters with octanoic acid ethyl ester as the max，and ethyl acetate the second. The aroma in Tainung 21 were mainly esters and few terpenes with methyl hexanoate as the max and ethyl acetate second. The aroma properties in MD-2 depend on esters with ethyl hexanoate as the max and ethyl butyrate second. Clutster analysis showed that MD-2，Tainung 21 and Phuket could be much closer together，and Josapine introduced from Malaysia were well distinguished from 5 other clutivars.

Key words SPME-GC-MS；HS-SPME-GC-MS；Pineapple；Aromatic components；Cluster analysis

菠蘿（Ananas comosus （L.） Merill）是中國(guó)南亞熱帶地區(qū)最具特色和優(yōu)勢(shì)的熱帶水果之一，成熟果實(shí)散發(fā)出的香氣令人心情愉悅。香氣是評(píng)價(jià)水果品質(zhì)的一個(gè)重要因素，同一水果不同品種的果實(shí)香氣成分差異很大，在草莓[1-2]、蘋果[3]、芒果[4-5]、柑桔[6]等水果中均有報(bào)道。國(guó)外對(duì)菠蘿香氣成分的研究已經(jīng)有60多年的歷史，已檢測(cè)出280多種香氣成分[7-8]。在中國(guó)，近年來(lái)固相微萃取技術(shù)逐漸成熟，目前該技術(shù)已經(jīng)成為菠蘿香氣測(cè)定的主要手段[9-11]，Wei等[11]通過(guò)選取萃取溫度、萃取時(shí)間、萃取頭類型進(jìn)行正交試驗(yàn)，優(yōu)化了菠蘿香氣的提取方法，并對(duì)菠蘿同一果實(shí)不同部位的香氣成分進(jìn)行了研究。劉傳和等[9]測(cè)定了不同成熟度巴厘菠蘿香氣成分；張鈺乾[12]系統(tǒng)地研究了菠蘿不同品種、不同成熟度、不同產(chǎn)地菠蘿的特征香氣成分差異，結(jié)果均表明，菠蘿香氣品質(zhì)受成熟度、品種、產(chǎn)地等因素的影響。

MacGregor、MD-2、Josapine、臺(tái)農(nóng)21、Phuket、臺(tái)農(nóng)13等是中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所新引進(jìn)的品種，MacGregor及臺(tái)農(nóng)21果肉呈深黃色，屬高糖低酸型，口感細(xì)膩，品質(zhì)極優(yōu)；MD-2果肉金黃，維生素C含量高，高糖高酸，香氣濃且留香時(shí)間長(zhǎng)；Josapine風(fēng)味獨(dú)特，香氣持久；臺(tái)農(nóng)13酸度極低，菠蘿特有風(fēng)味濃郁；Phuket果肉質(zhì)地較脆，無(wú)纖維，果肉呈深黃色，香氣濃烈。6個(gè)品種中，除了MD-2和臺(tái)農(nóng)21[12]，有關(guān)其余4個(gè)品種的香氣成分研究尚未見報(bào)道，并且國(guó)內(nèi)所有的研究報(bào)道中，僅根據(jù)譜庫(kù)搜索報(bào)告及保留時(shí)間定性，并未測(cè)定各組分的保留指數(shù)，因而有可能漏掉一些因含量較低而匹配度較低的組分。本研究采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法，通過(guò)將譜庫(kù)搜索與保留指數(shù)定性相結(jié)合，鑒定分析這6個(gè)菠蘿新品種的香氣成分及其相對(duì)百分含量，以期通過(guò)各品種的香氣特性研究為菠蘿香氣育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試菠蘿品種為MacGregor、MD-2、Josapine、臺(tái)農(nóng)21、Phuket、臺(tái)農(nóng)13，以夏季正造果為試驗(yàn)材料，取自中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所菠蘿種質(zhì)資源圃，于2014年6～7月各品種菠蘿果實(shí)小果1/3轉(zhuǎn)黃時(shí)采收，每個(gè)品種隨機(jī)選5個(gè)果。

1.2 方法

1.2.1 菠蘿香氣成分的測(cè)定 香氣成分的萃取及定性參照Wei等[11]的方法，略有改進(jìn)。取樣前先將65 μmPDMS固相微萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口中老化1小時(shí)，老化溫度為250 ℃。將菠蘿果肉勻漿后，取6 g左右樣品迅速裝入20 mL的鉗口樣品瓶中，封好瓶口。將老化好的萃取頭插入樣品瓶頂空部分，確保萃取頭與樣品的距離為1.5 cm，于50 ℃下萃取30 min。然后將萃取頭抽出并插入氣質(zhì)聯(lián)用儀的氣相進(jìn)樣口，于250 ℃解吸1.5 min，進(jìn)行GC-MS檢測(cè)分析。升溫程序：起始溫度為40 ℃，以每分鐘3 ℃升溫到120 ℃，再以每分鐘5 ℃升溫到150 ℃，最后以每分鐘8 ℃升溫到220 ℃。

1.2.2 保留指數(shù)測(cè)定 取C6～C30正構(gòu)烷烴混合標(biāo)準(zhǔn)溶液2 μL，按1.2中所述的方法進(jìn)行萃取、解吸并上機(jī)測(cè)定。將正構(gòu)烷烴保留時(shí)間與樣品中各香氣組分的保留時(shí)間相比較，按照文獻(xiàn)[13]的方法計(jì)算出各組分的保留指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

6個(gè)菠蘿品種果實(shí)的香氣成分經(jīng)上機(jī)分析后得到的總離子流圖見圖1A～F。

2.1 菠蘿果實(shí)的主要香氣成分

使用Nist2005數(shù)據(jù)庫(kù)譜庫(kù)搜索及保留指數(shù)定性相結(jié)合的方法對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析，從6個(gè)菠蘿品種成熟果實(shí)果肉樣品中共鑒定出78種香氣成分（表1），主要由酯類和萜烯類化合物組成，其中酯類共有35種，萜烯類33種，兩者總含量占總百分含量的86%以上；此外還含有少量的酮類、內(nèi)酯、醛類、醇類和其他烯烴等，共11種，總計(jì)不到1%。6個(gè)品種共有的揮發(fā)成分有24種，分別是乙酸乙酯、異丁酸甲酯、丁酸乙酯、異丁酸乙酯、乙酸異戊酯、戊酸乙酯、菠蘿甲酯、菠蘿乙酯、己酸甲酯、3-己烯酸乙酯，己酸乙酯、菠蘿酮、4-甲氧基-2， 5-二甲基-3（2H）-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β-羅勒烯、順式β-羅勒烯、愈創(chuàng)蘭油烴、壬醛、月桂烯。

2.2 6個(gè)菠蘿品種的香氣成分比較

菠蘿香氣成分含量以相對(duì)百分含量表示。Josapine果實(shí)香氣成分有65種揮發(fā)物，其中酯類化合物有24種，占總含量的23.39%；萜烯類有31種，占62.75%；其它烯烴2種；醛類2種；酮類2種；內(nèi)酯類3種。以順式β-羅勒烯含量最高，占總含量的35.93%，其余依次為己酸甲酯（10.1%）、己酸乙酯（8.29%）、反式羅勒烯（5.29%）、古巴烯（5.14%）、別羅勒烯（4.37%），其它含量大于1%的成分還有月桂烯、1，3，5，8-十一碳四烯、α-衣蘭油烯、D-檸檬烯。Josapine香氣成分含有豐富的酯類及萜烯類，以萜烯類為最主要的成分，其癸酸甲酯及絕大部分萜烯均高于其他品種，尤其是順式β-羅勒烯，含量近36%，而其它5個(gè)品種的順式β-羅勒烯含量?jī)H在0.75%～7.56%，該化合物具有類似丁香的香氣，味辛辣；D-檸檬烯及月桂烯具有令人愉快的香氣；丁香烯與古巴烯具有渾厚辛香感，帶有木質(zhì)、樹脂的迷人香味；別羅勒烯具有草香、花香并伴有橙花油氣息，這些萜烯成分賦予Josapine較為奇特的香味。

Phuket果實(shí)香氣成分有63種揮發(fā)物，其中酯類 27種，占總含量的75.26%；萜烯類25 種，占15.04%；其它烯烴2種；醛類2種；酮類2種；內(nèi)酯類3種；醇類1種。含量最高的是異戊酸乙酯，占總含量的11.79%，其余依次為異戊酸甲酯（11.60%）、辛酸乙酯（10.98%）、乙酸乙酯（9.38%）、己酸乙酯（7.67%）、順式β-羅勒烯（7.56%）、己酸甲酯（5.54%）、辛酸甲酯（4.39%）、丁酸乙酯（2.80%）、乙酸異戊酯（2.56%）、丁酸甲酯（1.79%）、癸酸乙酯（1.72%）。在6個(gè)品種中，Phuket果實(shí)香氣成分中異戊酸甲酯、乙酸異戊酯、4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）呋喃酮、愈創(chuàng)蘭油烴、丙位十一內(nèi)酯等的相對(duì)百分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他品種，這些化合物具有較為濃烈的香蕉、桃子、焦糖等風(fēng)味。

臺(tái)農(nóng)13果實(shí)香氣成分有72種揮發(fā)物，其中酯類31種，占總含量的84.54%；萜烯類29種，占8.4%；其它烯烴2種；醛類2種；酮類2種；內(nèi)酯類3種；醇類2種。以己酸乙酯含量最高，達(dá)21.26%，其余依次為異戊酸乙酯（16.59%）、乙酸乙酯（11.24%）、己酸甲酯（10.02%）、異戊酸甲酯（5.78%）、菠蘿乙酯（3.87%），辛酸乙酯（3.53%），其它含量在1%以上的成分有乙酸異戊酯、菠蘿甲酯、反式4-癸烯酸乙酯、辛酸甲酯、丁酸甲酯、己酸乙酯、α-衣蘭油烯。臺(tái)農(nóng)13香氣成分的總離子流圖與MD-2圖譜十分相似，其含有的香氣成分最多，以異丁酸乙酯、乙酸乙酯、己酸甲酯、異戊酸甲酯、菠蘿乙酯為主，各個(gè)含量略低于MD-2，高于其它4個(gè)品種；臺(tái)農(nóng)13香氣成分的萜烯含量中除了β-欖香烯含量最高外，其余都處在中間水平。

MacGregor果實(shí)香氣成分有39種揮發(fā)物，其中酯類25種，占總含量的95.35%；萜烯類4種，占0.93%；其它烯烴2種；醛類2種；酮類2種；內(nèi)酯類2種；醇類2種。以辛酸乙酯含量最高，達(dá)32.14%，其余依次為乙酸乙酯（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、異戊酸乙酯、菠蘿乙酯、4-辛烯酸乙酯、乙酸異戊酯。MacGregor果實(shí)香氣成分以乙酯類為主，辛酸乙酯及乙酸乙酯含量均顯著高于其他5個(gè)品種，兩者都具有水果香氣，特別是辛酸乙酯具有菠蘿、蘋果樣的香韻和白蘭地的酒香味。由于酯類屬易揮發(fā)性物質(zhì)，MacGregor果實(shí)成熟時(shí)極易散發(fā)出香氣。

臺(tái)農(nóng)21果實(shí)香氣成分有38種揮發(fā)物，其中酯類22種，占總含量的85.90%；萜烯類9種，占4.22%；其它烯烴1種；醛類1種；酮類2種；內(nèi)酯類1種；醇類2種。以己酸甲酯含量最高，達(dá)28.51%，其余依次為乙酸乙酯（14.66%）、丁酸甲酯（12.19%）、異戊酸甲酯（11.43%）、辛酸甲酯（6.42%），丁酸乙酯（3.36%）、菠蘿甲酯（2.69%），順式β羅勒烯（2.23%），含量在1%以上的成分還有己酸乙酯，丙酸乙酯。臺(tái)農(nóng)21的香氣組成與MacGregor較為相似，以酯類為其主要成分，僅含有少量萜烯類。其壬醛以及酯類中的丁酸甲酯、己酸甲酯、菠蘿甲酯、辛酸甲酯等甲酯類化合物在6個(gè)品種中含量最高。辛酸甲酯具有濃烈的水果香、甜橙香、花香；己酸甲酯具有揮發(fā)的醚樣氣息，香氣似菠蘿；丁酸甲酯具有香蕉和菠蘿香氣。壬醛還具有玫瑰和柑橘樣的香氣，因此與MacGregor一樣，臺(tái)農(nóng)21果實(shí)成熟時(shí)極易散發(fā)出令人愉悅的香氣。

MD-2果實(shí)香氣成分有65種揮發(fā)物，其中酯類26種，占總含量的87.07%；萜烯類28種，占9.34%；其它烯烴2種；醛類2種；酮類2種；內(nèi)酯類2種；醇類2種。以己酸乙酯含量最高，達(dá)24.66%，其余依次為異戊酸乙酯（19.23%）、己酸甲酯（10.15%）、乙酸乙酯（8.18%）、異戊酸甲酯（7.24%）、菠蘿乙酯（5.26%），順式β羅勒烯（2.72%）、菠蘿甲酯（2.64%）、辛酸乙酯（1.50%），含量在1%以上的成分還有古巴烯、辛酸乙酯、丁酸甲酯。MD-2果實(shí)香氣成分以酯類為主，其己酸乙酯、異戊酸乙酯和菠蘿乙酯的相對(duì)百分含量在6個(gè)品種中最高。異戊酸乙酯和己酸乙酯均具有濃烈的水果和酒香氣，特別是己酸乙酯還具有蘋果、菠蘿、香蕉樣的香氣；菠蘿乙酯具有洋蔥樣香氣，有果香、甜香。6個(gè)品種中僅MD-2含有戊酸甲酯和己酸丙酯，其中己酸丙酯呈菠蘿和黑莓樣香氣，有醚香。

2.3 6個(gè)品種菠蘿果實(shí)香氣成分的聚類分析

菠蘿果實(shí)香氣成分含量豐富且組份很多，不同品種之間含有的香氣成分和含量具有豐富的多樣性。采用DPS2000軟件對(duì)6個(gè)品種菠蘿果實(shí)的78種組份及含量進(jìn)行了聚類分析（圖2）。MD-2與臺(tái)農(nóng)13、Phuket能較好地聚在一起，相似系數(shù)約0.77；MacCgrgor與上述3個(gè)品種的相似系數(shù)約0.66；臺(tái)農(nóng)21號(hào)與上述4個(gè)品種的相似系數(shù)為0.54；Josapine與其他5個(gè)品種的相似系數(shù)只有0.47，遺傳差異最大。

6個(gè)品種中，臺(tái)農(nóng)21，MD-2、臺(tái)農(nóng)13、Josapine均為雜交品種，其中Josapine是馬來(lái)西亞育成的品種，母本為西班牙類，父本為無(wú)刺卡因；臺(tái)農(nóng)13號(hào)母本為臺(tái)農(nóng)8號(hào)，父本為無(wú)刺卡因；臺(tái)農(nóng)21是由3個(gè)親本經(jīng)過(guò)3代雜交混育而成；MD-2由5個(gè)親本經(jīng)過(guò)5代雜交而成。Macgregor及Phuket分別為引自澳大利亞和泰國(guó)的皇后類品種。

3 討論與結(jié)論

Teai等[14]用有機(jī)溶劑萃取法分析法國(guó)波利尼西亞菠蘿新鮮果肉的香氣成分，從中共鑒定了118種物質(zhì)，包括酯類、酮類、羰基化合物、硫化物、酸類、醇類和酚類及雜類化合物，其中以辛酸甲酯、3-甲硫基丙酸甲酯、己酸乙酯、3-甲基-2，5-呋喃二酮含量較高，其濃度均在1ppm以上；Wei等[11]從無(wú)刺卡因中分離鑒定出44種香氣成分，其中18種酯類、17種萜烯類、4種烯烴，認(rèn)為異丁酸乙酯、己酸乙酯、DMHF，癸醛，菠蘿乙酯，丁酸乙酯及3-己烯酸乙酯是菠蘿的特征香氣成分；Elss等[15]認(rèn)為異戊酸甲酯、菠蘿甲酯、己酸甲酯、丁酸甲酯、己酸乙酯、菠蘿乙酯、菠蘿酮和2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）呋喃酮是菠蘿的主要香氣成分；Tokitomo等[16]認(rèn)為菠蘿揮發(fā)性成分中起積極作用的主要有29種，菠蘿酮是最為主要的特征香氣成分。本研究結(jié)果認(rèn)為酯類和萜烯類是菠蘿香氣組成的主要成分；不同品種的香氣成分差異很大，Josapine的主要香氣成分為萜烯類，其中順式β-羅勒烯對(duì)該品種貢獻(xiàn)率最大；而Phuket 、臺(tái)農(nóng)13、MD-2、MacGregor、臺(tái)農(nóng)21則以酯類為主要香氣成分。聚類分析結(jié)果也顯示，Josapine與其他5個(gè)品種的遺傳距離最遠(yuǎn)。認(rèn)為順式β-羅勒烯是菠蘿香氣的主要成分這一結(jié)論目前尚屬首次報(bào)道，因此Josapine可作為菠蘿香氣育種的一種特殊材料。

本研究檢測(cè)出MD-2含有65種香氣成分，其中萜烯類28種；臺(tái)農(nóng)21有38種，萜烯類9種。而張鈺乾[12]報(bào)道稱MD-2中含有21種香氣成分，其中酯類11種，萜烯類9種；臺(tái)農(nóng)21有20種，其中酯類12種，萜烯類1種，且酯類中的乙酸乙酯、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、壬酸甲酯均未被檢出，有可能是因?yàn)楣麑?shí)的成熟度不一致，或者是因?yàn)樾》迤ヅ涠鹊投贿z漏。本研究將保留指數(shù)與譜庫(kù)搜索結(jié)果相結(jié)合，可以保證有響應(yīng)的小峰都能被鑒定出來(lái)。

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