基于GC-O、OAV和S型曲線法研究西梅特征香氣

張翼鵬，廖頭根，何邦華，牛云蔚，朱建才，王明鋒,

（1.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南 昆明 650231；2.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)香料香精技術(shù)與工程學(xué)院，上海 201418）

水果中的香氣成分種類繁多、結(jié)構(gòu)各異，可以高達(dá)幾百甚至上千種。水果中的主要成分有酸類、酯類、醇類、醛類等，并對不同的水果香氣產(chǎn)生影響。除這些高含量的化合物之外，低含量的成分，特別是含硫化合物，由于其極低的閾值而對水果香氣也具有重要貢獻(xiàn)。這些硫化物廣泛存在于天然水果中，如榴蓮[1]、芒果[2]、葡萄柚[3]等。Chin等[1]在不同品種榴蓮果肉中的鑒定出3,5-二甲基-1,2,4-三硫雜環(huán)戊烷、乙硫醇、二乙基二硫醚等16 種關(guān)鍵的含硫化合物。Fatima等[3]在葡萄柚汁中鑒定出乙酸-3-巰基己酯、1-對-薄荷烯-8-硫醇、3-甲硫基丙醛等15 種含硫化合物。

水果香氣是由成百上千種不同香氣成分組合，而對香氣有重要貢獻(xiàn)的只是其中的一部分。為解決鑒定部分關(guān)鍵特征香氣成分，氣相色譜-嗅聞（gas chromatographyolfactometry，GC-O）和香氣活性值（odor activity value，OAV）等方法應(yīng)運(yùn)而生，并大量應(yīng)用于食品特征香氣鑒定工作中，如蘋果[4]、哈密瓜[5]、草莓[6]、牛肉[7]、扒雞[8]等。雖然GC-O、OAV方法在鑒定特征香氣方面發(fā)揮了重要的作用，但這些方法并沒有考慮香氣成分之間的相互作用，并理想化地認(rèn)為這些成分之間并無相互作用。而由于香氣成分之間存在著復(fù)雜的協(xié)同、掩蓋、加成等作用[9-11]，勢必會影響特征香氣的揮發(fā)性，造成特征香氣鑒定時(shí)并不完全準(zhǔn)確。而通過單一香氣成分添加實(shí)驗(yàn)，比較添加前后重組液香氣或者閾值之間的差異性，可以有效驗(yàn)證香氣成分對整體香氣的貢獻(xiàn)。然而，目前對西梅的研究主要集中在營養(yǎng)成分分析、加工工藝、栽培等方面[12-15]，鮮見西梅特征香氣成分鑒定方面的研究報(bào)道。

西梅是一種低熱量、低脂肪、低糖的食品，富含VC、VK、VA、膳食纖維、鉀、銅、硼等營養(yǎng)成分和抗氧化活成分，有助于預(yù)防諸多疾病[16-17]。除此之外，西梅具有獨(dú)特的風(fēng)味，深受消費(fèi)者的青睞。而香氣是天然水果的重要特性，也是評價(jià)其質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。因此，本研究利用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、氣相色譜-硫磷檢測器（gas chromatography-flame photometric detection，GC-FPD）對西梅中的香氣成分進(jìn)行定性、定量分析；采用GC-O和OAV相結(jié)合方法，鑒定出西梅的特征香氣成分；應(yīng)用S型曲線法對西梅中特征香氣成分進(jìn)行驗(yàn)證。通過對不同品種西梅的特征香氣成分的研究，并找出西梅香氣的差異，旨在為評價(jià)西梅果醬香氣品質(zhì)控制以及飲料生產(chǎn)工藝提供切實(shí)可行理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本實(shí)驗(yàn)所用的西梅品種分別為紅喜梅（Y1）、法蘭西（Y2）、女神（Y3），購買于四川、新疆和山西西梅種植園，采摘時(shí)間分別為2019年8月17日、2019年8月19日、2019年8月17日，采用冷鮮（0～5 ℃）航空運(yùn)輸，隔天送至實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)中選擇成熟度高的西梅樣品，其果質(zhì)堅(jiān)硬度柔軟、甜度適中，并且沒有任何物理損傷。從每個(gè)品種中分別取出4～5 個(gè)西梅，質(zhì)量約為100 g，切成小塊并人工去核，加入到榨汁機(jī)，并加入去離子水（50 g）、5 mL的20%氯化鈉和5 mL 1%氟化鈉溶液。開啟榨汁機(jī)2 min，得到西梅果泥。

標(biāo)準(zhǔn)品：苯乙醇、β-紫羅蘭酮、癸醛、丙酸乙酯、辛醇、2-戊基呋喃、丁酸己酯、檸檬烯、3-甲硫基丙醇、2,4-己二烯醛、戊醛、乙酸、壬醛、反-2-己烯-1-醇、乙酸己酯、3-甲基丁醇、苯甲醛、乙酸乙酯、1-戊烯-3-醇、反-2-戊烯醛、丙位己內(nèi)酯、乙醛、反-2-庚烯醛、辛酸、癸酸、薄荷醇、反-2-己烯酸、順式-3-己烯酸、異丁酸己酯、順-2-己烯醛、3-丁烯-2-醇、乙位環(huán)高檸檬醛、桉葉素、2-甲基-1-丁醇、2-甲基丙醛、乙酸-反-2-己烯酯、戊醇、乙酸葉醇酯、2-丙烯醛、2-乙基呋喃、順-2-庚烯醛、乙位突厥烯酮、己醇、己醛、2-甲基丁醛、(E)-2-己烯醛、3-甲硫基丙醛、苯乙醛、3-甲基丁醛、二甲基二硫醚、辛醛、葉醇、二甲基硫醚、庚醛 上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；C6～C30正構(gòu)烷烴 Sigma-Aldrich（上海）貿(mào)易有限公司。所有標(biāo)準(zhǔn)品純度為98%以上。

1.2 儀器與設(shè)備

7890B-5977B GC-MS聯(lián)用儀、7890A-G1535-80540 GC-FPD 美國安捷倫科技有限公司；ODP-2嗅覺檢測器 德國Gerstel有限公司。

1.3 方法

1.3.1 頂空固相微萃取

采用手動固相微萃取進(jìn)樣，75 μm CAR/PDMS萃取頭。第1次使用前需要對萃取頭進(jìn)行活化，即在GC進(jìn)樣口250 ℃老化60 min。實(shí)驗(yàn)選擇萃取時(shí)間、萃取溫度、添加量分別為45 min、40 ℃和5 g，并在頂空瓶中添加0.1 g含有10 mg/kg 1,3-二氯苯（或0.01 g含有10 μg/kg二丙基二硫化物的內(nèi)標(biāo)溶液），置于水浴中，并定時(shí)搖動。平衡5 min后，將固相微萃取纖維頭推出于頂空瓶的上部空間，萃取一定時(shí)間后，將其取出，并插入GC或GC-MS進(jìn)行解吸和分析，解吸時(shí)間為3 min。

1.3.2 GC-MS參數(shù)

GC條件：HP-5非極性色譜柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為氦氣（99.99%），流速為1 mL/min。升溫程序：初始溫度40 ℃并保持6 min，以3 ℃/min升溫至100 ℃，再以5 ℃/min升溫至230 ℃，并保留10 min。

MS條件：電子電離源；四極桿溫度150 ℃；離子源溫度230 ℃；MS傳輸線溫度280 ℃；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍30～300 u。

1.3.3 FPD參數(shù)

采用7890A型GC儀和FPD進(jìn)行含硫化合物的測定。色譜柱和升溫程序參考1.3.2節(jié)。FPD溫度250 ℃，光電倍增管電壓500 V，空氣流量400 mL/min，氫氣流量40 mL/min，載氣為氮?dú)?，流量?.0 mL/min。

1.3.4 模擬溶液制備

為了消除基質(zhì)帶來的系統(tǒng)誤差，提高西梅香氣成分定量的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)中通過氮?dú)獯祾叩确椒ㄖ苽錁悠返臒o香模擬溶液。將西梅中檢測到的香氣成分加入到Milli-Q去離子水中制備重組液，后用去離子水將重組物稀釋至1∶2、1∶5、1∶10、1∶20、1∶50和1∶100。然后，將0.1 g稀釋重組液和0.01 g含有10 mg/kg 1,3-二氯苯（或含有10 μg/kg二丙基二硫化物）的內(nèi)標(biāo)溶液分別加入含有5 g模型溶液的頂空瓶中，構(gòu)建香氣成分的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.5 香氣成分定性、定量方法設(shè)置

通過對照NIST11、自建庫、標(biāo)準(zhǔn)品保留時(shí)間和保留指數(shù)等信息對西梅中香氣成分進(jìn)行定性。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線法對西梅中的香氣成分進(jìn)行定量分析。根據(jù)構(gòu)建的香氣成分外標(biāo)定量曲線計(jì)算含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=ax＋b，y為峰面積比（香氣成分峰面積/內(nèi)標(biāo)峰面積），x為濃度比（香氣成分濃度/內(nèi)標(biāo)濃度）。所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次。

1.3.6 GC-O條件

采用7890型GC儀配ODP-2嗅覺檢測器端口進(jìn)行嗅聞分析。該系統(tǒng)能夠同時(shí)獲得一個(gè)氫火焰離子化檢測器（flame ionization detector，F(xiàn)ID）信號和嗅探口檢測到的每種化合物的氣味特征。氣相色譜流出物在FID和嗅探口中按1∶1比例進(jìn)行分離。HP-5非極性色譜柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm），GC載氣（氮?dú)猓┝魉?.8 mL/min；升溫程序：初始溫度為40 ℃并保持6 min，以3 ℃/min升溫至100 ℃，再以5 ℃/min升溫至230 ℃，并保留10 min。進(jìn)樣口溫度為250 ℃，采用不分流進(jìn)樣模式，解吸時(shí)間為3 min。實(shí)驗(yàn)中，濕空氣以40 mL/min流速注入嗅探口，以快速去除從嗅探口中洗脫的氣味。每個(gè)小組成員在感官分析之前都需要經(jīng)過培訓(xùn)，以便成員熟悉各種氣味描述。10 名小組成員快速準(zhǔn)確記錄芳香活性化合物從嗅探口中感受到流出物的開始和結(jié)束時(shí)間，并記錄流出物的氣味特征和強(qiáng)度值。其中強(qiáng)度值用0～10 分進(jìn)行評價(jià)，0 分為無、5 分為中等強(qiáng)度、10 分為極端強(qiáng)度。每個(gè)小組成員將重復(fù)3 次實(shí)驗(yàn)，最后取平均值即為流出物的香氣強(qiáng)度。

1.3.7 感官分析

感官評價(jià)小組由接受過系統(tǒng)的培訓(xùn)，具有長期感官分析經(jīng)驗(yàn)的成員組成。小組人員由4 名年齡在23～30 歲的女性和4 名年齡在23～30 歲的男性。感官評價(jià)在30 ℃條件下進(jìn)行，評價(jià)人員采用標(biāo)準(zhǔn)酒杯進(jìn)行香氣嗅聞，樣品隨機(jī)編碼后呈遞給感官評價(jià)人員進(jìn)行感官品評，感官評價(jià)人員盡可能多地描述出每個(gè)樣品的感官屬性，經(jīng)反復(fù)討論和篩選，確定本實(shí)驗(yàn)對西梅的感官描述詞有脂肪香、果香、花香、青香、甜香和硫化物香6 個(gè)香韻。感官實(shí)驗(yàn)采用10 點(diǎn)制打分（0～10 分），其中0代表沒有嗅聞到該香氣，10代表該香氣強(qiáng)度很強(qiáng)。每個(gè)小組成員將重復(fù)3 次實(shí)驗(yàn)，最后取平均值即為香韻強(qiáng)度值。

1.3.8 西梅特征香氣成分驗(yàn)證

根據(jù)GC-MS定性、定量結(jié)果，實(shí)驗(yàn)中配制了缺失A、B、C、D成分的溶液（AR）以及AR中分別加入A、B、C、D成分的溶液（J1、J2、J3、J4）備用。按照Lytra等[18]的描述進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)中安排了13 名小組成員（6 男7 女，年齡22～28 歲）參加測試。在測試開始之前，小組成員被告知香氣物質(zhì)的性質(zhì)并給予標(biāo)準(zhǔn)溶液感受其香氣特征。要求小組成員對每個(gè)化合物進(jìn)行10 次三點(diǎn)選配法測試，體積代表溶液的稀釋度，稀釋倍數(shù)為2，從0.1 mL稀釋到51.2 mL。小組成員以最高濃度開始嗅聞，如果小組成員可以在3 個(gè)樣品（1 個(gè)含有香氣化合物溶液樣品和2 個(gè)空白溶液）中識別含有香氣化合物的樣品，則測試下一個(gè)較低濃度的樣品，以此類推直到小組成員不能正確的辨別為止。所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。通過計(jì)算感官小組嗅聞到的正確識別概率A，進(jìn)一步校正，校正公式為P=（3A－1）/2（其中P為正確識別概率的校正值，A為實(shí)際測得的正確識別概率值），繪制以lg（濃度）為橫坐標(biāo)，以正確識別概率的校正值P為縱坐標(biāo)的曲線。將上述10 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，應(yīng)用S型曲線y=1/（1+e(-λx)）進(jìn)行擬合。當(dāng)縱坐標(biāo)P=0.5時(shí)，對應(yīng)的橫坐標(biāo)為溶液閾值。根據(jù)上述的方法，分別對AR、J1、J2、J3、J4 5 個(gè)溶液進(jìn)行閾值測定并比較，驗(yàn)證A、B、C、D四個(gè)特征香氣成分的重要性。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對不同西梅含量、香氣強(qiáng)度值進(jìn)行單因素方差分析；利用XLSTAT軟件對3 種西梅樣品香氣成分進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 固相微萃取-GC-O鑒定西梅特征香氣成分

表1 西梅香氣成分GC-O結(jié)果Table 1 GC-O analysis results of different varieties of prunes

通過香氣描述、保留指數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)品3 種方法綜合定性分析，共嗅聞出西梅中31 種香氣成分，其中定性27 種成分。從表1可以看出，不同品種西梅樣品之間呈現(xiàn)出差異性的GC-O香氣強(qiáng)度值，其數(shù)值范圍為0.4～9.1。四川紅喜梅西梅中，乙位突厥烯酮具有最高的強(qiáng)度值（8.4），而乙酸呈現(xiàn)為最小的強(qiáng)度值（0.8）；法蘭西西梅中，乙位突厥烯酮具有最高的強(qiáng)度值（8.2），而乙酸乙酯和3-甲基丁醇同時(shí)呈現(xiàn)為最小的強(qiáng)度值（1.1）；女神西梅中，乙位突厥烯酮具有最高的強(qiáng)度值（8.7），而乙酸呈現(xiàn)為最小的強(qiáng)度值（0.4）?？梢钥闯觯? 個(gè)品種西梅中，乙位突厥烯酮都具有最強(qiáng)的香氣強(qiáng)度值，呈現(xiàn)出甜香、花香香氣特征。乙位突厥烯酮的閾值為0.001 3 μg/kg，對西梅香氣具有重要貢獻(xiàn)。從表1可以看出，辛醛、庚醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、己醛、(E)-2-己烯醛等醛類化合物也是西梅樣品中重要的香氣貢獻(xiàn)成分。特別是己醛、(E)-2-己烯醛等六碳醛類化合物基本上都具有“青草、脂肪”香氣[19-20]。通過比較3 個(gè)品種西梅，除辛醛外，庚醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、己醛、(E)-2-己烯醛都在女神西梅中呈現(xiàn)出最強(qiáng)的青香和脂肪香氣。

從表1可以看出，二甲基硫醚（2.8～4.5）、3-甲硫基丙醇（2.9～3.7）、二甲基二硫醚（2.2～3.6）、3-甲硫基丙醛（6.7～7.8）等含硫化合物，同樣具有比較高的香氣強(qiáng)度值，對西梅的香氣也具有重要的貢獻(xiàn)。其中，3-甲硫基丙醛，俗稱菠蘿醛，廣泛存在于蔓越莓、覆盆子等水果中[21-22]，具有“烤土豆、硫化物”香氣特征。在GC-O實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)該成分的香氣強(qiáng)度值范圍為6.7～7.8，是西梅香氣的重要貢獻(xiàn)成分。除上述成分外，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)4 個(gè)未知香氣成分，其保留指數(shù)分別為685、792、966、1 027，分別具有果香、果香、油脂香、花香、甜香、甜香、木香等香氣特征。這些香氣成分強(qiáng)度值的范圍為1.5～3.7，說明對西梅香氣具有一定的貢獻(xiàn)。

2.2 GC-MS、GC-FPD鑒定西梅香氣成分

表2 不同品種西梅香氣成分定量標(biāo)準(zhǔn)曲線及平均含量Table 2 Quantitative standard curve and mean content of volatile compounds in different varieties of prunes

續(xù)表2

實(shí)驗(yàn)中選取紅喜梅（Y1）對不同處理方式香氣成分組成和含量進(jìn)行考察。從表2可以看出，處理前后Y1西梅樣品的香氣成分種類和含量上均存在差異性。未經(jīng)處理的Y1樣品中鑒定出34 個(gè)香氣成分，而處理過的Y1西梅果泥中共鑒定出42 個(gè)香氣成分。進(jìn)一步，對比處理前后的Y1樣品，發(fā)現(xiàn)處理樣品香氣成分的含量普遍高于未處理樣品。這可能的原因是未經(jīng)過處理樣品的香氣來源于果皮表面，含量和種類較少，而處理后樣品香氣成分來自果肉細(xì)胞，其中包含了更加豐富的香氣成分。而本實(shí)驗(yàn)的目的是通過研究西梅果泥中香氣成分，為改進(jìn)西梅果醬、飲料生產(chǎn)工藝提供參考。因此，本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)研究搗碎處理過的西梅的香氣特征。

在3 個(gè)不同品種西梅中，共鑒定出38、35、32 種非含硫香氣成分。而應(yīng)用GC-FPD方法，鑒定出4 種含硫化合物。從表2可以看出，西梅樣品中主要香氣成分分別為己醇（453.14～6 836.14 μg/kg）、(E)-2-己烯醛（926.67～4 153.65 μg/kg）、己醛（438.72～3 567.04 μg/kg）、葉醇（194.26～608.03 μg/kg）、苯乙醛（18.46～446.06 μg/kg）。而薄荷醇（0.21～2.16 μg/kg）、β-紫羅蘭酮（1.05～1.45 μg/kg）、乙位突厥烯酮（1.03～2.14 μg/kg）、癸醛（0.52～2.42 μg/kg）含量較低。而二甲基硫醚、二甲基二硫醚、3-甲硫基丙醛、3-甲硫基丙醇等含硫化合物的含量也較低，分別為1.87～2.65、1.03～2.01、1.07～2.11、3.73～4.83 μg/kg。經(jīng)過干制和腌制處理西梅中主要的香氣成分為苯甲醛、壬醇、己醛、苯甲酸等。造成成分之間差異性的可能原因是西梅的品種、栽培條件、氣候因素等[23]。

表3 不同品種西梅香氣成分OAVTable 3 OAVs of volatile compounds in prunes

從表3可以看出，共有13 個(gè)香氣成分的OAV大于1，其中乙位突厥烯酮（780.0～1 619.2）、己醇（49.4～744.7）、己醛（47.8～388.6）、2-甲基丁醛（20.5～175.1）、(E)-2-己烯醛（11.1～49.7）、3-甲硫基丙醛（5.3～10.3）等具有較高的數(shù)值。因此，這些香氣成分對西梅香氣具有重要貢獻(xiàn)。在這些成分中，乙位突厥烯酮含量不高，但其呈現(xiàn)最高的OAV，原因是該成分具有極低的閾值（0.001 3 μg/kg）。

在前期研究中發(fā)現(xiàn)了乙位突厥烯酮對藍(lán)莓、覆盆子等莓果類香氣具有重要貢獻(xiàn)[26-27]。特別需要指出的是3-甲硫基丙醛、二甲基二硫醚、二甲基硫醚等含硫成分，呈現(xiàn)出較高的OAV，說明這些成分也是西梅香氣的重要貢獻(xiàn)者。但這些成分在GC-MS中并沒有檢測出，而是通過GC-FPD鑒定出，此現(xiàn)象說明單一儀器鑒定香氣成分中的不足。一方面，在掃描模式下，MS的靈敏度較低，很難有效地鑒定微量含硫化合物。另一方面，由于缺乏含硫香氣成分的離子信息，選擇性離子監(jiān)測也有很大的局限性。質(zhì)譜檢測器對微量含硫成分的檢測能力較差。在這種情況下，使用GC-FPD可以改善含硫化合物的檢出，如3-甲硫基丙醛。由于GC-FPD具有專屬性，可以消除其他香氣化合物的干擾，其定量結(jié)果比質(zhì)譜更準(zhǔn)確，導(dǎo)致含硫香氣成分的OAV也更準(zhǔn)確和可靠。

根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)[28-29]報(bào)道，研究人員采用專用含硫檢測器對水果、白酒、啤酒等中的含硫化合物檢測方法進(jìn)行研究，構(gòu)建相對完整含硫化合物的定性、定量方法，而其他非含硫化合物則采用了常規(guī)的MS檢測器。這些研究采用都是借助含硫檢測器的專一性對微量硫化物進(jìn)行分析。因此，應(yīng)該綜合應(yīng)用多種檢測器，特別是使用FPD等特定檢測器，才能更加全面、準(zhǔn)確鑒定西梅等復(fù)雜體系中的特征香氣成分。

從本研究看，GC-O和OAV方法的結(jié)論基本一致，即香氣強(qiáng)度值大的成分，其OAV也較大；香氣強(qiáng)度值小的成分，其OAV也較小，即2 個(gè)方法可以相互驗(yàn)證[30-31]。如在研究中，乙位突厥烯酮、己醇、辛醛、庚醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、己醛、(E)-2-己烯醛等香氣成分同時(shí)具有高香氣強(qiáng)度值和OAV。但是這2 個(gè)方法也會出現(xiàn)矛盾，如苯乙醛具有高的OAV，但其香氣強(qiáng)度值卻不高。而乙酸己酯、丙酸乙酯等香氣成分的情況相反。

由于香氣成分存在的環(huán)境基質(zhì)不同，如水、乙醇、植物油等，而這些體系中閾值大小各不相同，結(jié)果計(jì)算同一體系中香氣成分的OAV時(shí)帶來困難。而GC-O法衡量體系中香氣成分貢獻(xiàn)程度時(shí)也存在一些問題。如不同的嗅聞人員因存在知識面、敏感度、身體狀態(tài)等多方面差異，導(dǎo)致對同一香氣成分的香氣描述和強(qiáng)度值打分存在人為誤差；由于主觀因素，在不同時(shí)間段里，同一嗅聞人員對同種香氣成分的描述也不同等[32]。通過GC-O或者OAV方法，鑒定西梅中的特征香氣成分，但是這2 個(gè)方法并沒有考慮香氣成分之間的相互作用，而是簡單化、理想化的認(rèn)為這些成分以獨(dú)立個(gè)體存在[33]。因此，需要進(jìn)一步通過特征成分的添加等手段，驗(yàn)證特征香氣鑒定的準(zhǔn)確性。

2.3 西梅香氣成分PCA

圖1 西梅樣品和特征香氣成分PC1與PC2散點(diǎn)載荷圖Fig. 1 PCA loading plot of PC1 versus PC2 for characteristic aroma compounds in prunes samples

PCA是利用降維的思想，在保證原來的指標(biāo)信息損失很少的情況下，將多個(gè)變量化為少數(shù)幾個(gè)主成分的統(tǒng)計(jì)方法[34-35]。本實(shí)驗(yàn)利用PCA方法研究西梅樣品和特征香氣成分之間的相關(guān)性。從圖1可以看出，PC1構(gòu)成的信息量占總信息量的75.63%，PC2占24.37%。對PC1正軸（因子負(fù)荷＞0.7）有積極貢獻(xiàn)的主要成分有庚醛（0.865）、辛醛（0.763）、二甲基二硫醚（0.785）、3-甲基丁醛（0.987）、苯乙醛（0.998）、3-甲硫基丙醛（0.944）、(E)-2-己烯醛（0.982）、2-甲基丁醛（0.999）、己醛（0.842）、乙位突厥烯酮（0.992）。在PC1負(fù)軸，主要成分（因子負(fù)荷＜－0.7）僅有己醇。同樣的，對PC2正軸（因子負(fù)荷＞0.7）有積極貢獻(xiàn)的主要成分只有葉醇（0.9），而在PC2負(fù)軸，主要成分（因子負(fù)荷＜－0.7）僅有二甲基硫醚。

而從樣品區(qū)分看，3 個(gè)不同品種的樣品可以明顯區(qū)分開來，即法蘭西品種位于PC1負(fù)軸和PC2正軸區(qū)域，紅喜梅品種位于PC1負(fù)軸和PC2負(fù)軸區(qū)域，而女神品種位于PC1正軸和PC2負(fù)軸區(qū)域。

進(jìn)一步結(jié)合樣品和香氣成分可以看出，法蘭西品種所在的位置與葉醇較接近。該結(jié)果表明，其他香氣成分相比，葉醇對法蘭西品種的香氣相關(guān)性最強(qiáng)。而庚醛、辛醛、二甲基二硫醚、3-甲基丁醛、苯乙醛、3-甲硫基丙醛、(E)-2-己烯醛、2-甲基丁醛、己醛、乙位突厥烯酮與女神品種西梅的香氣密切相關(guān)。己醇和二甲基硫醚所在位置與紅喜梅品種西梅的位置對應(yīng)，表明這2 種香氣成分對紅喜梅品種西梅樣品香氣影響最強(qiáng)。由此可以看出，不同品種西梅之間在香氣成分上有明顯差異。

2.4 西梅香韻結(jié)構(gòu)分析

圖2 3 種西梅感官分析圖Fig. 2 Sensory analysis results of three varieties of prunes

實(shí)驗(yàn)中對3 種西梅樣品進(jìn)行感官評價(jià)，并對“脂肪香”、“果香”、“花香”、“青香”、“甜香”和“硫化物香”6 個(gè)香韻指標(biāo)進(jìn)行綜合打分，如圖2所示。由方差分析表明，樣品中“脂肪香”、“青香”、“果香”和“硫化物香”4 個(gè)香韻顯示出顯著差異（P＜0.05），即說明每個(gè)樣品的香氣強(qiáng)度各不同。由圖2可以看出，西梅Y3具有最強(qiáng)“青香”、“脂肪香”、“甜香”、“花香”和“硫化物香”香韻強(qiáng)度值。

“青香”和“脂肪香”香韻具有類似的香氣，往往2 個(gè)香韻同時(shí)存在于同一個(gè)成分中，但也各有特點(diǎn)。“青香”香韻側(cè)重于青草、樹葉散發(fā)的香氣特征；而“脂肪香”香韻側(cè)重于柑橘皮等散發(fā)的香氣。結(jié)合GC-O分析結(jié)果，“青香”和“脂肪香”香韻包含的化合物有己醇、戊醛、己醛、庚醛、(E)-2-己烯醛、反-2-庚烯醛等，即C6～C10的醇類或者醛類化合物往往具有“青香”和“脂肪香”香氣[19-20]。

在西梅樣品中，與這2 個(gè)香韻相關(guān)的醛類和醇類成分對整體香氣起著重要作用。這些化合物含量與香氣品質(zhì)呈一定的相關(guān)性。當(dāng)高濃度時(shí)，這些成分呈現(xiàn)出難聞的惡心氣味，并降低了西梅樣品的香氣品質(zhì)；而當(dāng)?shù)蜐舛葧r(shí)，這些成分呈現(xiàn)出令人愉快的香氣，并賦予樣品香氣舒適、愉悅感受。因此，香氣成分對整體香氣的正負(fù)貢獻(xiàn)與含量大小密切相關(guān)。

“花香”香韻也是西梅中重要的香韻結(jié)構(gòu)，對西梅的其他香韻具有修飾作用。由GC-O分析可知，“花香”香韻主要由β-紫羅蘭酮和未知物3等香氣成分貢獻(xiàn)。從OAV計(jì)算結(jié)果看，β-紫羅蘭酮的OAV均小于1，說明該成分對西梅香氣貢獻(xiàn)很小。同樣的，與“甜香”香韻相關(guān)的香氣活性化合物主要是乙位突厥烯酮。根據(jù)OAV計(jì)算結(jié)果，該成分具有最大的OAV。因此，“甜香”香韻是西梅香氣的重要組成部分。根據(jù)GC-O和OAV，與“硫化物香”香韻密切相關(guān)的香氣成分為3-甲硫基丙醛和二甲基硫醚。從感官結(jié)果看，該香韻的總體分值都不高，分別為2.9、2.4和3.8。這說明“硫化物香”香韻對西梅總體香氣具有相對次要作用。

西梅Y3樣品中具有最高的“果香”香韻強(qiáng)度值，而在Y2樣品感官評分最低?！肮恪毕銡馐俏髅氛w香氣最基本的組成部分，是衡量西梅香氣品質(zhì)的重要指標(biāo)?！肮恪毕沩嵵饕c酯類化合物相關(guān)。根據(jù)GC-O結(jié)果，丙酸乙酯、乙酸己酯和乙酸己酯表現(xiàn)出相對較高的香氣強(qiáng)度值，即這些化合物對西梅“果香”具有重要貢獻(xiàn)。

2.5 應(yīng)用S型曲線法驗(yàn)證西梅特征香氣成分

根據(jù)西梅香氣成分中OAV和GC-O測定結(jié)果，選擇己醛、乙位突厥烯酮、3-甲硫基丙醛、反-2-戊烯醛4 個(gè)香氣成分進(jìn)行研究，以驗(yàn)證2 個(gè)方法鑒定西梅香氣貢獻(xiàn)的準(zhǔn)確性。如圖3所示，己醛、乙位突厥烯酮、3-甲硫基丙醛3 種香氣成分在不同程度上降低了芳香重組液的閾值，降低比例分別為0.43、0.33、0.44。而反-2-戊烯醛提高了芳香重組液的閾值，其比例為1.09。

圖3 西梅4 種特征香氣成分添加前后對重組液閾值的影響Fig. 3 Effect of addition of four characteristic compounds on the AR to detect the variation in threshold

西梅特征香氣成分中，乙位突厥烯酮降低重組液閾值的效果最顯著，表明它的加入可以最大程度地提高重組液香氣強(qiáng)度。此結(jié)論與乙位突厥烯酮具有最大的OAV和香氣強(qiáng)度值結(jié)果一致?？赡艿脑蚴且椅煌回氏┩腿芤褐衅渌銡獬煞种g產(chǎn)生的協(xié)同作用。己醛和3-甲硫基丙醛降低重組液閾值的效果接近，表明它們的加入增強(qiáng)重組液的香氣強(qiáng)度能力相當(dāng)。而反-2-戊烯醛的加入，提高了重組液的閾值，降低了重組液的香氣強(qiáng)度值。可能的原因是反-2-戊烯醛和溶液中其他香氣成分之間產(chǎn)生的掩蓋作用，從而降低了重組液中香氣成分的揮發(fā)性。香氣成分之間存在著復(fù)雜的協(xié)同、掩蓋、加成等作用[36]，勢必會影響香氣成分的揮發(fā)性能，這與本課題的研究結(jié)論一致。

3 結(jié) 論

通過對3 個(gè)不同品種西梅進(jìn)行GC-MS、GC-FPD研究，共鑒定出38、35、32 種非含硫香氣成分和4 種含硫化合物。而通過GC-O和OAV實(shí)驗(yàn)，顯示乙位突厥烯酮、己醇、己醛、2-甲基丁醛、(E)-2-己烯醛、3-甲硫基丙醛等具有較高的數(shù)值，說明這些成分是西梅主要特征性香氣成分。進(jìn)一步對西梅樣品和特征香氣成分進(jìn)行PCA，發(fā)現(xiàn)不同西梅與特性香氣之間的相關(guān)性不一致，表明不同品種西梅之間在香氣成分上有明顯差異。最后，選擇己醛、乙位突厥烯酮、3-甲硫基丙醛、反-2-戊烯醛4 個(gè)香氣成分，驗(yàn)證西梅特征香氣鑒定準(zhǔn)確性。結(jié)果表明，對西梅香氣貢獻(xiàn)程度大的香氣成分對重組液閾值的降低效果最顯著，即這些成分可以明顯地提高重組液香氣強(qiáng)度。對不同品種西梅的特征香氣成分的研究，并找出西梅香氣的差異，為西梅的有效利用提供科學(xué)依據(jù)。