47 份鮮食葡萄種質資源果實香氣品質鑒定分析

荀志麗，馬小河，黃麗萍，王敏，趙旗峰*

（1.山西農業大學 果樹研究所，山西 太原 030031；2.果樹種質資源創新和利用山西省重點實驗室，山西 太原 030031；）

葡萄屬葡萄科（Vitaceae），葡萄屬（VitisL.），栽培葡萄起源時間大約在距今11 000 年前，是最早馴化的水果［1］。葡萄作為世界第二大水果，在世界果樹生產中占有重要位置。我國是全球最大的鮮食葡萄生產國，產量占世界總產量的50%左右，自2011 年以來，我國鮮食葡萄產量已穩居世界首位［2-3］。果實香氣化合物是葡萄品種適應市場需求的一個重要品質，是評價葡萄品質的一個重要指標［4］。葡萄果實中香氣化合物種類眾多，不同葡萄品種，因香氣物質的組分、含量等不同而呈現出不同的香味［5-6］。因此，研究不同鮮食葡萄種質果實香氣品質具有重要意義。

對葡萄香味的研究表明，葡萄果實中香氣化合物的含量對葡萄酒的風味貢獻很大，直接影響葡萄酒的感官特性。品種是影響葡萄果實香味特征的內在及關鍵因素，不同釀酒葡萄、制汁葡萄及鮮食葡萄品種，其葡萄果實中的香氣成分均不同［7-9］。Zhang 等［10］深入分析了4 個釀酒葡萄的香氣成分，發現影響葡萄香氣的主要次生代謝物有萜類和酮類。ángela Díaz-Fernández［11］等對12 個釀酒葡萄品種香氣研究顯示，C6化合物和倍半萜類含量較高。譚偉等［12］對3 個釀酒葡萄及其不同營養系香氣研究，發現不同品種香氣主要呈現物質不同，梅鹿輒348和赤霞珠685 果實中主要香氣成分是β-大馬士酮和苯乙醛，梅鹿輒181 品麗珠c214 果實中主要香氣成分是己酸乙酯和丁酸乙酯。張文文等［13］對巨峰系葡萄夏黑、藤稔、巨峰果實的香氣物質分析的結果顯示，夏黑的主要香氣貢獻物質是芳樟醇和C13類，藤稔的主要香氣貢獻物質是2-甲基丁酸乙酯，巨峰的主要香氣貢獻物質是丁酸乙酯。Xheng 等［14］研究發現釀酒葡萄霞多麗在不同砧木之間果實香氣物質也存在顯著差異。

葡萄果實中含有豐富的香氣化合物，并且品種之間有很大差異。目前國內外對釀酒葡萄香氣的研究較全面和深入，對鮮食葡萄特別是鮮食葡萄香味種質群體研究較少。而釀酒葡萄和鮮食葡萄在不同區域同時起源，遺傳背景差異顯著，馴化路徑各異［1］。因此，為了系統鑒定鮮食葡萄種質資源香氣物質組分及含量分布情況，本文選用來自9 個不同國家的47 份具有不同香味的鮮食葡萄種質，利用頂空固相微萃取氣質聯用技術，通過描述統計分析、相關性分析、主成分分析、偏最小二乘-判別以及香味雷達圖分析等方法，對其成熟果實中的香氣物質成分及含量進行鑒定評價，分析其果實香味的遺傳多樣性，旨在為香味葡萄種質資源的開發利用及核心種質構建提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料采自國家種質資源太谷葡萄圃（37°23N，112°32E，海拔830 m，年均溫10.6 ℃，無霜期160～180 d，年降水量400～600 mm），取樣時間為2021 年6-10 月，具有香氣風味的鮮食葡萄種質資源47 份（表1），其中歐亞種30 份，歐美雜種17 份。分別于每份種質果實成熟期，隨機采集3 株葡萄樹上長勢良好、無病蟲害的健康果實，液氮速凍，-80 ℃保存。

表1 47 份鮮食葡萄種質資源Table 1 47 germplasm resource of table grape

1.2 試驗方法

采用頂空固相微萃取氣質聯用技術測定葡萄成熟果實香氣化合物［4］。操作方法：果實去果梗去核，加維生素C（50 mg·L-1）2 mL，榨汁機勻漿，4 ℃離心20 min，取6 mL 上清液并加1.5 g NaCl和5 μL內標（2-辛醇，155 mg·L-1）于20 mL 空瓶中。提取完成后進行萃取，50 ℃條件下萃取40 min 后將萃取頭（50/30 μm DVB/CAR/PDMS）插入GC 口，熱解析5 min。氣相色譜為Thermo Trace 1300，質譜為Thermo Trace ISQ，毛細管柱為VF-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣為高純氦氣，流速為每分鐘1 mL·min-1。柱溫箱的升溫程序：40 ℃保持5 min，接著以每分鐘5 ℃的速度升溫至230 ℃，保持5 min；再以每分鐘20 ℃的速度升溫至250 ℃，保持5 min。

1.3 統計分析

用Excel 2007 和SPSS22.0 軟件進行統計分析，Duncan 法進行差異顯著性比較（P＜0.05）。利用質譜全離子掃描的圖譜，依據NIST2011 標準譜庫比對結果以及相關文獻的參考對葡萄香氣物質進行定性；以目標化合物峰值和內標2-辛醇峰值的比值乘以內標2-辛醇含量進行定量分析。利用邁維云平臺進行主成分（PCA）分析，利用MetaboAnalyst進行偏最小二乘-判別（PLS-DA）分析。

2 結果與分析

2.1 鮮食葡萄種質果實中香氣物質種類比較

47份種質果實中共檢測到73種香氣物質，不同種質中香氣物質種類表現不同。如圖1 所示按照化學官能團將香氣物質分為7 類，其中C6化合物、醇類、萜類和酯類種類較豐富。巨峰（JF）種質中香氣種類最豐富，其次為藤稔（TR），含有63 種香氣物質，乍娜（ZN）種質中香氣種類最少，僅有36種。

圖1 47 份鮮食葡萄種質資源香氣化合物種類Fig.1 Aroma components in the 47 table grapes resource

2.2 鮮食葡萄種質成熟果實中香氣化合物含量分析

表2為47份葡萄種質成熟果實中香氣化合物含量，不同種質中所含香氣物質含量不同。C6化合物在奧利文（ALW）種質中含量最高為2 616.81 μg·L-1，在早霞玫瑰（ZXMG）種質含量最低僅93.69 μg·L-1，在大粒玫瑰香（DLMGX）、白哈麗麗（BHLL）、維金拉斯（WJLS）種質中含量均較高；酯類物質在藤稔種質中含量最高為344.55 μg·L-1，在乍娜、黑美人（HMR）、東方之星（DGZX）、早康寶（ZKB）、羅吉玫瑰（LJMG）種質中未檢測出；萜烯類物質在奧利文種質中含量最高為3 658.63 μg·L-1，在白哈麗麗、美國綠（MGL）、巨峰（JF）種質中含量極低。

表2 47 份葡萄種質香氣物質含量Table 2 The contents of aroma components in the 47 table grapes 單位：μg·L-1

2.3 鮮食葡萄種質香氣化合物含量的描述性統計分析

對47 份鮮食葡萄種質果實成熟期的香氣物質含量進行描述性統計分析（表3），結果顯示，47 份種質果實中總香氣物質含量范圍為385.57～6 618.33 μg·L-1，平均值為1 340.69 μg·L-1，變異系數為23.51%，含量大于平均值的種質有17份，按照含量高低依次為奧利文、阿登納玫瑰（ADNMG）、茉 莉 香（MLX）、沙 巴 珍 珠（SBZZ）、無 核 翠 寶（WHCB）、秀特玫瑰（TXMG）、愛神玫瑰（ASMG）、瑞都科美（RDKM）、甜菜（TC）、大粒玫瑰香、羅吉玫瑰、藤稔、玫瑰香（MGX）、著色香（ZSX）、白哈麗麗、維金拉斯、秋紅寶（QHB）。香氣物質中萜烯類變異系數最大為37.53%，其次為C6化合物及酯類，變異系數大說明遺傳多樣性豐富。

表3 47 份葡萄種質香氣化合物含量的描述統計分析Table 3 The descriptive statistical analysis of aroma compound contents in 47 table grape germplasm

2.4 主成分分析

香氣值（OAV）是評價葡萄中香氣化合物對香氣貢獻的一個常規指標，通常由香氣化合物的濃度除以其感官閾值得到。為了進一步分析不同葡萄種質之間的差異，以OAV 值大于1 的18 種香氣化合物（表4）為標準，進行主成分分析（PCA）。結果表明（圖2），藤稔、美國綠、白哈麗麗、無核翠寶、奧利文、茉莉香（MLX）、阿登納玫瑰、京早晶（JZJ）、大粒玫瑰香可以很好區分開來，說明這9 份種質在香氣存在特殊性。

圖2 47 份鮮食葡萄香氣化合物主成分分析Fig.2 Principal component analysis

表4 主要香氣物質香氣描述Table 4 Descriptor of main aroma compounds

2.5 偏最小二乘-判別（PLS-DA）分析

為了進一步鑒定上述9 種葡萄種質果實香氣化合物之間的差異，對其進行偏最小二乘-判別分析（PLS-DA）。如圖3 所示，根據變量重要性投影（variable importance in projection，VIP）可得到上述9 個鮮食葡萄特征性香氣化合物。其中己醛和香葉醇VIP 值最高，阿登納玫瑰的果實香氣與芳樟醇關聯性較高；奧利文的果實香氣與己醛、香葉醇、3-己烯醛、α-松油醇、壬醛、β-羅勒烯關聯性較高；白哈麗麗與己醛關聯性較高；大粒玫瑰香與3-己烯醛關聯性較高；京早晶的果實香氣與2-壬烯醛和β-紫羅蘭酮聯性較高；美國綠與己酸乙酯和β-紫羅蘭酮關聯性較高；茉莉香的果實香氣與橙花醇和氧化玫瑰關聯性較高；藤稔的果實香氣與己酸乙酯關聯性較高；無核翠寶的果實與右旋萜二烯和β-大馬士酮關聯性較高。

圖3 不同葡萄種質香氣化合物偏最小二乘-判別分析Fig.3 PLS-DA analysis of aroma compounds from different table grape germplasm

2.6 香味雷達圖分析

為進一步探究不同葡萄種質特征香味，根據主成分分析及聚類分析結果，按照表4 中主要香氣物質的香氣特征累加，得到阿登納玫瑰、奧利文、白哈麗麗、大粒玫瑰香、茉莉香、京早晶、茉莉香、藤稔、無核翠寶9 個葡萄果實的香氣雷達圖（圖4）?？梢钥闯?，9 個不同葡萄品種香味特征顯著不同。藤稔主要表現為果香；無核翠寶主要表現為果香和甜香；奧利文葡萄果實中青草、果香、薄荷味和脂膏香均較突出；京早晶葡萄蜂蜜味濃厚；阿登納玫瑰主要表現為花香、果香和脂膏香。

圖4 香氣雷達圖Fig.4 Aroma radar chart analysis of aroma compounds

3 討論

葡萄果實中揮發性物質含量是影響果實品質的關鍵因素，品種資源多樣性是育種工作的核心，鑒定葡萄種質成熟果實中揮發性物質的組成及含量，對葡萄資源的開發利用及育種具有重要意義。遺傳多樣性與種質群體的變異系數大小相關［15］，本文47 份種質資源中，其香氣化合物組成及含量范圍較大，變異系數較高，說明該47 份鮮食葡萄種質遺傳豐度較高。

葡萄果實中揮發性物質種類較多，其中C6化合物、酯類和萜烯類物質含量較高［16］。香氣化合物包括C6化合物、萜烯、酮類等對葡萄特征風味有重要貢獻，含量各不相同［17］。本文對47 份鮮食葡萄種質資源果實中的香氣化合物測定，同樣發現不同種質資源香氣化合物組分及含量存在差異。有些種質C6化合物種類豐富，比如奧利文；有些種質萜烯類物質豐富，比如奧利文、無核翠寶、阿登納玫瑰等；其中OAV 大于1 的18 種化合物中，主要包括C6化合物、酯、萜烯和酮類，與前人研究結果一致。C6化合物是一類來自脂肪酸代謝途徑的含有6 個C 原子的醇和醛，幾乎存在于所有葡萄種質中，本文47 份鮮食葡萄種質成熟期果實中均含有C6化合物4～11種，大粒玫瑰香種質中含量較高，其中OAV 大于1 的C6化合物有己烯醛和己醛。孫磊等［18］對不同砧木鮮食葡萄香氣研究發現，瑞都紅玉砧木組合中主要以1-己醇、2-己烯醇、2-己烯醛、己醛、己烯醛為主，其中己烯醛含量較高，主成分分析同樣位于第一主成分的正半軸。說明，C6化合物中的己醛和己烯醛對鮮食葡萄果實香味的貢獻率較高。

對9 個釀酒葡萄進行鑒定，發現香氣物質種類最多的是酯類，其次是醛類、酮類和萜烯類［19］。酯類物質主要貢獻果香味，不同種類果實的酯類物質組分及含量存在差異。揮發性酯類物質主要來源于脂肪酸途徑和氨基酸途徑，蘋果果實中主要為乙酸己酯和丁酸己酯［20］，桃果實中以乙酸己酯為主［21］，而香蕉果實中主要為乙酸丁酯和丁酸乙酯［22］。本文47 份鮮食葡萄種質的酯類種類有0～23 種，藤稔和寒香蜜種質中含量較高，按照OAV 大于1 的標準，酯類物質中對香味貢獻大的主要為乙酸甲酯、戊酸乙酯和己酸乙酯。Wu 等［23］對16 個主栽鮮食葡萄品種香氣組分研究發現，酯類物質以乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯為主，其中乙酸乙酯和乙酸丁酯分布較廣，除了陽光玫瑰種質外，其余15 個品種均含有乙酸乙酯，除巨玫瑰種質外，其余15 個品種均含有乙酸丁酯。陳迎春［24］對6 個早熟鮮食葡萄的香氣成分分析得出，紅香蕉和黑香蕉種質中酯類物質己酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯對香味貢獻率較大。說明，釀酒葡萄與鮮食葡萄香氣主要貢獻酯類物質不同，不同鮮食葡萄種質中酯類物質主要貢獻香氣也同樣存在差異。

‘Campbell Early’和‘Muscat of Alexandria’雜交群體的揮發性物質QTL 分析發現，萜烯類、酮類香氣物質具有顯著效應的QTL 位點［25］。萜烯類物質因其香味濃郁，且閾值低，被認為是玫瑰香型葡萄的典型香氣成分［26-27］。另有研究認為香茅醇、芳樟醇、香葉醇、α-松油醇和橙花醇是葡萄呈現玫瑰香味的主要香氣成分［28］。有研究認為芳樟醇、香葉醇、橙花醇是葡萄呈現玫瑰香味的特征香氣成分［29］。孫磊等［30］對香妃和早玫瑰香單萜積累的研究表明，對香味貢獻較大的單萜物質有芳樟醇、β-月桂烯、羅勒烯、氧化玫瑰。Yue［31］等對玫瑰香葡萄單萜物質積累的研究表明玫瑰香葡萄成熟果實中含量較高的單萜烯有芳樟醇、香葉醇和α-萜品烯。譚偉等［32］對早黑寶、秋黑寶、晚黑寶、四倍體玫瑰香果實香氣物質的研究表明，C6醛是各葡萄品種果實芳香物質中最主要的成分，芳樟醇和香葉醇是玫瑰香味葡萄的主要香氣貢獻物質。本文47 份鮮食葡萄果實中萜烯類化合物包括25 種，奧利文、無核翠寶、阿登納玫瑰種質中萜烯類成分種類較多，羅勒烯、β-月桂烯、α-松油醇、橙花醇、芳樟醇、右旋萜二烯、α-萜品烯、氧化玫瑰8 種萜烯化合物是香氣主要貢獻物質，與前人研究一致。萜烯化合物和C13-降異戊二烯化合物可以賦予釀酒葡萄及葡萄酒特殊的香味［33-34］，本文中β-大馬士酮、β-紫羅蘭酮同樣是香氣主要貢獻物質，同時發現了另一種主要香氣物質2-辛酮。

4 結論

本文從47 份鮮食葡萄種質中篩選出9 份具有特征香氣物質種質，分別為藤稔、美國綠、白哈麗麗、無核翠寶、奧利文、茉莉香、阿登納玫瑰、京早晶、大粒玫瑰香，呈現不同香味。并進一步確定了其呈現香味的主要特征香氣物質，分別為己酸乙酯、己酸乙酯和β-紫羅蘭酮、己醛、右旋萜二烯和β-大馬士酮、香葉醇和α-松油醇、橙花醇和氧化玫瑰、芳樟醇、2-壬烯醛和2-辛酮、3-己烯醛。