魏長賓 劉勝輝 陸新華 吳青松 孫光明

摘 要 對12份菠蘿品種的果實香氣成分采用聚類分析和主成分分析方法進行多樣性研究。結(jié)果表明：不同品種菠蘿果實香氣成分種類含量變化差異較大，聚類分析在相關(guān)系數(shù)距離19時，分為4個類群；主成分分析顯示120種揮發(fā)性成分簡化得到3個主成分包含27個香氣成分，綜合得分顯示密寶菠蘿最高。本研究結(jié)果可對菠蘿果實香氣品質(zhì)進行評價，有助于加快菠蘿選育種進程。

關(guān)鍵詞 菠蘿；香氣成分；多樣性；主成分分析

中圖分類號 S668.3 文獻標識碼 A

Aroma Volatile Compounds Diversity Analysis of Pineapple Fruits

WEI Changbin1，LIU Shenghui1，2，LU Xinhua1，2，WU Qingsong1，2，SUN Guangming1，2*

1 South Subtropical Crop Reseaech Institude， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences /

Key Laboratory of Tropical Fruit Biology， Ministry of Agriculture， Zhanjiang， Guangdong 524091，China

2 Pineapple Germplasm nursery（Zhanjiang）， Ministry of Agriculture， Zhanjiang， Guangdong 524091，China

Abstract The diversity of aroma volatile compounds from 12 pineapple varieties were studied. Cluster analysis and principal component analysis were used to evaluate the experimental results. A high variability of aroma volatiles compounds were found among 12 pineapple varieties. Cluster analysis showed that these pineapple varieties were separated into four groups when correlation coefficient distance was 19. Principal component analysis suggested 120 compounds identified could be simplified to 3 components including 27 compounds， and Mibao variety reached the highest comprehensive score. The results had a certain applied value for assessing aroma qualities and improving the breeding process of pineapple.

Key words Pineapple；Aroma volatile compounds；Diversity；Principle component analysis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.02.032

菠蘿[Ananas comosus（L.）Merrill] 屬于鳳梨科（Bromeliaceae），鳳梨屬（Ananas Merr.）多年生單子葉常綠草本植物。菠蘿是一種重要的熱帶經(jīng)濟水果，主要分布在泰國、菲律賓、巴西、印度尼西亞、哥斯達黎加、中國、印度、尼日利亞、墨西哥和越南等國家和地區(qū)。中國是世界菠蘿生產(chǎn)大國之一，近年來引進不少優(yōu)良菠蘿品種，有必要進行種質(zhì)評價和利用研究。

構(gòu)成果實風味的香氣成分主要取決于果實種質(zhì)、品種、栽培措施等因素，產(chǎn)生于果實發(fā)育期間、采收和保存過程。種菠蘿果實揮發(fā)性成分報道已有380鐘， 但是僅有一小部分有助于菠蘿的香氣[1]。果實香氣作為菠蘿的重要品質(zhì)指標之一，已在品種[2-3]、種植區(qū)域[4-5]、成熟時期[6]、果實成熟過程[7-8]、貯藏條件[9]和果實部位[10-11]等方面的研究較多。菠蘿果肉的凍融處理導致香氣成分的減少[12]。Steingass等[13]研究了菠蘿成熟期和運輸方式對菠蘿香氣的影響，指出完熟采收空運的菠蘿δ-辛內(nèi)酯， γ-內(nèi)酯類等香氣濃郁，而綠熟期采收海運的菠蘿的乙酯、乙酸酯、乙酰氧基酯成分含量增加。Pickenhagen等[14]報道菠蘿香氣成分最多的是酯類，特別是己酸乙酯和己酸甲酯含量很高，形成菠蘿的特征香氣。

一些學者已經(jīng)從形態(tài)、產(chǎn)量和外觀品質(zhì)、精細化學成分、礦質(zhì)元素、糖酸組分、酚類物質(zhì)等方面對菜用大豆、大花紅景天、新疆野蘋果、野生櫻桃李等方面對植物的遺傳多樣性進行了研究[15-18]。野生櫻桃李、新疆野蘋果和秋水梨的果實揮發(fā)性化合物的遺傳多樣性也有研究[17，19-21]。劉衛(wèi)國[22]、竇每安等[23]從分子水平上研究了菠蘿種質(zhì)的遺傳多樣性，但尚未有菠蘿果實香氣成分的多樣性研究。研究菠蘿果實香氣成分的多樣性，旨在探討各品種果實香氣成分的差異，有助于為菠蘿種質(zhì)資源評價、挖掘和利用及新品種選育等提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

12個菠蘿品種采自農(nóng)業(yè)部湛江菠蘿種質(zhì)資源圃，包括金菠蘿、Phetchaburi#1、Fresh Premium、冬蜜（臺農(nóng)13號）、蘋果（臺農(nóng)6號）、無刺卡因（無吸芽）、無刺卡因、昆士蘭卡因、New Puket、神灣、金鉆（臺農(nóng)17號）、密寶（臺農(nóng)19號）。

1.2 方法

1.2.1 前處理方法 每個品種選取成熟期一致（果實基部2～3層小果呈現(xiàn)黃色，成熟度9成左右）的5個果實， 將5個果實的果肉混勻后稱取10.0 g，放入頂空瓶，采用固相微萃取SPME-GC/MS方法進行果實香氣成分分析。

1.2.2 SPME-GC/MS測定方法 香氣的提取、分析參照Wei等[24]的研究方法。

色譜條件：采用HP-5MS毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），柱溫采用程序升溫，初溫60 ℃以4 ℃/min升至120 ℃，再以6 ℃/min升至200 ℃，保持5 min；進樣口溫度250 ℃，采用不分流進樣模式，載氣He，流量1.0 mL/min。萃取頭在進樣口處于250 ℃下脫附2 min。

質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源（EI）；檢測器電壓350 V；離子源溫度230 ℃；接口溫度250 ℃；電子能量70 eV；掃描質(zhì)量范圍35～335 amu。

化合物的鑒定采用NIST05譜庫檢索分析，定量分析采用峰面積歸一化法求各成分相對百分含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

將1.2.2分析結(jié)果基礎(chǔ)上，針對實驗中所鑒定的主要香氣成分，采用相關(guān)系數(shù)距離的聚類方法，對12個菠蘿品種的香氣成分通過類間相關(guān)系數(shù)距離進行R型聚類分析，數(shù)據(jù)標準化后進行主成分分析。所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 16.0軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要香氣成分

12個菠蘿品種共檢測出了120種揮發(fā)性成分，結(jié)果見表1。鑒別出的化合物相對含量變異幅度為46.34%～87.02%，數(shù)量變異幅度為15～45種；己酸甲酯、辛酸甲酯在12個品種均檢測出，相對含量范圍分別為2.10%～40.36%、1.79%～14.95%。

2.2 菠蘿品種香氣成分的聚類分析

由圖1可知，相關(guān)系數(shù)距離為19時，可以把它們分成4大類，第一類包括金菠蘿、Phetchaburi#1 、Fresh Premium、冬蜜（臺農(nóng)13）、蘋果（臺農(nóng)6）；第二類包括昆士蘭卡因、New Puket、神灣；第三類包括金鉆（臺農(nóng)17）、密寶（臺農(nóng)19）、無刺卡因；第四類包括無刺卡因（無吸芽）。

第三類的臺農(nóng)17號和臺農(nóng)19號親緣關(guān)系較近，2個品種均以無刺卡因為母本，Rough為父本雜交而成，與無刺卡因品種聚為一類。聚類結(jié)果表明，每一類中品種的香氣成分種類較為接近。

2.3 果實香氣成分的主成分分析

選取12個品種共32個主要香氣成分進行主成分分析，通過主成分特征值及貢獻率表（表2）可知，前3個主成分的貢獻率分別為31.65%、26.86%、16.65%，它們的累積貢獻率達到75.16%，因此，提取3 個主成分，即 m=3。從旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣表（表3），可知3個主成分包含了27個果實香氣成分，基本反映了菠蘿品種香氣成分的全部信息。

由表3可知，第1主成分主要反映2-甲基丁酸甲酯、己酸乙酯、甲酸辛酯、Z-4-辛烯酸甲酯、癸酸甲酯、β-欖香烯、表雙環(huán)倍半水芹烯、α-依蘭烯、α- 香檸檬烯、α-古云烯、δ-杜松烯、貝殼杉-16-烯等成分的信息。

第2主成分主要反映E-羅勒烯、Z-羅勒烯、γ-己內(nèi)酯、壬醛、辛酸甲酯、別羅勒烯、1，3，5，8-十一碳四烯、辛酸乙酯、α-萜品醇、癸醛、γ-辛內(nèi)酯等成分的信息。

第3主成分主要反映己酸甲酯、3-甲硫基丙酸乙酯、DL-3-乙酰氧基丁酸乙酯、癸酸乙酯等成分的信息。

根據(jù)各主成分的貢獻率可以得到主成分綜合評價指數(shù)，在本研究中，主成分綜合評價指數(shù)F=0.42F1+0.36F2+0.22F3。

12個菠蘿品種的3個主成分得分見表4，可見綜合排名密寶為第一，昆士蘭卡因品種排名最后。

3 討論與結(jié)論

利用AFLP、SRAP、SCoT等分子生物學技術(shù)分析菠蘿種質(zhì)資源的遺傳多樣性報道較多[22-23]。但是針對不同種質(zhì)資源果實香氣成分的遺傳研究較少，主要是由于其遺傳比較復雜，不同自交或雜交組合所含有的成分不同，同種成分在不同組合中的分離情況也不完全相同[25-26]。研究表明，在新疆野蘋果果實中揮發(fā)性化合物組分的變異幅度及變異系數(shù)最大[20]。

本研究中，金菠蘿、冬蜜和蘋果等菠蘿品種聚為一類，與竇美安等[23]和陳香玲等[27]的研究結(jié)果將金菠蘿單獨聚為一類有區(qū)別。金鉆、蜜寶品種的母本為smooth cayenne，父本為roguh，SCoT 標記將其與無刺卡因、神灣等歸為一類[27]，SRAP標記將密寶、神灣歸為一類，無刺卡因歸為一類[23]，而本研究中將金鉆、密寶和無刺卡因歸為一類，而神灣與昆士蘭卡因歸為一類。菠蘿香氣成分聚類結(jié)果與分子標記結(jié)果不一致，可能是由于菠蘿的遺傳背景較為復雜，不同類型的品種間雜交后代存在較大的性狀分離，尤其是果實香氣成分在雜交后代經(jīng)多代選育后有了較為劇烈的變異。

目前主成分分析法已經(jīng)應(yīng)用于杏、桃和芒果的果實品質(zhì)性狀的遺傳多樣性研究[28-30]。本研究利用主成分分析法分析了菠蘿果實香氣成分結(jié)果表明，第1主成分主要以酯類和萜類為主，第2主成分主要以萜烯類為主，還有少量醇、醛和內(nèi)酯等，第3主成分主要以酯類為主，這些主成分具有較強的代表性，可以作為評價菠蘿果實香氣品質(zhì)的重要指標。

本研究結(jié)果表明，利用菠蘿重要的果實品質(zhì)指標-果實香氣成分來進行多樣性分析的結(jié)果與分子生物學技術(shù)手段獲得的結(jié)果存在一定差異，反映了香氣成分遺傳的復雜性，難以評價菠蘿果實的香氣品質(zhì)，但利用菠蘿香氣成分的主成分分析確定的3個主成分，可以在一定程度上對菠蘿果實香氣品質(zhì)進行評價，有助于挖掘利用菠蘿種質(zhì)資源和加快菠蘿品種選育進程。

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