陳玉蓉,李霽昕,杭　潔,何英霞,徐　瓊,蔣玉梅,*

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730070;2.蘭州市農(nóng)業(yè)科技研究推廣中心,甘肅蘭州 730010)

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栽培土壤對(duì)“中國(guó)苦水玫瑰花”香氣構(gòu)成的影響

陳玉蓉1,李霽昕1,杭潔1,何英霞1,徐瓊2,蔣玉梅1,*

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730070;2.蘭州市農(nóng)業(yè)科技研究推廣中心,甘肅蘭州 730010)

中國(guó)苦水玫瑰花,香氣,栽培土壤,構(gòu)成,相關(guān)性

鈍齒薔薇和中國(guó)玫瑰的雜交食用玫瑰“中國(guó)苦水玫瑰”(R.sertata×R.rugosa)屬薔薇科、薔薇屬植物,有“金花”之美譽(yù)[1],是香精、食品、藥品及日用化工生產(chǎn)中重要的原料之一。

香氣是食用玫瑰品質(zhì)的關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo),決定著其核心產(chǎn)品玫瑰精油的構(gòu)成、品質(zhì)及得率。玫瑰品種、栽培土壤、環(huán)境溫度及降雨量等栽培環(huán)境因素[2]和管理因子均會(huì)影響玫瑰的香氣構(gòu)成及其產(chǎn)品的品質(zhì)[3]。目前,關(guān)于玫瑰花香氣的研究主要集中在特征香氣成分的分析[4]、關(guān)鍵致香成分合成機(jī)理[5-8]、栽培農(nóng)藝措施、花瓣采摘期、環(huán)境條件及采后保藏方式對(duì)其香氣組分的影響等[9]方面。玫瑰特征香氣成分包括香茅醇、香葉醇、橙花醇、芳樟醇、苯乙醇、檸檬醛、壬醛、苯乙醛和玫瑰醚[10]等,而對(duì)香氣有重要貢獻(xiàn)的萜烯類香氣組分主要由甲羥戊酸途徑(MVA)在花瓣表皮細(xì)胞層中合成,其中的香葉醇與橙花醇還可通過(guò)-SH催化轉(zhuǎn)化為β-香茅醇[11];隨花期延長(zhǎng),玫瑰花瓣中香茅醇、香葉醇、橙花醇的含量將隨氣溫的升高而下降,另外,花期降雨也會(huì)影響玫瑰花的香氣品質(zhì),使乙酸香葉酯、α-蒎烯、二十烷及二十一烷的含量顯著增高[9];栽培土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素構(gòu)成直接影響植物的營(yíng)養(yǎng)吸收和代謝進(jìn)而影響植物的香氣品質(zhì),有研究指出富含K、Mg、P的土壤有助于茶葉中芳樟醇及其氧化物等萜烯類、脂肪族類和芳香族醇類香氣物質(zhì)的合成[12],N、Ca、Mg、Fe則有利于色素類物質(zhì)的形成,進(jìn)而提高煙草的香氣品質(zhì)[13],Zn、Mn等微量元素可提高烤煙煙葉及糙米中香氣物質(zhì)的總量[14-15],K+和Mg2+在蘋果和巨冷杉的萜烯類香氣代謝途徑中會(huì)影響萜烯合酶(TPSs)的活性,進(jìn)而影響萜烯類香氣物質(zhì)的合成,S則會(huì)間接影響冷杉中α-蒎烯和β-蒎烯的比例[16]。然而,目前關(guān)于栽培土壤構(gòu)成對(duì)玫瑰花香氣構(gòu)成及其關(guān)鍵致香組分的影響鮮見報(bào)道。

本文以甘肅特色玫瑰品種“中國(guó)苦水玫瑰”為研究對(duì)象,采用頂空固相微萃取氣相色譜-質(zhì)譜(HS-SPME-GC/MS)聯(lián)用技術(shù)和離子色譜技術(shù)分析“中國(guó)苦水玫瑰”花瓣香氣和栽培土壤構(gòu)成,探討玫瑰香氣構(gòu)成與栽培土壤構(gòu)成的相關(guān)性,以期為“中國(guó)苦水玫瑰”栽培規(guī)范化管理及香氣品質(zhì)調(diào)控提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

“中國(guó)苦水玫瑰”花瓣2013年5月下旬于上午10點(diǎn)前分別采摘于永登縣苦水鎮(zhèn)上新溝村及分別與其相距41.3公里和19.0公里的大同鎮(zhèn)王家坪村和紅城鎮(zhèn)玫瑰種植基地,選取杯狀的花朵,去花托、花蕊、避光密封,分別標(biāo)為上新溝樣品、大同樣品和紅城樣品,-80 ℃下保存,待測(cè);栽培土壤分別于三個(gè)玫瑰采摘區(qū)選取8個(gè)取樣點(diǎn),蛇形取樣法取耕作層土樣,混合、密封、常溫貯存待測(cè);內(nèi)標(biāo):2-辛醇色譜純，美國(guó)Sigma公司。

氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)、TG-WAXMSA(60 m×0.25 mm×0.25 μm)色譜柱美國(guó)Thermo scientific公司;Fiber(57328-U,DVB/CAR/PDMS,50/30 μm ,2 cm)固相微萃取頭美國(guó)SUPELCO公司;DIONEX ICS-1500離子色譜儀美國(guó)DIONEX公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1香氣組分富集精確稱取室溫解凍后的固態(tài)樣品3.000 g于20 mL的樣品瓶中,加入NaCl 0.6 g,內(nèi)標(biāo)2-辛醇(無(wú)水乙醇稀釋,0.822 g/mL)30 μL,密封、振蕩、混勻,插入活化的頂空固相微萃取(SPME)器,40 ℃恒溫頂空吸附30 min,取出SPME于氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀220 ℃解析10 min。

1.2.2氣相-色譜質(zhì)譜(GC-MS)條件不分流進(jìn)樣,20 min后打開分流閥,分流比20∶1,進(jìn)樣口溫度:220 ℃,載氣(高純He):1.0 mL·min-1,接口溫度:200 ℃,離子源:EI(70 eV),掃描質(zhì)量范圍45～500 amu。程序升溫:初溫50 ℃,6 ℃/min至140 ℃,2 ℃/min至200 ℃(5 min)。

1.2.3栽培土壤構(gòu)成分析水土比5∶1混合振蕩、過(guò)濾,濾液過(guò)0.22 μm膜后上離子色譜儀分析,進(jìn)樣量:25 μL;陽(yáng)離子:IonPac CS12分析柱(4 mm×250 mm),IonPac CG12保護(hù)柱(4 mm×50 mm),淋洗液:18 mmol/L甲烷磺酸溶液,流速:1.0 mL/min;陰離子:IonPac AS22(4 mm×250 mm)分析柱,IonPac AG22(4 mm×50 mm)保護(hù)柱,淋洗液:4.5 mmol/L Na2CO3溶液和1.4 mmol/L NaHCO3溶液,流速:1.01 mL/min。

1.3香氣的組分定性、定量

定性:結(jié)合文獻(xiàn)資料[17-19]計(jì)算機(jī)檢索NIST library(2005)和Wiley library(version6.0)標(biāo)準(zhǔn)普庫(kù)進(jìn)行初步定性分析。

定量:內(nèi)標(biāo)半定量法,組分含量(μg/g)=香氣物質(zhì)峰面積×內(nèi)標(biāo)物含量/內(nèi)標(biāo)物峰面積,香氣活性值(odor activity value,OAV)=香氣成分的含量(μg/g)/閾值(μg/g)。

1.4相關(guān)性分析

SPSS 19.0分析玫瑰樣品香氣總釋放量和OAV≥1香氣成分與栽培土壤成分的相關(guān)性

1.5統(tǒng)計(jì)分析

Excel(2007)分析標(biāo)準(zhǔn)差,SPSS 19.0進(jìn)行顯著性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1香氣構(gòu)成比較分析

2.1.1總體香氣構(gòu)成比較分析GC-MS分析不同栽培土壤種植“中國(guó)苦水玫瑰”香氣構(gòu)成,樣品初步定性59種香氣成分(圖1),其中上新溝樣品醛、酮類(15種)最多,分別較大同與紅城多3和2種;醚類(2種)較大同與紅城多1種;醇類(10種)最少,分別較大同與紅城少1和2種;單/倍半萜烯類(6種)和酚、酸類(2種)與大同樣品相同,單/倍半萜烯類較紅城少1種;酚、酸類較紅城多1種;酯類(6種)較大同少2種,較紅城多1種(表1)。

圖1　上新溝樣品GC/MS總離子流圖Fig.1　The aroma total ion current graph of Shangxingou by GC/MS

表1　“中國(guó)苦水玫瑰”香氣成分及含量

續(xù)表

成分香氣活性值(OAV)分析顯示(表2),OAV≥1香氣組分上新溝有5種:香茅醇、香葉醇、香茅醛、苯甲醛和α-蒎烯;大同有7種:香茅醇、香葉醇、橙花醇、辛酸乙酯、香茅醛、苯甲醛和α-蒎烯;紅城有6種:香茅醇、香葉醇、橙花醇、香茅醛、乙酸香茅酯和苯甲醛。感官特性比較發(fā)現(xiàn),上新溝樣品OAV≥1香氣組分主要表現(xiàn)為花香、松木、樹脂樣氣,且伴隨溫和的玫瑰甜香及輕微的果香,大同與紅城樣品OAV≥1香氣組分主要表現(xiàn)為果香、花香氣味。大同樣品中OAV≥1的辛酸乙酯可賦予樣品突出的脂肪和醛香氣味;紅城樣品中OAV≥1的乙酸香茅酯則可賦予樣品濃郁的果香、玫瑰及香葉氣息;而紅城樣品缺失的α-蒎烯可能會(huì)導(dǎo)致樣品松木氣息較弱。

2.1.2香氣構(gòu)成分類比較分析香氣組分分類比較顯示(圖2),上新溝樣品中各類香氣含量均低于其它兩個(gè)樣品,紅城樣品的各類香氣含量則均高于其它兩個(gè)樣品。上新溝樣品醇類含量(8.386±3.695) μg/g分別較大同(9.071±0.083) μg/g與紅城(10.436±1.095) μg/g低2.452%和7.349%,醛、酮類含量(4.292±1.428) μg/g分別較大同(5.121±1.083) μg/g與紅城(5.464±1.392) μg/g低5.572%和7.877%;酯類含量紅城樣品(3.245±0.774) μg/g顯著高于(p<0.5)上新溝(0.499±0.125) μg/g與大同(1.280±0.231) μg/g樣品54.657%和39.112%;單/倍半萜烯類含量(6.590±0.078) μg/g分別較上新溝和紅城高5.746%和4.552%。香氣釋放總量:上新溝(13.950±5.714) μg/g<大同(16.386±1.386) μg/g<紅城(19.743±3.401) μg/g(圖2)。

表2　“中國(guó)苦水玫瑰”部分香氣成分的香氣活性值(OAV)

圖2　“中國(guó)苦水玫瑰”花瓣香氣構(gòu)成比較Fig.2　The comparision of aroma components in the samples注:相同字母表示差異不顯著(p>0.05)。圖3同。

2.1.3主體香氣構(gòu)成比較分析不同栽培土壤樣品OAV≥1的香氣成分比較顯示(圖3),香茅醇、香葉醇在上新溝中含量最高,其中香茅醇含量(3.329±0.708) μg/g分別較大同(1.936±1.248) μg/g和紅城(3.277±1.041) μg/g高16.307%和0.609%;香葉醇含量(1.005±0.369) μg/g分別較大同(0.812±0.223) μg/g和紅城(0.840±0.152) μg/g高7.263%和6.210%;橙花醇、香茅醛、辛酸乙酯和α-蒎烯在大同中含量最高,其中,橙花醇含量(2.238±1.043) μg/g顯著高于(p<0.05)上新溝(0.495±0.175) μg/g和紅城(2.113±0.351)μg/g樣品35.967%和2.579%;香茅醛含量(0.973±0.218) μg/g分別較上新溝(0.577±0.287) μg/g和紅城(0.865±0.286) μg/g高16.397%和4.472%;α-蒎烯含量(0.468±0.401) μg/g分別較上新溝(0.434±0.223) μg/g和紅城(0.013±0.005) μg/g高3.715%和49.726%;辛酸乙酯含量為(0.045±0.012) μg/g且在上新溝與紅城中未檢出;乙酸香茅酯、苯甲醛在紅城中含量最高,其中,乙酸香茅酯含量(2.860±0.727) μg/g顯著高于(p<0.05)上新溝(0.186±0.109) μg/g和大同(0.890±0.146)μg/g樣品66.418%和46.696%;苯甲醛含量(2.269±0.477) μg/g分別較上新溝(1.776±0.463) μg/g與大同(1.604±0.377) μg/g高8.727%、11.772%。

圖3　“苦水玫瑰”主體香氣成分含量比較Fig.3　The comparision of aroma(OAV≥1)in the samples

2.2栽培土壤構(gòu)成分析

2.3相關(guān)性分析

表3　樣品栽培土壤成分構(gòu)成

注:同行不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

表4　玫瑰樣品香氣總釋放量和(OAV≥1)香氣成分與栽培土壤成分的相關(guān)性

注:*,在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

紅城栽培土壤中有效磷最高,其玫瑰樣品的香氣釋放總量也最高,說(shuō)明磷(P)能促進(jìn)玫瑰香氣的釋放,這與肖慶禮等[24]發(fā)現(xiàn)施磷能明顯提高煙葉揮發(fā)性香氣物質(zhì)總量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。植物體內(nèi)的生理代謝尤其是酶促反應(yīng)和能量傳遞與P密切相關(guān)[25],同時(shí)P會(huì)影響其它元素在玫瑰植株根莖葉間的分配[26],因此,紅城栽培土壤中P含量較高對(duì)其樣品香氣代謝可能產(chǎn)生了直接或間接的影響,從而促進(jìn)了其香氣物質(zhì)的釋放。

上新溝樣品橙花醇含量低而香葉醇含量高于其他栽培土壤樣品,橙花醇通常以芳樟醇為前體通過(guò)香葉基丙酮在金屬鈉鹽的催化下合成[7],栽培土壤中的Mg+、K+參與調(diào)節(jié)芳樟醇與香葉醇的同分異構(gòu)酶的活性[34],Mg+、K+含量高有利于香葉醇積累[34]而會(huì)使芳樟醇的含量下降進(jìn)而影響橙花醇的積累,因此,橙花醇與Mg+、K+呈負(fù)相關(guān)性,而與Na+呈正相關(guān)性,這與邊金霖[34]等研究發(fā)現(xiàn)鉀肥施用后茶葉香葉醇的含量增加的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

3　結(jié)論

采用GC-MS法在甘肅省永登縣種植的“中國(guó)苦水玫瑰”花瓣中初步定性59種香氣成分,OAV≥1的香氣成分因栽培土壤不同而有差異,香茅醇、香葉醇、苯甲醛、香茅醛為實(shí)驗(yàn)樣品共有,α-蒎烯在上新溝和大同樣品中OAV≥1;橙花醇在大同和紅城樣品中OAV≥1、辛酸乙酯僅在大同樣品中OAV≥1;乙酸香茅酯僅在紅城樣品中OAV≥1。

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權(quán)威·核心·領(lǐng)先·實(shí)用·全面

Effect of cultivated soil on aroma compounds in ‘Chinese Kushui rose petal’(R.sertata×R.rugosa)

CHEN Yu-rong1,LI Ji-xin1,HANG Jie1,HE Ying-xia1,XU Qiong2,JIANG Yu-mei1,*

(1.College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Lanzhou Agriculture Science and Technology Extension Center,Lanzhou 730010,China)

Chinese Kushui rose petal;aroma components;cultivated soil samples;constitute;correlation

2015-11-27

陳玉蓉(1989-),女,在讀碩士研究生,研究方向:食品營(yíng)養(yǎng)與衛(wèi)生，E-mail:917016369@qq.com。

蔣玉梅(1973-)，女,副教授,研究方向:果蔬加工、揮發(fā)性風(fēng)味分析及葡萄酒，E-mail:jym316@126.com。

甘肅省蘭州市科技局項(xiàng)目(2010-1-235);甘肅省科技廳青年基金項(xiàng)目(1308RJYA078);甘肅省蘭州市科技局農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目(2010-1-239);甘肅省科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(1504WKCA005)。

TS201.4

A

1002-0306(2016)12-0127-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.017