趙 娜，郭小鷗，王麗娟

(天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院,天津 300384)

草莓(Fragaria ananassa Duch.)屬薔薇科草莓屬的多年生草本植物［1］，因其酸甜可口、營養(yǎng)價(jià)值高而深受大眾的喜愛，享有“水果皇后”的美譽(yù)［2］。目前，已知從草莓果實(shí)中分離并鑒定出的香氣物質(zhì)至少有 360 種，主要為酯類物質(zhì)，其次是酮類、醛類、醇類、呋喃類、萜類和硫化物等物質(zhì)［3-5］。雖然香氣物質(zhì)總量在果實(shí)總量中的比重小，僅為 0.001%～0.01%，但對草莓的果實(shí)品質(zhì)有著重要作用［6］。成熟草莓果實(shí)揮發(fā)物的總量在不同品種間相差很大［7］。

近十幾年來，人們對草莓香氣研究的關(guān)注性較高［8］。王玲等［9］研究表明在‘達(dá)賽萊克特’草莓發(fā)育過程中，己酸乙酯、丁酸乙酯、γ-癸內(nèi)酯、(E)-2-己烯醛、DMMF、D-檸檬烯、β-金合歡烯對‘達(dá)賽萊克特’果實(shí)香氣影響較大；趙國富等［10］通過對‘紅顏’不同時(shí)期的香氣研究，推測出成熟‘紅顏’草莓果實(shí)的特征香味物質(zhì)為呋喃酮和己烯醛；王娟等［11］研究了8 個(gè)草莓品種的香氣成分，發(fā)現(xiàn)丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯、γ-癸內(nèi)酯、DMMF、(E)-2-己烯醛、沉香醇為該8 個(gè)草莓品種的主要特征香氣物質(zhì)；曾祥國等［12］研究了‘晶玉’‘甜查理’‘晶瑤’‘章姬’和‘豐香’5 個(gè)品種的草莓果實(shí) 香氣成分的差異，結(jié)果表明，丁酸乙酯、己酸乙酯、丁酸甲酯、己酸甲酯、沉香醇、橙花叔醇、呋喃酮和2-庚酮是 5 個(gè)草莓品種果實(shí)的主要特征香氣物質(zhì)。目前，我國對草莓香氣物質(zhì)的研究主要集中在不同品種的香氣物質(zhì)測定和比較分析方面［13-14］，對不同品種之間香氣物質(zhì)的相似性及共有香氣物質(zhì)的研究較少。

隨著我國不斷引入歐美及日本品種，我國草莓品種種類得到迅速擴(kuò)大。歐美引進(jìn)的‘甜查理’品種抗病性強(qiáng)，適應(yīng)性廣。日本引進(jìn)的‘隋珠’品種品質(zhì)佳，耐儲運(yùn)，抗性好；‘章姬’品種抗炭疽病和白粉病，豐產(chǎn)性好；‘紅顏’品種產(chǎn)量高，口感好，適應(yīng)能力強(qiáng)?！G麗’是由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)張志宏教授以美國品種‘08-A-01’和日本品種‘栃乙女’雜交而成，具有抗病性強(qiáng)，風(fēng)味酸甜適口，香味濃等特點(diǎn)［15］?！フQ紅’是由西班牙艾諾斯公司引進(jìn)中國的品種，具有抗病性較強(qiáng)，香味濃郁等特點(diǎn)［16］。本試驗(yàn)采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)，測定‘章姬’‘甜查理’‘隋珠’‘圣誕紅’‘紅顏’以及‘艷麗’6 個(gè)草莓品種的果實(shí)香氣物質(zhì)，結(jié)合主成分分析，進(jìn)一步研究了6 個(gè)草莓品種果實(shí)的香氣物質(zhì)差異及共有香氣物質(zhì)，以期為研究草莓果實(shí)香氣物質(zhì)的特性、育種、風(fēng)味評價(jià)及篩選優(yōu)質(zhì)草莓品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以‘章姬’‘甜查理’‘隋珠’‘圣誕紅’‘紅顏’以及‘艷麗’6 個(gè)草莓品種為試驗(yàn)材料，于2018 年9 月18 日將幼苗定植于天津薊縣美麗鄉(xiāng)村農(nóng)場溫室內(nèi)，生長季日常管理，2019 年3 月11 日取樣，每個(gè)品種選取大小一致、無病蟲害的成熟期果實(shí)25 個(gè)，每個(gè)樣品重復(fù)3 次，保存于-80 ℃的超低溫冰箱。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 頂空固相微萃取法(SPME) 采用SPME 提取草莓果實(shí)揮發(fā)性香氣物質(zhì)。將草莓進(jìn)行打漿處理，取樣前將萃取頭老化2 h，溫度為250 ℃。取8 g 樣品迅速放入15 mL 樣品瓶內(nèi)，加蓋封口，將老化好的萃取頭插入樣品瓶的頂空部分，萃取40 min，溫度為45 ℃。

1.2.2 氣譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)分析方法 采用Agilent 公司的7890A/5975C 氣質(zhì)聯(lián)用儀測定草莓果實(shí)的揮發(fā)性香氣物質(zhì)。

將萃取好的萃取頭抽出，插入GC-MS 中，于 250 ℃解析4 min，進(jìn)行GC-MS 檢測分析?？刂茥l件：毛細(xì)管柱(DB-WAX)30 m×0.25 mm，膜厚度0.25 μm， 載氣為氦氣，流速為1.2 mL/min，進(jìn)樣量為1 μL。升溫程序：初始溫度40 ℃，保持1 min，以6 ℃/min 升溫到160 ℃，保持4 min，再以10 ℃/min 升溫到210 ℃，保持5 min，進(jìn)樣品溫度220 ℃，EI 離子源電子能量70 eV，質(zhì)量范圍30 ～450 aum。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對采集到的總離子流圖經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索，同時(shí)與NIST08 質(zhì)譜庫相匹配，并結(jié)合人工圖譜解析及資料分析對6 個(gè)草莓品種的香氣總離子流圖進(jìn)行定性分析；用面積歸一化處理對檢測物質(zhì)進(jìn)行定量分析。

利用SPSS 軟件對6 個(gè)草莓品種的香氣物質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同草莓品種果實(shí)的香氣物質(zhì)種類及相對含量

由表1 可知，從整體上可以看出，酯類物質(zhì)在7 大類香氣物質(zhì)中占比最大，醇類物質(zhì)、酮類物質(zhì)及酸類物質(zhì)占比相對較大，醛類物質(zhì)、烷烴類物質(zhì)和萜烯類物質(zhì)占比最小。結(jié)合表2 所示，6 個(gè)草莓品種共檢測出131 種香氣物質(zhì)，其中酯類物質(zhì)為72種，醇類物質(zhì)為16 種，酸類物質(zhì)為14 種，酮類物質(zhì)為15 種，醛類物質(zhì)為6 種，烷烴類物質(zhì)為4 種，萜烯類物質(zhì)為4 種。

由表1 可以看出，‘甜查理’和‘圣誕紅’品種的香氣物質(zhì)種類最多為63 種，‘紅顏’品種的最少，種類為47 種；除‘艷麗’品種（4 種）外，其他品種的醇類物質(zhì)種類數(shù)量相近，為7 ～8 種；6個(gè)草莓品種的酮類物質(zhì)種類相差不大，為6 ～8 種；6 種草莓品種的醛類物質(zhì)種類為2 ～3 種；酸類物質(zhì)按從大到小的順序排列為：‘章姬’ =‘甜查理’=‘圣誕紅’＞‘紅顏’＞‘艷麗’＞‘隋珠’；烷烴類物質(zhì)種類最多的為‘圣誕紅’品種；‘章姬’和‘紅顏’品種未檢測出萜烯類物質(zhì)。

6 個(gè)草莓品種的香氣物質(zhì)相對含量均達(dá)到90%以上，其中酯類物質(zhì)占比最大，醇類物質(zhì)、酮類物質(zhì)和酸類物質(zhì)占比次之，醛類物質(zhì)、烷烴類物質(zhì)及萜烯類物質(zhì)占比最小。在6 個(gè)草莓品種中，酯類物質(zhì)相對含量均達(dá)到50%以上，相對含量最多的為‘隋珠’品種，達(dá)到73.34%，酯類物質(zhì)相對含量最少的是‘甜查理’品種，為59.08%；‘艷麗’的醇類物質(zhì)相對含量最多，為21.83%，‘甜查理’品種的醇類物質(zhì)相對含量最少，為10.3%；酮類物質(zhì)相對含量最多的是‘甜查理’品種，為11.28%；‘隋珠’的醛類物質(zhì)的相對含量最少，為1.49%；‘圣誕紅’品種的醛類物質(zhì)相對含量最多，為5.27%；酸類物質(zhì)的相對含量最少的是‘隋珠’品種，為1.52%，酸類物質(zhì)相對含量最多的為‘甜查理’品種，為9.54%；烷烴類物質(zhì)相對含量最多的為‘隋珠’品種；‘章姬’和‘紅顏’品種未檢測出萜烯類物質(zhì)。

表1 不同草莓品種香氣物質(zhì)種類及相對含量比較Table 1 Comparison of aroma substance and relative content of different strawberry varieties

2.2 不同草莓品種果實(shí)的香氣成分分析

如表2 所示， 6 個(gè)草莓品種果實(shí)的共有香氣物質(zhì)為21 種，分別為丁酸2-己烯酯、己酸2-己烯酯、己酸甲酯、己酸乙酯、己酸己酯、乙酸己酯、乙酸乙酯、乙酸苯甲酯、丁酸己酯、丙酸己酯、戊酸乙酯、2-己烯-1-醇(E)-、1-己醇、橙花醇2、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇、2-庚酮、2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮、5-丁基二氫-2(3H)-呋喃酮、2-己烯醛、己酸以及2-辛烯酸。

如表2 所見，己酸甲酯在‘甜查理’品種中占比最大，3-己烯-1-醇乙酸酯在‘章姬’和‘圣誕紅’品種中占比最大，2-己烯-1-醇乙酸酯在‘隋珠’ ‘紅顏’和‘艷麗’品種中占比最大；丁酸,2-己烯酯和丁酸己酯在‘甜查理’及‘紅顏’品種中占比最大；丁酸辛酯為‘章姬’的獨(dú)有香氣物質(zhì)。在醇類物質(zhì)中，2-己烯-1-醇(E)-、1-己醇、橙花醇2 和沉香醇在6 個(gè)草莓香氣揮發(fā)中占重要作用。在酮類物質(zhì)中，DMMF 為‘章姬’和‘紅顏’的特征香氣物質(zhì)；γ-癸內(nèi)酯為‘甜查理’的特征香氣物質(zhì)。在醛類物質(zhì)中，2-己烯醛為6 個(gè)草莓品種的主要特征香氣物質(zhì)。在酸類物質(zhì)中，己酸為6 個(gè)草莓品種的特征香氣物質(zhì)；5-己烯酸為‘甜查理’的獨(dú)有香氣物質(zhì)。在烷烴類和萜烯類物質(zhì)中，甲氧基-環(huán)庚烷和1-癸烯為‘甜查理’的獨(dú)有香氣物質(zhì)；7,11-二甲基-3-亞甲基-1,6,10-十二碳三烯(E)-為 ‘艷麗’的獨(dú)有香氣物質(zhì)。

表2 不同草莓品種果實(shí)的香氣物質(zhì)及相對含量Table 2 Aroma component and relative content in different strawberry varieties fruits

續(xù)表：

續(xù)表：

續(xù)表：

2.3 不同草莓品種香氣物質(zhì)的主成分分析

2.3.1 不同草莓品種香氣物質(zhì)的相似性 根據(jù)GC-MS 檢測的131 種草莓香氣物質(zhì)，從中選取相對含量＞1%的35 種香氣物質(zhì)，以不同草莓品種的香氣物質(zhì)及相對含量為數(shù)據(jù)源，使用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS 對其進(jìn)行主成分分析。

如圖1 可知，第一主成分的貢獻(xiàn)率為27.54%，第二主成分的貢獻(xiàn)率為24.47%，兩者的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到52.01%，表明第F1、F2 2 個(gè)主成分解釋了原香氣物質(zhì)的大部分方差信息。6 個(gè)草莓品種根據(jù)距離遠(yuǎn)近被分在不同的區(qū)域里，左上區(qū)域僅‘甜查理’品種，說明與其他品種相似性較小，其中與‘章姬’距離最遠(yuǎn)，相似性最小；右上區(qū)域?yàn)椤t顏’和‘圣誕紅’品種，兩者距離較近，說明相似性較大；左下區(qū)域?yàn)椤G麗’和‘隋珠’品種，二者距離較近，說明相似性較大；右下區(qū)域?yàn)椤录А贩N，與其他品種均不在同一象限，與其他品種相似性較小。

圖1 不同草莓品種的PAC 得分Fig. 1 Scores plot of PCA of the different strawberry varieties

2.3.2 不同草莓品種的共有香氣物質(zhì) 通過GC-MS分析，6 個(gè)草莓品種共檢測出131 種香氣物質(zhì)，從中選出21 種共有香氣物質(zhì)進(jìn)行主成分分析，分析結(jié)果如表3、4。

表3 4 個(gè)主成分的方差解釋Table 3 Interpretation of variance of 4 principal components

主成分的特征根和貢獻(xiàn)率是選擇主成分的依據(jù)，將6 個(gè)草莓品種的21 種香氣物質(zhì)轉(zhuǎn)化為21 個(gè)主成分。由表3 看出，前4 個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為94.28%，表明前4 個(gè)主成分已經(jīng)把6 個(gè)草莓品種的共有香氣物質(zhì)的94.28%的信息反映出來，因此在共有香氣物質(zhì)的基礎(chǔ)上，選取前4 個(gè)主成分作為6個(gè)草莓品種香氣品質(zhì)的綜合指標(biāo)。其結(jié)果列于表4。

表4 主成分載荷矩陣Table 4 Principal component load matrix

由表3、表4 看出，第一主成分特征值7.71，貢獻(xiàn)率36.72%，對應(yīng)較大的特征向量有1-己醇、2-己烯醛、2-己烯-1-醇(E)-、己酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸苯甲酯、丁酸己酯、戊酸乙酯、橙花醇2、2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮、己酸和2-辛烯酸。因1-己醇的載荷值最大，故為第一主成分因子。第二主成分特征值5.82，貢獻(xiàn)率27.72%，對應(yīng)較大的特征向量有己酸2-己烯酯、己酸甲酯、己酸己酯、乙酸己酯、丁酸己酯、丙酸己酯、2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮和己酸，因己酸2-己烯酯的載荷值最大，故為第二主成分因子。第三主成分特征值4.41，貢獻(xiàn)率20.98%，對應(yīng)較大的特征向量有乙酸乙酯、乙酸苯甲酯、戊酸乙酯、橙花醇2、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇、2-庚酮和2-辛烯酸，因2-庚酮的載荷值最大，故為第三主成分因子。第四主成分特征值1.86，貢獻(xiàn)率8.86%，對應(yīng)較大的特征向量有3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇和5-丁基二氫 - 2(3H) - 呋喃酮，因5-丁基二氫-2(3H)-呋喃酮的載荷值最大，故為第四主成分因子。綜上可知，1-己醇、己酸2-己烯酯、2-庚酮及5-丁基二氫-2(3H)-呋喃酮為4 大主成分因子，是影響6 個(gè)草莓品種香氣的主要特征香氣物質(zhì)。

3 討論

成熟草莓果實(shí)香氣是由各種芳香成分共同作用形成的，草莓被認(rèn)為是香味物質(zhì)種類最豐富的水果之一，成熟草莓含有較多的香氣物質(zhì)，但只有部分香氣物質(zhì)對草莓的香氣和風(fēng)味有主要作用［14,17］。本試驗(yàn)通過對6 個(gè)草莓品種的香氣物質(zhì)檢測及主成分分析，發(fā)現(xiàn)了6 個(gè)草莓品種之間的香氣物質(zhì)差異、共有香氣物質(zhì)；分析了6 個(gè)草莓品種香氣物質(zhì)的相似性。通過試驗(yàn)結(jié)果表明，在6 個(gè)草莓品種中， ‘隋珠’和‘艷麗’的總香氣物質(zhì)相對含量最多，分別達(dá)到96.54%和96.26%，以上草莓品種香氣濃郁，可用于直接鮮果銷售或制作成鮮榨草莓汁等。

王桂霞等［18］對‘維塔娜’草莓品種進(jìn)行香氣物質(zhì)測定，結(jié)果表明酯類物質(zhì)含量最多，其中‘維塔娜’品種達(dá)到50%以上；曾國祥等［19］選取品種‘晶玉’及其母本‘甜查理’和父本‘晶瑤’ 3 個(gè)品種進(jìn)行香氣物質(zhì)測定，結(jié)果顯示酯類物質(zhì)含量最多，且含量達(dá)到50%以上；這與本試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果一致。陳仲娜等［20］研究表明南方型新鮮草莓整顆、果皮部、果肉部以及草莓汁的酯類相對含量均達(dá)到50%以上。Kim 等［21］對147 個(gè)草莓樣品進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)了61種酯類物質(zhì)，其相對含量占總相對含量的76.80%，與本文研究結(jié)果一致，酯類物質(zhì)相對含量最多且達(dá)到50%以上，由此可以判斷酯類物質(zhì)是草莓果實(shí)的主要香氣物質(zhì)，且其相對含量占總相對含量的50%以上。

曾祥國等［11］研究了‘甜查理’和‘章姬’的香氣成分，研究表明‘甜查理’的特征香氣成分為丁酸甲酯和丁酸乙酯、己酸乙酯和己酸甲酯、沉香醇、2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮、橙花叔醇、γ-癸內(nèi)酯、辛基酯類，‘章姬’的特征香氣成分為丁酸甲酯和丁酸乙酯、己酸乙酯和己酸甲酯、辛酸甲酯和辛酸乙酯、沉香醇和 2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮，而本試驗(yàn)研究表明丁酸2-己烯酯、己酸甲酯、己酸乙酯、丁酸己酯、橙花醇2、γ-癸內(nèi)酯、5-己烯酸為‘甜查理’的特征香氣物質(zhì)；3-己烯-1-醇，乙酸酯、己酸乙酯、乙酸己酯、DMMF 為‘章姬’的主要香氣成分；兩者研究的結(jié)果均有相同的香氣成分，但不完全相同，有可能與取樣時(shí)間及方式，試驗(yàn)儀器及色譜柱不同有關(guān)。

4 結(jié)論

6 個(gè)草莓品種的香氣物質(zhì)種類及相對含量以酯類物質(zhì)最多，相對含量占總相對含量的50%以上；經(jīng)過GC-MS 分析得出‘隋珠’的香氣物質(zhì)總相對含量及酯類物質(zhì)相對含量最多，‘章姬’品種最少，‘甜查理’的香氣物質(zhì)種類及酯類物質(zhì)種類最多，其中‘紅顏’品種最少；‘甜查理’品種的主要特征香氣物質(zhì)為己酸甲酯和γ-癸內(nèi)酯，3-己烯-1-醇乙酸酯為‘章姬’和‘圣誕紅’品種的主要特征香氣物質(zhì)，‘隋珠’‘紅顏’和‘艷麗’品種的主要特征香氣物質(zhì)為2-己烯-1-醇乙酸酯；丁酸,2-己烯酯和丁酸己酯為‘甜查理’及‘紅顏’的主要特征香氣物質(zhì)。其中丁酸辛酯為‘章姬’的獨(dú)有香氣物質(zhì)；5-己烯酸為‘甜查理’的獨(dú)有香氣物質(zhì)。

試驗(yàn)采取主成分分析研究6 個(gè)草莓品種香氣物質(zhì)的相似性，表明不同草莓品種的香氣物質(zhì)差異不盡相同，‘甜查理’和‘章姬’的香氣物質(zhì)相似性較小，‘紅顏’和‘圣誕紅’品種的香氣物質(zhì)相似性較大，‘艷麗’和‘隋珠’品種相似性較大；在21 種共有香氣物質(zhì)的基礎(chǔ)上，1-己醇、己酸2-己烯酯、2-庚酮及5-丁基二氫 - 2(3H) -呋喃酮為4大主成分因子，也是影響6 個(gè)草莓品種香氣的主要特征香氣物質(zhì)。