劉政宏， 姜 連， 王繼玥,3， 石登紅， 白 禹， 劉 燕

(1.貴陽(yáng)學(xué)院生物與環(huán)境工程學(xué)院， 貴陽(yáng) 550005； 2貴陽(yáng)學(xué)院數(shù)學(xué)與信息工程學(xué)院， 貴陽(yáng) 550005；3.貴州省山地珍稀動(dòng)物與經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 貴陽(yáng) 550005)

秋葵(Abelmoschusesculentus.L)屬于錦葵科秋葵屬一年生熱帶植物，別名羊角豆、咖啡黃葵和毛茄等。秋葵富含蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)，具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、生態(tài)適應(yīng)廣等特點(diǎn)[1]。秋葵最早種植于非洲和亞洲，現(xiàn)世界各地均有種植[2]。秋葵品種繁多，形態(tài)各異，角果常見(jiàn)有綠果、紅果、白果和紫果等[3]。秋葵的不同部位用途不同，其中種子作為油脂和蛋白質(zhì)的重要來(lái)源之一，不僅可以通過(guò)烘烤和研磨成無(wú)咖啡因的咖啡替代品，還可用于制油[4]。秋葵含油率20%左右，主要脂肪酸為亞油酸(C 18:2)(38%～40%)、棕櫚(C 16:0)(29%～30%)、油酸(C 18:1)(19%～22%)[5]，與棉籽油和花生油類(lèi)似，可作為生物油料的新來(lái)源。秋葵具有許多重要的生物學(xué)活性，包括抗氧化、抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗菌、抗癌、抗糖尿病、器官保護(hù)和神經(jīng)藥理活性，還具有降脂、抑制胰蛋白酶、凝血、抗黏附、抗疲勞等活性[6]。秋葵長(zhǎng)期以來(lái)一直被用作蔬菜和膳食藥物的來(lái)源，除營(yíng)養(yǎng)作用外，它還應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域[7]。

在眾多化合物中，香氣是食品品質(zhì)的重要影響因素，可作為感官特性的主要標(biāo)志物，影響消費(fèi)者的偏好[8]。香氣成分在一定程度上還可以指示食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和健康狀況[9]。研究表明，只有少部分香氣成分對(duì)食物的香氣有貢獻(xiàn)[10]。朱慶珍等[11]研究發(fā)現(xiàn)，核桃乳中的關(guān)鍵香氣化合物主要是反-2,4-癸二烯醛、5-甲基呋喃醛和反-2-壬烯醛等8種化合物。朱珠蕓茜等[12]的研究表明，有16種化合物對(duì)葡萄的香氣具有重要貢獻(xiàn)。氣相色譜法是常見(jiàn)的檢測(cè)香氣成分的技術(shù)手段，該技術(shù)使揮發(fā)性化合物按其在檢測(cè)樣品中的濃度可分為芳香活性化合物和非芳香活性化合物[13]，且測(cè)定過(guò)程穩(wěn)定、高效。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)秋葵的研究主要集中在食用和藥用特性方面，尚缺乏對(duì)籽粒香氣組分系統(tǒng)性分析。本實(shí)驗(yàn)比較了12個(gè)品種秋葵籽粒香氣組分的差異，鑒定了其香氣成分的品種特異性，可為秋葵的品質(zhì)育種提供參考。

1 材料和方法

1.1 材 料

供試品種名稱(chēng)及來(lái)源詳見(jiàn)表1。各取30 g飽滿(mǎn)且無(wú)蟲(chóng)害的籽粒進(jìn)行分析。

表1 不同來(lái)源的秋葵籽粒

1.2 方 法

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定籽粒香氣組成和含量，參照張姣姣等[15]的方法進(jìn)行固相微萃取(SPME)進(jìn)樣和GC-MS條件設(shè)置。前期實(shí)驗(yàn)已證明，該條件穩(wěn)定、可靠，能用于檢測(cè)秋葵籽粒香氣成分。每個(gè)樣品重復(fù)3次。將所測(cè)得的香氣成分質(zhì)譜圖與NIST 2014譜庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)采用保留指數(shù)值比對(duì)方法進(jìn)行輔助定性，根據(jù)峰面積歸一化法計(jì)算香氣組分中各化合物的相對(duì)含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 16.0軟件和Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種秋葵籽粒共有的香氣成分分析

本研究在12個(gè)品種秋葵籽粒中總共檢測(cè)到237種香氣成分，其中共有的成分為12種(見(jiàn)表2)，這些化合物的分子量從46到310不等。在共有的成分中，其中2-甲基丁醇香氣成分相對(duì)含量變化范圍為0.161%～2.483%，3-甲基丁醇為0.139%～3.953%，正辛醇為0.097%～0.358%，庚烯醛為0.067%～0.249%，2-甲基丁酸甲酯為36.058%～60.955%，乙酸為0.587%～7.060%，草烯為0.272%～0.665%，香附子烯為0.955%～4.088%，杜松萜烯為0.253%～2.094%，庚酸異戊酯為4.847%～11.752%，對(duì)甲基苯肟為0.426%～1.434%，苯乙烯為0.072%～0.848%。在不同品種秋葵籽粒共有香氣成分中，2-甲基丁酸甲酯的相對(duì)含量最高。其中43號(hào)秋葵籽粒中2-甲基丁酸甲酯化合物的含量遠(yuǎn)高于平均值，而22號(hào)遠(yuǎn)低于平均值。18號(hào)秋葵籽粒中乙酸化合物的含量略高于平均值，而44號(hào)略低于平均值。44號(hào)秋葵籽粒中庚酸異戊酯化合物的含量略高于平均值，而14號(hào)略低于平均值。其余化合物的含量在不同品種秋葵籽粒中相差不大。

表2 12個(gè)品種秋葵籽粒共有的香氣成分分析

2.2 不同品種秋葵籽粒特有的香氣成分分析

12個(gè)品種秋葵籽粒的香氣成分差異較大，其中有一些成分具有典型的品種特異性，為該品種所特有(表3)。在12號(hào)、13號(hào)、14號(hào)、16號(hào)、17號(hào)、18號(hào)、19號(hào)、22號(hào)、37號(hào)、38號(hào)、43號(hào)和44號(hào)秋葵籽粒中分別檢測(cè)到67種、68種、53種、66種、72種、76種、65種、66種、81種、78種、55種和64種香氣成分。它們各自特有的香氣成分分別有11種、2種、0種、10種、3種、4種、7種、9種、23種、28種、8種和13種。在這118種特有成分中有33種為未知化合物，分子量在62～310之間，相對(duì)含量在0.020%～4.084%之間，而多數(shù)成分的相對(duì)含量都低于1.000%。

表3 12個(gè)品種秋葵籽粒特有的香氣成分分析

在特有的已知化合物中，12號(hào)秋葵籽粒中辛酸異丁酯的相對(duì)含量最高(1.867%)，而己烯醇的相對(duì)含量最低(0.051%)。13號(hào)、17和18秋葵籽粒中特有的已知化合物都僅有一種，分別是辛酸甲酯、α-依蘭烯和異戊酸，它們的相對(duì)含量均低于0.100%。16號(hào)秋葵籽粒中月桂烷的相對(duì)含量最高，為0.319%，乙酰環(huán)己烯的相對(duì)含量最低，為0.046%。19號(hào)秋葵籽粒中相對(duì)含量最高的為甲硫醚，其相對(duì)含量為0.368%，辛烯的相對(duì)含量最低，為0.020%。22號(hào)秋葵籽粒中相對(duì)含量最高，為0.352%，異杜烯的相對(duì)含量最低，為0.133%。37號(hào)秋葵籽粒中2-甲基丁酸甲基丙酯的相對(duì)含量最高，為2.345%，肉豆蔻酸甲酯的相對(duì)含量最低，為0.030%；38號(hào)秋葵籽粒中辛酸異戊酯的相對(duì)含量最高，為4.084%，油酸乙酯的相對(duì)含量最低，為0.025%；43號(hào)秋葵籽粒中硫磷萜I 3的相對(duì)含量最高，為0.458%，順式3-己烯基2-甲基丁酸酯的相對(duì)含量最低，為0.112%；44號(hào)秋葵籽粒中β蓽澄茄油烯的相對(duì)含量最高，為2.827%，五甲基呋喃溴酸酯的相對(duì)含量最低，為0.024%。

2.3 香氣中化合物類(lèi)別分析

秋葵籽粒香氣的主要成分是酯類(lèi)、醇類(lèi)和萜烯類(lèi)等化合物(見(jiàn)圖1)。在所有籽粒中上述三類(lèi)化合物含量占香氣總含量的70.464%，分別占比31.224%、19.831%和19.409%。其他類(lèi)和未知類(lèi)分別占比10.549%、13.294%。在籽粒香氣成分中醛酮類(lèi)化合物的含量最低，僅占5.063%。

圖1 秋葵籽粒中香氣的不同化合物類(lèi)型

3 結(jié)論與討論

基于GC-MS技術(shù)，從12個(gè)品種秋葵籽粒中共檢出237種不同的香氣成分，其中有12種香氣成分是12個(gè)品種所共有的，顯示在不同秋葵籽粒中揮發(fā)性物質(zhì)的組成成分差異較大，這與賀書(shū)珍等[16]對(duì)不同基因型菠蘿蜜種質(zhì)資源揮發(fā)性香氣成分的研究結(jié)論，以及劉華南等[17]對(duì)不同芒果品種香氣成分的檢測(cè)結(jié)果類(lèi)似。12個(gè)品種無(wú)論從角果顏色、形狀以及口感均差異較大，其籽粒香氣組成成分的差異進(jìn)一步表明其遺傳特性的差異。

本研究發(fā)現(xiàn)，酯類(lèi)化合物是秋葵籽粒香氣的主要成分，和劉俊靈等[18]對(duì)蘋(píng)果新品種‘瑞雪’及幾個(gè)常見(jiàn)品種果實(shí)香氣物質(zhì)成分的檢測(cè)結(jié)果類(lèi)似，而Songul K等[8]的研究表明，黑孜然(NigellasativaL.)種子中香氣的主要成分是酮類(lèi)物質(zhì)，其中以羥基丁酮含量最高。說(shuō)明不同植物種子中香氣成分的特征化合物具有種屬特異性。酯類(lèi)是植物果實(shí)中最重要的一類(lèi)香氣成分[19]，提高乙醇乙酰轉(zhuǎn)移酶(AAT)活性可促進(jìn)食物中揮發(fā)性酯的合成[20]，其中內(nèi)酯有助于形成獨(dú)特的香味[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，在12個(gè)品種秋葵籽粒檢出的所有香氣組分中，以酯類(lèi)化合物2-甲基丁酸甲酯的含量最高，平均含量為47.827%，表明其對(duì)秋葵籽粒香氣的形成具有重要的貢獻(xiàn)，是秋葵籽粒重要的品質(zhì)指標(biāo)，可作為秋葵籽粒的特征香氣組分。2-甲基丁酸甲酯被認(rèn)為是波利尼西亞菠蘿果實(shí)的特征香氣成分[22]，也是白蘭花揮發(fā)油的特征組分之一[23]。

醇類(lèi)是秋葵籽粒香氣的第二大類(lèi)成分，含量較高，對(duì)籽粒品質(zhì)的形成也具有重要作用。Selli S等[20]研究表明植物的醇脫氫酶，負(fù)責(zé)生成揮發(fā)性醇類(lèi)化合物，從而傳遞食物的香味。萜烯類(lèi)化合物是秋葵籽粒香氣的第三大類(lèi)成分，含量適中，是秋葵籽粒香氣形成的重要組成部分。研究表明，顯花植物中萜烯類(lèi)化合物的數(shù)量顯著多于其他生物，而有學(xué)者估計(jì)植物中的萜烯類(lèi)化合物的種類(lèi)可能達(dá)數(shù)萬(wàn)種[24]。初級(jí)代謝的萜烯類(lèi)化合物主要參與激素、電子傳遞系統(tǒng)的合成，以及作為蛋白質(zhì)修飾劑、膜流動(dòng)性決定劑、抗氧化劑等[25]。在秋葵籽粒種檢測(cè)的醛酮類(lèi)化合物種類(lèi)最少，含量也相對(duì)較低，說(shuō)明其對(duì)秋葵籽粒香氣的貢獻(xiàn)較小。秋葵籽粒中還檢出了一些未知的成分，后續(xù)對(duì)這些未知物質(zhì)的鑒定將進(jìn)一步揭示秋葵籽粒香氣的物質(zhì)組成以及代謝機(jī)制，為秋葵籽油的開(kāi)發(fā)和利用奠定基礎(chǔ)。