李 鵬，王志強，劉鳳之，冀曉昊，王孝娣，王瑩瑩，劉培培，王海波

（中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物種質資源利用重點實驗室，遼寧興城 125100）

草莓（Fragaria×ananassaDuch）香氣由揮發(fā)性化合物組成，占鮮重的0.001%～0.01%，是評價草莓品質的重要指標，也是草莓育種、鮮食和加工的重要指標[1]。草莓香氣還能提高草莓甜度，增加消費者喜愛度[2]。因此，研究草莓香氣發(fā)育過程及貯藏后香氣組分變化規(guī)律意義重大。草莓香氣組分種類及含量受品種、成熟度、栽培條件及采后貯藏條件的影響[3-4]。

在品種方面，有研究指出，歐美草莓品種香味較淡，香氣組分主要是辛酯類、1-辛醇、橙花叔醇、丁酸甲酯、己酸乙酯和4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮（DMMF），如新紅光、吐特拉、達賽萊克特[5]、童子一號、V 形星、鎮(zhèn)江1 號、甜查理、Sumas、給維它中辛酯類比例較高，新明星、保4、全明星、組培1、荷蘭西峽、Veegern、澳引1號、紅太后、Hood、艾爾桑塔、S1 中1-辛醇比例較高，鎮(zhèn)江3 號、早美光、麗達中橙花叔醇比例較高，Totem、塞納、R6 和R8 中丁酸甲酯比例較高[6]，新西蘭草莓、森加森加那、獎賞、無名、早紅、鎮(zhèn)江2 號、紅衣中己酸乙酯比例較高，哈尼中DMMF比例較高，公爵夫人中十內(nèi)酯比較豐富[7]。日本草莓品種香氣組分主要是辛酯類、橙花叔醇、丁酸甲酯、己酸乙酯、己酸甲酯、1-辛醇、沉香醇和DMMF，如日本4 號、久能早生、奈良4 號、駿河、北輝、益香中辛酯類比例較高，幸香中橙花叔醇比例較高，春香中丁酸甲酯比例較高，紅顏、豐香、寶交早生中己酸乙酯比例較高，鬼怒甘、麗寶中1-辛醇中比例較高[8]，TiMA 中沉香醇和DMMF 比例較高[6]。我國自主選育草莓品種晶玉中丁酸甲酯比例較高，晶瑤中丁酸乙酯比例較高，玫瑰公主中DMMF 和沉香醇比例較高，白雪公主15、白雪公主6 中2-甲基丁酸甲酯比例較高，京桃香中γ-癸內(nèi)酯比例較高[9]，寧玉中丁酸甲酯比例較高[10]，星都1 號和星都2 號中己酸乙酯比例較高[11]。

在成熟度方面，有研究指出，紅顏草莓酮類、有機酸類香氣組分隨成熟度逐漸增多[12]，酯類、醇類和醛類香氣組分隨成熟度先升后降[13]，己烯醛和呋喃酮是紅顏的特征香氣物質[14]。以色列草莓R6、R8 和日本TiMA 草莓果實酯類在后熟時達到最高，酯類含量低于醛類，但酯類是主要的香氣組分[7]。達賽萊克特綠果期、白果期醛類組分較高，轉色期含有少量酯類，粉果期酯類、醇類較多，成熟期酯類、醇類進一步增多[15]；達賽和紅星成熟期果實共有特征香氣組分是丁酸甲酯、己酸甲酯和己酸乙酯，紅星還含有丁酸乙酯[16]。

在貯藏方面，有研究指出，20%CO2、0 ℃貯存能最大程度地減少草莓果實異味產(chǎn)生[17]；隨著貯藏時間延長，R6、R8 和TiMA 草莓中醇類組分含量降低，進而導致酯類含量降低、酮類含量升高[7]；R7草莓速凍后醛類組分總含量增多，酯類組分總含量降低[18]。此外，草莓香氣組分種類和含量也受栽培季節(jié)的影響，有研究指出，冬季日中性草莓品種阿爾比、蒙特瑞、波特拉和圣安德瑞斯果實酯類含量高于秋季果實，而萜烯類含量低于秋季果實[19]。

前人對歐美草莓品種、日本草莓品種及國內(nèi)選育優(yōu)良草莓品種的香氣組分進行了研究，但未能系統(tǒng)闡明草莓香氣發(fā)育規(guī)律及貯藏后變化，香氣組分間的相關性尚不清楚。所以本研究以紅顏、甜查理、章姬、幸香、桃薰（十倍體）、圣誕紅為試驗材料，測定幼果期、轉色期、成熟期及貯藏后果實的香氣組分，分析6 個草莓品種的香氣組分，探明不同發(fā)育階段及貯藏后香氣組分變化規(guī)律，為培育香味濃郁、品質優(yōu)異的草莓新品種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2021 年以中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所（遼寧省興城市）砬山基地的紅顏、幸香、章姬、甜查理、桃薰、圣誕紅草莓為試驗材料，每個品種1 000 株，晴天9：00 采摘幼果期（樣品1）、轉色期（樣品2）和成熟期（樣品3）果實各1 kg，帶回實驗室后保存在0 ℃冰箱中，快速提取香氣組分；并將成熟期的果實放在0 ℃冰箱中冷藏24 h（樣品4），再次測定香氣組分；3 組生物學重復（圖版2）。

1.2 試驗方法

樣品前處理：采用四分法取樣，稱取250 g 樣品用榨汁機破碎后勻漿，稱取10 g 勻漿于10 mL 頂空瓶中，加入1 g 氯化鈉和5 μL 0.4 g/L 3-壬酮，壓蓋器密封，-80 ℃保存待測。

頂空萃取：樣品瓶40 ℃水浴恒溫平衡10 min，將Supelco 50/30 μm PDMS/CAR/DVB 固相微萃取頭插入樣品瓶頂空部分，40 ℃水浴30 min 萃取香氣組分；Agilent 7890A/5975C 氣相色譜-質譜聯(lián)用儀測定香氣組分[20]。

GC-MS 測定條件：色譜柱為HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣為高純度氦氣，流速為1.3 mL/min；手動進樣，不分流模式；進樣口溫度250 ℃；柱溫升溫程序為初始40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min 的速度升溫至140 ℃，以10 ℃/min 的速度升溫至240 ℃，保持3 min；質譜接口溫度250 ℃，離子源溫度230 ℃，全掃描模式，掃描范圍40～550 amu。數(shù)據(jù)分析使用系統(tǒng)自帶的色譜工作站，積分參數(shù)為初始面積截除10 000，初始峰寬0.1，肩峰檢測OFF，初始閾值5.0；譜庫選擇NIST 11 標準譜庫；采用3-壬酮內(nèi)標法對香氣成分進行定量分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計用Excel 2010 軟件；數(shù)據(jù)聚類分析及熱圖用HemI 軟件；數(shù)據(jù)相關性用SPSS 20 軟件進行分析，采用Cytoscape 3.8.1 軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 香氣組分分析

2.1.1 酯類香氣組分分析

酯類香氣組分中丁酸甲酯、異戊酸甲酯、戊酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸-3-甲基丁酯、己酸甲酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸戊酯、反式乙酸-2-己烯-1-酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸甲酯、辛酸乙酯、乙酸辛酯的香氣值＞1，其中，己酸乙酯的香氣值最高；酯類香氣組分中，紅顏有13 種，桃薰10 種，甜查理12 種，幸香8 種，圣誕紅11 種，章姬11種。隨果實成熟度增加，紅顏、桃薰、甜查理、幸香、圣誕紅果實的酯類香氣組分含量逐漸增多；章姬果實的酯類香氣組分含量先降低后升高，轉色期樣品中酯類香氣組分含量較低；0 ℃貯藏24 h 增加了6 個品種成熟期果實的酯類香氣組分含量（表1）。

表1 6 個草莓品種果實主要香氣種類及含量 μg/kg

2.1.2 醛類香氣組分分析

醛類香氣組分2-己烯醛、反式2-己烯醛、正己醛、2-壬烯醛、壬醛的香氣值＞1；醛類香氣組分中，紅顏有3 種，桃薰3 種，甜查理4 種，幸香4 種，圣誕紅4 種，章姬3 種。隨果實成熟度增加，紅顏果實的醛類香氣組分含量先降低后升高，桃薰果實中的醛類香氣組分含量先降低后升高再降低，甜查理、幸香、圣誕紅、章姬果實的醛類香氣組分含量先升高后降低。0 ℃貯藏24 h 增加了紅顏果實中醛類香氣組分含量，降低了桃薰、甜查理、幸香、圣誕紅、章姬果實的醛類香氣組分總含量，0 ℃貯藏24 h 后正己醛消失（表1）。

2.1.3 醇類香氣組分分析

醇類香氣組分中沉香醇、1-辛基-3-醇、順-5-辛烯-1-醇的香氣值＞1；醇類香氣組分中，紅顏有1 種，桃薰3 種，甜查理1 種，幸香1 種，圣誕紅1種，章姬1 種。隨著果實成熟度增加，紅顏、桃薰、幸香、圣誕紅、章姬果實的醇類香氣組分含量一直升高，甜查理果實的醇類香氣組分含量先升高后降低。0 ℃貯藏24 h 降低了甜查理成熟期果實的醇類香氣組分含量，增加了紅顏、桃薰、幸香、圣誕紅、章姬成熟果實的醇類香氣組分含量（表1）。

2.1.4 呋喃及酮類香氣組分分析

呋喃及酮類香氣組分中4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮、2-庚酮的香氣值＞1；呋喃及酮類香氣組分中，紅顏有2 種，桃薰1 種，甜查理2種，幸香1 種，圣誕紅中未檢測到，章姬2 種。隨著果實成熟度增加，紅顏、甜查理果實中呋喃及酮類香氣組分含量先升高后降低，桃薰、幸香、章姬果實的呋喃及酮類香氣組分含量逐漸升高。0 ℃貯藏24 h 降低了紅顏、甜查理成熟期果實的呋喃及酮類香氣組分含量，增加了桃薰、幸香、章姬成熟期果實的呋喃及酮類香氣組分含量（表1）。

2.1.5 萜烯類香氣組分分析

萜烯類香氣組分中苯乙烯、β-月桂烯、D-檸檬烯的香氣值＞1；萜烯類香氣組分中，紅顏有1 種，桃薰1 種，甜查理2 種，幸香2 種，圣誕紅3 種，章姬2 種。隨著果實成熟度增加，紅顏、甜查理、圣誕紅、章姬果實的萜烯類香氣組分含量逐漸增多，桃薰、幸香的萜烯類香氣組分含量先升高后降低。0 ℃貯藏24 h 增加了紅顏、甜查理、圣誕紅、章姬成熟期果實的萜烯類香氣組分總含量，降低了桃薰、幸香成熟期果實萜烯類香氣組分總含量（表1）。

2.1.6 酸類香氣組分分析

酸類香氣組分中2-甲基丁酸的香氣值＞1，僅在圣誕紅0 ℃貯藏24 h 成熟果實中檢測到，可知0 ℃貯藏24 h增加了圣誕紅成熟期果實的酸類香氣組分含量（表1）。

2.2 香氣組分聚類分析

聚類橫向結果顯示24 個樣品可分為6 組，A 組中有桃薰幼果期果實、甜查理幼果期果實、幸香幼果期果實、章姬轉色期果實、圣誕紅幼果期果實、章姬幼果期果實、圣誕紅轉色期果實，B 組有紅顏幼果期果實，C 組有幸香成熟期果實和幸香轉色期果實，D 組有幸香0 ℃貯藏24 h 果實，E 組有紅顏轉色期果實、桃薰成熟期果實、圣誕紅成熟期果實、章姬成熟期果實、甜查理轉色期果實、桃薰轉色期果實，F(xiàn) 組有紅顏成熟期果實、桃薰0 ℃貯藏24 h果實、甜查理成熟期果實、章姬0 ℃貯藏24 h 果實、紅顏0 ℃貯藏24 h 果實、甜查理0 ℃貯藏24 h 果實、圣誕紅0 ℃貯藏24 h 果實（圖1）。對28 種香氣值＞1 的組分進行聚類，結果顯示28 種香氣組分聚為4 組，a 組有2-壬烯醛；b 組有苯乙烯、2-甲基丁酸；c 組可分為4 個分支，c1 中有4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮（DMMF）、2-甲基丁酸乙酯、丁酸-3-甲基丁酯，c2 中有丁酸甲酯，c3 中有異戊酸甲酯、沉香醇，c4 中有丁酸乙酯、辛酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯、乙酸己酯和壬醛；d組中可分為4 個分支，d1 中有2-己烯醛，d2 中有戊酸甲酯、D-檸檬烯、β-月桂烯、辛酸甲酯和乙酸辛酯；d3 中有2-庚酮、乙酸-2-己烯-1-酯、反式乙酸-2-己烯-1-酯和順-5-辛烯-1-醇；d4 中有反式2-己烯醛、正己醛和1-辛基-3-醇。綜合來看，c 組香氣組分是成熟期草莓的主要香氣組分，己酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸-3-甲基丁酯的香氣值較高，是主要的香氣組分。

圖1 草莓香氣組分含量和樣品聚類結果

2.3 香氣組分相關性分析

對香氣值＞1 的28 種組分含量進行相關性分析，結果發(fā)現(xiàn)，順-5-辛烯-1-醇、2-壬烯醛與其余26 種香氣組分含量相關性未達到顯著水平，己酸甲酯、辛酸甲酯與12 種組分顯著相關，乙酸己酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、丁酸乙酯與10 種組分顯著相關，正己醛與8 種組分顯著相關（七負一正），4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮（DMMF）、沉香醇與7 種組分顯著相關，2-甲基丁酸乙酯、苯乙烯、壬醛、丁酸-3-甲基丁酯、β-月桂烯、戊酸甲酯、反式2-己烯醛與6 種組分顯著相關（五負一正），2-庚酮、D-檸檬烯、2-己烯醛與5 種組分顯著相關，乙酸-2-己烯-1-酯、乙酸辛酯、丁酸甲酯與4 種組分顯著相關，反式乙酸-2-己烯-1-酯、1-辛基-3-醇、異戊酸甲酯與2 種組分顯著相關，2-甲基丁酸僅與1 種組分顯著相關（圖2）。

圖2 草莓香氣組分相關性分析

3 討論

3.1 草莓特征香氣組分鑒定

草莓香氣是由脂肪酸、碳水化合物和氨基酸等前體物質經(jīng)過一系列酶促反應生成的，是多種揮發(fā)性化合物混合形成的。由于揮發(fā)物濃度高于閾值才能被人感知[21]，本試驗對6 個草莓品種24 個樣品中香氣值＞1 的28 種香氣組分進行聚類，結果發(fā)現(xiàn)c組組分丁酸甲酯、異戊酸甲酯、沉香醇、丁酸乙酯、辛酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯、乙酸己酯、壬醛、丁酸-3-甲基丁酯、2-甲基丁酸乙酯和4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮在草莓成熟期果實、0 ℃貯藏24 h 果實中含量較高，是草莓主要的香氣組分。

3.2 草莓特征香氣組分變化規(guī)律分析

酯類是草莓香氣的主要組成部分[7]，本試驗發(fā)現(xiàn)香氣值＞1 的酯類組分共14 個，聚類結果c 組中丁酸甲酯、異戊酸甲酯、2-甲基丁酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸-3-甲基丁酯和乙酸己酯是草莓主要的酯類組分；隨著果實成熟度增加，紅顏、桃薰、甜查理、幸香、圣誕紅果實的酯類香氣組分含量和比例逐漸增大，章姬果實的酯類香氣組分含量先降低后升高。趙靜等研究紅顏香氣組分也發(fā)現(xiàn)從大綠果期到成熟期酯類組分升高[13]；王娟等研究發(fā)現(xiàn)酯類是草莓的主要香氣組分[9]，與本研究結果一致。0 ℃貯藏24 h 增加了6 個草莓品種成熟期果實的酯類香氣組分含量，說明低溫貯藏能促進酯類香氣的釋放，這與Forney 等[4]的研究結果一致。酯類組分間達到顯著水平的相關性都是正相關，香氣值最高組分己酸乙酯與7 種酯（辛酸甲酯、乙酸己酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、丁酸-3-甲基丁酯、己酸甲酯、2-甲基丁酸乙酯）、4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮、苯乙烯均呈正相關，與正己醛呈負相關。

醛類組分主要是脂肪酸代謝途徑形成的C6 和C9 化合物，表現(xiàn)為青草香味[22-23]。本試驗發(fā)現(xiàn)桃薰、幸香的醛類組分含量較高。醛類香氣組分中2-己烯醛、反式2-己烯醛、正己醛、2-壬烯醛、壬醛的香氣值＞1。正己醛和反式2-己烯醛的香氣值較高，是主要的醛類組分。相關性結果顯示，正己醛與反式2-己烯醛呈正相關，正己醛與6 種酯（丁酸乙酯、丁酸-3-甲基丁酯、己酸甲酯、己酸乙酯、辛酸甲酯、辛酸乙酯）、4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮均呈負相關；反式2-己烯醛與2-己烯醛、戊酸甲酯、β-月桂烯、D-檸檬烯、沉香醇均呈負相關。聚類結果顯示，正己醛和反式2-己烯醛主要存在于幼果期果實樣品中，正己醛低溫貯藏后消失。隨果實成熟度增加，紅顏果實的醛類香氣組分含量先降低后升高，桃薰果實的醛類香氣組分含量先降低后升高再降低，甜查理、幸香、圣誕紅、章姬果實的醛類香氣組分含量先升高后降低。由此可知醛類組分是草莓幼果期、轉色期的主要香氣組分，是酯類組分、醇類組分的前物質，這與Forney 等[4]的研究結果一致。

醇類組分主要是脂肪酸代謝途徑形成的，本試驗發(fā)現(xiàn)醇類香氣組分中沉香醇、1-辛基-3-醇、順-5-辛烯-1-醇的香氣值＞1，其中沉香醇的香氣值最高，聚在c 組中，是草莓最主要的醇類香氣組分。相關性結果顯示，沉香醇與2-己烯醛、戊酸甲酯、β-月桂烯、D-檸檬烯均呈正相關，與反式2-己烯醛呈負相關。紅顏、桃薰、幸香、圣誕紅、章姬果實的醇類香氣組分含量一直升高，甜查理果實中醇類香氣組分含量先升高后降低。由此可知醇類組分含量較低，對草莓香氣影響較小，這與張運濤等[3]的研究結果一致。

呋喃及酮類組分也是草莓重要的香氣組分，呋喃類可以增加草莓甜度[2]，呋喃及酮類香氣組分中4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮、2-庚酮的香氣值＞1，4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮的香氣值較高，聚在c 組中，是草莓最主要的呋喃及酮類香氣組分。相關性結果顯示，4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮與壬醛、丁酸乙酯、辛酸甲酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、辛酸乙酯均呈正相關，與正己醛呈負相關。隨著果實成熟度增加，紅顏、甜查理果實中呋喃及酮類香氣組分含量先升高后降低，桃薰、幸香、章姬果實中呋喃及酮類香氣組分含量逐漸升高。由此可知呋喃及酮類組分含量中等，對草莓香氣有一定影響，這與張運濤等[3]的研究結果一致。

萜烯類組分具有花香和甜味，是草莓香氣的組成部分[11]，本試驗中苯乙烯、β-月桂烯、D-檸檬烯的香氣值＞1，D-檸檬烯的香氣值最高。相關性結果顯示，D-檸檬烯與β-月桂烯、戊酸甲酯、2-己烯醛、沉香醇均呈正相關，與反式2-己烯醛呈負相關。隨著果實成熟度增加，紅顏、甜查理、圣誕紅、章姬果實的萜烯類香氣組分含量逐漸增多，桃薰、幸香的萜烯類香氣組分含量先升高后降低。由此可知萜烯類組分含量較低，對草莓香氣有一定影響，這與張運濤等[3]的研究結果一致。

酸類組分也是草莓香氣的組成部分，本試驗發(fā)現(xiàn)酸類香氣組分中2-甲基丁酸的香氣值＞1，可知2-甲基丁酸是草莓最主要的酸類香氣組分。0 ℃貯藏24 h增加了圣誕紅成熟期果實的酸類香氣組分含量。相關性結果顯示，2-甲基丁酸與β-月桂烯呈正相關。由此可知酸類組分含量較低，對草莓香氣組分的貢獻較少，這與張運濤等[3]的研究結果一致。

3.3 草莓香氣育種方向分析

草莓育種中甜度、單果重是最先考慮因素，其次是外觀和風味，酸度考慮較少，但草莓糖度提高的同時會導致產(chǎn)量降低[24]。Frank 等研究發(fā)現(xiàn)，有20 種揮發(fā)物增加了甜度感知，18 種揮發(fā)物增加了消費者喜愛度，15 種揮發(fā)物既增加了甜度感知，也增加了消費者喜愛度[25]，通過香氣來彌補甜度是切實可行的。揮發(fā)物的濃度通常是糖組分濃度的1/106～1/103，含量較低的揮發(fā)物能增強人對甜度的感知[25]，通過增加揮發(fā)物濃度來改善草莓品質成為新的育種思路[2]。本試驗發(fā)現(xiàn)，草莓果實中酯類組分、醛類組分占比較大，其次是醇類組分，呋喃及酮類組分、萜烯類組分，酸類組分占比較小。酯類組分多表現(xiàn)為香味濃郁、醛類組分和醇類組分多表現(xiàn)為青草香味，未來草莓香氣育種的方向是選育酯類組分含量高的品系。

4 結論

丁酸甲酯、異戊酸甲酯、沉香醇、丁酸乙酯、辛酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯、乙酸己酯、壬醛、丁酸-3-甲基丁酯、2-甲基丁酸乙酯、4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮是草莓果實的主要香氣組分。己酸乙酯是草莓最主要的酯類香氣組分，D-檸檬烯是草莓最主要的萜烯類香氣組分，正己醛和反式2-己烯醛是草莓主要的醛類組分，沉香醇是草莓最主要的醇類組分，4-甲氧基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮是草莓最主要的呋喃及酮類香氣組分，2-甲基丁酸是草莓最主要的酸類香氣組分。