薄皮甜瓜成熟時期不同部位揮發(fā)性酯類物質和游離氨基酸含量分析

薄皮甜瓜成熟時期不同部位揮發(fā)性酯類物質和游離氨基酸含量分析

香是評價薄皮瓜品質的指標之一，但不同類型和品種的果實差異很大。香氣物質研究對提高薄皮甜瓜品質、品種選育及甜瓜深加工都很重要。已有研究表明,在厚皮甜瓜的揮發(fā)性物質中,乙酸酯類在甜瓜香氣形成中的作用較大(Wyllie和Leach1992)。在蘋果的揮發(fā)性物質中,低分子酯類物質占78%～92%,以乙酸、丁酸和己酸分別與乙醇、丁醇和己醇形成的酯類為主(Dixon和Hewett2000);而甲酯和乙酯則是構成草莓(FragaariaananasaaDuch.)香氣的主要成分(Pérez等1992)。一般認為脂肪酸和氨基酸是酯類物質的主要合成前體,其中氨基酸是支鏈酯類物質的合成前體,與甜瓜果實中酯類物質的種類和含量有密不可分的關系(乜蘭春等2004)。Wang等(1996)的研究表明,在成熟期間甜瓜香氣大量產(chǎn)生過程中,氨基酸含量隨之顯著增加。為了進一步了解薄皮甜瓜不同部位的揮發(fā)性酯類物質種類和含量的差異及其與氨基酸之間的聯(lián)系,本文采用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯(lián)用技術(SPME-GC-MS)對薄皮甜瓜果實不同部位的揮發(fā)性酯類物質和游離氨基酸的種類及含量進行了分析,并初步探討薄皮甜瓜果實不同部位揮發(fā)性酯類物質與氨基酸的關系。揮發(fā)性物質的提取試驗于2007年2～6月在沈陽農(nóng)業(yè)大學園藝科研基地日光溫室內進行。試驗材料為薄皮甜瓜(CucumismeloL.)品種‘玉美人’。2007年3月20日將長至3～4片真葉的甜瓜苗定植于日光溫室內。高畦栽培,每畦定植雙行,株距40cm,每公頃定植37500株左右。黑色地膜覆蓋,采用滴灌方式澆水。隨機區(qū)組排列,每3畦為1個小區(qū),小區(qū)面積為23.52m2,重復3次。栽培過程中采用單蔓整枝,在主干12節(jié)以上連續(xù)留瓜,單株留瓜4個:雌花開花當日上午用“坐瓜靈”(遼寧丹東市農(nóng)藥二廠生產(chǎn))噴花。2007年6月9日,取成熟度一致(開花后天數(shù)一致)、相同節(jié)位的薄皮甜瓜果實進行揮發(fā)性物質的收集,每小區(qū)取3個,共計9個。經(jīng)清水沖洗干凈后,取出瓜瓤待用。四分法帶果皮取1/4果肉,再將果肉三分為臍果肉、中果肉、蒂果肉3個部位,最終取每個部位果肉重約200g,切成2～3cm果塊,用榨汁機將果肉和瓜瓤分別打成勻漿,4層紗布過濾去除泡沫,收集果汁。取0.5mL果汁加入到2mL頂空瓶中,添加0.2gNaCl(分析純),振蕩使其溶解,將SPME萃取針(聚二甲基硅氧烷涂層厚度為100μm)插入頂空瓶,與瓜汁液面保持0.5cm距離,40℃下萃取30min。參考馬永昆等(2004)和閻振立等(2005)文中的方法,用Aglient6890/5973NGC-MS聯(lián)用儀測定揮發(fā)性物質。色譜條件:HP-5MS極性色普柱,進樣口溫度250℃,解吸3min,不分流進樣,程序升溫,柱溫:36℃保持2min,12℃·min-1升到60℃,6℃·min-1升到140℃,20℃·min-1升到240℃,保持10min。載氣為He氣,柱流量2mL.min-1。質譜條件:電離方式EI,電子能量70eV,全掃描方式,掃描范圍:30～500m·z-1,回極桿溫度250℃,離子源溫度230℃。氨基酸含量的測定參考王頡等(2002)文中的方法提取,用日立L-8800氨基酸自動分析儀測定游離氨基酸。結果1酯類物質檢測用GC-MS聯(lián)用儀得到薄皮甜瓜成熟果實的揮發(fā)性物質的總離子流圖(圖1)。經(jīng)NIST譜庫檢索,與有關文獻進行核對,確定其香氣成分的化學組成,同時將峰面積歸一化定量,得到各組分的相對含量。再結合保留時間、質譜、實際成分和保留指數(shù)等參數(shù)對部分組分作進一步確定。在薄皮甜瓜‘玉美人’中共檢測到25種揮發(fā)性酯類物質(表1)。4個部位中共同含有的酯類只有4種,分別是乙酸-2-甲基-1-丁醇酯、乙酸己酯、乙酸苯甲酯和丁酸-2-甲基乙酯。其中,乙酸-2-甲基-1-丁醇酯(18.55%～26.40%)、乙酸己酯(17.21%～23.75%)和乙酸苯甲酯(3.84%～12.05%)是含量最高的3種酯類物質,在臍果肉、中果肉、蒂果肉及瓜瓤中分別占總酯類物質的80.40%、81.94%、93.82%和78.52%。臍果肉中檢測到酯類物質17種,分別是乙酸-2-甲基丙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸-2-甲基乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁醇酯、乙酸戊酯、丙酸-2-甲基-2-甲基丙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、2,3-丁二醇二乙酯、苯丁酸乙酯、乙酸苯甲酯、4-氧代戊酸酯、2-甲基-6氧代乙酸庚酯、鄰氨基苯甲酸-N-甲基丁酯、4-甲基-2-戊烯酸甲酯和2-辛炔酸甲酯,相對含量為71.67%(圖2),其中后5種物質是其特有的酯類物質(其他部位未檢測到),相對含量為0.16%。中果肉中檢測到13種,相對含量為61.45%,其中有12種與臍果肉的前12種酯類相同；己酸戊酯是中果肉中特有的酯類物質,相對含量為0.13%。蒂果肉中只檢測到7種酯類物質,相對含量為51.46%,前6種酯類與臍果肉和中果肉一致。不過,癸酸己酯含量僅為0.03%,但卻是蒂果肉中特有的酯類物質。瓜瓤中檢測到13種酯類,相對含量為68.76%,其中有6種酯類是瓜瓤中特有的酯類物質,分別是(Z)-乙酸-3-己烯-1-醇酯、2-嗅甲基-丙烯酸乙酯、環(huán)己酮-4-乙基酯、肉豆蔻酸-2-甲基甲酯、十六酸甲酯和十六酸乙酯,這可能是瓜瓤與瓜肉的香味不同的主要原因。無論種類還是相對含量,果實中酯類物質均是臍果肉最多,蒂果肉最少,中果肉居中,瓜瓤處于臍果肉與中果肉之間。這說明果實越靠近臍果肉揮發(fā)性酯類物質種類及含量越高,果實越香。2不同部位的氨基酸含量從薄皮甜瓜成熟果實中共檢測到12種游離氨基酸(表2)。其中蘇氨酸和谷氨酸含量最高,無論在果肉的哪個部位,含量都較高。除了蘇氨酸、亮氨酸和賴氨酸外,其余9種氨基酸含量均是在臍果肉中最高,中果肉和蒂果肉中氨基酸含量相近。值得注意的是,苯丙氨酸在臍果肉中的含量是其他兩個部位的10倍以上。另外,從12種游離氨基酸總含量來看,臍果肉、中果肉和蒂果肉分別為136.4、111.7和103.0mg·(100g)-1(FW),呈遞減趨勢。這表明在揮發(fā)性酯類物質大量積累時期,果肉以臍果肉中氨基酸積累最多,其次是中果肉和蒂果肉,與總的揮發(fā)性酯類物質相對含量變化趨勢一致。3酯類物質檢測由表1還可看出,甜瓜果實中酯類以支鏈酯類為主,果肉中3個部位中支鏈酯類分別占總酯類的64.36%、65.13%和65.64%。共16種:乙酸-2-甲基丙酯、丁酸-2-甲基乙酯、乙酸-2-甲基-1-丁醇酯、丙酸-2-甲基-2-甲基丙酯、2,3-丁二醇二乙酯、苯丁酸乙酯、乙酸苯甲酯、4-氧代戊酸酯、2-甲基-6氧代乙酸庚酯、鄰氨基苯甲酸-N-甲基丁酯、4-甲基-2-戊烯酸甲酯、2-辛炔酸甲酯、(Z)-乙酸-3-己烯-1-醇酯、2-嗅甲基-丙烯酸乙酯、環(huán)己酮-4-乙基酯和肉豆蔻酸-2-甲基甲酯。臍果肉中檢測到前12種,相對含量為46.13%(圖3);中果肉中檢測到前7種,相對含量為40.02%;蒂果肉中含有其中的5種,相對含量為33.78%;瓜瓤中含有9種,相對含量為39.15%,與總的酯類物質含量變化相似。此外,纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和丙氨酸是參與支鏈酯類合成的主要氨基酸。由圖4可以看出,它們總含量在臍果肉中最高,為18.5mg·(100g)-1(FW),分別高于中果肉與蒂果肉的21.08%和17.3%,中果肉與蒂果肉中含量相差不大。這表明在薄皮甜瓜臍果肉中游離氨基酸大量形成的同時,也形成了大量的揮發(fā)性支鏈酯類物質;而中果肉和蒂果肉中氨基酸的含量和支鏈酯類物質的含量均低于臍果肉。不同部位甜瓜果實中酯類物質變化在甜瓜品種‘Charentaiscantaloupe’揮發(fā)性香氣組成中除了一些飽和和不飽和的醛、醇和硫化物以外,主要是酯類物質(Homatidou等1992)。唐貴敏等(2007)研究厚皮甜瓜‘山農(nóng)黃金1號’的結果也表明:成熟時期酯類物質是其最重要的揮發(fā)性物質。本文從薄皮甜瓜‘玉美人’果實的分析中得出:酯類物質含量占香氣成分的50%以上(51.46%～71.67%),為主要的芳香物質,并且證實乙酸-2-甲基-1-丁醇酯、乙酸己酯和乙酸苯甲酯等乙酸酯類物質是最重要的酯類香氣物質,這與前人在厚皮甜瓜中的研究結果(Wyllie和Leach1992)—致。并且不同部位甜瓜果肉中酯類物質總含量不同,表現(xiàn)為臍果肉>中果肉>蒂果肉,瓜瓤處于臍果肉與中果肉之間,各個部位均有其特異性酯類物質。許傳強等(2006)報道在網(wǎng)紋甜瓜不同部位果肉中的糖含量也不同,本文中的變化趨勢與其一致。另外,在蘋果中也有人報道,果皮比果肉中含有更多的酯類和醇類(Defilippi等2005)。可見,香味物質的產(chǎn)生在果實的各部位中是有差異的。果實香氣成分中支鏈酯類物質主要來源于氨基酸代謝。氨基酸通過轉氨作用形成支鏈酮酸,經(jīng)脫羧或脫氫,形成支鏈醇和?；?CoA,再經(jīng)過醇脫氫酶(alcoholdehydrogenase,ADH)和醇酰基轉移酶(alcoholacyltransfersee,AAT)的催化進而形成支鏈酯類物質。Pérez等(2002)用L-異亮氨酸飼喂離體草莓果實,其2-甲基丁酸酯類物質增加了6倍。香蕉在成熟過程中,亮氨酸和纈氨酸含量增加3倍,而其他氨基酸含量則很穩(wěn)定。草莓‘Chandler’在產(chǎn)生大量酯類香氣過程中,纈氨酸含量由最高時的16.7mg·(100g)-1(FW)下降到1.6mg·(100g)-1(FW)(Pérez等1992)。本文結果表明,酯類物質在臍果肉中大量積累的同時,谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和精氨酸等氨基酸含量也高于中果肉和蒂果肉,尤其是苯丙氨酸差異最為明顯。半胱氨酸是硫酯