几种小浆果挥发性成分研究概述

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几种小浆果挥发性成分研究概述
郭琳,于泽源∗,李兴国
东北农业大学园艺学院,哈尔滨(150030)
E-mail:yzy@
摘要:综述了黑穗醋栗、沙棘、越橘、树莓、蓝靛果果实的挥发性成分构成及其影响因素。

小浆果果实的挥发性物质主要包括酯类、醇类、萜类、醛类、酮类、酚类和酸类等。

小浆果的品种、成熟度和采后贮藏条件均影响果实中挥发物的组成、浓度变化。

关键词:小浆果,挥发成分,构成,影响因素
中图分类号:S66-3
1. 引言
小浆果类果树的果实柔嫩多汁、营养丰富、风味独特,是当前各国热衷开发和利用的“第三代”水果。

小浆果果实中挥发性物质是果实风味的主要构成要素。

了解这些挥发性化合物的种类、组成、化学性质,将有助于揭示果实及其加工品风味形成的机理。

有关果实中挥发性物质的研究越来越受到关注,并已成为果品及其加工品品质研究的重要领域之一。

本文综述了黑穗醋栗、沙棘、越橘、树莓、蓝靛果等五种小浆果中挥发性成分的最新研究进展,以期为小浆果风味品质研究提供参考。

2. 几种小浆果挥发性物质的种类及构成
小浆果果实中含有的挥发性成分种类很多,以萜类、酯类、醇类等化合物为主。

2.1 黑穗醋栗
黑穗醋栗的芳香成分非常复杂,已鉴定出的香气成分约有200多种[1]。

其组成以脂族酯、萜烯类、醇类为主[2],还含有烃类、醛类、酮类、酸类、醚类、酚类、呋喃类、含硫化合物、含氧化合物等成分[3]。

其中单烯萜和倍半萜占芳香物质总量的80%[4]。

Anderson 和V on Sydow[5]研究发现,从黑穗醋栗浆果中经戊烷萃取后经水蒸馏,温度在150℃以上的条件下,挥发物中含有许多萜烯、半萜烯和萜烯醇,其中含量较多的成分是△3-蒈烯(75.9%)和丁香烯(11.6%)。

果实产生的气味,一般由许多种挥发性物质构成。

其中的一种组分往往不能单独表现出果实的整个气味。

判断一种挥发物在香气体系中作用的大小,常用香气值来表示,即香气值=挥发物浓度/阈值。

对果实气味的研究重点应该分析那些对果实特征香味贡献大的挥发性化合物。

黑穗醋栗果实通常散发一种独特的香气。

Latrasse和Rigaud[6]以溶剂浸提的方法测定了黑穗醋栗的风味物质结果表明,黑穗醋栗的挥发物组成主要是低沸点、挥发性强的化合物如:丁二酮、丁酸乙酯、桉树脑、沉香醇、4-柠檬烯醇、α-萜品醇、4-萜品醇。

其中对黑穗醋栗的特征香味有重要影响的化合物是:丁酸甲酯、丁酸乙酯、桉树脑、丁二酮和一种具有特殊香气的微量成分。

经研究发现,这种特殊香气的化合物是4-甲氧基-2-甲基-2-巯基丁酮。

该化合物具有强烈的猫韵气味,在水溶液中阈值为10-6 p.p.m[7]。

Nursten[8]等对黑穗醋栗鲜果的研究发现,黑穗醋栗果实中除了大量的萜类化合物外还有一些重要的脂族酯也对果实香味起重要作用。

∗通讯作者 Author for correspondence
2.2 沙棘
成熟的沙棘果实能释放出令人愉悦的芳香气味,其香味组成以酯类为主,还含有一些萜类、醇类、酚类、醛类、酮类以及有机酸。

Hirvi和Honkanen[9]从沙棘果实中分离出了60种挥发物,挥发物的总含量为36 mg••kg-1。

含量最多的挥发性组分为酯类,尤其是甲酯和3-甲基丁酯。

有人研究分析了沙棘制成的沙棘精油的挥发性成分,共鉴定出30种化学成分,主要是脂族酯、醇类和一些碳氢化合物。

其中含量最多的成分有十二癸烯酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸、癸酸乙酯、十二烷酸乙酯[10]。

Tiitinen[11]等从7种沙棘冷冻果中分离出了45种挥发性成分,酯类、醇类和酸类的含量丰富,其中2-乙基丁酸甲酯、3- 乙基丁酸甲酯、己酸甲酯、3-甲基丁基3-丁酸甲酯、辛酸乙酯及3-甲基己酸丁酯占挥发物总量的70%以上。

余竞光[12]等研究了中国沙棘(H.rhamnoides L. subsp.sinensis Rousi)的芳香成分,结果表明中国沙棘果实挥发油含有大量的脂肪醛及少量的缩醛。

有学者[13]认为沙棘具有类似柑橘类水果、浆果样的香味,而Tang[14]等却把沙棘果的芳香描绘为草莓、梨及芒果样的香气。

沙棘果中对其香味有重要作用的挥发性组分是:己酸乙酯、3-甲基丁基3-己烯酯、3-甲基己酸丁酯、3-甲基苯甲酸丁酯、3-甲基辛酸丁酯[9]。

2.3 越橘
越橘果实的香味比较清淡,主要原因是越橘挥发物含量较少。

高丛越橘(Vaccinium corymbosum)挥发性物质的含量只有0.5~0.75 mg•kg-1[15]。

高丛越橘果实中含量最多的挥发物是各种各样的C6化合物,包括饱和及不饱和的醇、酯类如:己醛、顺-2-己烯醛、己醇、反-2-己烯醛、顺-3-己烯醛、香叶醇异构体、萜品醇、沉香醇、乙酸乙酯、异戊酸乙酯、苧烯等以及一些在果实中常见的醇类[16]。

矮丛越橘(Vaccinium angustifolium)果实中酯占挥发物总量的10%~50%,醇占25%~40%,萜类占2%~15%。

有人从野生矮丛越橘中分离出了23种挥发组分,13种为酯类,含量最高的化合物有3-甲基丁酸甲酯、苧烯、2-壬酮、2-乙基丁酸甲酯[17]。

兔眼越橘(Vaccinium ashei)鉴定出的挥发性组分有醛类、酮类、醇类、萜类、酯类、芳香碳氢化合物和3-甲基取代的茚满酮[18]。

据报道,在兔眼越橘的挥发油中含量最多的化合物为:乙酸乙酯、苧烯、己醇、顺-2-己烯淳、庚醇、瓜菊醇酮、β-紫罗酮、4-萜品醇、2-十二酮、α-萜品醇、1-香芹醇、橙花醇、丁子香酚[19]。

有学者通过对不同种越橘的研究发现,高丛越橘(V. corymbosum)中含有羟基香茅醇、乙酸法呢酯、法呢醇、肉豆蔻醚等特征挥发性化合物。

根据嗅觉分析这些纯化合物的结果认为它们具有果香或越橘的风味。

此外,该试验还表明,乙基-3-羟基-3-丁酸甲酯和其它的羟基酯混合,可产生与欧洲越橘(V. mytillus)相似的香味[15]。

与高丛越橘不同的是,矮丛越橘中有香气活性的化合物以酯为主,主要包括3-甲基丁酸甲酯、3-甲基丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基丁酸甲酯、沉香醇和丁酸甲酯。

另一个试验发现,沉香醇和顺式-3-己烯醇两种挥发物混合在一起可产生象越橘一样的风味[16]。

Horvat和Senter[18]的试验则认为顺-3-己烯醇、反式-2-己烯醇、反式-2-己烯、沉香醇和香叶醇混在一起产生的香味与新鲜的兔眼越橘果实中分离出的香味类似。

2.4 树莓
树莓的挥发物含量较丰富,已鉴定出200多种挥发性成分。

其组成以萜类为主,还含有一些酮、醛、酯和醇等成分。

Honkanen[15]等从野生的芬兰树莓(Rubus idaeus L.)新鲜果实中分离出75种挥发性物质,各化合物的构成与栽培树莓类似,萜类占30%,酮和醛占27%,
醇占23%,酯占13%,呋喃占5%。

据报道,在树莓中含量最多的挥发物有:苯甲醛、α-蒎烯、α-紫罗酮、β-紫罗酮、β-石竹烯、香叶醇、β-香叶烯、γ-萜品烯、反式-β-罗勒烯、乙酸乙酯、庚酸乙酯、树莓酮、2-甲基丁醇[21,22]。

而宣景宏[23]等通过对树莓果皮及果肉挥发性成分的研究表明,含量最多的6种化合物为糠醛占60.28%,苯并噻唑占4.5%,4-甲基-2-乙醇占3.15%,苯酚占3.08%,a,a-4-三甲基-苯乙醇占3.03%,苯乙醇占2.41%,这一结果与前人的试验截然不同,造成这种巨大差异原因可能是由于采用了不同的提取方法。

在树莓中含有一种决定树莓风味特征的单一化合物,它对树莓的气味具有重要影响。

其化学名称为对-羟基苯基-2-丁酮,一般称之为树莓酮。

研究表明,树莓酮的含量与树莓风味强度的感官评价呈正相关[24]。

据报道,在分析了10个树莓品种的果实中挥发性物质的香味值后,发现β-紫罗酮是最重要的香味化合物,其次是α-紫罗酮、香叶醇和沉香醇[25]。

Roberts 和Acree[26]以模拟咀嚼和溶剂浸提的方法,通过顶空进样测定树莓品种“Hertiage”果实中的挥发性化合物的结果表明,对香味影响最大的化合物依次是:β-大马士革酮、丁二酮、1-己烯-3-酮、1-壬烯-3-酮、1-辛烯-3-酮、顺式-3-己烯。

而溶剂浸提后测得的结果β-大马士革酮仍是香味最浓的化合物,其余按香味由浓到淡依次排列是:2-甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯、树莓酮、香草醛、顺式-3-己烯和β-紫罗酮。

由此可见,不同的方法都有其最适宜测定的化合物,结合多种测定方法可以鉴定出更多的挥发性物质。

2.5 蓝靛果
食用蓝靛果edible honeysuckle(Lonicera edulis)具有很高的精油含量,精油中主要的化合物组成包括羰基化合物、脂肪酯、醇类、酯类、萜类。

其中醇类为10种脂族醇、2种芳香醇和乙二醇[27]。

有人鉴定分析了蓝靛果(Lonicera caerulea)等小浆果酚酸组成,蓝靛果含量最多的酚酸是m-香豆酸[28]。

由于对蓝靛果果实中的挥发性物质的研究仍在起步阶段,对蓝靛果果实气味起重要作用的挥发性物质尚需进一步研究。

3. 影响挥发物质构成的因素
挥发性成分往往在成熟和贮藏过程中通过多种代谢途径形成,同时也受诸多因素如:品种、成熟度、贮藏条件以及加工处理手段等的影响。

3.1 品种
不同种或品种的小浆果其挥发性物质组成和浓度都有差异。

黑穗醋栗香气较浓郁的栽培品种“Noir de Bourgogne”和“Royal de Naples”中主要的芳香成分含量比其它品种要相对丰富一些[6]。

不同种的沙棘挥发物组成显著不同,在芬兰产沙棘(H.rhamnoides L. subsp. rhamnoides)中主要化学成分是低级脂肪酸酯[9]。

而中国沙棘(H.rhamnoides L. subsp.sinensis Rousi)的特点是含大量的脂肪醛[12]。

不同品种的沙棘挥发物组成和浓度也不同,每一个品种有其特征的挥发性化合物。

沙棘品种“Vaya”和“Chuiskaya”中3-乙基丁酸甲酯和3-甲基丁醇的含量很高,但在品种“Raisa”中这两种化合物含量很低,甚至无法分离出来[9]。

而对越橘而言,欧洲越橘(V. mytillus)与高丛越橘(V.corymbosum cv. Rancocas)的香气就有显著的不同,而笃斯越橘(V. uligionsum)香气最弱[29]。

Cesare[30]等的试验发现在意大利栽种的六个越橘品种中“Bluette”挥发物的含量最高,而“Lateblue”的含量最低。

在树莓的不同品种中挥发物含量也存在差异,品种“Newburgh”挥发物含量仅是“Novost”
的1/3,并且含有较多的萜类,而后者含有较多的醇和羰基化合物 [31]。

同类化合物在不同品种树莓中含量也有差异,“Tulameen”的萜类含量就较低。

“Chilliwack”含有的萜类中α-蒎烯、石竹烯和β-紫罗酮的含量高,而在“Meeker”中γ-萜烯、对花烯、桧烯和β-杨梅烯的含量高 [32]。

De Ancos等[17]用西班牙的几个树莓品种进行试验的结果表明,“Heritage”品种的挥发物含量高于“AutumnBliss”、“Zena”或“Rubi”品种。

不同树莓品种的特征挥发性化合物——树莓酮含量也有不同,“Willamette”的树莓酮含量高达170 µg·kg-1而“Canby”和“Royalty”两品种含量不超过30 µg·kg-1 [25]。

3.2 成熟度
香味挥发性物质的产生与成熟度密切相关,在小浆果果实成熟的过程中香味挥发性物质呈现逐渐增加的趋势。

较早时,学者们认为黑穗醋栗成熟过程中单萜类化合物的含量保持相对稳定,而倍半萜类化合物则呈现微量增加的趋势[33]。

Castillo和Dobson[34]的试验却发现单萜和倍半萜在黑穗醋栗成熟过程中含量均有不同程度的降低,但是单萜烯醇化合物的含量却增高了。

单萜烯类碳氢化合物、醇类和酯类的这种变化,集中在果实糖积累的阶段[35]。

在黑穗醋栗果实成熟过程中的不同阶段里,同一种挥发性物质的变化也不同。

在品种“Ben Hope”成熟过程中,当果实颜色从绿色变为黑色时(+)-β-蒎烯含量稳定不变;当果实由黑色的完熟阶段到过熟阶段时(+)-β-蒎烯含量增加。

越橘果实从绿色到中熟直至完全成熟过程中,反式-2-己烯醇、反式-2-己烯、顺式-3-己烯醇、α-萜品醇和β-石竹烯等挥发物的浓度均降低。

但是,沉香醇和香叶醇在中熟或完熟果中的含量高于绿色果。

鹿果(V. stamineum)在成熟过程中,大多数的挥发物浓度均降低,只有3种仅存在于鹿果中的酯类浓度升高[36]。

兔眼越橘(Vaccinium ashei)成熟过程中,低分子量的挥发物浓度降低,而高分子量的挥发物则升高[18]。

在树莓着色和成熟过程中,香味挥发物也逐渐增加。

树莓品种“Lloyd George”在成熟过程中,萜类化合物浓度升高,酯类的含量增加缓慢,果实达到成熟后香叶烯的含量达到最高。

在“RosedeCotedOr”品种成熟过程中,有香味活性的萜烯类也升高,果实充分成熟后,这些化合物变化平稳[36]。

“GlenProsen”果实成熟过程中,莰烯、β-杨梅烯、苧烯、α-非兰烯、α-蒎烯、α-紫罗酮、β-紫罗酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、2-甲基-1-丁醇和顺式-3-己烯醇的含量都稳定增加[23]。

而树莓的特征挥发性化合物——树莓酮的合成、积累与花色苷和可溶性固型物相关,在果实成熟的最后富集速度很快[37]。

3.3 采后因素
在小浆果的果实采后有些挥发物会重新合成,有些挥发物则会挥发掉,最终导致挥发物的构成不断发生变化,这些变化有好的一面也有不好的一面。

采用气调贮藏和改良气调包装能适当延长小浆果的贮藏寿命,减缓浆果腐烂,提高品质。

但在气调贮藏过程中,如果O2浓度太低,CO2太高,就会导致果实发酵,产生过量乙醇、乙醛和乙酸乙酯,使果实出现怪味。

采用气调贮藏能改善黑穗醋栗的贮藏寿命。

与其他浆果不同的是黑穗醋栗可以耐受相对较高的CO2浓度,最高达30%对风味和品质无有害的不利影响,试验表明20% CO2浓度是最适宜的气调贮藏浓度。

但是与高浓度CO2相比O2浓度降低无法延长黑穗醋栗的贮藏寿命,反而导致了乙醇的大量产生[38]。

相比之下,越橘在气调储藏时,当CO2浓度超过10%时,可以减少鲜越橘的腐烂,但
当CO2浓度太高,则会破坏其的风味。

“Bluecrop”越橘果用改良气调包装存放12d后当CO2浓度超过20%时,果实风味降低即出现怪味 [39]。

将“Burlington”越橘分放在CO2为0%、15%和25%,O2为15%条件下贮藏,存放6周后发现越橘在25%CO2下出现危害,虽然风味挥发物——丁内酯和苯甲醛没有受到影响,但是乙醇和乙酸乙酯的含量明显增加,分别比不作CO2处理的果实(0%CO2)提高18倍和25倍,影响了越橘的风味。

而在15%CO2下这4种挥发物均未发生明显变化。

从目前的研究来看,气调贮藏中O2和CO2浓度对浆果中挥发性成分影响较大,但是关于二者影响挥发性成分变化的机理尚不明晰。

4.现存问题与展望
小浆果具有迥异于普通水果的独特的色、香、味、形,以及营养丰富,保健价值高,应用广泛的特点。

它们被视为高品质的水果,在世界各地也越来越受到消费者的青睐。

果实的香气是果实品质构成要素,因此,对小浆果香气的研究自然成为引人注目的课题。

但现阶段研究范围还比较窄,仍停留在挥发性物质的分离分析测定等方面,并且挥发性成分的检测方法还不完善;感官检验与仪器测定的挥发性化合物的关系尚没有定论。

今后的研究着眼点应放在小浆果在生长、成熟、贮藏及加工过程中挥发性物质形成的动态变化,形成与代谢途径及相关酶的生理功能,果实挥发性成分的形成与转化机制及调控因素等等。

这有助于深入认识小浆果香气形成实质,达到控制香气、改善果实香气的形成、提高果实品质的目的。

不同种或品种的小浆果基因的差异是引起其挥发性物质组成和浓度变化的重要因素。

随着分子生物学的快速发展,通过克隆香气物质合成相关酶基因,在分子水平上对香气的合成进行调控也是未来小浆果香气研究的趋势。

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The Composition and Affecting Factors of Volatile in Some
soft fruits
Guo Lin,Yu Zeyuan,Li Xingguo
Horticulture College,Northeast Agricultural University,Harbin ( 150030 )
Abstract
The composition and affecting factors of volatile in soft fruits berries including blackcurrant, Sea buckthorn, blueberry, raspberry, blue honeysuckle were reviewed in this paper.The main compounds covered esters, alcohols, terpenes, aldeydes, ketones and phenols .They are affected by variety, mature degree and postharvest conditions.
Keywords:Soft fruit,V olatile components,Composition,Affecting factors。

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