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綠色櫻桃番茄果實揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

2022-02-18 08:13劉子記劉維俠
中國瓜菜 2022年1期
關鍵詞:揮發(fā)性翡翠風味

劉子記,劉維俠,牛 玉,楊 衍

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所 ???571101)

綠色櫻桃番茄,成熟果肉呈淺綠色,含有豐富的蛋白質(zhì)、糖、鋅元素和錳元素等,具有獨特的風味品質(zhì)。隨著生活水平的提高,市售番茄的風味和口感已不能滿足消費者的需求,番茄果實中風味物質(zhì)的種類和含量引起了研究人員和育種家的關注。揮發(fā)性芳香物質(zhì)是番茄風味的主要決定因子,是由醇類、醛類、酮類、酯類以及含硫化合物等組成的混合物,這些物質(zhì)的氣味強度存在顯著差異,作為一個整體構成了番茄的風味特征。

揮發(fā)性風味物質(zhì)的提取方法主要包括蒸餾法、有機溶劑萃取法、超臨界CO萃取法和固相微萃取法等。頂空固相微萃取技術所需樣品量少,操作簡單,結合氣相色譜-質(zhì)譜技術,可有效對揮發(fā)性風味成分進行分析。目前,該方法已成功應用于洋蔥、梅花、卷柏、柑橘、梨、甜瓜的揮發(fā)性風味成分分析。國外關于番茄果實芳香物質(zhì)的研究始于20 世紀50 年代,隨著研究的逐步深入,越來越多的芳香物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)。常培培等分析了紫色番茄果實揮發(fā)性風味物質(zhì)。Li 等研究發(fā)現(xiàn)番茄不同果實部位的揮發(fā)性物質(zhì)存在顯著不同。Zhu 等比較了不同番茄汁風味物質(zhì)的差異。劉明池等總結了番茄果實主要芳香物質(zhì)的種類,不同芳香物質(zhì)對番茄果實風味的貢獻,闡述了不同成熟時期、不同栽培條件下番茄果實芳香物質(zhì)的變化情況,對番茄果實揮發(fā)性芳香物質(zhì)的形成途徑、關鍵酶及影響番茄果實芳香物質(zhì)變化的外界因素進行了分析。王歡歡等總結了番茄果實呈香組分的組成及其代謝途徑,歸納了呈香組分在脂肪酸代謝途徑、氨基酸代謝途徑和類胡蘿卜素代謝途徑中的形成過程。截至目前,有關綠色櫻桃番茄果實揮發(fā)性風味物質(zhì)的研究鮮有報道。筆者在本試驗中擬利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜技術對2 個綠色櫻桃番茄品種成熟果實中揮發(fā)性物質(zhì)的種類及相對含量進行比較分析,以期為綠色櫻桃番茄品種的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試綠色櫻桃番茄品種為綠星和翡翠,分別由北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究中心和北京博收種子有限公司提供。材料于2018 年10 月底定植在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院五隊試驗基地,采取相同的栽培管理措施,2019 年3 月中旬,每份材料采收自植株生長狀況,成熟度和大小均勻一致5 株上的5 枚果實進行揮發(fā)性物質(zhì)測定與分析,揮發(fā)性風味物質(zhì)測定在貴州省中國科學院天然產(chǎn)物化學重點實驗室進行。

1.2 方法

1.2.1 儀器設備 HP6890/5975C 氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀購自美國安捷倫公司。手動固相微萃取裝置購自美國Supelco 公司,萃取纖維頭為2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex。

1.2.2 揮發(fā)性風味物質(zhì)檢測 取混勻樣品10 g 置于10 mL 固相微萃取儀采樣瓶中,插入裝有2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex 纖維頭的手動進樣器,在60 ℃的平板加熱條件下頂空萃取50 min后,移出萃取頭并立即插入氣相色譜儀進樣口(溫度250 ℃)中,熱解析5 min 進樣。色譜柱為FLM FB-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)彈性石英毛細管柱,柱溫37 ℃保持2 min,以3 ℃·min升溫至160 ℃,再以6 ℃·min升溫至202 ℃,運行時間為40 min,汽化室溫度250 ℃,載氣為高純He(99.999%),柱前壓47.5 KPa,載氣流速為1.0 mL·min,不分流進樣;溶劑延遲時間為1 min,離子源為EI 源,離子源溫度230 ℃;四極桿溫度150 ℃,電子能量70 eV,發(fā)射電流34.6 μA,倍增器電壓1565V,接口溫度280 ℃,質(zhì)量范圍29~500 amu。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 總離子流圖中的各峰經(jīng)質(zhì)譜計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及核對Nist 14 和Wiley275 標準質(zhì)譜圖,確定揮發(fā)性化學成分,用峰面積歸一化法測定各化學成分的相對質(zhì)量分數(shù)。

2 結果與分析

翡翠和綠星共檢測出揮發(fā)性物質(zhì)71 種。其中,醇類15 種,酮類3 種,酯類10 種,醛類20 種,烴類16 種,其他7 種(圖1,表1)。

圖1 揮發(fā)性物質(zhì)總離子流圖

2.1 翡翠揮發(fā)性物質(zhì)分析

翡翠含有58 種揮發(fā)性物質(zhì),占色譜流出組分總含量的98.38%。其中,醇類13 種,相對含量為40.73%,Z-3-已烯醇相對含量最高,其次為3-甲基-1-丁醇。酮類3 種,相對含量為3.00%,1-戊烯-3-酮相對含量最高,其次為3-辛酮。酯類8 種,相對含量為8.71%,乙酸乙酯相對含量最高。醛類19 種,相對含量為31.51%,E-2-己烯醛相對含量最高,其次為2-辛烯醛。烴類9 種,相對含量為2.84%,β-水芹烯相對含量最高。其他6 種,相對含量為11.59%,2-異丁基噻唑相對含量最高,其次為2-戊基呋喃(表1,表2)。

2.2 綠星揮發(fā)性物質(zhì)分析

綠星含有62 種揮發(fā)性物質(zhì),占色譜流出組分總含量的98.84%。其中,醇類15 種,相對含量為50.14%,Z-3-已烯醇相對含量最高,其次為2-甲基-1-丁醇。酮類2 種,相對含量為0.50%,1-戊烯-3-酮相對含量最高。酯類8 種,相對含量為8.53%,乙酸乙酯相對含量最高。醛類16 種,相對含量為29.49%,正己醛相對含量最高,其次為E-2-己烯醛。烴類14 種,相對含量為2.68%,β-水芹烯相對含量最高。其他7 種,相對含量為7.50%,1-硝基-3-甲基丁烷相對含量最高,其次為2-戊基呋喃(表1,表2)。

表1 綠色櫻桃番茄品種揮發(fā)性物質(zhì)及相對含量

表2 綠色櫻桃番茄品種揮發(fā)性物質(zhì)類別及相對含量

2.3 翡翠和綠星共有揮發(fā)性成分分析

翡翠和綠星具有49 種相同成分。其中,醇類13 種,酮類2 種,酯類6 種,醛類15 種,烴類7 種,其他6 種。醇類Z-3-已烯醇在翡翠和綠星中含量均最高。酮類1-戊烯-3-酮在翡翠和綠星中含量均最高。酯類乙酸乙酯在翡翠和綠星中含量均最高。醛類E-2-己烯醛在翡翠中含量最高,盡管在綠星中含量不是最高,但位居第二。烴類在翡翠和綠星中含量均不高。其他類物質(zhì)2-異丁基噻唑在翡翠中含量最高,而1-硝基-3-甲基丁烷在綠星中含量最高。

2.4 翡翠和綠星獨特揮發(fā)性成分分析

由表2、表3 可知,翡翠和綠星揮發(fā)性風味物質(zhì)種類和含量存在明顯差異。翡翠中醇類相對含量最高,為40.73%,其次為醛類、其他類、酯類、酮類和烴類,相對含量分別為31.51%、11.59%、8.71%、3.00%和2.84%。綠星中醇類相對含量最高,為50.14%,其次為醛類、酯類、其他類、烴類和酮類,相對含量分別為29.49%、8.53%、7.50%、2.68%和0.50%。翡翠含有9 種特有香氣成分,相對含量為3.04%。其中,酮類1 種,酯類2 種,醛類4 種,烴類2 種。分別為3-辛酮、乙酸戊酯、水楊酸乙酯、丁醛、E-2-壬烯醛、E-2-癸烯醛、E,E-2,4-癸二烯醛、壬烷、α-異松油烯。綠星含有13 種特有香氣成分,相對含量為2.01%。其中,醇類2 種,酯類2 種,醛類1 種,烴類7 種,其他1 種。分別為2-甲基-2-丁烯-1-醇、2-乙基己醇、丙酸乙酯、乙酸丁酯、苯乙醛、3-甲基戊烷、甲苯、2,4-二甲基庚烷、乙基環(huán)己烷、m-傘花烴、α-萜品烯、十一烷、2-甲基呋喃。

表3 綠色櫻桃番茄品種獨特揮發(fā)性成分及含量

3 討論與結論

在番茄中報道了超過400 種揮發(fā)性物質(zhì),主要為醇類、酮類、醛類、酯類、烴類以及含硫化合物等。筆者在本試驗中采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術分析了不同綠色櫻桃番茄品種揮發(fā)性物質(zhì)的組成及相對含量。

翡翠含有58 種揮發(fā)性物質(zhì),綠星含有62 種揮發(fā)性物質(zhì)。翡翠和綠星具有49 種相同的揮發(fā)性成分。常培培等在不同紫色番茄果實中共檢測到65 種揮發(fā)性物質(zhì),共有成分包括21 種。該研究進一步表明不同番茄品種含有的揮發(fā)性風味物質(zhì)種類存在明顯不同。

Buttery 等鑒定出番茄5 種主要風味成分。Baldwin 等研究發(fā)現(xiàn)番茄中含有16 種主要揮發(fā)性成分。Emin在番茄中鑒定出8 種主要風味成分。唐曉偉等在番茄中鑒定出16 種主要風味成分。Tieman 等結合質(zhì)譜和現(xiàn)代分子生物學技術在番茄種質(zhì)中鑒定出36 種主要風味物質(zhì)。本試驗中,翡翠和綠星中共包括14 種主要風味成分。上述研究者檢出的主要揮發(fā)性組分存在明顯不同,可能與番茄的品種、栽培以及氣候環(huán)境條件相關。

番茄果實芳香物質(zhì)的合成途徑主要包括5種,本試驗中鑒定出的主要風味物質(zhì)中,3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、苯乙醇、2-異丁基噻唑通過氨基酸代謝途徑形成,賦予番茄焦糖香味和花香味;1-戊醇、1-戊烯-3-酮、E-2-戊烯醛、E-2-己烯醛通過脂肪酸代謝途徑形成,賦予番茄果香味;β-紫羅蘭酮通過類胡蘿卜素代謝途徑形成,賦予番茄果實芳香味;這些共有的揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生的特殊香氣,構成了綠色櫻桃番茄主體風味。

翡翠和綠星揮發(fā)性風味物質(zhì)存在明顯差異。翡翠含有9 種特有香氣成分,其中E,E-2,4-癸二烯醛為主要風味物質(zhì)。綠星含有13 種特有香氣成分,其中乙酸丁酯和苯乙醛為主要風味物質(zhì)。該結果說明不同綠色櫻桃番茄品種風味品質(zhì)差異很大,可能是遺傳因素不同所致。β-紫羅蘭酮、乙酸丁酯等主要風味成分盡管含量很低,但對番茄果實的風味具有非常重要的影響。其他化合物雖不是主要風味物質(zhì)并且含量很低,但作為背景香氣物質(zhì)對番茄果實的最終香味同樣具有顯著的效應。在未來的研究中,將通過現(xiàn)代分子生物學技術和分子設計育種技術,解析番茄風味物質(zhì)代謝調(diào)控途徑,培育優(yōu)良番茄品種。

翡翠和綠星分別含有58 種和62 種揮發(fā)性物質(zhì),共有49 種相同成分。翡翠含有9 種特有成分。其中,E,E-2,4-癸二烯醛為主要風味物質(zhì)。綠星含有13 種特有成分。其中,乙酸丁酯和苯乙醛為主要風味物質(zhì)。

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