刘胜辉等

摘 要 采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术，研究Josapine、MacGregor、MD-2等6个菠萝品种成熟果实挥发物种类的异同。结果表明：Josapine成熟果实挥发物以萜烯类为主，顺式β-罗勒烯含量最高，其次为己酸甲酯；Phuket 以酯类为主，异戊酸乙酯含量最高，其次为异戊酸甲酯；台农13以酯类为主，己酸乙酯含量最高，其次为异戊酸乙酯；MacGregor以酯类为主，含有极少萜烯，辛酸乙酯含量最高，其次为乙酸乙酯；台农21香气以酯类为主，含有极少萜烯，己酸甲酯含量最高，其次是乙酸乙酯；MD-2以酯类为主，己酸乙酯含量最高，其次为丁酸乙酯。聚类分析显示，MD-2、台农13与Phuket能较好地聚在一起，相似系数为0.77；引自马来西亚的Josapine与其他5个品种的遗传差异较大。

关键词 固相微萃取；气相色谱-质谱联用；菠萝；香气成分；聚类分析

中图分类号 S668.3 文献标识码 A

Abstract The aromatic constituents of mature pineapple（Ananas Cosmosus[L.]Merr.）pulp in 6 cultivars，（Josapine，Macgregon，MD-2，Phuket，Tainung 21 and Tainnung 13）were analyzed using HS-SPME-GC-MS method.Results indicated that both esters and terpenes were main compounds in ripe pineapple fruit pulp. The main aromatic compounds in Josapine were terpenes，and（Z） -β-ocimene were the max，then methyl hexanoate second；For Phuket，the main aromatic compounds were esters with ethyl butanoate as the max and methyl isovalerate second；The main aroma in Tainung 13 were esters and few terpenes with ethyl hexanoate as the max and ethyl isovalerate second；The aroma in MacGregor were mainly esters with octanoic acid ethyl ester as the max，and ethyl acetate the second. The aroma in Tainung 21 were mainly esters and few terpenes with methyl hexanoate as the max and ethyl acetate second. The aroma properties in MD-2 depend on esters with ethyl hexanoate as the max and ethyl butyrate second. Clutster analysis showed that MD-2，Tainung 21 and Phuket could be much closer together，and Josapine introduced from Malaysia were well distinguished from 5 other clutivars.

Key words SPME-GC-MS；HS-SPME-GC-MS；Pineapple；Aromatic components；Cluster analysis

菠萝（Ananas comosus （L.） Merill）是中国南亚热带地区最具特色和优势的热带水果之一，成熟果实散发出的香气令人心情愉悦。香气是评价水果品质的一个重要因素，同一水果不同品种的果实香气成分差异很大，在草莓[1-2]、苹果[3]、芒果[4-5]、柑桔[6]等水果中均有报道。国外对菠萝香气成分的研究已经有60多年的历史，已检测出280多种香气成分[7-8]。在中国，近年来固相微萃取技术逐渐成熟，目前该技术已经成为菠萝香气测定的主要手段[9-11]，Wei等[11]通过选取萃取温度、萃取时间、萃取头类型进行正交试验，优化了菠萝香气的提取方法，并对菠萝同一果实不同部位的香气成分进行了研究。刘传和等[9]测定了不同成熟度巴厘菠萝香气成分；张钰乾[12]系统地研究了菠萝不同品种、不同成熟度、不同产地菠萝的特征香气成分差异，结果均表明，菠萝香气品质受成熟度、品种、产地等因素的影响。

MacGregor、MD-2、Josapine、台农21、Phuket、台农13等是中国热带农业科学院南亚热带作物研究所新引进的品种，MacGregor及台农21果肉呈深黄色，属高糖低酸型，口感细腻，品质极优；MD-2果肉金黄，维生素C含量高，高糖高酸，香气浓且留香时间长；Josapine风味独特，香气持久；台农13酸度极低，菠萝特有风味浓郁；Phuket果肉质地较脆，无纤维，果肉呈深黄色，香气浓烈。6个品种中，除了MD-2和台农21[12]，有关其余4个品种的香气成分研究尚未见报道，并且国内所有的研究报道中，仅根据谱库搜索报告及保留时间定性，并未测定各组分的保留指数，因而有可能漏掉一些因含量较低而匹配度较低的组分。本研究采用顶空固相微萃取-气质联用法，通过将谱库搜索与保留指数定性相结合，鉴定分析这6个菠萝新品种的香气成分及其相对百分含量，以期通过各品种的香气特性研究为菠萝香气育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试菠萝品种为MacGregor、MD-2、Josapine、台农21、Phuket、台农13，以夏季正造果为试验材料，取自中国热带农业科学院南亚热带作物研究所菠萝种质资源圃，于2014年6～7月各品种菠萝果实小果1/3转黄时采收，每个品种随机选5个果。

1.2 方法

1.2.1 菠萝香气成分的测定 香气成分的萃取及定性参照Wei等[11]的方法，略有改进。取样前先将65 μmPDMS固相微萃取头在气相色谱进样口中老化1小时，老化温度为250 ℃。将菠萝果肉匀浆后，取6 g左右样品迅速装入20 mL的钳口样品瓶中，封好瓶口。将老化好的萃取头插入样品瓶顶空部分，确保萃取头与样品的距离为1.5 cm，于50 ℃下萃取30 min。然后将萃取头抽出并插入气质联用仪的气相进样口，于250 ℃解吸1.5 min，进行GC-MS检测分析。升温程序：起始温度为40 ℃，以每分钟3 ℃升温到120 ℃，再以每分钟5 ℃升温到150 ℃，最后以每分钟8 ℃升温到220 ℃。

1.2.2 保留指数测定 取C6～C30正构烷烃混合标准溶液2 μL，按1.2中所述的方法进行萃取、解吸并上机测定。将正构烷烃保留时间与样品中各香气组分的保留时间相比较，按照文献[13]的方法计算出各组分的保留指数。

2 结果与分析

6个菠萝品种果实的香气成分经上机分析后得到的总离子流图见图1A～F。

2.1 菠萝果实的主要香气成分

使用Nist2005数据库谱库搜索及保留指数定性相结合的方法对测定结果进行分析，从6个菠萝品种成熟果实果肉样品中共鉴定出78种香气成分（表1），主要由酯类和萜烯类化合物组成，其中酯类共有35种，萜烯类33种，两者总含量占总百分含量的86%以上；此外还含有少量的酮类、内酯、醛类、醇类和其他烯烃等，共11种，总计不到1%。6个品种共有的挥发成分有24种，分别是乙酸乙酯、异丁酸甲酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯、乙酸异戊酯、戊酸乙酯、菠萝甲酯、菠萝乙酯、己酸甲酯、3-己烯酸乙酯，己酸乙酯、菠萝酮、4-甲氧基-2， 5-二甲基-3（2H）-呋喃酮、辛酸甲酯、癸酸甲酯、4-辛烯酸甲酯、1，3，5，8-十一碳四烯、辛酸乙酯、月桂烯、反式β-罗勒烯、顺式β-罗勒烯、愈创兰油烃、壬醛、月桂烯。

2.2 6个菠萝品种的香气成分比较

菠萝香气成分含量以相对百分含量表示。Josapine果实香气成分有65种挥发物，其中酯类化合物有24种，占总含量的23.39%；萜烯类有31种，占62.75%；其它烯烃2种；醛类2种；酮类2种；内酯类3种。以顺式β-罗勒烯含量最高，占总含量的35.93%，其余依次为己酸甲酯（10.1%）、己酸乙酯（8.29%）、反式罗勒烯（5.29%）、古巴烯（5.14%）、别罗勒烯（4.37%），其它含量大于1%的成分还有月桂烯、1，3，5，8-十一碳四烯、α-衣兰油烯、D-柠檬烯。Josapine香气成分含有丰富的酯类及萜烯类，以萜烯类为最主要的成分，其癸酸甲酯及绝大部分萜烯均高于其他品种，尤其是顺式β-罗勒烯，含量近36%，而其它5个品种的顺式β-罗勒烯含量仅在0.75%～7.56%，该化合物具有类似丁香的香气，味辛辣；D-柠檬烯及月桂烯具有令人愉快的香气；丁香烯与古巴烯具有浑厚辛香感，带有木质、树脂的迷人香味；别罗勒烯具有草香、花香并伴有橙花油气息，这些萜烯成分赋予Josapine较为奇特的香味。

Phuket果实香气成分有63种挥发物，其中酯类 27种，占总含量的75.26%；萜烯类25 种，占15.04%；其它烯烃2种；醛类2种；酮类2种；内酯类3种；醇类1种。含量最高的是异戊酸乙酯，占总含量的11.79%，其余依次为异戊酸甲酯（11.60%）、辛酸乙酯（10.98%）、乙酸乙酯（9.38%）、己酸乙酯（7.67%）、顺式β-罗勒烯（7.56%）、己酸甲酯（5.54%）、辛酸甲酯（4.39%）、丁酸乙酯（2.80%）、乙酸异戊酯（2.56%）、丁酸甲酯（1.79%）、癸酸乙酯（1.72%）。在6个品种中，Phuket果实香气成分中异戊酸甲酯、乙酸异戊酯、4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）呋喃酮、愈创兰油烃、丙位十一内酯等的相对百分含量远远高于其他品种，这些化合物具有较为浓烈的香蕉、桃子、焦糖等风味。

台农13果实香气成分有72种挥发物，其中酯类31种，占总含量的84.54%；萜烯类29种，占8.4%；其它烯烃2种；醛类2种；酮类2种；内酯类3种；醇类2种。以己酸乙酯含量最高，达21.26%，其余依次为异戊酸乙酯（16.59%）、乙酸乙酯（11.24%）、己酸甲酯（10.02%）、异戊酸甲酯（5.78%）、菠萝乙酯（3.87%），辛酸乙酯（3.53%），其它含量在1%以上的成分有乙酸异戊酯、菠萝甲酯、反式4-癸烯酸乙酯、辛酸甲酯、丁酸甲酯、己酸乙酯、α-衣兰油烯。台农13香气成分的总离子流图与MD-2图谱十分相似，其含有的香气成分最多，以异丁酸乙酯、乙酸乙酯、己酸甲酯、异戊酸甲酯、菠萝乙酯为主，各个含量略低于MD-2，高于其它4个品种；台农13香气成分的萜烯含量中除了β-榄香烯含量最高外，其余都处在中间水平。

MacGregor果实香气成分有39种挥发物，其中酯类25种，占总含量的95.35%；萜烯类4种，占0.93%；其它烯烃2种；醛类2种；酮类2种；内酯类2种；醇类2种。以辛酸乙酯含量最高，达32.14%，其余依次为乙酸乙酯（29.18%）、己酸乙酯（11.22%）、癸酸乙酯（9.17%）、反式4-癸烯酸乙酯（2.56%），其它含量在1%以上的成分有丁酸乙酯、异戊酸乙酯、菠萝乙酯、4-辛烯酸乙酯、乙酸异戊酯。MacGregor果实香气成分以乙酯类为主，辛酸乙酯及乙酸乙酯含量均显著高于其他5个品种，两者都具有水果香气，特别是辛酸乙酯具有菠萝、苹果样的香韵和白兰地的酒香味。由于酯类属易挥发性物质，MacGregor果实成熟时极易散发出香气。

台农21果实香气成分有38种挥发物，其中酯类22种，占总含量的85.90%；萜烯类9种，占4.22%；其它烯烃1种；醛类1种；酮类2种；内酯类1种；醇类2种。以己酸甲酯含量最高，达28.51%，其余依次为乙酸乙酯（14.66%）、丁酸甲酯（12.19%）、异戊酸甲酯（11.43%）、辛酸甲酯（6.42%），丁酸乙酯（3.36%）、菠萝甲酯（2.69%），顺式β罗勒烯（2.23%），含量在1%以上的成分还有己酸乙酯，丙酸乙酯。台农21的香气组成与MacGregor较为相似，以酯类为其主要成分，仅含有少量萜烯类。其壬醛以及酯类中的丁酸甲酯、己酸甲酯、菠萝甲酯、辛酸甲酯等甲酯类化合物在6个品种中含量最高。辛酸甲酯具有浓烈的水果香、甜橙香、花香；己酸甲酯具有挥发的醚样气息，香气似菠萝；丁酸甲酯具有香蕉和菠萝香气。壬醛还具有玫瑰和柑橘样的香气，因此与MacGregor一样，台农21果实成熟时极易散发出令人愉悦的香气。

MD-2果实香气成分有65种挥发物，其中酯类26种，占总含量的87.07%；萜烯类28种，占9.34%；其它烯烃2种；醛类2种；酮类2种；内酯类2种；醇类2种。以己酸乙酯含量最高，达24.66%，其余依次为异戊酸乙酯（19.23%）、己酸甲酯（10.15%）、乙酸乙酯（8.18%）、异戊酸甲酯（7.24%）、菠萝乙酯（5.26%），顺式β罗勒烯（2.72%）、菠萝甲酯（2.64%）、辛酸乙酯（1.50%），含量在1%以上的成分还有古巴烯、辛酸乙酯、丁酸甲酯。MD-2果实香气成分以酯类为主，其己酸乙酯、异戊酸乙酯和菠萝乙酯的相对百分含量在6个品种中最高。异戊酸乙酯和己酸乙酯均具有浓烈的水果和酒香气，特别是己酸乙酯还具有苹果、菠萝、香蕉样的香气；菠萝乙酯具有洋葱样香气，有果香、甜香。6个品种中仅MD-2含有戊酸甲酯和己酸丙酯，其中己酸丙酯呈菠萝和黑莓样香气，有醚香。

2.3 6个品种菠萝果实香气成分的聚类分析

菠萝果实香气成分含量丰富且组份很多，不同品种之间含有的香气成分和含量具有丰富的多样性。采用DPS2000软件对6个品种菠萝果实的78种组份及含量进行了聚类分析（图2）。MD-2与台农13、Phuket能较好地聚在一起，相似系数约0.77；MacCgrgor与上述3个品种的相似系数约0.66；台农21号与上述4个品种的相似系数为0.54；Josapine与其他5个品种的相似系数只有0.47，遗传差异最大。

6个品种中，台农21，MD-2、台农13、Josapine均为杂交品种，其中Josapine是马来西亚育成的品种，母本为西班牙类，父本为无刺卡因；台农13号母本为台農8號，父本为无刺卡因；台农21是由3个亲本经过3代杂交混育而成；MD-2由5个亲本经过5代杂交而成。Macgregor及Phuket分别为引自澳大利亚和泰国的皇后类品种。

3 讨论与结论

Teai等[14]用有机溶剂萃取法分析法国波利尼西亚菠萝新鲜果肉的香气成分，从中共鉴定了118种物质，包括酯类、酮类、羰基化合物、硫化物、酸类、醇类和酚类及杂类化合物，其中以辛酸甲酯、3-甲硫基丙酸甲酯、己酸乙酯、3-甲基-2，5-呋喃二酮含量较高，其浓度均在1ppm以上；Wei等[11]从无刺卡因中分离鉴定出44种香气成分，其中18种酯类、17种萜烯类、4种烯烃，认为异丁酸乙酯、己酸乙酯、DMHF，癸醛，菠萝乙酯，丁酸乙酯及3-己烯酸乙酯是菠萝的特征香气成分；Elss等[15]认为异戊酸甲酯、菠萝甲酯、己酸甲酯、丁酸甲酯、己酸乙酯、菠萝乙酯、菠萝酮和2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）呋喃酮是菠萝的主要香气成分；Tokitomo等[16]认为菠萝挥发性成分中起积极作用的主要有29种，菠萝酮是最为主要的特征香气成分。本研究结果认为酯类和萜烯类是菠萝香气组成的主要成分；不同品种的香气成分差异很大，Josapine的主要香气成分为萜烯类，其中顺式β-罗勒烯对该品种贡献率最大；而Phuket 、台农13、MD-2、MacGregor、台农21则以酯类为主要香气成分。聚类分析结果也显示，Josapine与其他5个品种的遗传距离最远。认为顺式β-罗勒烯是菠萝香气的主要成分这一结论目前尚属首次报道，因此Josapine可作为菠萝香气育种的一种特殊材料。

本研究检测出MD-2含有65种香气成分，其中萜烯类28种；台农21有38种，萜烯类9种。而张钰乾[12]报道称MD-2中含有21种香气成分，其中酯类11种，萜烯类9种；台农21有20种，其中酯类12种，萜烯类1种，且酯类中的乙酸乙酯、丁酸甲酯，丁酸乙酯，苯乙酸乙酯，戊酸乙酯、辛酸乙酯、苯甲酸甲酯、壬酸甲酯均未被检出，有可能是因为果实的成熟度不一致，或者是因为小峰匹配度低而被遗漏。本研究将保留指数与谱库搜索结果相结合，可以保证有响应的小峰都能被鉴定出来。

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