設(shè)施無土栽培條件下草莓芳香物質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的研究

朱翠英+劉利+付喜玲+楊超+陳修德+肖偉+高東升+李玲

摘 ? ?要： 以草莓品種“達(dá)賽萊克特”和“紅星”為試材，利用高效液相色譜（HPLC）技術(shù)、頂空固相微萃?。℉S-SPME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)，在設(shè)施無土栽培條件下研究了兩個草莓品種的芳香物質(zhì)種類含量和營養(yǎng)品質(zhì)。結(jié)果表明：紅星的可溶性固形物含量高于達(dá)賽，兩者達(dá)到顯著差異。兩個草莓品種含量最多的有機(jī)酸是檸檬酸，其次是草酸、琥珀酸和蘋果酸。紅星總糖和總酸含量也高于達(dá)賽。兩者的糖組分以果糖含量最多，且紅星的果糖、山梨醇和蔗糖的含量均高于達(dá)賽。達(dá)賽和紅星各檢測出55種揮發(fā)性物質(zhì)，均以酯類物質(zhì)為主。丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯和己酸乙酯是草莓的特征香氣，達(dá)賽含有其中的3種，它們的相對含量是12.11%。在紅星中這4種酯類均檢測到，它們的相對含量是27.87%。紅星的芳樟醇和橙花叔醇的含量均高于達(dá)賽，而4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮的相對含量低于達(dá)賽。以上結(jié)果可為無土栽培的品種選育和草莓香氣品質(zhì)的改良提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 草莓;紅星;達(dá)賽;芳香物質(zhì);營養(yǎng)品質(zhì);無土栽培

中圖分類號：S668.4 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.12.001

Study on Aroma Compounds and Nutritional Quality of Strawberry Varieties Cultured in Soilless System

ZHU Cui-ying， LIU Li， FU Xi-ling， YANG Chao， CHEN Xiu-de， XIAO Wei， GAO Dong-sheng， LI Ling

（State Key Laboratory of Crop Biology， College of Horticulture Science and Engineering， Shandong Agricultural University， Taian， Shandong 271018， China）

Abstract：A soilless cultivation experiment was carried out to study the aromatic compounds and nutritional quality of the“Daselect”and “Redstar” strawberry fruits by using high performance liquid chromatography（HPLC），headspace solid-phase microextraction（HS-SPME）combined with gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）. The results showed that the content of total soluble solids in cultivar of Redstar was higher than that in cultivar of Daselect and there was a significant difference between the two cultivars. The content of citric acid was the predominant organic acid in strawberry fruits， followed by oxalic acid， succinic acid and malic acid. Redstar showed higher content of total sugar and total acid than Daselect. The content of fructose was the predominant sugar in fruits. The content of fructose， sorbitol and sucrose in cultivar of Redstar was higher than that in cultivar of Daselect. 55 volatile compounds were identified in the two strawberry fruits dominated by esters. Methyl butanoate， ethyl butanoate， methyl hexanoate and ethyl caproate contribute mostly to the aroma of strawberries. Three of them were detected in cultivar of Daselect， which accounted for 12.11% of total aroma content. All of them were detected in cultivar of Redstar， which accounted for 27.87%. Redstar had higher content of nerolidol and linalool， but lower content of Mesifurane than Daselect. All these results provided a theoretical basis for breeding of variety in soilless cultivation and improvement of strawberry aroma quality.

Key words：strawberry; Redstar; Daselect; aroma compounds; nutrient;soilless culture

草莓，薔薇科植物，果實紅嫩多汁，營養(yǎng)豐富，在世界范圍內(nèi)廣泛種植[1-3]。中國人口眾多，對新鮮水果和蔬菜的需求量較大，加上土地資源的日趨減少和氣候的限制，因此發(fā)展無土栽培新技術(shù)勢在必行。近年來，無土栽培草莓新技術(shù)在國內(nèi)逐漸普及，成為研究的重點。在無土栽培草莓的生產(chǎn)中，消費(fèi)者對草莓的香氣和營養(yǎng)物質(zhì)有著較高的要求，如何獲得香氣濃郁、營養(yǎng)豐富的草莓成為品質(zhì)研究的重要內(nèi)容。

果實風(fēng)味是嗅覺、味覺和觸覺的綜合感官指標(biāo)，是影響消費(fèi)者購買力的關(guān)鍵因素之一。草莓中的糖酸組分、色素、飽滿度、形態(tài)結(jié)構(gòu)和揮發(fā)性物質(zhì)均影響果實的整體風(fēng)味[4]。到目前為止已從草莓中鑒定出360多種揮發(fā)性物質(zhì)[5]，包括有機(jī)酸、酯類、酮類、萜類、呋喃類、醛類、醇類、內(nèi)酯、酚類物質(zhì)和含硫化合物。研究表明，丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯、呋喃酮、芳樟醇、γ-癸內(nèi)酯、丁酸和（E）-2-已烯醛等決定草莓的特征香氣[6-7]，這些物質(zhì)的含量對香氣品質(zhì)有重要的作用。草莓的營養(yǎng)品質(zhì)主要包括Vc、可溶性糖、有機(jī)酸等，人體所需的Vc主要從日常飲食（水果和蔬菜）中攝取，果實中的糖、酸和糖酸比是影響風(fēng)味的關(guān)鍵因子[4]。

關(guān)于常規(guī)栽培草莓的香氣和營養(yǎng)品質(zhì)前人已經(jīng)做了相關(guān)研究[6-8]，但關(guān)于無土栽培草莓品質(zhì)的研究較少。本試驗以山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗站無土栽培的草莓品種“達(dá)賽萊克特”（達(dá)賽）和“紅星”為試驗材料，對兩個草莓品種的芳香物質(zhì)種類含量和營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行了研究，以期為無土栽培草莓的品種選育和品質(zhì)改良提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2014年9月—2015年3月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗站日光溫室內(nèi)進(jìn)行。溫室選用“Galuku Pro”配方的格陸谷椰糠栽培袋進(jìn)行管道式栽培。選擇大小一致的達(dá)賽和紅星草莓幼苗，于9月上旬定植于栽培槽內(nèi)。每個槽內(nèi)定植2行，株距15 cm左右，共定植8棵。定植后用霍格蘭營養(yǎng)液澆灌。2014年10月底進(jìn)行扣棚?？叟镆院髧?yán)格控制室內(nèi)溫度，白天溫度為25～28 ℃，晚上溫度維持在5～10 ℃左右。摘除老葉、病葉，每株保留8～10片功能葉。草莓花期實施人工輔助授粉和棚內(nèi)放蜂，以提高草莓產(chǎn)量和質(zhì)量。待果實成熟后，選取全紅期的大小基本一致的兩個草莓品種各1 000 g， 將樣品洗凈，勻漿，用于測定各項指標(biāo)。

1.2 研究方法

1.2.1 芳香物質(zhì)的提取和測定 芳香物質(zhì)的提取和定量分析參照Akhatou等[3]的試驗方法，試驗選取的固相微萃取頭的型號為2 cm 50/30 μm DVB/Carboxen/PDMS StableFlex fiber （Supelco， Inc.， Bellefonte， PA， USA），測定前先將微萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口老化2 h，老化溫度250 ℃。稱取50 g切碎的新鮮草莓果肉置于50 mL錐形瓶中，加入3 gNaCl，用鋁箔紙封口，放在磁力攪拌加熱板上加熱30 min，溫度設(shè)置為40 ℃。將老化后的萃取頭插入樣品瓶頂空部分，于40 ℃吸附30 min，然后將吸附后的萃取頭取出后插入氣相色譜進(jìn)樣口，于220 ℃ 解吸1 min，進(jìn)行GC-MS 檢測分析。

芳香物質(zhì)的測定采用島津GC-MS-QP2010Series氣質(zhì)聯(lián)用儀。色譜條件：Rtx-5MS毛細(xì)管柱（ 30 m×0.32 mm，膜厚度0.25 m） （島津，東京，日本）;載氣為He;流速2.2 mL·min-1;進(jìn)樣量2 L;程序升溫為40 ℃保持2 min，以6 ℃·min-1升溫到120 ℃，然后以8 ℃·min-1升溫到180 ℃，并保持1 min，最后以15 ℃·min-1升溫到250 ℃，并保持5 min;進(jìn)樣口溫度250 ℃，EI 離子源電子能量70 eV，質(zhì)量范圍33～450 aMU。

芳香化合物質(zhì)譜圖經(jīng)計算機(jī)檢索與NIST library質(zhì)譜庫相匹配，并對2個草莓品種的總離子流圖進(jìn)行處理，分析各芳香組分的種類和百分含量。

1.2.2 果實品質(zhì)的測定 可溶性固形物利用日本ATAGO公司的數(shù)字折射計PR-101測定;可滴定酸采用NaOH滴定法;糖酸組分和Vc含量采用HPLC法進(jìn)行測定。

糖酸組分的測定和提取參照Akhatou等[3]的方法，有機(jī)酸組分和維生素C色譜條件：美國Waters高效液相色譜儀515型，Waters2487雙波長紫外檢測器。色譜柱：美國Thermo Hypersil GOLD aQ 250 mm×4.6 mm，5 u。流動相：10 mmoL NH4H2PO4（磷酸調(diào)pH=2.3）∶甲醇=98∶2（V∶V）。有機(jī)酸檢測波長 210 nm，維生素C檢測波長 260 nm，靈敏度0.5 AUFS，進(jìn)樣量10 μL，流速0.8 mL·min-1，柱溫 28 ℃。

糖組分色譜條件：島津RID-10A示差折光檢測器，色譜柱YMC Polyamine II 250 mm×4.6 mm 5 μm。流動相：乙腈∶水=75∶25（V∶V）。靈敏度：4;進(jìn)樣量：10 μL;流速：0.8 mL·min-1;柱溫：30 ℃。

試驗數(shù)據(jù)采用DPS7.05軟件進(jìn)行單因素方差分析，LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗，應(yīng)用Microsoft Excel 2003繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩個草莓品種品質(zhì)的研究

對兩個草莓品種的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明（表1），達(dá)賽和紅星兩個草莓品種的pH值均在3左右，差異不顯著。達(dá)賽的單果質(zhì)量是30 g， 紅星的單果質(zhì)量是34 g。紅星的可溶性固形物含量高出達(dá)賽18%左右。方差分析顯示，兩者達(dá)到顯著差異（P<0.05）。就可滴定酸而言，達(dá)賽和紅星差別不大，達(dá)賽和紅星的糖酸比差異不顯著。達(dá)賽的AsA含量是0.29 mg·g-1，比紅星高出52.63%，但方差分析表明兩者差異不顯著。

2.2 兩個草莓品種酸組分的研究

由表2可以看出，兩個草莓品種含量最多的有機(jī)酸是檸檬酸，其次是草酸、琥珀酸和蘋果酸，酒石酸僅在達(dá)賽品種中檢測到，在紅星品種中檢測到乳酸和乙酸。紅星的草酸和檸檬酸的含量均高于達(dá)賽，但就蘋果酸和琥珀酸而言，達(dá)賽的含量高于紅星的含量。紅星總酸的含量高于達(dá)賽，但兩者差異不顯著，這與可滴定酸（TA）的結(jié)果一致。

2.3 兩個草莓品種糖組分的研究

從表3可以看出，草莓果肉的可溶性糖主要以果糖、葡萄糖、山梨醇和蔗糖的形式存在，兩品種的總糖含量分別為43.37 mg·g-1和56.84 mg·g-1，由此可見，紅星總糖的含量高于達(dá)賽，方差分析表明，兩者差異顯著。紅星的總酸含量也高于達(dá)賽，兩者的總糖/總酸差異不大。就葡萄糖而言，其在達(dá)賽中的含量高于紅星，但是果糖、山梨醇和蔗糖的含量均低于紅星，且兩者的各糖組分均達(dá)到顯著差異。

2.4 兩個草莓品種芳香物質(zhì)的種類與相對含量的研究

由表4可以看出，兩個草莓品種的芳香物質(zhì)的種類和含量有很大的差異。從兩個品種中共檢測出84種芳香化合物，其中達(dá)賽和紅星各檢測出55種，均以酯類物質(zhì)為主，分別占總芳香物質(zhì)的78.72%和65.94%。達(dá)賽的酯類物質(zhì)有42種，紅星的酯類物質(zhì)有37種。丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯和己酸乙酯是草莓的特征香氣，在達(dá)賽中，檢測到3種，分別是丁酸甲酯、己酸甲酯和己酸乙酯，它們的相對含量是12.11%;在紅星中這4種酯類均檢測到，它們的相對含量是27.87%。紅星的丁酸甲酯、己酸甲酯和己酸乙酯的相對含量均高于達(dá)賽。在所檢測到的酯類化合物中，22種為達(dá)賽所特有，16種為紅星所特有（表4）。

在達(dá)賽果實中檢測到6種醛類物質(zhì)，在紅星中檢測到5種。其中己醛、壬醛、癸醛和（E）-2-已烯醛為兩者共有，乙醛和十三醛僅在達(dá)賽中存在，桃醛為紅星所特有。（E）-2-已烯醛是草莓的特征香氣，它分別占兩者醛類物質(zhì)的71.21%，79.10%。達(dá)賽的（E）-2-已烯醛的相對含量為7.47%，而紅星的該物質(zhì)的相對含量為9.01%。

在檢測到的酮類化合物中，紅星中有6種酮類物質(zhì)，而達(dá)賽中僅檢測到2種，分別為丙酮和4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮。但從酮類化合物的相對含量來看，兩者差別不大，達(dá)賽的是2.00%，紅星的為2.56%。就4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮這一特征香氣而言，它占達(dá)賽酮類物質(zhì)的96.5%，占紅星酮類物質(zhì)的29.69%。達(dá)賽4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮的相對含量高于紅星的相對含量。

達(dá)賽中檢測到5種醇類（占6.63%）物質(zhì)，紅星中有4種醇類化合物，但總的相對含量達(dá)到15%。己醇、壬醇和（Z）-2-己烯-1-醇僅存在于達(dá)賽中，而3-乙基-2-戊醇和（E）-4-己烯-1-醇為紅星所特有。人工種植草莓的萜類物質(zhì)由單萜芳樟醇和倍半萜烯橙花叔醇組成。兩個草莓品種均檢測到這兩種物質(zhì)。就其含量來看，紅星的芳樟醇和橙花叔醇的含量均高于達(dá)賽。

3 結(jié)論與討論

可溶性固形物（TSS），可滴定酸（TA）和糖酸比（TSS/TA）是評價果實品質(zhì)的重要指標(biāo)?？扇苄怨绦挝镆话愦砉麑崈?nèi)糖、酸、維生素和礦物質(zhì)等的總稱[9]。Galletta等[10]報道稱各品種草莓果實的可溶性固形物含量一般在7%～12%范圍內(nèi)，達(dá)賽和紅星兩個品種的TSS在此范圍內(nèi)。Akhatou和Recamales[3]研究表明無土栽培的4個草莓品種的可溶性固形物含量在3%～6%之間，而筆者的研究結(jié)果大于6%，這可能與品種、栽培條件、成熟度和采后環(huán)境等諸多因素的影響有關(guān)?？傻味ㄋ崤c可溶性固形物一樣，是影響果實風(fēng)味品質(zhì)的重要因素。前人的研究表明，無土栽培草莓的可滴定酸一般為0.4%～0.84%[3，11]，這與筆者的研究結(jié)果一致。除了可溶性固形物和可滴定酸之外，糖酸比、糖的種類和含量也是決定果實甜度的重要因子。Kafkas等[12]報道稱草莓的TSS/TA在8.5～17內(nèi)，TSS/TA的值在7之下一般口味偏酸[13]，而達(dá)賽和紅星的TSS/TA都在12%以上，這說明這兩個草莓品種的口味可能偏甜。另外，紅星品種可溶性固形物含量高，可滴定酸值也大，其TSS/TA和達(dá)賽的相比并沒有很大的差異。

葡萄糖、果糖和蔗糖是果實的主要可溶性糖組分，有的水果可能含有山梨醇[14-15]。果糖和葡萄糖是草莓的主要糖組分，另外，草莓可能還含有少量的蔗糖[16]。Akhatou和Recamales[3]的研究表明，6個無土栽培草莓品種糖的種類以果糖和葡萄糖較多，蔗糖較少，山梨醇未見報道。本研究中，達(dá)賽和紅星兩個品種也是以果糖和葡萄糖較多，蔗糖相對來說含量較少，但是兩個品種均檢測到山梨醇，并且含量相對來說還不少。不同的單糖和多糖的甜度有差別，以蔗糖的甜度為1計，那么果糖的是1.75，葡萄糖的是0.75，山梨醇的甜度是0.5[17]。這樣說來，達(dá)賽的甜度為46.77，而紅星的甜度則高為64.72。

有機(jī)酸對果實風(fēng)味品質(zhì)的影響不僅與其組成含量有關(guān)，也取決于糖酸比。在本研究中，檸檬酸是含量最多的有機(jī)酸，這與以往的結(jié)果研究一致[18-19]。Sturm 等[20]發(fā)現(xiàn)13個草莓品種的檸檬酸含量是4.4～10.5 mg·kg-1，Skupien和Oszmianski[21]也報道了6個草莓品種的檸檬酸含量是85.0～150 g·kg-1。本試驗達(dá)賽的檸檬酸含量是3.89 mg·kg-1，紅星的檸檬酸含量是4.90 mg·kg-1，由此可見，這兩個品種檸檬酸的含量低于以上的平均水平，但是也在上述范圍之內(nèi)。達(dá)賽和紅星蘋果酸的含量與Akhatou和Recamales[3]報道的結(jié)果一致，但是琥珀酸的含量卻高于其研究結(jié)果。Sturm等[20]人發(fā)現(xiàn)酒石酸只存在草莓的某些品種中，筆者的研究也證實了這一點，酒石酸只在達(dá)賽果實中檢測到，而在紅星中并沒有發(fā)現(xiàn)。達(dá)賽和紅星的總糖/總酸差別不大，都在4左右，這與以往的結(jié)果一致[3]。

香氣物質(zhì)的種類與含量影響果實的風(fēng)味，香氣物質(zhì)種類多的品種整體風(fēng)味可能更濃。本研究中，達(dá)賽和紅星香氣物質(zhì)的種類數(shù)量相同，但香氣物質(zhì)的成分與相對含量有所差異。達(dá)賽酯類物質(zhì)的種類與含量均高于紅星。但是紅星特征香氣酯類物質(zhì)的相對含量高于達(dá)賽。芳樟醇和橙花叔醇以及呋喃類的含量與草莓香氣的濃淡密切有關(guān)[6]，芳樟醇有百合花的香氣，橙花叔醇有蘋果和玫瑰的香氣。本試驗中，紅星的芳樟醇和橙花叔醇的含量均高于達(dá)賽，由此推測，紅星品種的香氣可能濃于達(dá)賽品種。2，5-二甲基-4-羥基-3 （2H）-呋喃酮（2，5-dimethyl-4-hydroxy-3 （2H）-furanone，DMHF）和4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮（4-methoxy-2，5-dimethylL-3（2H）-furanone，DMMF）是草莓香氣物質(zhì)中兩種很重要的成分。本研究的兩個草莓中僅檢測到4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮，這可能與2，5—二甲基-4-羥基-3 （2H）-呋喃酮在O-甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下轉(zhuǎn)化成4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮有關(guān)，因為4-甲氧基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮比2，5-二甲基-4-羥基-3 （2H）-呋喃酮更加穩(wěn)定[22]，至于其作用機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

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