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2022 , Vol. 43 >Issue 8: 1686 - 1695

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2022.08.019

Post-harvest Treatment & Quality Safety

Analysis of Volatile Flavor Components in Seedless Wampee Fruit at Different Maturity by Headspace Gas Chromatography-ion Mobility Spectrometry

  • MENG Xiangchun , 1 ,
  • GENG Xing 1, 2 ,
  • HUANG Zepeng 1 ,
  • HE Lihong 2
Expand
  • 1. Institute of Fruit Tree Research, Guangdong Academy of Agricultural Science / Key Laboratory of South Subtropical Fruit Biology and Genetic Resource Utilization (MOA) / Guangdong Province Key Laboratory of Tropical and Subtropical Fruit Tree Research, Guangzhou, Guangdong 510640, China
  • 2. College of Agriculture and Biology, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou, Guangdong 510225, China

Received date: 2022-01-07

  Revised date: 2022-02-24

  Online published: 2022-09-09

Fold

Abstract

In order to understand the volatile flavor components of wampee, headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry (HS-GC-IMS) technique, combined with fingerprint, peak intensity and principal component analysis (PCA) of flavor components, was conducted on volatile flavor components and differences analysis of seedless wampee fruit at four different maturity. The results showed that totally 60 known and 3 unknown volatile flavor compounds were identified from seedless wampee fruit. The known 60 compounds include 13 aldehydes, 12 alcohols, 9 alkenes, 6 kinds of ketones, 2 esters, 2 ethers, one benzene and one acetic acid. Fingerprint of volatile flavor compounds revealed the specific volatile flavor compounds of each maturity, STAGE2 has the largest kinds, followed by STAGE4, STAGE1 has only 2 kinds, and STAGE3 had no obvious specific flavor compounds. Moreover, STAGE1 and STAGE2 shared the most kinds of flavor compounds, STAGE3 and STAGE4 only shared acetic acid and ethanol. Signal peak intensity of the flavor compounds showed that hexanal, (E)-2-pentenal, (E)-2-hexenol, (E)-caryophyllene, α-phellandrene, limonene, 1-penten-3-one and methyleugenol were abundant in all the four fruit maturity. Methyleugenol and (E)-2-hexenol had the highest peak intensity, and the relative contents decreased gradually with the fruit ripening. Principal component analysis (PCA) showed that the flavor components of different maturity were clustered separately, but the distance between STAGE1 and STAGE2, STAGE3 and STAGE4 were close, respectively. The main volatile flavor compounds in seedless wampee fruit were aldehyde and alcohol, followed by alkene and ketone. Fruit at different maturity had common and unique characteristic peak regions of volatile flavor substances, and the closer the maturity, the more similar composition of flavor compounds. The research can contribute providing basic support for maturity, quality and standard determination, aroma and deep-processed products research and development of this unique fruit.

Key words： seedless wampee; fruit maturity; volatile flavor compound; fingerprint; headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry (HS-GC-IMS)

Cite this article

MENG Xiangchun , GENG Xing , HUANG Zepeng , HE Lihong . Analysis of Volatile Flavor Components in Seedless Wampee Fruit at Different Maturity by Headspace Gas Chromatography-ion Mobility Spectrometry[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2022 , 43(8) : 1686 -1695 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.08.019

果实独特的风味来源于很多种天然挥发性次级代谢化合物的复杂组合,对果实挥发性风味成分的分析鉴定一直是热点研究方向之一[1-2]。自20世纪90年代顶空固相微萃取（headspace solid phase microextraction, HS-SPME）技术出现后,国内外关于果实挥发性风味成分分析多采用HS- SPME与气质联用（gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS）技术[3⇓-5],但新鲜果实等热敏性样品经前处理后往往会引起风味物质流失或化学结构和组分变化等问题,多种食品挥发性风味组分的分析结果与提取技术和分析手段息息相关[6-7]。顶空气相-离子迁移色谱（headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry, HS-GC-IMS ）融合了气相色谱的高分离度和离子迁移谱快速响应、高灵敏度的特点,样品无需前处理可直接进样进行顶空成分分析,可有效解决GC-MS分析速度较慢和因HS-SPME前处理造成香气物质流失变化等问题[8-9],可以较真实地揭示天然固有的挥发性风味化合物组分,近些年已被应用于新鲜及加工食品特征挥发性风味组分的快速检测、新鲜度和品质区分鉴定等领域[2,10⇓⇓⇓ -14]。
黄皮[Clausena lansium (Lour.)Skeels]隶属于芸香科柑橘亚科黄皮属,是我国南方特有的果品,黄皮的变异良种无核黄皮具有果大、皮薄肉厚、味甜肉脆、营养价值高,具有理气健脾、润沛止咳、生津解渴等保健及药用功效[15-16],且其果实提取物富含天然的抗氧化、抗肿瘤、抗炎以及抗菌等生物活性功能物质[17⇓⇓-20]。
黄皮的风味在南亚热带特色水果中非常独特,但有关黄皮的挥发性风味物质研究报道极少。CHOKEPRASER等[21]研究显示,新鲜的黄皮水蒸馏提取后采用GC-MS分析技术可检测到27种风味组分,包括10种单萜烯、2种倍半萜烯、7种醇、1种醛、3种酮、1种羧酸和3种萜烯氧化物,单萜烯的组分占比达94.48%。而ZHAO等[22]采用GC-MS技术分析海南野生黄皮精油的风味组分,结果显示果实中有17种组分,主要是β-檀香醇、α-檀香醇、法尼醇和甜橙醛。此外,未见针对黄皮天然固有的挥发性风味成分的研究报道。
无核黄皮成熟于广东高温高湿季节,其果实采后生理变化快,品质、色泽和风味在1~2 d内也会迅速产生变化[23-24]。本研究以无核黄皮为试材,采用HS-GC-IMS技术分析了果实的挥发性风味物质组分,通过果实成熟期间的挥发性组分的指纹图谱建立及主成分分析,探究其成熟过程中挥发性风味物质的变化规律,旨在为无核黄皮风味物质的分离提取、品质和标准评价、贮藏保鲜、品种改良以及精深加工产品开发等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料

无核黄皮采摘于广东省云浮市郁南县建成镇种植基地,果园常规栽培管理。挑选大小一致、果形端正、无虫害、无机械伤、无瑕疵且在同一成熟度的优质果实。分别在成熟季采收2个年度（2019年和2020年）的4个不同成熟度[成熟度1（STAGE1）、成熟度2（STAGE2）、成熟度3（STAGE3）和成熟度4（STAGE4）]的无核黄皮果实（图1）,果实采摘后立即装入备好的保温泡沫箱中（内装冰块,环境温度在20℃左右）,运回试验室后将果实纵切为薄片,然后液氮速冻超低温冰箱保存备用。

1.1.2 仪器设备

电子分析天平（JJ-1000型）、MIR-554-PC型恒温箱（日本SANYO）、FlavourSpec®气相离子迁移谱风味分析仪（德国G.A.S）、气相色谱多毛细管柱（FS-SE-54-CB-1,15 m,ID: 0.53 mm）、PAL-1型数显手持糖度计（日本ATAGO）、岛津LC-20AT分光光度计、岛津紫外检测器SPD-20A以及LC-100高效液相色谱仪。
图1 不同成熟度无核黄皮果实样品外观图示

Fig. 1 Illustration of wampee fruit samples at different maturity

1.2 方法

1.2.1 果实品质检测

新鲜无核黄皮打浆后,果浆以8000 r/min转速离心后过滤,留上清液备用。用手持糖度计测定可溶性固形物（TSS）。柠檬酸含量参照本实验室孟祥春等[14]的方法,采用HPLC法测定。80%甲醇45℃超声提取30 min,12 000 r/min 4℃离心10 min后取上清,0.45 μm膜过滤后待测。分析柱C18反相色谱柱（5 μm× 4.6 mm×150 mm）,流动相为0.1%磷酸水溶液,流速0.7 mL/min,进样量10 μL,运行时间15 min,柱温30℃,紫外检测波长210 nm,使用外标曲线法进行定量。参照HUANG等[25]的方法,用HPLC法测定维生素C含量。0.2%草酸超声提取维生素C,分析柱用C18反相色谱柱（5 μm×4.6 mm× 250 mm）,流动相为甲醇∶磷酸氢二钾=10∶90,流速1 mL/min,进样量10 μL,柱温35℃,运行时间为10 min,在245 nm下用紫外检测器检测,使用外标曲线法进行定量。所有检测指标均以鲜重计。

1.2.2 HS-GC-IMS检测挥发性风味物质

用液氮将速冻果实快速研磨成粉末,称取2.5 g样品置于20 mL顶空进样瓶中,加热后取顶部空气进样检测,每个样品做3个平行重复。顶空孵化温度50℃、孵化时间15 min,孵化转速500 r/min。顶空进样针温度55℃、进样体积400 μL。色谱柱为MXT-5,长15 m,ID 0.53 mm,膜厚1 μm,柱温60℃,运行时间20 min,载气为高纯氮气（≥99.99%）;IMS温度为45℃,载气为高纯氮气（≥99.99%）,漂移气流速150 mL/min,载气流速梯度2 mL/min保持2 min,在20 min内线性增至100 mL/min。

1.3 数据处理

所有实验均测定3次,结果取平均值。用Excel软件统计实验结果及作图,结果采用平均值±标准差表示,并采用LSD检验进行数据的显著性分析,P<0.05表示差异显著。
HS-GC-IMS检测结果使用FlavourSpec®风味分析仪配套的挥发性有机物分析软件（VOCal）和3款插件以及GC×IMS Library Search软件内置的NIST的保留指数数据库和IMS的迁移时间数据库对特征风味化合物进行定性分析。VOCal用于分析谱图和数据的定性定量,Reporter插件用于直接对比样品之间的谱图差异,并且采用Gallery Plot插件进行指纹图谱对比,直观地比较不同成熟度样品之间的挥发性化合物差异,并通过对三维数据积分得到的峰强度数据来进行化合物半定量分析,Dynamic PCA插件对样品进行主成分聚类和相似度分析。

2 结果与分析

2.1 无核黄皮果实样品的品质分析

随着无核黄皮果实成熟,TSS从STAGE1的9.56%逐渐升高至STAGE4的14.54%,柠檬酸含量从STAGE1最高的32.56 mg/g逐渐降低至STAGE4的8.55 mg/g,而维生素C含量从STAGE1逐渐升至STAGE3的最高值113.73 μg/g,之后在STAGE4下降至60.55 μg/g。因此,随着无核黄皮果实的成熟,总可溶性固形物越来越高,而酸度越来越低,但成熟度过高的果实维生素C含量反而会降低（表1）。
表1 不同成熟度无核黄皮果实的品质

Tab. 1 Quality information of wampee fruit at different maturity

成熟度
Maturity
stage		 可溶性固形物
Content of TSS
/%		 柠檬酸含量
Content of citric acid/(mg·g-1)		 维生素C含量
Content of
vitamin C
/(μg·g-1)
STAGE1 9.56±0.01 32.56±1.80 44.84±1.22
STAGE2 11.73±0.02 28.92±1.09 76.83±1.14
STAGE3 13.19±0.04 17.74±0.28 113.73±8.03
STAGE4 14.54±0.01 8.55±0.20 60.55±3.23

2.2 无核黄皮挥发性风味化合物的 HS-GC- IMS谱图分析

不同成熟度无核黄皮果实挥发性化合物的二维谱图如图2所示。图中横坐标为离子迁移时间,纵坐标代表气相色谱的保留时间。横坐标1.0处红色竖线为RIP峰（反应离子峰）,RIP两侧的每个点代表一种挥发性化合物,横坐标旁红色字体表示迁移率。颜色代表物质的浓度,白色表示浓度较低,红色表示浓度较高,颜色越深表示浓度越大。图2可以直观地显示无核黄皮果实挥发性风味化合物主要包含颜色较深相对含量较高的黄色框的4种化合物、粉色框的3种化合物和绿色框的几类化合物,在这个二维谱图中4个成熟度果实挥发性化合物点的个数及同一物质的颜色深浅直观表现差异不大。
图2 无核黄皮果实特征挥发性风味的GC-IMS谱图

Fig. 2 Gas phase ion mobility spectrogram of characteristic volatile flavor compound of seedless wampee fruit

2.3 无核黄皮挥发性风味化合物的定性分析

通过仪器配套的GC-IMS Library Search软件,根据挥发性物质气相色谱保留时间和迁移时间,通过GC-IMS数据库进行匹对从而对挥发性化合物组分进行定性分析,结果显示利用现有NIST和IMS数据库,从4个成熟度的无核黄皮果实中共鉴定出的挥发性化合物共有63个,包括已知的60个和3个未知化合物。60个已知化合物的名称、保留指数和迁移时间等见表2,表2中挥发性化合物的编号与图3和图4中的一一对应。
表2 无核黄皮果实挥发性风味化合物

Tab. 2 Volatiles flavor compounds of seedless wampee fruit

编号
No.		 化合物名称
Compound name		 CAS 保留指数
Retention index (RI)		 保留时间
Retention time/s		 迁移时间
Drift time/ms		 注释
Comment
1 丁香酚甲醚methyleugenol 93-15-2 1468.1 1021.994 1.45711
2 (E)-石竹烯(E)-caryophyllene 87-44-5 1342.2 841.265 1.45019
3 α-松油醇α-terpineol 98-55-5 1208.6 649.414 1.21721
4 香茅醇citronellol 106-22-9 1197.8 633.950 1.35131
5 香茅醛citronellal 106-23-0 1154.3 571.451 1.21887
6 顺式-对-薄荷-2-烯-1-醇cis-p-menth-2-en-1-ol 29803-82-5 1126.8 532.068 1.21498
7 芳樟醇linalool 78-70-6 1105.4 501.246 1.21887
8 壬醛nonanal 124-19-6 1112.5 511.520 1.48374
9 4-甲基苯甲醛4-methylbenzaldehyde 104-87-0 1085.7 472.993 1.18382
10 异松油烯terpinolene 586-62-9 1084.6 471.359 1.21764
11 β-罗勒烯β-ocimene 13877-91-3 1054.5 428.222 1.21764
12 柠檬烯limonene（M） 138-86-3 1025.0 385.855 1.21764 单体
13 柠檬烯limonene（D） 138-86-3 1027.7 389.707 1.66380 二聚体
14 柠檬烯limonene（T） 138-86-3 1027.1 388.937 2.19109 三聚体
15 α-水芹烯α-phellandrene 99-83-2 1006.8 359.665 1.65827
16 月桂烯myrcene（M） 123-35-3 995.7 344.259 1.21948 单体
17 月桂烯myrcene（D） 123-35-3 997.1 345.800 1.71358 二聚体
18 月桂烯myrcene（T） 123-35-3 997.6 346.570 2.16343 三聚体
19 β-蒎烯β-pinene（M） 127-91-3 974.8 326.543 1.21395 单体
20 β-蒎烯β-pinene（D） 127-91-3 974.8 326.543 1.63799 二聚体
21 β-蒎烯β-pinene（T） 127-91-3 976.6 328.083 2.18187 三聚体
22 茨烯camphene 79-92-5 948.1 304.021 1.21236
23 α-蒎烯α-pinene（M） 80-56-8 931.9 290.290 1.21236 单体
24 α-蒎烯α-pinene（D） 80-56-8 933.1 291.270 1.29142 二聚体
25 α-蒎烯α-pinene（T） 80-56-8 932.5 290.780 1.66328 三聚体
26 庚醛heptanal（M） 111-71-7 905.3 267.731 1.33241 单体
27 (Z)-4-庚烯醛(Z)-4-heptenal（D） 6728-31-0 904.1 266.750 1.61204 二聚体
28 乙烯醇(E)-2-hexenol 928-95-0 851.2 235.364 1.51102
29 己醛hexanal 66-25-1 797.4 207.410 1.55933
30 戊烯醛(E)-2-pentenal 1576-87-0 755.3 188.796 1.35666
31 异戊烯醛3-methyl-2-butenal 107-86-8 740.6 182.788 1.36477
32 3-羟基-2-丁酮3-hydroxy-2-butanone 513-86-0 723.8 175.960 1.34044
33 正戊醛pentanal 110-62-3 702.3 167.221 1.42503
34 戊酮2-pentanone 107-87-9 701.7 166.948 1.36477
35 1-戊烯-3-醇1-penten-3-ol 616-25-1 701.0 166.675 1.33348
36 1-戊烯-3-酮1-penten-3-one 1629-58-9 691.6 162.852 1.30915
37 3-甲基丁醇3-methylbutanal 590-86-3 656.0 153.020 1.40533
38 2-甲基丁醇2-methylbutanal 96-17-3 669.5 156.570 1.15967
39 苯benzene 71-43-2 652.9 152.201 1.02757
40 乙酸乙酯ethyl acetate（M） 141-78-6 613.6 141.823 1.09478 单体
41 乙酸乙酯ethyl acetate（D） 141-78-6 613.6 141.823 1.33464 二聚体
42 2-丁酮2-butanone（M） 78-93-3 601.2 138.546 1.06001 单体
43 2-丁酮2-butanone（D） 78-93-3 600.2 138.273 1.24310 二聚体
44 2-甲基丙烯醛2-methyl-2-propenal 78-85-3 592.9 136.361 1.21529
编号
No.		 化合物名称
Compound name		 CAS 保留指数
Retention index (RI)		 保留时间
Retention time/s		 迁移时间
Drift time/ms		 注释
Comment
45 丁二酮2,3-butanedione 431-03-8 582.6 133.630 1.17937
46 甲基乙基硫醚methyl ethyl sulfide 624-89-5 581.6 133.357 1.01830
47 乙酸acetic acid 64-19-7 570.2 130.353 1.04843
48 2-丙酮2-propanone 67-64-1 507.1 113.694 1.11448
49 乙醇ethanol（M） 64-17-5 480.2 106.594 1.04263 单体
50 乙醇ethanol（D） 64-17-5 473.0 104.682 1.12838 二聚体
51 异丙醇2-propanol 67-63-0 562.9 128.441 1.16546
52 正丁醛butanal 123-72-8 600.2 138.273 1.28597
53 (E)-2-辛烯醛(E)-2-octenal 2548-87-0 1058.2 433.559 1.33207
54 (E)-2-庚烯醛(E)-2-heptenal（M） 18829-55-5 959.3 313.465 1.25801 单体
55 (E)-2-庚烯醛(E)-2-heptenal（D） 18829-55-5 958.7 312.988 1.66784 二聚体
56 (Z)-4-庚烯醛(Z)-4-heptenal（M） 6728-31-0 901.8 264.828 1.14689 单体
57 庚醛heptanal（D） 111-71-7 905.8 268.166 1.69381 二聚体
58 正已醇1-hexanol 111-27-3 879.4 250.047 1.64186
59 丙酸乙酯ethyl propanoate 105-37-3 709.5 170.124 1.14938
60 正丁醇1-butanol 71-36-3 661.4 154.447 1.18024

注：M、D、T分别代表同一种化合物的单体、二聚体和三聚体;迁移时间是对RIP峰进行了归一化处理的,归一化的方法是将实际的迁移时间除以RIP的出峰时间。

Note: M, D and T represent monomer, dimer and tripolyner of the same compound respectively; Drift time is the relative of RIP (Reactant Ion Peak), i.e. actual drift time divided by the time of RIP peak.

图3 不同成熟度无核黄皮果实挥发性风味化合物变化的Gallery Plot指纹图谱

Fig. 3 Gallery Plot fingerprint of volatile flavor compounds in seedless wampee fruit at different maturity

图4 无核黄皮果实特征挥发性风味化合物的峰强度

Fig. 4 Peak intensity of characteristic volatile flavor compounds of seedless wampee fruit

对60个已知的挥发性化合物进行分类,显示主要含醛类化合物13种16个[其中庚醛、(Z)-4-庚烯醛和(E)-2-庚烯醛均含有单体和二聚体]、醇类12种13个（其中乙醇含有单体和二聚体）、烯氢类化合物9种17个（其中柠檬烯、月桂烯、β-蒎烯和α-蒎烯含有单体、二聚体和三聚体）、酮类化合物6种7个（其中2-丁酮含有单体和二聚体）、酯类化合物2种3个（其中乙酸乙酯含有单体和二聚体）,醚类2种,苯和乙酸各1个（表2）。由此可见,无核黄皮果实中种类较多的挥发性风味化合物是醛类、醇类、烯氢类和酮类化合物。

2.4 不同成熟度无核黄皮果实挥发性风味物质变化的HS-GC-IMS指纹图谱分析

为进一步明确无核黄皮成熟期间挥发性风味化合物的变化情况,使用GalleryPlot插件将4个成熟度果实样品的HS-GC-IMS二维谱图中所有的待分析峰自动生成指纹图谱,结果如图3所示。图中每一行代表一个样品中选取的全部信号峰,每一列代表同一挥发性化合物在STAGE1、STAGE2、STAGE3和STAGE4样品中的信号峰。X轴标明化合物名称的是已定性出的化合物,标注序号的是未能定性的化合物。部分物质后面的M、D和T分别指同一物质的单体、二聚体和三聚体,Y轴为样品代号。
由图3可以看出,每种样品完整的挥发性风味化合物信息以及样品之间的差异性,且GC-IMS技术对3个随机重复样品的检测结果有高度一致性。初步对比可以看出多数风味化合物在各成熟度果实中的丰富度不一致,即不同成熟度的果实有各自的特征性风味成分,同时也有共同的风味物质。5个绿色实线框区域的特征峰在所测4个成熟度的果实中均存在,代表的各挥发性风味化合物的信号峰颜色浓度相似性表示这些风味化合物在不同成熟度果实中的富含量无明显差异,包括5种烯氢类、2种醇类、1种酮和4种醛类物质,化合物具体名称见表3。3个粉色虚线框代表SATGE1和SATGE2共有的风味化合物,具体包括12种已知的和3种未知的风味化合物（表3）,除已知的(E)-石竹烯（No. 2）外,多为醇、酮和醛类化合物。1个黄色实线框代表SATGE3和SATGE4共有的风味化合物,仅有2种,分别是乙酸（No. 47）和乙醇（No. 49）。
表3 不同成熟度无核黄皮果实特有及共有的挥发性风味化合物组分

Tab. 3 Characteristic and common volatiles flavor compounds of seedless wampee fruit at different maturity

成熟度Maturity stage 特有风味化合物名称及编号
Specific flavor compound and its No.		 共有风味化合物名称及编号
Common flavor compound and its No.
STAGE1-STAGE4 STAGE1-STAGE2 STAGE3-STAGE4
STAGE1 丙酸乙酯（No. 59）、异戊烯醛（No. 31） 柠檬烯（No. 12、13、14）、α-水芹烯（No. 15）、月桂烯（No. 16, No. 17）、β-蒎烯（No. 19, No. 20）、α-蒎烯（No. 23, No. 24, No. 25）、乙烯醇（No. 28）、1-戊烯-3-醇（No. 35）、1-戊烯-3-酮（No. 36）、庚醛-M（No. 26）、(Z)-4-庚烯醛（No. 27）、己醛（No. 29）、戊烯醛（No. 30） 壬醛（No. 8）、3-甲基丁醇（No. 37）、2-甲基丁醇（No. 38）、未知物3、丁香酚甲醚（No. 1）、(E)-石竹烯（No. 2）、戊酮（No. 34）、正戊醛（No. 33）、2-甲基丙烯醛（No. 44）、2-丁酮（No. 42, No. 43）、丁二酮（No. 45）、2-丙酮（No. 48）、正丁醇（No. 60）、未知物1、未知物2 乙酸（No. 47）、乙醇（No. 49）
STAGE2 α-松油醇（No. 3）、香茅醇（No. 4）、香茅醛（No. 5）、顺式-对-薄荷-2-烯-1-醇（No. 6）、芳樟醇（No. 7）、异松油烯（No. 10）、β-罗勒烯（No. 11）、月桂烯-T（No. 18）、β-蒎烯-T（No. 21）、茨烯（No. 22）、4-甲基苯甲醛（No. 9）、3-羟基-2-丁酮（No. 32）、甲基乙基硫醚（No. 46）
STAGE3 无
STAGE4 庚醛（No. 57）、(Z)-4-庚烯醛（No. 56）、(E)-2-辛烯醛（No. 53）、(E)-2-庚烯醛（No. 54、No. 55）、乙醇（No. 50）、乙酸乙酯（No. 40, No. 41）、正丁醛（No. 52）
此外,不同成熟度无核黄皮果实具有各自的挥发性风味物质特征峰区域,SATGE1的特征峰区域为绿色虚线框内的丙酸乙酯（No. 59）和异戊烯醛（No. 31）;SATGE2的特征峰区域最多,包含粉色实线框中的13种化合物,具体包含5个烯氢、5个醇、2个醛、1个酮和1个醚类化合物,具体名称见表3。SATGE3的果实无明显可见的特征峰区域,而SATGE4果实的特征峰区域包含黄色虚线框中的化合物共有7种,含5种醛、1种醇和1种酯。

2.5 不同成熟度无核黄皮果实挥发性风味化合物的相对含量分析

根据各类化合物的信号峰积分得出的峰强度（无量纲数）如图4所示,峰强度值越大,表示该物质的相对含量越高。分析图4中信号峰强度在量值5000上下（黑色横线）的化合物,结果显示醛类化合物（绿色框）中己醛（No. 29）和戊烯醛（No. 30）的相对含量最高,醇类化合物（红色框）中以乙烯醇（No. 28）最高,烯氢类化合物（蓝色框）中（E）-石竹烯（No. 2）、α-水芹烯（No. 15）、柠檬烯（No. 12、No. 13和No. 14）、月桂烯（No. 16和No. 17）和蒎烯（No. 19、No. 20和No. 25）的相对含量最为丰富。酮类化合物（粉色框）中富含量最多的是1-戊烯-3-酮（No. 36）和2-丙酮（No. 48）。其他类化合物（黄色框）中丁香酚甲醚（No. 1）的相对含量最为丰富。由此可知,无核黄皮果实中相对含量最丰富的挥发性风味化合物主要由丁香酚甲醚、乙烯醇、几种烯氢、己醛、戊烯醛、1-戊烯-3-酮和2-丙酮构成。丁香酚甲醚（No. 1）在STAGE4样品中的信号峰强度值较3个成熟度低的样品显著降低,乙烯醇（No. 28）和(E)-石竹烯（No. 2）表现为随果实成熟度的增加,化合物的信号峰强度逐渐降低。采用GS-IMS技术不能区分出其他各类化合物的相对含量差异。

2.6 不同成熟度无核黄皮果实挥发性风味化合物的主成分分析

从不同成熟度无核黄皮果实挥发性风味化合物的主成分分析结果图5可知,PC1和PC2的贡献解释了总变异的79%,其中第一主成分（PC1）的贡献率为65%,第二主成分（PC2）贡献率为14%,说明本研究鉴定的大部分风味化合物是造成不同成熟度无核黄皮挥发性风味差异的主要贡献者;4个成熟度果实的挥发性风味组分各自聚类,STAGE1与STAGE2样品在图的右侧,STAGE3与STAGE4样品在图的左侧,说明不同成熟度的果实特征性风味物质有明显的差别,STAGE1与STAGE2,STAGE3与STAGE4的风味物质分别有很高的相似性。此结果与表3中显示的STAGE1与STAGE2共有的风味化合物比较多,STAGE3与STAGE4也共有少数风味化合物的结果一致。
图5 不同成熟度无核黄皮果实挥发性风味组分主成分分析（PCA）图

Fig. 5 PCA analysis of seedless wampee fruit under different maturity

3 讨论

黄皮与柑橘同属于芸香科亚热带常绿果树,对柑橘加工后的果汁、果酒、果皮精油中的挥发性风味物质研究报道较多[26-27],而目前少有对柑橘鲜果挥发性风味物质的研究报道,针对黄皮鲜果的风味物质分析则更少见。CHOKEPRASER等[21]报道水蒸馏提取的黄皮精油采用GC-MS技术可检测到27种风味组分,主要以单萜烯为主,占比达94.48%。ZHAO等[22]分析了海南野生黄皮精油的风味组分,GC-MS分析结果显示主要有17种组分,但以檀香醇、法尼醇和甜橙醛为主。本研究采用HS-GC-IMS技术,共鉴定出60个已知和3个未知的挥发性风味化合物,已知的包含13种醛类、12种醇类、9种烯烃类、6种酮类、2种酯类、2种醚类,苯和乙酸各1种,基本涵盖了黄皮精油中的27种风味组分[21],但与野生黄皮精油组分有部分不同[22]。这可能与黄皮的资源品种、精油的提取方法、风味物质分析技术等对挥发性风味物质分析结果的直接影响有关。CHUNG等[28]报道沙田柚鲜果的主要风味物质是柠檬烯、月桂烯、香茅醛、α-蒎烯等,种类及数量也远远少于本文鉴定的无核黄皮风味物质,再一次证明采用HS-GC-IMS技术分析果实的挥发性风味物质,样品无需前处理可直接进样进行顶空成分分析,可较全面的揭示出无核黄皮天然固有的挥发性风味成分。此外,新鲜水果的挥发性风味也会由于品种及栽培种植环境条件的不同产生非常大的差异[1]。
本研究结果表明,无核黄皮中相对含量较丰富的风味物质有丁香酚甲醚、乙烯醇、烯氢（以石竹烯、α-水芹烯、柠檬烯、月桂烯和蒎烯为主）、己醛、戊烯醛、1-戊烯-3-酮和2-丙酮。己醛、戊烯醛和乙烯醇属于青香型风味物质,石竹烯、α-水芹烯和柠檬烯属于花香型风味物质,1-戊烯-3-酮属于果香型化合物,丁香酚甲醚属于辛香型风味化合物[29],说明无核黄皮兼具清香、花香、果香和辛香风味。丁香酚甲醚、乙烯醇和石竹烯相对含量在成熟度较高的STAGE3和STAGE4中明显降低,说明成熟度高的果实辛香和清香风味减弱。指纹图谱显示乙烯醇（No. 28）在所测4个不同成熟度无核黄皮果实中的色泽浓度无明显差异,说明GC-IMS分析技术中,采用信号峰强度值较采用代表的颜色浓度更能区分挥发性风味物质的细微差别。
挥发性风味物质指纹图谱显示4个成熟度无核黄皮果实中共有的风味化合物为12种,SATGE1、SATGE2和SATGE4各自特有的风味化合物分别为2种、13种和7种,而SATGE3特有的风味化合物不明显,表明成熟度与挥发性风味化合物的组分密切相关,这与百香果、番石榴、杨梅、桃[2,30 -31]等果实的挥发性成分变化受成熟度的影响结果一致。
本研究较全面地揭示了无核黄皮果实固有的挥发性风味组分、各组分相对含量及在不同成熟度果实之间的差异,确定各成熟度果实共有及特有的风味组分。无核黄皮的加工适用性好,可加工成黄皮酒、黄皮蜜饯、黄皮饼等,因此本研究鉴定的黄皮鲜果挥发性风味物质对黄皮加工品的风味评价及加工工艺改进,以保留更多的黄皮风味有重要参考意义。

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