一种基于特征香气的草莓果实香气类型划分的方法

摘要

本发明涉及一种基于特征香气的草莓果实香气类型划分的方法，利用顶空固相微萃取法针对栽培草莓的VOCs进行鉴定，并计算各VOC的绝对含量，根据统一性的规范化VOC的气味描述和香气阈值数据，计算出各VOC的香气值，筛选出特征香气成分，组成草莓的特征香气；进一步通过各特征香气成分组成的香调类型划分，以及香调对草莓香型的贡献率大小，建立了草莓的香气类型划分标准方法。通过VOCs的绝对含量与各物质的香气阈值，计算各VOC的香气值，进一步筛选出特征香气成分，并划分为香调，根据香调贡献率确定主导作用的香调，即为对应的草莓香气类型。本发明为草莓果实香气类型划分提供了依据和标准化方法，也为草莓果实风味品质评价及香气品质改良提供了参考。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于特征香气的草莓果实香气类型划分的方法，属于植物生物技术工程领域。

背景技术

草莓是一种具有美好的风味和高营养价值的水果，浓郁的果实香味是其广受欢迎的主要原因。目前，草莓在世界小浆果生产中居于首位，且分布范围广，亚洲产量最高，其次是美洲和欧洲，世界草莓的种植中心也逐渐从欧洲转移到亚洲。由于栽培环境、管理模式及消费者需求等因素差异，不同国家及地区选育的主栽草莓品种之间品质特点不同，中国的主栽草莓品种大部分来源于日本和欧美国家。其中，日本品种甜度高，香气浓，但不耐贮运，抗病性差；而欧美品种果实大，产量高，抗病性强，耐贮运，但酸度高，香味淡。近年来，随着人们对果实风味要求的不断提高，结合了日本和欧美草莓品质特点的新品种陆续培育出来，如‘京藏香’、‘京桃香’等品种，因其独特的风味品质和果实香气深受消费者好评。

水果风味是一种综合感受，组成水果风味的香气物质是以挥发性有机化合物(VOC)的复杂混合物的方式存在。目前，从新鲜草莓果实中共鉴定了超过979种VOC，其中659种 (占67%)只被列出一次，也就是说，它们仅在一项研究中被报道。尽管VOC含量仅占水果鲜重的0.001%-0.01%，但对其风味品质产生很大影响。一般而言，仅部分或少数挥发性化合物对水果风味有贡献，这些独特的风味物质即特征香气成分。尽管已在草莓中明确了许多VOC，但这并不能完全阐明草莓风味品质的特征香气，一种VOC对特征香气的贡献取决于该VOC成分香气阈值及其浓度。

目前，对草莓果实香气的研究大多数还集中在挥发性成分测定及品种间的比较分析，对草莓特征香气成分鉴别与评价的研究较少，缺乏草莓香气类型的划分标准，导致草莓果实香型的分类尚不明确。通过以草莓栽培品种为研究对象，对其VOC进行检测和分析，并进一步结合香气值计算，判定草莓品种的特征香气组成并划分其香气类型，将有助于了解不同草莓品种的风味特征，提供的基于特征香气的香型划分标准化方法，为草莓果实香型分类与品质评价提供了参考，也是草莓风味品质改良效果的重要的规范化评价方式。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有问题，提供一种基于特征香气的草莓果实香气类型划分的方法，利用数据严谨统一的特点，解决栽培草莓在果实风味特征香气成分上缺乏系统研究，以及香气类型准确划分缺少有效标准的问题。

本发明的技术方案是：一种基于特征香气的草莓果实香气类型划分的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1）、草莓VOCs的鉴定，进行顶空固相微萃取法测定草莓果实VOC谱系，得到草莓果实VOC的总离子流图数据；

步骤2）、草莓VOCs的分析；

基于草莓果实VOC的总离子流图，通过计算机检索NIST library和Wiley library2个质谱库，保留正反匹配度均大于800的组分作为草莓VOCs；

步骤3）、各VOC绝对含量的计算；

对于已鉴定的草莓VOCs种类，计算总离子流图中其对应峰图面积，按照以下公式计算得到草莓各VOC绝对含量：

VOC的绝对含量(ng/g) =［各组分的峰面积/内标的峰面积 × 内标浓度( ppm)× 5μL］/样品量(g)；

步骤4）、各VOC的香气值计算；

VOC香气值为其绝对含量与阈值浓度的比值，其中香气阈值为物质的固有属性，查询参考书《Odourthresholds_Compilations of odour threshold values in air, waterand other media》得到各VOC的香气阈值；

步骤5）、特征香气成分的判定及草莓香气类型划分；

首先，筛选香气值大于1的所有VOC，这些VOC为特征香气成分，共同组成草莓的特征香气；

然后，查询《Fenaroli's handbook of flavor ingredients (6th Edition)》的标准气味描述，将标准气味描述一致的特征香气成分定义为某一香调类型，计算每个香调的香气值以及香调的香气值贡献率，其中贡献率大于50%的香调对草莓特征香气起主导作用，即为该草莓品种的香气类型。

步骤1）中，草莓VOCs的鉴定，进行顶空固相微萃取法测定草莓果实VOC谱系时：

首先，固相微萃取头在气相色谱进样口以250℃老化2h后，然后称取10g新鲜草莓果实匀浆，与3g NaCl和5μL内标物0.01% 3-壬酮混合装入10ml样品瓶，盖好样品瓶盖子后，萃取头插入样品瓶的顶空部分，40℃水浴吸附30min；最后将萃取头插入DSQ气相色谱-质谱联用仪，240℃解析1min；进行3次重复测定，得到草莓果实VOC的总离子流图数据

步骤1）中，DSQ气相色谱-质谱联用仪最佳设置参数为：

载气为He；流速每分钟1mL；升温程序为40℃保持2 min，以每分钟4℃升温到120℃，再以每分钟10℃升温至240℃保持6min；质谱条件为GC-MS接口温度240℃；离子源温度200℃，电离方式EI，电子能量70eV；扫描质量范围33~450amu。

步骤5）中，每个香调的香气值为香调所包含的特征香气成分的香气值之和；香调的香气值贡献率为香调的香气值和所有VOC总香气值的比值。

本发明方法先进科学，通过本发明，提供的一种基于特征香气的草莓果实香气类型划分的方法，包括（1）草莓挥发性有机化合物（VOCs）的鉴定分析；（2）草莓各VOC绝对含量的计算；（3）各VOC的阈值及气味描述查询；（4）各VOC的香气值计算，（5）特征香气成分的判定及香气类型划。1、草莓VOCs组分定性：采用新鲜草莓果实，利用固相微萃取-气相色谱/质谱联用技术（SPME-GC–MS）并结合计算机检索NIST library和Wiley library 2个质谱库鉴定其VOC谱系组成。2、草莓VOCs组分定量：通过各VOC的峰面积与鉴定时所采用内参（3-壬酮）峰面积进行计算，得到各VOC的绝对含量。3、草莓VOCs的香气值计算：查询并提取VOC的香气阈值和标准化的气味特征描述，将各VOC的绝对含量与对应香气阈值带入香气值公示进行换算，得到各VOC的香气值。4、草莓特征香气鉴定及香气类型划分：将香气值大于1的VOC判定为草莓果实的特征香气成分，共同组成特征香气；并将气味描述一致的特征香气成分划分为香调，香气值贡献率大于50%的香调，即为草莓的香气类型。

通过本发明，利用顶空固相微萃取法针对栽培草莓的VOCs进行鉴定，并计算各VOC的绝对含量，根据统一性的规范化VOC的气味描述和香气阈值数据，计算出各VOC的香气值，筛选出特征香气成分，组成草莓的特征香气；进一步通过各特征香气成分组成的香调类型划分，以及香调对草莓香型的贡献率大小，建立了草莓的香气类型划分标准方法。通过VOCs的绝对含量与各物质的香气阈值，计算各VOC的香气值，进一步筛选出特征香气成分，并划分为香调，根据香调贡献率确定主导作用的香调，即为对应的草莓香气类型。本发明为草莓果实香气类型划分提供了依据和标准化方法，也为草莓果实风味品质评价及香气品质改良提供了参考。

附图说明

图1为16种草莓果实挥发物种类；

注：S1（红颜）、S2（圣诞红）、S3（章姬）、S4（白雪公主）、S5（桃熏）、S6（越心）、S7（京藏香）、S8（京桃香）、S9（久红）、S10（雪香）、S11（幸香）、S12（红玉）、S13（艳丽）、S14（早玉）、S15（容莓3号）、S16（106）。

图2为16种草莓果实挥发性化合物含量；

注：S1（红颜）、S2（圣诞红）、S3（章姬）、S4（白雪公主）、S5（桃熏）、S6（越心）、S7（京藏香）、S8（京桃香）、S9（久红）、S10（雪香）、S11（幸香）、S12（红玉）、S13（艳丽）、S14（早玉）、S15（容莓3号）、S16（106）。

图3为基于香调的16种草莓聚类分析；

注：PI：菠萝型香调 ; FR: 果香型香调; CI: 柑橘型香调 ; PE: 桃味型香调;FL: 花香型香调；色块代表组成5个香调的香气值。S1（红颜）、S2（圣诞红）、S3（章姬）、S4（白雪公主）、S5（桃熏）、S6（越心）、S7（京藏香）、S8（京桃香）、S9（久红）、S10（雪香）、S11（幸香）、S12（红玉）、S13（艳丽）、S14（早玉）、S15（容莓3号）、S16（106）。

图4为基于香调贡献的16种草莓香型分类；

注：圈图表示所有香气值的相对比例之和（100%），数值代表各成分香气值相对比例，同一香调的不同特征香气成分用同一颜色的不同深浅区分，非特征香气成分归并为Others。S1（红颜）、S2（圣诞红）、S3（章姬）、S4（白雪公主）、S5（桃熏）、S6（越心）、S7（京藏香）、S8（京桃香）、S9（久红）、S10（雪香）、S11（幸香）、S12（红玉）、S13（艳丽）、S14（早玉）、S15（容莓3号）、S16（106）。

具体实施方法

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1：

一、16种栽培草莓VOCs的检测与分析；

VOC检测：首先，固相微萃取头（100μm Carboxen/PDMS Supelco，USA）在气相色谱进样口以250℃老化2h后，称取10g草莓鲜果匀浆，与3g NaCl 和5μL内标物（0.01% 3-壬酮）混合装入10ml样品瓶（Supelco，USA），盖好盖子后，萃取头插入样品瓶的顶空部分，40℃水浴吸附30min。然后，将萃取头插入DSQ气相色谱-质谱联用仪(Thermo Corporation, USA)，设定气相色谱-质谱联用仪参数如下：载气为He；流速每分钟1mL；升温程序为40℃保持2min，以每分钟4℃升温到120℃，再以每分钟10℃升温至240℃保持6min。质谱条件为GC-MS接口温度240℃；离子源温度200℃，电离方式EI，电子能量70eV；扫描质量范围33~450amu。240℃解析1min，每个样品（每个草莓品种）进行3次测定，得到总离子流图。

VOC种类分析：基于16种草莓果实VOC的总离子流图，通过计算机检索NISTlibrary和Wiley library 2个质谱库，保留正反匹配度均大于800的组分作为鉴定出的草莓VOCs。

通过对16种草莓果实VOCs的检测（图1），共鉴定出酯类（35种）、醇类（7种）、醛类（8种）、酮类（6种）和酸类（7种）等68种VOCs。果实中挥发性化合物种类最多达30种，而最少仅有18种。在各品种中，酯类化合物种类最丰富，占比达到总检测挥发性化合物种类的34%-70%，酮类物质在草莓VOC中种类最少。

二、16种草莓各VOC的绝对含量计算；

对上一步鉴定的草莓VOC种类，根据其对应的总离子流图中峰图面积，按照公式“VOC的绝对含量(ng/g) =［各组分的峰面积/内标的峰面积 × 内标浓度( ppm)× 5μL］/样品量( g)”计算16种草莓VOC绝对含量。不同草莓品种的VOCs含量存在明显差异（图2）。果实品种中VOCs总含量最高，达到2128.04 ng/g，而含量最低的品种，仅为132.49 ng/g。7个品种中酯类化合物在VOCs中所占比例最大，达到91.43%~38.94%；6个品种中醇类化合物占比表现出较大的优势。醛类和酮类在大部分草莓品种中含量较低，但在少数品种中含量较高。

三、各VOC的香气值计算；

依据工具书《Odourthresholds_Compilations of odour threshold values inair, water and other media》进行所有VOC香气阈值的查询。VOC的香气值为其绝对含量与阈值浓度的比值。计算得到16种草莓的VOC香气值。

四、特征香气成分的判定及香气类型划分

首先，筛选香气值大于1的所有VOC，得到16种草莓特征香气成分；然后，基于风味配料权威手册《Fenaroli's handbook of flavor ingredients (6th Edition)》的气味描述，将气味描述一致的特征香气成分划分为同一香调，据此，16种草莓的特征香气共划分了果香型、花香型、桃味型等5种香调，基于5种香调类型聚类分析，可以将16种栽培草莓聚类为A1（2种），A2（9种），B1（1种），B2（4种）四大类（图3）。

最后，计算香调所包含的特征香气成分的香气值之和，得到16种栽培草莓每种草莓的5个香调的香气值，香调香气值和VOC香气值之和的比值，即为香气值贡献率，贡献率大于50%的香调即为该草莓品种的香型。据此，将16种栽培草莓划分为桃香（4种）、果香（2种）、菠萝香（1种）、花香（9种）四种果实香型（图4）。