《食品科学》：福建农林大学陈清西教授等：橄榄果实表型性状分级及挥发性化合物鉴定与特征香气分析

  橄榄作为我国重要的经济果树，在我国福建、广东等地被广泛种植，对推动当地经济、助力乡村振兴具备极其重大意义。果实单果质量、纵横径等表型影响着果实产量，前人分别对福建、广东产地来源的橄榄测定单果质量、纵横径等表型性状并进行概率分级，以期作为橄榄质量分级的标准；果实风味最重要的包含甜味、酸味与香味，香气物质赋予果实特征风味，构成每种果实特有的香气特征，对于果实风味构成具备极其重大作用，是评价果实商品品质的重要指标。果实香气的形成是多种挥发性化合物共同作用的结果，各类挥发性芳香化合物构成了果实特定香气品质。

  福建农林大学园艺学院的谢倩、赵晴晴、陈清西*等研究橄榄果实中挥发性化合物种类、含量，拟对不同来源的橄榄品种（系）果实表型性状（单果质量、纵径、横径、果形指数）进行测定，并进行概率分级；筛选果形指数级别不同且遗传背景不同的15 个橄榄品种（系）果实，对其挥发性化合物进行系统分析，通过OAV确定具有香气贡献的特征香气成分，结合主成分分析（PCA）与正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）解析不同品种（系）橄榄差异特征香气成分，探讨橄榄果实挥发性化合物与特征香气成分的组成，旨在为橄榄果实质量分级提供相关依据，同时为香气合成分子机制研究、果实品质改善提供参考。

  由表2、图1可知，不同品种（系）橄榄果实平均单果质量7.56 g，纵径33.23 mm，横径19.81mm，果形指数1.69，4 个果实表型性状CV在10.70%～26.67%之间，平均CV为15.68%，果实横径CV最小，单果质量CV最大；果实单果质量、纵横径作为重要的经济性状，其变化幅度分别为3.87～12.40 g、22.60～42.65 mm与15.29～25.47 mm，CV分别为26.67%、12.37%与10.70%。果形指数均大于1.0，为长圆形。

  采用K-S进行正态性验证，在α＝0.05的检验水平下，P＞0.05，说明群体性状服从正态分布。由表3可知，单果质量P＜0.05，不符合正态分布；果形指数、纵径、横径的P＞0.05，符合正态分布；说明除了单果质量，果形指数、纵径、横径均服从正态分布规律，能够直接进行概率分级。

  在表型概率分级的基础上，选择各个级别果形指数的橄榄品种（系）果实用于挥发性化合物测定（图3B），总共15 个品种（系）；15 个品种（系）橄榄的单果质量存在非常明显性差异（P＜0.05），CE1单果质量最高，为11.43 g，MJ3单果质量最低，为4.93 g（图3C）。进一步对15 个品种（系）橄榄样本利用12 个SSR分子标记进行遗传背景分析，基于等位基因频率数据计算群体内个体间的遗传距离，以遗传相似系数为基础采用UPGMA法构建系统发育树，在遗传相似系数为0.75处分为2 个种群，种群I包含13 份橄榄种质，种群II包含2 份橄榄种质；在遗传相似系数为0.81处分，种群I包含3 个亚群，种群II包含2 个亚群（图3A）。综上，15 个品种（系）橄榄果实果形指数分属不同级别且遗传背景不同，可以对这15 个品种（系）果实进行挥发性物质的系统检测。

  15 个品种（系）橄榄共鉴定到886 种挥发性化合物，其中萜类186 种（20.99%）、杂环类157 种（17.72%）、酯类146 种（16.48%）、酮类73 种（8.24%）、烃类64 种（7.22%）、醇类64 种（7.22%）、醛类53 种（5.98%）、芳烃51 种（5.76%）、酸类21 种（2.37%）、胺类21 种（2.37%）、酚类20 种（2.26%），其他30 种，结果见图4A。根据11 个类别进行聚类分析，将15 个橄榄品种（系）分为两类，如图4B所示，I类11 个品种（系），II类4 个品种（系），类别分类与地理分布无明显相关性。同时对鉴定到的886 种挥发性物质含量通过OPLS-DA模型能轻松实现两个类别橄榄品种（系）样品的有效区分，得分如图4C所示，在该模型中，R 2Y 和Q 2 得分均高于0.8，说明该模型合适；模型显著性诊断图见图4D，OPLS-DA模型通过200 次置换检验，Q 2 回归线，说明模型不存在过拟合，类别划分可行，可进行后续挥发性化合物的分析。

  图5A为不同品种（系）橄榄果实挥发性化合物含量，15 个参试品种（系）挥发性化合物含量平均4 523.01 μg/g（以鲜质量计，下同），其中MA13、ZC8、CE4、CE1含量明显高于其他11 个品种（系）（P＜0.05），均高于6 000 μg/g；含量最低的为MH2，含量1 881.7 μg/g。

  挥发性化合物组成的不同是导致香气差异的重要原因。如图5B～D所示，橄榄挥发性化合物中萜类物质占比最大，相对含量为52.49%，含量变化幅度852.53～3 796.24 μg/g，CV为30.76%，平均含量达2 373.91 μg/g；其次为酯类，占比10.62%，含量变化幅度207.53～708.14 μg/g，CV为31.53%，平均含量达480.38 μg/g；酮类占比8.72%，杂环类占比7.54%。各类别CV变化幅度25.19%～60.29%，平均值为34.03%，说明不同品种（系）间各挥发性化合物含量差异大。

  OAV大于1的挥发性化合物称为果实的特征香气成分。计算鉴定到的886 种挥发性化合物的OAV，共有298 种挥发性化合物可计算OAV，15 个品种（系）橄榄各挥发性化合物平均OAV＞1为特征香气成分，共有181 种特征香气成分，各品种（系）橄榄OAV见图7A，说明不同品种（系）橄榄OAV存在一定的差异，15 个品种（系）各类别OAV最高的均为杂环化合物，其中OAV最高的为ZC8，明显高于除MA13外的其他13 个品种（系）橄榄（P＜0.05），ZC8略高于MA13，但差异不显著（P＞0.05）；OAV最低的为MH2，明显低于除MH1外的其他13 个品种（系）橄榄（P＜0.05），MH2略低于MH1（P＞0.05），但差异不显著（P＞0.05）。181 种特征香气包括萜类40 种（22.10%）、杂环化合物33 种（18.23%）、酯类33 种（18.23%）、醛类21 种（11.60%）、酮类15 种（8.29%）、芳烃类14 种（7.73%）、醇类11 种（6.08%）、酚类7 种（3.87%）、烃类2 种（1.10%）、其他类5 种（图7B）；181 种特征香气成分的OAV范围1.04～2 664 018.26，其中杂环化合物OAV范围1.04～2 664 018.26，萜类OAV范围1.10～51 610.03，酯类OAV范围1.31～105 895.36，醛类OAV 范围1.32～65437.95，酮类OAV 范围2.30～41 071.60，芳烃类OAV范围2.23～6 130.77，醇类OAV范围2.23～1 748.25，酚类OAV范围1.25～252.05，烃类OAV范围52.73～75.74（图7C）。特征香气成分中平均OAV最高的为杂环化合物5-乙基-3-羟基-4-甲基-2(5H)-呋喃酮（CAS：698-10-2），为2 468 148.28，但其相对含量为0.13%；化合物含量最高的α-蒎烯（CAS：80-56-8），相对含量为7.13%，OAV为56 661.24，仅占总OAV的1.59%（图7D、E）。萜类化合物是测得特征香气成分种类最多的化合物，但OAV最高的是杂环化合物，且OAV占比最高，因此推测认为5-乙基-3-羟基-4-甲基-2(5H)-呋喃酮是橄榄的主要呈香物质，影响着橄榄的整体风味。

  在2.4节分析结果的基础上，为寻找不同品种（系）橄榄香气的差异，对OAV＞1的181 种特征香气成分的OAV进行PCA，结果如表5所示。以特征根大于1为标准，可提取14 个PC，前两个PC的贡献率分别为34.61%和15.86%，累计贡献率为50.47%；以载荷绝对值大于0.7进行筛选PC1、PC2中贡献率较大的特征香气，PC1筛选到68 种贡献率较大的挥发性化合物，PC2筛选到6 种贡献率较大的挥发性化合物，合计74 种差异特征香气成分（图8）。

  在PCA的基础上，对贡献率大的74 种特征香气成分的OAV使用OPLS-DA模型寻找显著差异（VIP＞1.5）的特征香气成分，最后筛选到6 种差异特征香气成分（图9A），分别为萜类的α-法呢烯（CAS：502-61-4)、2-莰酮（CAS：76-22-2）与桃金娘醇（CAS：515-00-4），醛类的(E,E)-2,4-十一烷二烯醛（CAS：30361-29-6），酮类的二氢-β-紫罗兰酮（CAS：17283-81-7），4-甲硫基丁基异硫氰酸酯（CAS：4430-36-8），OAV范围5.17～65 437.95（图9B），相对含量0.001 7%～2.09%（图9C），其中醛类的(E,E)-2,4-十一烷二烯醛平均OAV最高，为65 437.95，其次为酮类的二氢-β-紫罗兰酮，平均OAV为26 121.22，最低的为萜类的2-莰酮，OAV为5.17；VIP值最高的是α-法呢烯，其OAV为19.71，6 种挥发性化合物被认为是造成不一样品种（系）橄榄果实香气差异的特征香气成分。

  单果质量、纵径、横径、果形指数作为橄榄重要的表型性状，也是重要的数量性状。数量性状容易受到水肥条件、温度等外因的影响，也会因为不同年度、地区存在一定的差异。本研究，对在自然状态下符合正态分布的橄榄果形指数、纵径和横径进行了概率分级，是对前人对于橄榄果实表型性状的补充，对于橄榄表型性状的客观评价和新品种的划分具备极其重大意义。

  本研究在15 个品种（系）橄榄果实检测到886 种挥发性化合物，总含量1 881.7～6 727.40 μg/g，不同浓度的萜类、酯类、酮类、杂环类等构成了橄榄的挥发性化合物，其中萜类为主要的挥发性化合物，15 个品种（系）橄榄果实萜类化合物平均占比52.49%，含量最高的为α-蒎烯（309.66 μg/g），相对含量7.13%。与前人研究相比，鉴定的挥发性化合物数量从56 种增加到了本研究的886 种；萜类为主要挥发性化合物，这与前人研究结果相似；但是因为检测品种（系）种类、数量、检测的新方法及图谱库的不同，导致检测到的化合物数量与主要发挥性化合物也不同，对于橄榄主要挥发性化合物，有认为是石竹烯，有认为是丁化羟基甲苯，本研究则认为萜类的α-蒎烯含量最高，综上根据结果得出橄榄挥发性化合物存在潜在的复杂性。

  挥发性化合物的相对浓度只能反映挥发性化合物的含量，并不能完全、真实地反映食品香气的强弱、优劣程度。OAV为某种挥发性化合物的浓度与该化合物香气阈值的比值，能有效反映单个香气化合物对整体香气的贡献，常作为判断一种物质在果品香气中所起的作用。本研究鉴定到的橄榄886 种挥发性化合物，其中298 种挥发性化合物可计算OAV，并把OAV大于1作为橄榄特征香气成分的判别标准。在本研究中，橄榄果实中挥发性化合物含量最高的α-蒎烯，相对含量7.13%，但其香气阈值高（0.006 μg/g），而5-乙基-3-羟基-4-甲基-2(5H)-呋喃酮虽然相对含量仅0.13%，但其香气阈值低（2×10 -6 μg/g），推测其可能是橄榄果实的主要呈香物质。根据感官效果，香气又分为花香型、果香型、青香型、甜香型、木香型、醛香型等。前人研究结果认为橄榄的主要呈香物质是α-蒎烯，香型为木香、甜香型；不同于前人的研究结果，本研究认为α-蒎烯仅是橄榄的特征香气成分之一，但不是主要的呈香物质，主要呈香物质是5-乙基-3-羟基-4-甲基-2(5H)-呋喃酮，香型为甜香型。

  前人对不同品种（系）橄榄的特征香气成分的差异研究报道较少，仅有报道对个别品种（系）的OAV进行比较分析，并未利用有效的统计学办法来进行差异特征香气成分筛选。在橄榄挥发性化合物中，萜类、酮类、醛类是橄榄的差异特征因素化合物类别，为了筛选不同品种（系）橄榄差异特征香气成分，本研究对于鉴定到的呈香挥发性化合物，即特征香气成分，利用PCA结合OPLS-DA筛选差异特征香气成分，最终筛选到6 种差异特征香气成分，其中VIP值最高的是α-法呢烯，呈花果香；OAV最高的是(E,E)-2,4-十一烷二烯醛，呈焦糖味。综上说明，不同品种（系）橄榄果实主要特征香气成分为呋喃酮类的5-乙基-3-羟基-4-甲基-2(5H)-呋喃酮，而萜类的α-法呢烯与醛类的(E,E)-2,4-十一烷二烯醛是不同品种（系）的主要特征差异香气物质。

  15 个品种（系）橄榄果实共鉴定到886 种挥发性化合物，含量1 881.70～6 727.40 μg/g，萜类为主要的挥发性化合物，平均占比52.49%，含量最高的为萜类的α-蒎烯（309.66 μg/g），相对含量7.13%；OAV大于1的橄榄果实特征香气成分181 种，贡献最高的为杂环化合物5-乙基-3-羟基-4-甲基-2(5H)-呋喃酮（OAV为2 468 148.28），香气类型为甜香型；不同品种（系）橄榄果实的差异特征香气成分6 种，VIP值最高的是α-法呢烯（OAV为19.71），香气类型为花果香。综上说明，橄榄果实香气为甜香型，不同品种（系）果实香气差异大多数表现在花果香的强弱。

  谢倩 ， 福建农林 大学园艺学院 博士 ， 果树学 专业 ， 主要研究方向：果实品质代谢。

  陈清西教授，博士生导师，福建省水果产业技术体系岗位专家，福建省C类高层次人才，福建省园艺学会理事长。主要研究领域：园艺植物现代生产与种质创新研究，包括园艺植物光合作用、逆境生理、花果发育与品质形成生理。以第一作者或通信作者在CarbohydratePolymers 、Journal of Integrative Agriculturey、《园艺学报》、《食品科》学等国内外权威刊物发表学术论文200多篇，出版著作6 部，编制福建省区域标准1 项，授权国家发明专利6 项，参与制定国家标准1 项；先后获得福建省教学成果一等奖1 项，校级教学成果一等奖2 项；获福建省科学技术进步二等奖3 项、三等奖3 项、福州市科学技术进步三等奖和漳州市科学技术进步三等奖各1 项。

  本文《橄榄果实表型性状分级及挥发性化合物鉴定与特征香气分析》来源于《食品科学》2024年45卷10期175-185页。作者：谢倩，赵晴晴，江来，陈清西。DOI:10.7506/spkx0103-035。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

  实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

  为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科学技术创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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