我国柑橘生产长达四千多年,历史悠久、资源丰富,种类品种齐全,主栽品种以宽皮柑橘、橙类、柚类、柠檬和金柑五大类为主。2019年我国柚类产量达598.28万t,占总柑橘产量的13.05%,仅次于宽皮柑橘和甜橙类。根据地理、气候和品种类型自然组合,我国的柚产区形成了东南沿海柚区、华南柚区、西南柚区3个主产区。其中,梁平柚、沙田柚、龙安柚和东风早等为西南柚区主要栽培品种。柚果实营养丰富,富含类黄酮[1-4]、酚酸[2-3, 5]、香豆素[3, 6]、类柠檬苦素[7]、类胡萝卜素[8]、生物碱[9]、肌醇[10-11]和挥发性物质[12]等多种生物活性成分。这些功能性成分在柚果不同部位、不同成熟期的组成也有很大的差异[13]。目前,对柚子在不同成熟期功能成分动态的系统研究较少:张念等[14]分析了琯溪蜜柚果实的3个成熟阶段、不同部位的类黄酮等物质的含量差异及挥发性成分的变化,为不同成熟阶段的采后资源综合利用及工业化提供方向,也为开发医药及保健品提供理论指导;张耀海等[15]利用超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱技术、靶向筛查和定量分析了西南地区6种特色柚果5个成熟期、3个重要部位(外皮层、内皮层和果肉)中类黄酮、香豆素和类柠檬苦素等主要活性成分。

柚类主要用于果汁、糖果、果酱罐头及精油等制备,但柚类加工量不到柚类产量的1%[16-17]。在柚类加工过程中会产生果皮等大量等废弃物,占果实总量的40%以上,因此对其的回收再利用是一项颇具现实意义的课题。相较于果肉,柚类果皮更富含挥发性成分,其中以萜类物质为主,通常占总量的 90%以上。挥发性成分不仅是评价果实风味品质的重要指标,而且在工业和医药等方面有着广泛用途,可作为天然或人工精油的主要来源。国内外对柑橘中挥发性成分的报道主要集中于不同品种果皮精油、果汁等的鉴定和分析[18],不同成熟期的动态研究较少[19-23],而柚果实中挥发性成分的研究也甚少[16,24]。如HOU等[22]研究了纽荷尔脐橙成熟过程中挥发性成分的变化,结果显示,柠檬烯和芳樟醇分别是单萜和醇类物质的代表性成分;随着成熟度增加,单萜物质含量增加,在商业成熟期达到最高,醛类物质含量也有类似规律;倍半萜物质含量逐渐升高,在8月至11月期间达到最高;醇类物质含量在9月份达到最高,而酯类物质含量却降低。可见,不同成熟度对挥发性成分的组成及含量分布影响显著,可根据不同的开发利用目标,选择合适的采摘期,充分利用其有效成分。

鉴于此,本研究选取了西南地区5种特色柚果(东风早柚、琯溪蜜柚、长寿沙田柚、梁平柚、龙安柚和丰都红心柚),分析比较了不同成熟期、不同品种柚果的基本理化品质,并通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(head space-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS),重点解析了整个成熟时期果皮中挥发性物质的变化规律,旨在为香味相关品质关键基因挖掘、柚类挥发性物质在人工选择中的变化趋势研究以及生产上提高果实香气品质的栽培技术提供前期基础,并为柚果深加工和健康饮食提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

东风早柚、长寿沙田柚、梁平柚、龙安柚均来自于中国农业科学院柑桔研究所国家果树种质重庆柑桔圃,丰都红心柚采集于重庆丰都县。采集成熟度以幼果期(M1)、膨大期(M2)、生长膨大期(M3)、成熟转色期(M4)和商业成熟期(M5)时间及果实大小为依据,东风早柚属于早熟柚,其他4个品种属于中熟柚,具体采摘信息见表1。将外皮层与内皮层分离,外皮层打碎混匀。

氯化钠(分析纯),重庆川东化工集团有限公司化学试剂厂;环己酮(纯度≥99.5%)、C5～C25正构烷烃(色谱纯),德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司;己醛(纯度97.0%)、反式-2-己烯醛(纯度98.0%)、顺式-3-己烯醇(纯度98.0%)、ɑ-蒎烯(纯度98.0%)、苯甲醛(纯度≥98.0%)、β-蒎烯(纯度98.0%)、月桂烯(纯度≥75.0%)、正辛醛(纯度≥99.0%)、α-松油烯(纯度>90.0%)、柠檬烯(纯度95.0%)、γ-松油烯(纯度>95.0%)、正辛醇(纯度99.5%)、异松油烯(纯度85.0%)、对异丙基甲苯(纯度>95.0%)、芳樟醇(纯度98.0%)、正壬醛(纯度96.0%)、辛酸甲酯(纯度>99.0%)、香茅醛(纯度96.0%)、正壬醇(纯度98.0%)、4-松油烯醇(纯度98.0%)、α-松油醇(纯度98.0%)、丁酸己酯(纯度>98.0%)、橙花醇(纯度97.0%)、香叶醇(纯度97.0%)、香叶醛(纯度97.0%)、紫苏醇(纯度90.0%)、正十一醛(纯度97.0%)、乙酸橙花酯(纯度95.0%)、乙酸香叶酯(纯度95.0%)、己酸己酯(纯度>98.0%)、月桂醛(纯度95.0%)、邻苯二甲酸二乙酯(纯度≥99.5%),阿拉丁试剂(上海)有限公司,(E)-β-罗勒烯(纯度>90.0%)、乙酸辛酯(纯度≥98.0%)、香芹酮(纯度≥95.0%)、β-榄香烯(纯度≥98.0%)、β-石竹烯(纯度≥98.0%)、α-石竹烯(纯度≥95.0%)、诺卡酮(纯度≥98.0%),上海源叶生物科技有限公司;α-水芹烯(纯度80.3%)、古巴烯(纯度>98.0%)、顺式-β-金合欢烯(纯度>98.0%)、大牛儿烯D(纯度99.3%)、β-芹子烯(纯度90.0%),加拿大TRC公司;丁香酚(纯度99.0%),上海Macklin生物化学有限公司;辛酸己酯(纯度≥99.0%),北京迈瑞达科技有限公司;α-金合欢烯(纯度>99.9%),东京化成工业株式会社;巴伦西亚橘烯(纯度93.4%),美国Chromadex公司;柠檬烯环氧化物(纯度≥95.0%),美国Sigma-Aldrich公司。

1.2 仪器与设备

HP-5MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)、7890A/5975C气相色谱一单四极杆质谱仪,美国 Agilent公司;配Combi PAL自动进样器,瑞士CTC公司;二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷萃取头(DVB/CAR/PDMS 50/30 μm),美国Supelco公司;Milli-Q Advantage A10超纯水器,美国Millpore公司;XS205电子天平(感量0.01 mg),PB3002-S/FACT 分析天平(感量 0.01 g),瑞士梅特勒-托利多公司。

1.3 实验方法

1.3.1 基础理化指标的测定

单果重用电子天平测定;果皮厚度、横径、纵径用游标卡尺测定;可食率和出汁率分别按照公式(1)和公式(2)计算;可溶性固形物使用糖量计测定,可滴定酸测定采用NaOH滴定法,均参照GB/T 8210—2011《柑桔鲜果检验方法》:

可食率/(g/100 g)=

(1)

出汁率

(2)

1.3.2 维生素C测定

维生素C测定采用2, 6-二氯靛酚滴定法,参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》。

1.3.3 顶空固相微萃取-气相色谱-质谱条件

1.3.3.1 气相条件

采取程序升温,35 ℃保持5 min,以3 ℃/min升至180 ℃保持2 min,再以5 ℃/min升至250 ℃,保持2 min;进样口温度250 ℃,不分流进样;载气为高纯氦气(纯度均≥99.999%),1 mL/min。

1.3.3.2 质谱条件

离子化方式是电子轰击,电子能量70 eV;传输线温度280 ℃;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;质量扫描范围m/z 35～450。

1.3.3.3 顶空-固相微萃取条件

称取3.00 g样品,置20 mL螺口样品瓶中,加入3.00 mL饱和氯化钠溶液和2.00 μL环己酮(内标物),用聚四氟乙烯隔垫密封,在50 ℃孵化器中加热平衡 20 min。用萃取头顶空吸附50 min后,将萃取头插入GC进样,解析5 min。每份样品各3个平行。

1.4 定性和半定量分析

利用Flavour 2.0和NIST 08质谱库,筛选出匹配度≥90%的物质,同时结合标准物质保留时间进行定性。在1.3.1节中相同的程序升温条件下,获得C5～C25正构烷烃的保留时间,结合各成分的保留时间,按照公式(3)计算样品中各成分的保留指数(retention index,RI):

RI=100×Z+100×(Tx-Tz)/(T(z+1)-Tz)

(3)

式中:Z和Z+1分别为目标化合物(X)流出前后的正构烷烃所含碳原子的数目;Tx,Tz,T(z+1)分别为目标物及碳数为Z,Z+1正构烷烃的保留时间,且有Tz<Tx<T(z+1)。

用内标物环己酮对挥发性成分进行半定量,按公式(4)计算:

(4)

式中:RC为目标物的相对含量;Ax和A环己酮分别为目标物和环己酮的峰面积;m环己酮和m样品分别为环己酮和样品的质量。

1.5 数据处理

采用Origin 2022软件绘图、处理数据,所有样品均为3次平行。

2 结果与分析

2.1 不同成熟期理化指标差异化分析

5种柚果不同成熟期基础外在理化指标测定结果见表2,结果由平均值±SD值表示。出汁率和可食率、可溶性固形物和可滴定酸4个内在理化指标结果分别见图1和图2。其中,外在理化指标、可食率均有5个成熟期的数据,而出汁率、可溶性固形物、可滴定酸只有后4个成熟期的数据。

从外在品质指标分析,柚果实的质量、横径和纵径随着成熟期的延长不断地增加,果皮厚度不断减小。在商业成熟期,单果重排序:龙安柚>丰都红心柚>东风早>梁平柚>长寿沙田柚。

从内在品质指标分析,柚果实的出汁率和可食率随着成熟期的延长而升高,大多数均在商业成熟期达到最高值(图1-a和图1-b)。在商业成熟期,东风早的出汁率和可食率均为最高,而丰都红心柚的出汁率和可食率均为最低,出汁率排序:东风早>龙安柚>长寿沙田柚>梁平柚>丰都红心柚;可食率排序:东风早>梁平柚>龙安柚>长寿沙田柚>丰都红心柚。可溶性固形物和可滴定酸通常被用作成熟度的主要指标和主要分析指标之一,归因于果实成熟过程中糖的积累和酸度的丧失。本研究中,柚果实的可溶性固形物含量随成熟期延长而上升,大多数在商业成熟期达到最高值(图2-a)。在商业成熟期,可溶性固形物含量排序:龙安柚>长寿沙田柚>东风早>梁平柚>丰都红心柚,但品种间差异性不大,最高值/最低值仅为1.18。柚果实的可滴定酸随成熟期延长而降低,都在商业成熟期达到最低值(图2-b)。在商业成熟期,可滴定酸排序:梁平柚<长寿沙田柚<东风早<丰都红心柚<龙安柚;而固酸比排序:梁平柚>长寿沙田柚>东风早>丰都红心柚>龙安柚,与可滴定酸排序正好相反。

5个柚果不同成熟期维生素C含量如表3所示。维生素C是衡量水果抗氧化、抗衰老和新鲜程度等营养品质的重要指标。由表3可知,5种柚果实维生素C含量随着成熟期的延长,呈现先升高后降低的趋势,从平均值含量来看,M4>M5>M3>M2。长寿沙田柚和梁平柚维生素C含量丰富,整个成熟期变幅分别为72.68～122.08 mg/100 mL、72.68～135.71 mg/100 mL,可作为补充维生素C的良好来源。目前已有研究结果证明[25-26],随着采收成熟度的增加,果实维生素C含量先增加后减少,这与本研究结果一致。

2.2 挥发性成分的定性分析

采用HS-SPME-GC-MS对柚果不同成熟期外皮层中的挥发性物质进行检测,利用Flavour 2.0和NIST 08质谱库筛选匹配度≥90%的物质,同时结合标品保留时间进行定性。在5个品种的柚果外皮层中共检测出萜烯类、醛类、醇类、酮类、酯类和其他等52种物质,萜类20种、醇类9种、醛类10种、酯类8种、酮类2种、其他类3种,具体见表4。

5种柚果不同成熟期外皮层挥发性物质的个数,见图3。其中东风早柚随成熟期变化不大,而其他4个品种的柚子随着成熟期的延长,挥发性物质数量均有明显增加的趋势,如长寿沙田柚、梁平柚和龙安柚均在生长膨大期附近达到种类最多,丰都红心柚在成熟转色期附近达到种类最多。此外,长寿沙田柚、梁平柚和丰都红心柚在前2个成熟期均未检出倍半萜物质,在生长膨大期之后明显有倍半萜物质检出。研究发现,萜类物质,单萜和二萜的合成在质体中进行,倍半萜的合成在细胞质中进行,而萜类合成酶是导致萜类物质种类多样的重要原因[27];相对于生长环境,品种是影响挥发性物质差异的主要因素[28]。

2.3 挥发性成分的半定量分析

柚果不同成熟期外皮层挥发性成分相对含量,如图4所示。挥发性成分总含量,随着成熟期延长而升高,但在膨大期略有下降,商业成熟期达到最高,梁平柚最高(15 483.35 μg/g),丰都红心柚最低(10 215.73 μg/g)。同一成熟期,不同品种之间的差异性不大,最大值/最小值为1.42～2.38;同一品种,不同成熟期之间的差异性较大,最大值/最小值为3.77～5.12。

柚果不同成熟期外皮层挥发性成分百分占比,如图5所示。柚果皮不同成熟期挥发性成分相对含量热图5个成熟期,如图6所示。萜类物质占比始终是最高的,为82.8%～96.4%。萜类物质含量的变化规律与挥发性成分含量总体一致,即随着成熟期延长而升高,但在膨大期略有下降,在商业成熟期达到最高,梁平柚最高,可达14 733.71 μg/g,琯溪蜜柚最低(9 812.73 μg/g)。单萜类物质是主要的萜类物质,占比萜类为84.2%～100%,其中柠檬烯、月桂烯、β-蒎烯和α-蒎烯是丰富的单萜类物质。柠檬烯是最丰富的萜类物质,其变化规律与萜烯类物质也是一致的,在整个成熟期,其占比萜类为67.7%～90.1%。此外,(Z)-β-罗勒烯和(E)-β-罗勒烯也是较丰富的单萜类物质。这与文献报道比较吻合:NJOROGE等[29]在葡萄柚和普通柚子的果皮精油中分别检测出67种和52种物质,最主要的成分为单萜碳氢化合物,其中柠檬烯、α-蒎烯和β-蒎烯是最主要化合物。

较单萜类物质,倍半萜物质含量较低,占比为0%～16.5%。α-荜澄茄油烯在龙安柚中比较丰富,在整个成熟期,其占比萜类为4.1%～10.9%,而其他品种普遍低于0.005%。此外,α-石竹烯、大牛儿烯D和β-石竹烯也是较丰富的倍半萜物质。不同品种检出萜类物质的种类还是有区别的,如α-松油烯和γ-松油烯在龙安柚中未检出;水芹烯、(Z)-β-罗勒烯和(E)-β-罗勒烯在丰都红心柚中未检出;顺式-β-金合欢烯和α-石竹烯在东风早柚和长寿沙田柚中均未检出。

醇类物质是仅次于萜类物质的第二大挥发性物质,占比为1.6%～13.4%。不同品种的变化规律不尽相同:幼果期的东风早,含量达到最高(472.43 μg/g),而后下降,在生长膨大期之后趋于稳定;其他4种柚子的变化规律相似,在膨大期或生长膨大期达到最大值,而后缓慢降低。芳樟醇、橙花醇、香叶醇、α-松油醇是最丰富的醇类物质,在整个成熟期,其占比醇类为60.9%～95.0%。芳樟醇和α-松油醇分别在幼果期的长寿沙田柚和龙安柚中最高,分别可达149.78 μg/g和147.85 μg/g;橙花醇和香叶醇均在东风早中达到最高,分别为109.54 μg/g和103.95 μg/g。此外,顺式-3-己烯醇也是较丰富的醇类物质,尤其是在长寿沙田柚中,可高达112.23 μg/g。

醛类物质是第三大挥发性物质,占比为0.3%～6.8%。醛类物质总含量在幼果期达到最大值,其中龙安柚可达438.07 μg/g,随着成熟期的延长,先降低后升高,而大多在生长膨大期附近达到最低值。香叶醛、顺式-柠檬醛和反式-2-己烯醛是丰富的醛类物质,在整个成熟期,其占比醇类为55.6%～93.2%。反式-2-己烯醛在梁平柚中最高,达207.19 μg/g;香叶醛在龙安柚中最高,达150.07 μg/g;顺式-柠檬醛在丰都红心柚中最高,达88.14 μg/g。此外,己醛在东风早柚、梁平柚、丰都红心柚等部分品种也有较丰富的存在。

酯类物质含量随着成熟期的延长呈现显著增加的趋势,在商业成熟期达到最大值,其中龙安柚最高,可达102.21 μg/g。乙酸香叶酯、乙酸橙花酯是所有品种中最丰富的酯类物质,二者之和占比酯类为36.2%～100%,分别在商业成熟期和生长膨大期的龙安柚中最高,分别可达91.06 μg/g和56.82 μg/g;而己酸己酯和丁酸己酯是丰都红心柚和梁平柚独有的2种酯类物质,二者之和占比酯类为33.5%～62.8%,均在商业成熟期的梁平柚中最高,分别可达50.41 μg/g和12.11 μg/g。

酮类物质,和酯类物质相似,其含量随着成熟期的延长呈现增加的趋势,在商业成熟期达到最大值,其中梁平柚最高,可达123.01 μg/g。较其他物质,酮类物质在柚果中含量较低,只检出诺卡酮和香芹酮,诺卡酮是最丰富的酮类物质。诺卡酮的变化规律与酮类物质总体一致,也是在商业成熟期梁平柚中最高,可达114.48 μg/g。除了萜类、醇类、醛类、酯类和酮类,还发现了3种其他物质:对异丙基甲苯、柠檬烯环氧化物和丁香酚。有文献报道,诺卡酮、柠檬烯环氧化物等成分是柚果实中标志性挥发性物质[30-31]。

综上,商品成熟期的梁平柚是柠檬烯的良好天然来源,而柠檬烯有抗菌、抑菌和防腐作用,被广泛应用于食品生产、食品保鲜、植物病虫害防治、日化工业、医学等领域:如卢锦澜等[32]选用6种文旦柚为试验材料,测试了柚子精油对3种革兰氏阴性菌和3种革兰氏阳性菌的抗菌活性,发现对于大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏的抑制效果最为明显;任秀娥等[33]将柚皮中提取的柠檬烯提取液和常规洗洁精的基本配料进行调配,制成了天然无毒洗洁精,与普通洗洁精对比发现,自制清洗剂其乳化去渍能力得到大幅提升。5个柚品种均含有丰富的月桂烯、β-蒎烯、异松油烯、芳樟醇等物质,大体在商品成熟期达到较高水平;与柠檬烯相似,这些物质均具有较好的抗菌、抑菌、杀虫驱虫等作用。而个别品种,具有独特的挥发性物质,比如α-荜澄茄油烯和α-石竹烯在龙安柚、大牛儿烯D在东风早中含量明显高于其他品种,也是较好的天然来源。

3 结论

本文选取了西南地区5种特色柚果,分析比较了5个成熟期柚果的基本理化品质和挥发性成分的组成分布,为柚果深加工和健康饮食提供一定的理论基础。基本理化品质结果显示,外在品质中,柚果实的质量、横径和纵径与成熟期呈正比,果皮厚度不断减小;内在品质中,随着成熟期的延长,柚果实的出汁率、可食率和可溶性固形物含量均呈上升趋势,可滴定酸显著下降。随着成熟期的延长,挥发性物质总含量呈以下规律:商业成熟期>成熟转色期>生长膨大期>幼果期>膨大期。萜烯类、醇类和醛类三类挥发性物质在柚果外皮层中占比较高;萜类在整个成熟期含量最高,特别是在商品成熟期最高,且与成熟期成正比,其中以柠檬烯、月桂烯、β-蒎烯、α-蒎烯、ɑ-石竹烯、大牛儿烯D和β-石竹烯较丰富。

参考文献

[1] XI W P, FANG B, ZHAO Q Y, et al.Flavonoid composition and antioxidant activities of Chinese local pummelo (Citrus grandis Osbeck.) varieties[J].Food Chemistry, 2014, 161:230-238.

[2] 张桂伟, 张秋云, 江东, 等.中国主栽葡萄柚果肉酚类物质组成及其抗氧化活性[J].中国农业科学, 2015, 48(9):1785-1794. ZHANG G W, ZHANG Q Y, JIANG D, et al.Phenolic composition and antioxidant activities of grapefruit varieties cultivated in China[J].Scientia Agricultura Sinica, 2015, 48(9):1 785-1 794.

[3] 龚蕾. 不同柚类中酚类物质的检测及差异性研究[D].重庆:西南大学, 2016年.GONG L.Detection and difference of phenols in different pomelos[D].Chongqing:Southwest University, 2016.

[4] CHEN Q Y, WANG D, TAN C, et al.Profiling of flavonoid and antioxidant activity of fruit tissues from 27 Chinese local citrus cultivars[J].Plants, 2020, 9(2):196.

[5] XU G H, YE X Q, LIU D H, et al.Composition and distribution of phenolic acids in Ponkan (Citrus poonensis Hort.ex Tanaka) and Huyou (Citrus paradisi Macf.Changshanhuyou) during maturity[J].Journal of Food Composition and Analysis, 2008, 21(5):382-389.

[6] DUGRAND-JUDEK A, OLRY A, HEHN A, et al.The distribution of coumarins and furanocoumarins in citrus species closely matches citrus phylogeny and reflects the organization of biosynthetic pathways[J].PLoS One, 2015, 10(11):e0142757.

[7] SUN C D, CHEN K S, CHEN Y, et al.Contents and antioxidant capacity of limonin and nomilin in different tissues of citrus fruit of four cultivars during fruit growth and maturation[J].Food Chemistry, 2005, 93(4):599-605.

[8] 陶俊,张上隆,徐建国,等.柑橘果实主要类胡萝卜素成分及含量分析[J].中国农业科学, 2003, 36(10):1202-1208.TAO J, ZHANG S L, XU J G, et al.Analysis of major carotenoid composition and its content in citrus fruit[J].Scientia Agricultura Sinica, 2003, 36(10):1202-1208.

[9] SERVILLO L, CASTALDO D, GIOVANE A, et al.Tyramine pathways in citrus plant defense:Glycoconjugates of tyramine and its N-methylated derivatives[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2017, 65(4):892-899.[10] 王磊. 柑桔汁中肌醇和可溶性糖的检测及含量特征分析[D].重庆:西南大学, 2010.WANG L.Detection and content analysis of inositol and soluble sugar in citrus juice[D]. Chongqing: Southwest University, 2009.

[11] ZHANG Y H, ZHAO Q Y, ZHANG X L, et al.Simultaneous determination of inositols and carbohydrates in different citrus juices by gas chromatography with pre-column derivatization[J].Food Science, 2012, 33(10):173-178.

[12] CHAUDHARY P R, JAYAPRAKASHA G K, PATIL B S.Identification of volatile profiles of Rio Red grapefruit at various developmental to maturity stages[J].Journal of Essential Oil Research, 2018, 30(2):77-83.

[13] LADO J, GAMBETTA G, ZACARIAS L.Key determinants of citrus fruit quality:Metabolites and main changes during maturation[J].Scientia Horticulturae, 2018, 233:238-248.

[14] 张念,彭怡霖,陈细羽, 等.不同成熟期琯溪蜜柚果实功能成分的差异分析[J].果树学报, 2022, 39(6):1042-1053.ZHANG N, PENG Y L, CHEN X Y, et al.Analysis on the difference of founctional components of Guanxi pomelo fruits during maturity[J].Journal of Fruit Science, 2022, 39(6):1042-1053.

[15] 张耀海,张念,王成秋, 等.基于超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱技术的柚果实不同成熟期生物活性成分的靶向筛查与定量[J].食品与发酵工业, 2023, 49(15):279-287.ZHANG Y H, ZHANG N, WANG C Q, et al.Targeted screening and quantification of bioactive components of pomelo fruits at different maturity stages based on ultra-high performance liquid chromatography-quadrupole-tandem mass spectrometry[J].Food and Fermentation Industries, 2023, 49(15):279-287.

[16] 郑淑娟,罗金辉.中国柚类产业现状与发展分析[J].广东农业科学, 2010, 34:192-194.ZHENG S J, LUO J H. Present situation and development analysis of pomelo industry in China[J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2010, 37(1):192-194.

[17] 沈兆敏. 我国柑橘生产销售现状及发展趋势[J].果农之友, 2021(3):1-4.SHEN Z M.Present situation and development trend of citrus production and sales in China[J].Fruit Growers’ Friend, 2021(3):1-4.

[18] 范刚, 乔宇, 姚晓琳, 等.柑橘加工制品中香气物质的研究进展[J].中国农业科学, 2009, 42(12):4324-4332.FAN G, QIAO Y, YAO X L, et, al.Advances in research of aroma compounds of citrus processing products[J].Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(12):4324-4332.

[19] LEDESMA-ESCOBAR C A, PRIEGO-CAPOTE F, ROBLES-OLVERA V J, et al.GC-MS study of changes in polar/mid-polar and volatile compounds in Persian lime (Citrus latifolia) during fruit growth[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 2019, 99(3):1020-1028.

[20] 施要强, 张海朋, 刘翠华, 等.不同发育时期莽山野柑果皮中挥发性物质代谢谱的变化[J].华中农业大学学报, 2020, 39(1):34-43.SHI Y Q, ZHANG H P, LIU C H, et al.Changes of volatile profile in Mangshanyegan fruit peels at different development stages[J].Journal of Huazhong Agricultural University, 2020, 39(1):34-43.

[21] HIJAZ F, GMITTER JR F G, BAI J H, et al.Effect of fruit maturity on volatiles and sensory descriptors of four mandarin hybrids[J].Journal of Food Science, 2020, 85(5):1548-1564.

[22] HOU J X, LIANG L, WANG Y X.Volatile composition changes in navel orange at different growth stages by HS-SPME-GC-MS[J].Food Research International, 2020, 136:109333.

[23] 李春秀,李勋兰,梁国鲁,等.不同成熟阶段柠檬果皮挥发物和酚类成分分析[J].食品科学, 2022, 43(4):215-224.LI C X, LI X L, LIANG G L, et al.Analysis of volatile components and phenols from peels of two lemon cultivars during fruit ripening[J].Food Science, 2022, 43(4):215-224.

[24] GUPTA A K, DHUA S, SAHU P P, et al.Variation in phytochemical, antioxidant and volatile composition of pomelo fruit (Citrus grandis (L.) osbeck) during seasonal growth and development[J].Plants, 2021, 10(9):1941.

[25] YANG X Y, XIE J X, WANG F F, et al.Comparison of ascorbate metabolism in fruits of two citrus species with obvious difference in ascorbate content in pulp[J].Journal of Plant Physiology, 2011, 168(18):2196-2205.

[26] MDITSHWA A, MAGWAZA L S, TESFAY S Z, et al.Postharvest factors affecting vitamin C content of citrus fruits:A review[J].Scientia Horticulturae, 2017, 218:95-104.

[27] 李春秀,李勋兰,孙海艳,等.柑橘果实萜类色素和挥发物生物合成研究进展[J].江苏农业科学, 2021, 49(12):20-28.LI C X, LI X L, SUN H Y, et al.Research progress on the biosynthesis of terpenoid pigments and volatiles of citrus fruits[J].Jiangsu Agricultural Sciences, 2021, 49(12):20-28.

[28] 冯桂蓉,谢姣,邓丽莉,等.柑橘果实萜烯类挥发性物质研究进展[J].食品与机械, 2017, 33(10):200-204.FENG G R, XIE J, DENG L L, et al.Progress on terpenoid volatiles in citrus fruits[J].Food and Machinery, 2017, 33(10):200-204.

[29] NJOROGE S M, KOAZE H, KARANJA P N, et al.Volatile constituents of redblush grapefruit (Citrus paradisi) and pummelo (Citrus grandis) peel essential oils from Kenya[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2005, 53(25):9790-9794.

[30] ZHANG H P, WEN H, CHEN J J, et al.Volatile compounds in fruit peels as novel biomarkers for the identification of four citrus species[J].Molecules, 2019, 24(24):4550.

[31] 张海朋,刘翠华,刘园,等.柑橘中挥发性萜类物质代谢研究进展[J].园艺学报, 2020, 47(8):1610-1624.ZHANG H P, LIU C H, LIU Y, et al.Research advances of volatile terpenoids metabolism in citrus[J].Acta Horticulturae Sinica, 2020, 47(8):1610-1624.

[32] 卢锦澜,许梦圆,陈啸飞,等.中国6个产地文旦柚皮精油化学成分及生物活性研究[J].食品研究与开发,2019, 40(21):17-26.LU J L, XU M Y, CHEN X F, et al.Study on the chemical composition and biological activities of essential oils in Wendan pomelo peels collected from six areas in China[J].Food Research and Development, 2019, 40(21):17-26.

[33] 任秀娥,陈逸帆,叶静恋,等.天然无毒柚子皮洗洁精制备工艺研究[J].中国市场, 2016(36):75-76.REN X E, CHEN Y F, YE J L, et al.Study on preparation technology of natural nontoxic grapefruit peel detergent[J].China Market, 2016(36):75-76.

Changes in main physical and chemical quality and volatile components of five pomelo fruits at different maturation stages

ZHANG Yaohai1,2,3*, ZHANG Nian1,2,3, GONG Lei4, WANG Chengqiu1,2,3, ZHAO Qiyang1,2,3, CHEN Aihua1,2,3, CUI Yongliang1,2,3, HE Yue1,2,3, LI Jing1,2,3

1(Citrus Research Institute, Southwest University &Chinese Academy of Agricultural Sciences, Chongqing 400712, China)

2(Key Laboratory of Quality and Safety Control of Citrus Fruits, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Chongqing 400712, China)

3(National Citrus Engineering Research Center, Chongqing 400712, China)4(Key Laboratory of Detection Technology of Focus Chemical Hazards in Animal-derived Food for State Market Regulation, Wuhan 430075, China)

ABSTRACT To investigate the dynamic changes of physical and chemical quality and volatile components during the growth process of pomelo fruits, five characteristic pomelo fruits (Dongfengzao pomelo, Changshou Shatian pomelo, Liangping pomelo, Long′an pomelo, and Fengdu Hongxin pomelo) from southwest China were selected.The main physical and chemical quality and volatile components in the five mature stages were analyzed.For the external quality, the weight and horizontal and vertical diameter of pomelo fruit were in direct proportion to maturity, while the peel thickness was in inverse proportion.For the internal quality, the juice yield, edible rate, and soluble solid contents of pomelo fruit all increased, and the titratable acid content decreased significantly.With the extension of maturity, vitamin C content increased first and then decreased.A total of 52 volatile components were detected in the fruits of 5 varieties of pomelo, including 20 terpenes (10 monoterpenes and 10 sesquiterpenes), 9 alcohols, 10 aldehydes, 8 esters, 2 ketones, and 3 others.As the maturity period prolonged, the total amount of volatile substances followed the pattern:commercial maturity period>mature color transition period>growth and expansion period>young fruit period>expansion period.As the maturity period extended, the proportion of terpenes remained the highest, ranging from 82.8% to 96.4%.Limonene was the most abundant terpene substance, accounting for 67.7%-90.1% of terpenes.Its variation pattern was consistent with that of terpenes and total volatile compounds.Myrcene, β-pinene and α-pinene were relatively abundant monoterpene substances.α-Caryophyllene, germacrene D, and β-caryophyllene were also relatively abundant sesquiterpene substances.Alcohols and aldehydes were volatile substances second only to terpenes, accounting for 1.6%-13.4% and 0.3%-6.8%, respectively.In addition, a small amount of esters, ketones, and other substances were also present in pomelo fruits.This article provides a basis for exploring the nutritional quality characteristics of pomelo fruits in China and also provides data support for the processing and utilization of pomelo fruit resources.

Key words pomelo; maturity; physical and chemical quality; volatile components; terpenes

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.037876

引用格式：张耀海,张念,龚蕾,等.不同成熟阶段五种柚果实的主要理化品质和挥发性成分变化规律[J].食品与发酵工业,2024,50(20):136-144.ZHANG Yaohai,ZHANG Nian,GONG Lei, et al.Changes in main physical and chemical quality and volatile components of five pomelo fruits at different maturation stages[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(20):136-144.

第一作者：博士,副研究员(通信作者,E-mail:zhangyaohai@cric.cn)

基金项目：农业农村部现代农业(柑橘)产业技术体系建设专项(CARS-26)

收稿日期：2023-11-06,改回日期:2023-12-06