代表性葫芦科果蔬的挥发性风味成分研究进展

摘    要：葫芦科植物，又称瓜类植物，包括西瓜、甜瓜、南瓜等水果和蔬菜两部分，在人类的饮食文化中占有重要地位。葫芦科作为一种重要的食用植物科，具有分布广泛、种类繁多、风味清香、营养价值高、抗癌抗病毒等优点，受到国内外消费者的喜爱。葫芦科果蔬与人类饮食密切相关，研究其风味成分对进一步认识风味化合物的形成机制及变化途径有重要意义。系统综述了代表性葫芦科果蔬的挥发性风味成分在国内外的研究进展，归纳总结了特征香气及研究方法，对今后的研究方向进行了展望，为该领域的深入研究提供思路及参考。

关键词：葫芦科；挥发性风味；风味化合物；香气；香气成分

中图分类号：S642+S651+S652 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）04-001-011

Research progress on volatile flavor components of representative cucurbitaceae plants

ZHANG Manyu， ZHU Niuniu， QIU Guo， TIAN Hongyu， LIU Yongguo

（Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry/Beijing Technology and Business University ， Beijing 100048， China）

Abstract： Cucurbitaceae plants， also known as cucurbit plants， including watermelon， melon， pumpkin and other fruits and vegetables， play an important role in human food culture. Cucurbitaceae， as an important edible plant family， has the advantages of wide distribution， wide variety， fresh flavor， high nutritional value， anti-cancer and anti-virus， which is constantly loved by consumers. The study of volatile flavor substances in food is of great significance to understand the chemical composition， formation mechanism and control method of food. Since fruits and vegetables are closely related to human diet， different people have different perception of volatile odor， so it is necessary to explore the flavor components. Herein， the research progress of volatile flavor components of representative cucurbitaceae fruits and vegetables was systematically reviewed， the characteristic aroma and research methods were summarized， and the future research directions were prospected .

Key words： Cucurbitaceae; Volatile flavor; Flavor compounds; Aroma; Aroma components

食品中不到3%的挥发性物质产生特定气味，构成了食品化学气味空间，每种特征气味由其中3～36种化合物以不同比例构成[1]。研究食品中的挥发性风味成分，除了满足人体需求外，还有助于了解食品的化学成分[2-3]、形成机制[4]及控制方法[5]，并且与食品香料的研发密切相关[6-7]。食品中挥发性风味物质的研究，主要包括挥发性成分的提取、定性和定量、关键成分确定等方面，其中挥发性成分的提取是风味研究的基础[8]。

食品中风味物质的分析方法多样，国内外已建立了广泛的挥发性风味分析平台。如溶剂萃取法（solvent extraction）[9-10]、蒸馏法（distillation）[11-12]、顶空-固相微萃取（head space-solid phase microextraction，HS-SPME）[13]、气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）[14-15]等。但存在于食品中的香气成分复杂，一些含量极少且不稳定[16]，因此挥发性研究存在一定难度。目前认为准确性较高的分析方法有溶剂辅助风味蒸发（solvent assisted flavor evaporation，SAFE）[17]、香气提取物稀释分析（aroma extract dilution analysis，AEDA）[18]和稳定同位素稀释分析（stable isotope dilution analysis，SIDA）[19-20]。HS-SPME无溶剂延迟，集采样、萃取、浓缩于一体，提高了分析检测的速度，SAFE耗时短、高真空、超低压、可保证挥发物的稳定性，高沸点的化合物也可以实现高回收率。气质联用-嗅闻技术（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry，GC-O-MS）实现了检测与嗅闻同时进行，通过嗅闻得到了关键香气化合物。而稳定同位素稀释分析（stable isotope dilution analysis，SIDA）更是提高了化合物定量的精确度。目前食品中关键香气成分的研究不断涌现，因此可以根据具体需求，综合选择或联用技术来达到更为理想的分析结果[21]。

葫芦科植物种类繁多，其中具有代表性的包括西瓜、甜瓜、黄瓜、南瓜、冬瓜、苦瓜等9个属[22]，在我国果蔬生产中占有重要地位。葫芦科植物营养丰富，蛋白质、脂肪、碳水化合物、微量元素含量充足，新鲜瓜菜中富含水分和矿物质[23]，具有良好的营养价值。部分还具有降血压、清热解毒、保护血管等疗效[24]。目前葫芦科果蔬的营养成分和食用价值的研究居多，如南瓜籽油中的营养成分[25]、冬瓜皮成分及抗氧化活性分析[26]等。在以产量和品质为主的科研大方向上，关于葫芦科果蔬挥发性风味成分的研究更能体现出良好的研究前景，尤其是近年来，随着食品风味分析的不断发展，对葫芦科植物的挥发性成分研究也取得了较大进展。目前在挥发性风味研究中，葫芦科蔬菜的研究较少，水果的研究较多。在研究方法上主要采用固相微萃取（SPME）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）及电子鼻（gas chromatography-olfactometry，GC-O）[27]，SAFE、SIDA及香气提取物稀释分析（aroma extract dilution analysis，AEDA）[28]等方法应用较少。部分研究未得到关键香气化合物以及通过重组实验和缺失实验验证的关键香气成分。因此，葫芦科的挥发性香气研究在科学性、严谨性和可靠性上存在很大的提升空间。因此，笔者归纳了代表性葫芦科植物的挥发性风味的研究进展，为葫芦科果蔬的进一步研究提供思路。

1 代表性葫芦科水果的挥发性风味

1.1 西瓜的挥发性风味

目前西瓜的挥发性风味研究比较成熟，研究方法以SPME和GC-MS为主，部分应用SAFE和AEDA技术[29-40]。在西瓜的香气研究中，Pino等[29]得到主要挥发性物质为乙酸乙酯、乙醛、十四酸和乙酸甲酯。Tang等[30]鉴定了鲜切西瓜汁中的36种主要挥发物醇和醛，约占总挥发物的48.27%。鲜切西瓜的香气形成是一个动态的酶促过程，切割会形成特征香气成分，高压处理对西瓜香气尤其是己醛、（Z）-2烯醛、（E）-2-壬烯醇等有影响。Beaulieu等[31]在5种无籽西瓜中得到的主要香气成分是3-壬烯-1-醇、（E，Z）-2，6壬二烯醛、2-壬烯醛和6-壬烯醛，大部分是C6和C9醇和醛。Dima等[32]在迷你西瓜中定量了68种挥发性物质。Fredes等[33]采用动态顶空吹扫捕集，发现主要香气成分是（Z）-3-壬烯-1-醇、b-紫罗兰酮、（E）-2-庚烯醛和（E，Z）-2，6-壬二烯-1-醇。肖守华等[34]在不同品种西瓜中得到香气成分是壬醛、反-2-壬烯醛、反，顺-2，6-壬二烯醛等。

西瓜成熟度不同，香气成分也有差异。黄沁怡等[35]在成熟期西瓜得到主要挥发性物质为雪松烯、十六烷酸、顺丁烯二酸二丁酯和2，6-二叔丁基对甲基苯酚等。Liu等[36]首次鉴定（Z）-6-壬醛、（E，Z）-2，6-壬二烯醛、（E）-2-壬醛等6种物质。Liu等[37]通过气味活性值（OAV）和AEDA确定了（Z，Z）-3，6-壬二烯醛、（Z）-6-壬烯-1-醇、（E）-2-己烯醛、（E）-2-壬烯醛等为关键香气化合物。何聪聪等[38]得到己醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、反-6-壬烯醛、反-2-壬烯醛等为主要风味物质。之后采用SAFE首次检测到醚类，采用OAV和AEDA鉴定出顺，顺-3，6-壬二烯醛、顺-3-壬烯-1-醇等11种物质[39]。

西瓜中的挥发性香气成分主要是由醛类、烯醛类、醇类、酯类、酸类等共同组合而成的混合物，由于西瓜品种的不同，在香气成分上也有差异。其中己醛、壬醛、反-2-壬烯醛、反-6-壬烯醛、顺-3-壬烯-1-醇等在多数研究中存在，为西瓜香气的共有成分。

西瓜经过热处理会产生强烈的“煮熟味”，杨帆等[27]利用气味稀释因子（FD）确定西瓜的挥发性物质为壬醛、反-2-壬烯醛、反，顺-2，6-壬二烯醛等，热处理西瓜的关键化合物为反-2-庚烯醛、1-癸醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮等。Yang等[40]得到（E）-2-庚醛、癸醛、辛醇、二异丙基二硫等7种异味化合物。香气重组和省略实验证明了辛醇、二异丙基二硫和（E）-2-癸醛为有效的异味化合物（表1）。

1.2 甜瓜的挥发性风味

甜瓜的风味研究以采用SPME-GC-MS为主，部分应用GC-O和AEDA技术。甜瓜品种不同，香气成分不同。最早Kemp等[41]得出壬二烯醇、壬醇、己酸辛酯等与甜瓜香气有关。Kemp等[42]在麝香瓜中鉴定出丙酸正己酯、己酸己酯等物质。Schieberle等[43]得出2-甲基丁酸甲酯、（Z）-3-己烯醛、（E）-2-己烯醛等为以色列甜瓜的香气物质。Buttery等[44]研究了美国甜瓜，得到Z-6-乙酸壬烯酯、（Z，Z）-3，6-乙酸壬二烯酯、（Z）-3-乙酸壬烯酯等。Fallik等[45]在以色列加利亚甜瓜中检测到12种物质，乙酸丁酯、2-甲基乙酸丁酯、乙酸己酯含量最丰富。Hayata等[28]采用Porapak Q柱法结合AEDA在日本甜瓜中发现丁酸乙酯、乙酸乙酯、（E，Z）-2，6-壬二烯醛等气味稀释值最高。Verzera等[46]在网纹甜瓜和伊诺多勒斯甜瓜中鉴定出66种化合物，（Z）-6壬烯醇、（E）-2-壬烯醇等含量最多。Guler等[47]在土耳其甜瓜中鉴定出33种挥发性化合物，含量最高的是乙酸乙酯、乙醛和乙醇。赵光伟等[48]在网纹3号甜瓜中鉴定出乙酸苯甲酯、乙酸-2-甲基-1-丁酯、2-苯基乙酸乙酯、乙酸己酯等62种物质对风味有重要影响。Shi等[49]在39个甜瓜品种中得到乙酸乙酯、（Z）-6壬烯醇和3，6-（E，Z）-壬二烯-1-醇最丰富。甜瓜中的香气物质以酯类为主，乙酸丁酯、乙酸己酯、乙酸苯甲酯等物质在各种甜瓜中大量存在，为共有成分。

刘勇等[50]在5种薄皮甜瓜中得到乙酸乙酯、乙酸己酯和乙酸苯甲酯等物质。赵光伟等[51]在研究C51、C52、白玉满堂3种薄皮甜瓜中得到香气成分以酯类为主，乙酸丁酯、乙酸-2-甲基-1-丁醇酯、乙酸己酯、（Z）-乙酸-3-己烯-1-醇酯等为共有成分（表2）。