江苏省农业科学院梁颖、张志勇研究员等：基于气相色谱-离子迁移谱_

梨属于蔷薇科（Rosaceae）梨属（PyrusL.）多年生果树，主要有白梨、砂梨、秋子梨和新疆梨4 个种，其中秋月梨（Pyrus pyrifolia ‘Akizuki’）是砂梨的一个重要品种。挥发性香气成分测定的常用方法有电子鼻、气相色谱-质谱联用技术以及气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）。GC-IMS作为新兴挥发性成分检测技术，克服了电子鼻对复杂气味或低浓度气味辨识度低的缺陷，充分结合了GC技术高分离能力和IMS技术高辨识能力，具有灵敏性高、检测速度快、样品无需前处理、成本低等特点，近年在食品产地区分、食品掺假、食品新鲜度评估等方面应用方兴未艾。

为此江苏大学食品与生物工程学院的何婉琳和江苏省食品质量安全重点实验室，农业科学院农产品质量安全与营养研究所的梁颖、张志勇等以消费者认可度高、种植面积持续上升的秋月梨为对象，分别从不同产区包括河北魏县、河北赵县、河南虞城县、河南宁陵县、山东垦利区及江苏滨海县采集样品，测定秋月梨果实品质指标，并利用GC-IMS测定其挥发性香气成分，采用差异图谱、定性分析、指纹图谱以及相似度分析研究其挥发性香气成分组成及产地差异，确定不同产地秋月梨特征挥发性香气成分，以期为秋月梨的产地区分、产地溯源及品质评价提供参考。

秋月梨果实基础品质指标分析

分别对不同产地秋月梨果实基础品质指标进行测定，结果见表1。6 个产地的秋月梨果形指数在0.77～0.82之间，pH值位于4.59～4.80之间，均无显著差异（P＞0.05）。可溶性固形物含量的高低决定果实的风味，是评价果实品质的重要指标之一，6 个产地的秋月梨可溶性固形物质量分数在11.62%～14.03%之间，河北魏县和河南虞城县秋月梨显著高于其他产地秋月梨（P＜0.05）。果实中可滴定酸含量也是评价果实品质的重要指标之一，6 个产地的秋月梨可滴定酸含量在2.22～5.48 g/kg之间，河南宁陵县秋月梨显著高于其他5 个产地的秋月梨（P＜0.05）。

变异系数可衡量同一指标不同样本之间的变异程度，变异系数越大，表示变异程度越大。不同产地秋月梨的基础品质指标变异系数分布在2.55%～42.05%，其中，可溶性固形物质量分数的变异系数最小，为2.55%，可滴定酸含量变异系数最大，达42.05%。根据变异系数值可将变异类型划分为质量分数高、中、低3 类变异类型。综合分析发现，不同产地秋月梨的可滴定酸含量为高度变异（变异系数＞36%），表明其受产地影响最大；可溶性固形物含量、pH值以及果形指数变异程度低（变异系数为0%～15%），表明其受产地影响小。

秋月梨总黄酮与总酚含量分析

不同产地秋月梨梨皮和梨肉中总黄酮含量如图1所示。梨皮中总黄酮含量较梨肉中高1～2 个数量级，与前人研究结果一致，这种差异在欧李、苹果、柚子等水果中均有体现。由图1A可以看出，河北魏县和河南宁陵县的秋月梨梨皮中总黄酮含量显著高于其他产地（P＜0.05），其中河南宁陵县秋月梨梨皮中总黄酮含量最高，达2.338 mg/g。其他产地秋月梨梨皮中总黄酮含量由多到少依次为河北赵县、河南虞城县、山东垦利区以及江苏滨海县。

图1B显示，河南宁陵县秋月梨梨肉中总黄酮含量显著高于其他产地（P＜0.05），达0.065 mg/g。其他产地秋月梨梨肉中总黄酮含量由多到少依次为河南虞城县、江苏滨海县、河北赵县、山东垦利区以及河北魏县。

不同产地秋月梨梨皮和梨肉中总酚含量见图2。图2A中为不同产地秋月梨梨皮中总酚含量，河北魏县秋月梨梨皮中总酚含量最高，达9.52mg/g，其他依次为河南宁陵县、河北赵县、江苏滨海县，河南虞城县和山东垦利区显著最低（P＜0.05）。图2B显示，河南宁陵县秋月梨梨肉中总酚含量显著高于其他产地（P＜0.05），达0.390 mg/g。其他产地秋月梨总酚含量由多到少依次为江苏滨海县、河南虞城县、河北魏县、河北赵县及山东垦利区。河南宁陵县秋月梨梨皮与梨肉中总酚含量均高推测与其黏质沙土土壤有紧密关系。

秋月梨挥发香气成分分析

2.3.1 秋月梨挥发性香气成分差异图谱分析

为直观比较不同产地秋月梨梨皮和梨肉中挥发性香气成分的差异，采用Reporter和Gallery Plot插件程序构建挥发性香气成分差异图谱，结果如图3所示。差异图谱以河北魏县秋月梨图谱作为参照，横坐标1.0处红色竖线为反应离子峰，反应离子峰右侧的每一个点代表一种挥发性香气成分，不同颜色代表物质的浓度，红色表示浓度高，红色越深表示浓度越大，白色表示浓度低。其余样品图谱扣除与河北魏县相同的响应信号，得到二者的差异图谱，红色表示该成分在此样品中较河北魏县多，蓝色表示该成分在此样品中较河北魏县低，颜色越深，说明差异越大。从图3可以看出，不同产地秋月梨挥发香气成分组成差异小，但含量差异较大。

2.3.2 秋月梨GC-IMS挥发性香气成分定性分析

采用GC×IMS Library Search对不同产地秋月梨梨皮和梨肉中挥发性香气成分进行分析，共鉴定出76 种挥发性香气成分及其二聚体（M-表示单体、D-表示二聚体，下同），具体信息见表2，其中包括酯类23 种、醛类20 种、醇类11 种、酮类4 种、烯烃类1 种、酸类3 种、其他类14 种。梨皮和梨肉中挥发性香气成分存在一定的差异。梨皮和梨肉共有挥发性香气成分有34 种，仅在梨皮中鉴定出的挥发性香气成分共33 种，主要包含酯类11 种、醛类8 种、醇类4 种、酮类2 种、烯烃类1 种、其他类7 种，仅在梨肉中鉴定出的挥发性香气成分共9 种，主要包含酯类1 种、醛类2 种、醇类1 种、酸类2 种、其他类3 种。酯类物质主要是由酸类和醇类酯化形成，呈现为水果香、苹果香及甜香，支链脂肪族醛类物质主要来自于脂肪酸合成途径，呈现出花香、甜香及水果香，Makkumrai等研究发现酯类物质乙酸己酯、乙酸丁酯的含量与水果香呈正相关，含量越高香气越浓郁。本研究中秋月梨果实主要挥发性香气成分为丁酸乙酯、甲酸丁酯、2-己烯醛、异丁酸乙酯，赋予秋月梨丰富的果香与甜香，河北魏县检出特有的挥发性香气成分且相对含量较高的乙酸异丁酯、丁酸甲酯和异戊醛，赋予魏县秋月梨果实果香的同时还有一点木质香与酒香。

2.3.3 秋月梨挥发性香气成分GC-IMS指纹图谱分析

为更直观地分析不同产地秋月梨挥发性香气成分差异，选取不同产地秋月梨挥发性香气成分具有差异的信号峰，采用Gallery Plot插件构建不同产地梨特征挥发性香气成分的指纹图谱，具体见图4。图中每一行代表一个样品的信号峰，每一列代表同一挥发性香气成分的信号峰，未鉴定出的未知物信号峰用数字编号。由图4分析可知，6 个产地的秋月梨挥发性香气成分存在明显差异。

秋月梨梨皮中挥发性香气成分含量较高的包括丁酸乙酯、甲酸丁酯、2-己烯醛、1-戊烯-3-酮、4-庚烯醛、反式-2-庚烯醛-M、庚醛、乙酸丁酯-M、反式-2-己烯醇，其中河北魏县秋月梨梨皮中己酸甲酯、丁酸甲酯、异戊醛和乙酸异丁酯等含量相对较高，河北赵县苯乙醛和丙酸乙酯等含量相对较高；河南虞城县异丁酸乙酯二聚体含量相对较高，其他产地1-戊醇和异丁醛等含量相对较高。

梨肉中挥发性香气成分含量较高的包括二甲胺、甲酸丁酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯、正庚醛-M、4-庚烯醇、2-己烯醛，其中河北魏县秋月梨梨肉中乙酸丙酯、丁酸甲酯和异戊酸等含量相对较高，河北赵县秋月梨丙酸乙酯和3-甲基-3-丁烯-1-醇等含量相对较高，其他产地异丁醛、1-戊醇和丙酸等含量相对较高。

2.3.4 秋月梨挥发性香气成分相似度分析

在明确不同产地秋月梨果实挥发性香气成分组成的基础上，运用主成分分析（PCA）和欧氏距离分析，以期更直观地区分不同产地秋月梨，具体见图5。由图5A可以看出，PC1在不同产地秋月梨梨皮挥发性香气成分的贡献率为39.5%，PC2贡献率为21.9%，总贡献率为61.4%。由图5B可以看出，PC1在不同产地秋月梨梨肉挥发性香气成分的贡献率为45.3%，PC2贡献率为12.8%，总贡献率为58.1%。结果表明，两个PC可分别体现秋月梨梨皮及梨肉样品挥发性成分的主要信息。梨皮挥发性香气成分PCA可分别将河北魏县和河北赵县秋月梨与其他产地明显区分，河南虞城县和山东垦利区秋月梨与其他产地有距离，可以区分，而河南宁陵县和江苏滨海县秋月梨重叠多，难以区分。梨肉挥发性香气成分PCA可将河北魏县秋月梨与其他产地明显区分，河北赵县、河南宁陵县、江苏滨海县秋月梨距离较近，可以区分，而河南虞城县及山东垦利区秋月梨部分重叠，难以区分。

从图5C可以看出，梨皮挥发性香气成分PCA难以区分的河南宁陵县与江苏滨海县秋月梨以及河北赵县和河北魏县秋月梨之间存在较大的距离，可以有效区分；从图5D可知，河南宁陵县、河南虞城县、河北魏县梨肉挥发性香气成分可以有效区分。

综合梨皮和梨肉挥发性香气成分的PCA以及欧氏距离分析，可以实现6 个产地秋月梨的有效区分。可以认为PCA与欧氏距离分析结合具有区分产品不同产地的应用潜力。

结论

本研究对6 个不同产地秋月梨的品质指标以及挥发性香气成分进行检测，发现河南宁陵县秋月梨可滴定酸含量显著高于其他产地（P＜0.05），部分产地秋月梨之间可溶性固形物含量、总黄酮与总酚存在显著差异。不同产地秋月梨梨皮与梨肉中共鉴定出76 种挥发性香气成分，其中包括酯类23 种、醛类20 种、醇类11 种、酮类4 种、烯烃类1 种、酸类3 种、其他类14 种，梨皮中挥发性香气成分比梨肉中多24 种。通过构建秋月梨果实挥发性香气成分指纹图谱，明确了不同产地秋月梨特征挥发性香气成分。采用PCA和欧氏距离结合进行相似度分析，不同产地秋月梨得到了有效区分。GC-IMS分析技术具有简单、快速、灵敏度高等优点，可为秋月梨香气鉴别、产地区分和品质评价提供技术支持。

作者简介

通信作者：

梁颖博士，研究员，江苏省农业科学院农产品质量安全与营养研究所兼任江苏大学硕士生导师，主要从事农产品营养功能评价、农产品营养成分累积与调控规律、农产品安全风险评估研究。围绕该领域共主持项目20余项，包括国家重点研发项目课题、国家自然科学基金、江苏省农业科技自主创新资金项目、江苏省自然科学基金、国家农产品质量安全风险评估重大专项课题等。以第一作者/通讯作者发表论文50余篇，其中SCI收录18篇，EI收录3篇。获得专利授权14项，其中PCT专利1项。获全国农牧渔业丰收奖二等奖1项。

第一作者：

张志勇博士，研究员，江苏省农科院农产品质量安全与营养研究所副所长国家梨产业技术体系质量安全与营养品质评价岗位科学家，第十届全国农药登记评审委员会委员，兼任江苏大学硕士生导师，主要从事农产品安全与农药残留风险评估、农药残留检测新技术研究。制修订农药残留限量国家标准20余项，主持科技创新2030-重大项目课题、国家自然科学基金、国家重点研发项目课题、江苏省农业自主创新资金项目等10余项，以第一作者/通讯作者发表论文20余篇，其中SCI收录10篇，获得专利授权5项，获河南省科技进步奖二等奖、江苏省科技进步奖三等奖各1项。