果品質量與市場價值息息相關。衡量果品質量的指標主要包括外觀品質(如大小,果形,色澤等)、風味特征和貯藏品質等,其中風味特征分為味覺相關的酸甜和嗅覺相關的香味,后者主要是由果實釋放出的揮發性香氣物質形成。果實所散發出的香氣,通過刺激人體嗅覺細胞,引起嗅神經沖動,從而使人產生輕松愉悅的感覺,悅人的香氣在很大程度上影響著消費者的購買欲望?,F如今,消費者對果實風味品質越來越重視,食品加工行業對天然香氣的需求也越來越大。因此,加強果實香氣物質的研究,將成為提高果品質量和市場價值的重要舉措之一。

近些年,果樹的育種方向主要集中在提高果實產量、增強抗逆和延長貨架壽命等方面,對果實香氣等風味品質的研究不足,再加上香氣物質種類繁多,代謝機制復雜,嚴重制約了香氣物質研究的進程令人欣喜的是,經過近幾年的探究,果實香氣物質的合成路徑、關鍵的結構基因鑒定、外源激素對香氣物質代謝調控等方面取得了突破性的進展。研究發現,果實香氣物質主要包括萜烯類、醛類、醇類、酯類、酮類等,香氣相關基因也在進一步的補充與完善,外源激素對香氣代謝的調控機制也在不斷挖掘??傊?,果實香氣物質的研究已經日益受到關注。香氣賦予了果實獨特的風味品質,其作用不言而喻。因此,加強對香氣物質的解析與研究,不僅有助于豐富果樹育種內容,而且有助于滿足人們日益增長的高品質果品需求。

果實香氣物質的合成及其激素調控研究

果實香氣是一類具有水溶性和脂溶性特征的揮發性物質,能夠自由透過嗅覺細胞膜的脂層, 最后信號傳遞到大腦嗅中樞。但是,并不是所有的揮發性物質都會促成果實香氣的產生,只有當該物質達到特定的閾值時才會對果實香氣產生影響。果實中香氣物質是不同揮發性物質的混合物,主要包括萜烯類、醛類、醇類、酯類、酮類及含硫化合物等。目前,已經從植物中鑒定出近2000種香氣物質,不同種類果實的香氣物質組分及含量有著較大的差別。香氣物質作為重要的次生代謝產物,需要初生代謝提供所需要的能量和合成原料?;谇绑w物質的類別,將香氣合成途徑分為脂肪酸代謝途徑、氨基酸代謝途徑和萜類代謝途徑。

脂肪酸代謝途。果實中的脂肪酸在脂肪酸去飽和酶(fatty acid desaturase,FAD)的催化作用下生成亞麻酸(1inolenic acid,LnA)、亞油酸(1inoleic acid,LA)等不飽和脂肪酸,亞麻酸和亞油酸則是果實香氣形成的重要前體物質。脂肪酸代謝途徑主要包括 β-氧化和脂氧合酶(LOX)途徑。亞麻酸和亞油酸經LOX酶催化生成9-氫過氧化物(9-hydroperoxide,9-HPO)和13-氫過氧化物(13-hydroperoxide,13-HPO)。一方面,13-HPO在丙二烯氧化物合酶(allene oxide synthase,AOS)和丙二烯氧化物環化酶(allene oxide cyclase,AOC)催化作用下形成12-氧植物二烯酸(12-oxo-phytodienoic acid,OPDA),OPDA經過OPDA還原酶(OPDA reductase,OPR)和三步β-氧化反應生成茉莉酸,再經過甲酯化可生成茉莉酸甲酯;另一方面,9-HPO和13-HPO在脂氫過氧化物裂解酶(hydroperoxide lyase,HPL)作用下生成C6和C9醛類,在醇脫氫酶(alcohol dehydrogenase,ADH)和醇酸基轉移酶(alcohol acyltransferase,AAT)催化下轉成相應的直鏈酯類物質,其中AAT為該反應的限速酶 。

植物激素在植物的整個生命進程中發揮著舉足輕重的作用。從營養生長到生殖生長,從種子萌發到種子休眠,從胚胎發育到果實成熟,從生物脅迫到非生物脅迫,植物激素既相互獨立又協同調控著生長發育過程和對逆境脅迫的響應。近些年,關于植物激素與果實香氣物質關聯的研究取得了重要進展。

香氣物質賦予了果實特征風味,是果實重要的內在品質特征之一。在果樹生產發展的方向上,水果優質的標志是色香味俱佳且營養豐富,優質豐產是永恒的主題。但問題在于,一方面隨著生活水平的提高,人們對果實品質的要求呈現多元化,檢驗果品的標準不僅包括營養物質和口感,果實色澤和香氣也越來越重要;另一方面在生產領域,隨著栽培技術(如集約化栽培及套袋技術)的改進,優質化生產目標受到嚴峻挑戰,果實品質降低及香味變淡現象時有發生。這既不符合人們的消費需求,也不符合果樹產業化發展方向,必須引起科研人員和生產者的高度重視。這也是為什么果實香氣成了近些年研究熱點的重要原因。果實怡人的香氣是果樹重要的特質之一,每種果樹抑或每個品種果實中最重要的特征香氣物質都值得挖掘與鑒定。但果實中香氣物質的生成過程十分復雜,受到內在因子(如激素)和環境因子(如溫度,光照)等眾多因素的影響,這給果實中特征香氣物質的鑒定帶來困難。近年來,隨著多種分析測試技術的融合發展,以及分子生物學手段的進步,人們對許多果實香氣的化學成分、合成途徑進行了較系統研究,但對果實香氣相關酶的生理功能、果實香氣的遺傳控制及其影響因素,以及香氣物質對人體健康的作用等有待進一步挖掘。此外,香氣物質與類黃酮代謝、 糖代謝等其他代謝機制的聯系也不甚了了。以往的研究大多集中在單獨的果實中某特定類型香氣物質的特性及合成代謝等方面,而關于果實采后成熟衰老期間香氣物質代謝途徑的綜合研究及協同影響機制需要進一步探究。