庫爾勒香梨表皮蠟質(zhì)化學組分的變化與其貯藏品質(zhì)的關(guān)系

宿勝男，趙文啟，陳國剛，王陳強，江 英,*

（1.石河子大學食品學院，新疆 石河子 832003；2.新疆冠農(nóng)果茸集團股份有限公司技術(shù)中心，新疆 庫爾勒 841000）

植物蠟質(zhì)由多種有機物混合而成，是植物組織與外部環(huán)境之間的屏障，在結(jié)構(gòu)上一般可分為內(nèi)表皮蠟質(zhì)和外表皮蠟質(zhì)，內(nèi)表皮蠟質(zhì)鑲嵌在角質(zhì)層內(nèi)，外表皮蠟質(zhì)為晶體堆積在角質(zhì)層外[1]。植物表皮的蠟質(zhì)一般肉眼可觀，為綠灰色、灰白色霜狀，或呈現(xiàn)無色光滑型且有光澤，在植物的花、莖、葉以及果實等組織和器官的表面均有蠟質(zhì)層覆蓋[2]。蠟質(zhì)的疏水性賦予植物必要的生理功能，包括保護植物免受干旱脅迫[3]，減少灰塵、花粉和孢子黏附的作用，保護組織免受紫外線輻射、介導，防止病原體滲透、植物器官間的有害融合、通過角質(zhì)層交換氣體及保持植物表面潔凈和植物表皮防水等[4-10]。

化學分析表明，大多數(shù)植物物種的兩個蠟質(zhì)層由不同的成分組成。內(nèi)表皮蠟質(zhì)是由甘油、羥基、萜類、甾醇類化合物和環(huán)氧脂肪酸組成的聚酯基質(zhì)。外表皮蠟質(zhì)是由C20～C34脂肪族化合物（例如脂肪酸、醇、醛、烷烴和酯）組成的混合物，是由超長鏈脂肪酸和不同比例環(huán)狀化合物（例如三萜類化合物、生物堿、苯丙素和類黃酮）衍生而成[11-16]。兩個蠟質(zhì)層間最明顯的不同是三萜類化合物[17]。李珍慈[18]在研究庫爾勒香梨果實蠟質(zhì)時發(fā)現(xiàn)其主要組分為烴類和脂肪酸化合物，其中還存在萜類及甾族化合物。

有研究發(fā)現(xiàn)，多種品種果實的表皮蠟質(zhì)組分由于采收期和貯藏方式的不同而產(chǎn)生變化，且在貯藏期間的變化最為明顯[19]。此外，蠟質(zhì)組分的變化與果實的貯藏品質(zhì)也有一定關(guān)系，抗角質(zhì)層蒸騰的抵抗力主要是蠟質(zhì)中極長鏈脂肪酸衍生物的作用[20]。Curry[21]的研究結(jié)果表明，蘋果果實表皮油膩化現(xiàn)象可能與表皮蠟質(zhì)中的醇類物質(zhì)有關(guān)。在貯藏期間，隨著‘紅富士’蘋果蠟質(zhì)中的10-二十九烷醇含量急劇上升，蘋果表皮油膩化程度也較快加重[22]。

本研究通過測定在常溫貯藏（25 ℃）和冷藏（（0±1）℃）期間庫爾勒香梨蠟質(zhì)化學成分變化，結(jié)合庫爾勒香梨貯藏品質(zhì)的相關(guān)指標進行相關(guān)性分析，以揭示庫爾勒香梨采后貯藏中蠟質(zhì)的變化與果實耐貯性的關(guān)系，為庫爾勒香梨貯藏保鮮技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

庫爾勒香梨產(chǎn)于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第二師二十八團。

三氯甲烷、二氯甲烷、體積分數(shù)14%三氟化硼-甲醇（均為色譜純） 天津市光復精細化工研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

RE-3000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、WZS-1手持折光儀、GX-4手持式硬度計 上海亞榮生化儀器廠；Trace-DSQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國安捷倫公司；BZY-1電子分析天平德國賽多利斯科技有限公司；722型分光光度計 上海精密科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

庫爾勒香梨采收后，選擇果形整齊、色澤一致、無損傷、無病蟲害的果實，單果包裝（用拷白紙包果，外套網(wǎng)袋）后裝箱并運至實驗室，將果實分為兩組，分別進行常溫貯藏（25 ℃）和冷庫冷藏（（0±1）℃）處理，無預處理。以常溫貯藏的果實作為對照，每隔15 d對兩組庫爾勒香梨進行蠟質(zhì)成分含量及貯藏品質(zhì)相關(guān)指標的測定，每次測定重復3 次，且在貯藏過程中，庫爾勒香梨的包裝箱和單果包裝網(wǎng)套保存完好。

1.3.2 蠟質(zhì)含量的測定

參照李珍慈等[23]的方法。蠟質(zhì)提取的溶劑為三氯甲烷與二氯甲烷（體積比為2∶1），料液比為1∶2.5（m/V），提取時間為75 s，此過程中不可破壞梨果的表皮。將提取后的溶液自然風干，用差量法求得提取的蠟質(zhì)粗提物質(zhì)量，蠟質(zhì)含量計算如式（1）所示。

1.3.3 蠟質(zhì)成分的檢測

氣相色譜條件：石英毛細管色譜柱HP-5（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：He；載氣流速：1.1 mL/min，線速率40 cm/s；進樣量：1.0 μL，不分流；進樣口溫度：250 ℃；檢測室溫度：300 ℃；程序升溫：初始溫度80 ℃，以4 ℃/min升溫至290 ℃，恒溫30 min。

質(zhì)譜條件：電離方式為電子電離（electronic ionization，EI），離子源溫度：230 ℃；傳輸線溫度220 ℃；四極桿溫度150 ℃；電子轟擊能量：70 eV；質(zhì)量掃描范圍35～600 m/z。

1.3.4 質(zhì)量損失率的測定

用稱量法對質(zhì)量損失率進行測定，計算見式（2）。

1.3.5 腐爛率的測定

定期檢查梨果的腐爛率，以爛果占總果數(shù)的百分率表示，爛果是指表面至少有1處腐爛現(xiàn)象的果實。

1.3.6 硬度的測定

用手持式硬度計測定果實的硬度。

1.3.7 可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)的測定

可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)（soluble solid contents，SSC）用手持測糖儀進行測定。

1.3.8 可滴定酸質(zhì)量分數(shù)測定

參照仝月澳等[24]的方法，用酸堿滴定法進行可滴定酸（titratable acid，TA）質(zhì)量分數(shù)的測定。

1.3.9 總酚質(zhì)量濃度的測定

總酚質(zhì)量濃度的測定參考Folin-Cioealteu比色法[25]。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

使用Origin 8.5軟件作圖，結(jié)果表示為平均值±標準差，使用SPSS 19.0軟件將數(shù)據(jù)進行t檢驗和雙變量相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 常溫和冷藏期間庫爾勒香梨蠟質(zhì)含量的變化

圖1 常溫貯藏和冷藏期間庫爾勒香梨表皮蠟質(zhì)含量的變化Fig. 1 Changes in epicuticular wax content in Korla fragrant pears during normal temperature and cold storage

由圖1可知，由于庫爾勒香梨的后熟作用，在貯藏前期有新的蠟質(zhì)不斷生成，而后期蠟質(zhì)含量逐漸下降，前期對照組蠟質(zhì)含量明顯高于冷藏組，對照組蠟質(zhì)含量在30 d時到達峰值（2.786 5 mg/g），是同時間冷藏組含量（1.834 9 mg/g）的1.52 倍，在貯藏結(jié)束時，對照組和冷藏組蠟質(zhì)含量分別為0.790 3 mg/g和1.500 3 mg/g，冷藏組含量比對照組高89.84%，且對照組末期含量是貯藏前測得的45.72%，而冷藏組末期含量是貯藏前測得的86.79%，二者差異明顯，說明低溫貯藏可有效抑制蠟質(zhì)含量的降低，保持庫爾勒香梨表皮光亮飽滿。

2.2 常溫和冷藏期間庫爾勒香梨蠟質(zhì)成分的變化

圖2 常溫貯藏和冷藏期間庫爾勒香梨表皮蠟質(zhì)主要成分相對含量的變化Fig. 2 Changes in major components of epicuticular wax in Korla fragrant pears during normal temperature and cold storage

表1 常溫貯藏期間庫爾勒香梨蠟質(zhì)成分相對含量Table 1 Relative contents of epicuticular wax components in Korla fragrant pears during normal temperature storage%

表2 冷藏期間庫爾勒香梨蠟質(zhì)成分相對含量Table 2 Relative contents of epicuticular wax components in Korla fragrant pears during cold storage%

由圖2和表1、2可知，庫爾勒香梨表皮蠟質(zhì)成分比較復雜。由圖2可知，在整個貯藏期間，烷烴、脂肪酸和烯烴相對含量較高。兩組蠟質(zhì)中烷烴相對含量隨貯藏時間延長均呈先上升后下降趨勢，且在45 d時到達峰值，貯藏結(jié)束時對照組和冷藏組烷烴相對含量分別為20.80%和28.34%，兩組間差異顯著（P＜0.05）。而脂肪酸與烯烴的相對含量隨貯藏時間延長呈上升趨勢，在105 d時對照組脂肪酸相對含量為36.45%，顯著高于冷藏組（P＜0.05），貯藏期間隨著飽和脂肪酸相對含量不斷下降，不飽和脂肪酸含量逐漸增加。在貯藏末期對照組和冷藏組烯烴相對含量分別為30.67%和25.72%，兩組間差異顯著（P＜0.05）。醇類、酯類和對照組醛類物質(zhì)相對含量總體均呈下降趨勢，冷藏組醛類相對含量先升高后降低，在貯藏60 d時，對照組和冷藏組相對含量分別為6.84%和15.51%，末期相對含量分別為貯藏前的28.14%和51.81%，兩組間差異顯著（P＜0.05）；貯藏末期對照組和冷藏組醇類相對含量分別降至2.26%和3.35%，分別是貯藏前的11.24%和16.67%。貯藏末期對照組和冷藏組酯類相對含量分別為貯藏前的48.35%和8.32%。低溫貯藏有效抑制了烯烴、脂肪酸和前期烷烴相對含量的升高以及醛類和后期烷烴相對含量的降低，但對醇類和酯類抑制效果不明顯。

在不同貯藏時間，兩組庫爾勒香梨蠟質(zhì)檢出物質(zhì)的種類和含量均存在差異。對照組在貯藏前、30 d和105 d檢出芳香族物質(zhì)；而冷藏組在貯藏前、15 d和30 d檢出；酮類在對照組貯藏后期75 d和90 d時未檢出，而冷藏組在貯藏30 d和90 d未檢出。說明低溫貯藏可以抑制蠟質(zhì)組分的轉(zhuǎn)化。

2.3 常溫和冷藏期間庫爾勒香梨蠟質(zhì)成分變化與果實貯藏品質(zhì)的關(guān)系

2.3.1 常溫和低溫貯藏期間庫爾勒香梨貯藏品質(zhì)的變化

圖3 常溫和冷藏期間庫爾勒香梨貯藏品質(zhì)的變化Fig. 3 Changes in fruit quality of Korla fragrant pears during normal temperature and cold storage

庫爾勒香梨在貯藏期間，因果實逐漸失水，繼而質(zhì)量損失率不斷上升，對照組的庫爾勒香梨質(zhì)量損失率明顯高于冷藏組，在貯藏時間達到105 d時，對照組果實的質(zhì)量損失率達到了13.9%，比冷藏組庫爾勒香梨的質(zhì)量損失率（4.48%）高2.1 倍，差異顯著（P＜0.05）。

隨貯藏時間的延長，對照組腐爛率增長速率也逐漸加快。對照組果實整體腐爛率一直高于冷藏組，在貯藏結(jié)束時，對照組的腐爛率為50%，而冷藏組腐爛率在45～105 d一直為2.5%，低溫條件使梨果的腐爛率降低了47.5%，兩組變化差異顯著（P＜0.05），貯藏后期，對照組梨果蠟質(zhì)含量逐漸降低，而蠟質(zhì)的存在使果實對病原菌的侵染有較好的抵抗能力。

梨果硬度總體呈下降趨勢，貯藏前期略有波動，后期對照組下降迅速。貯藏結(jié)束時，對照組的硬度為4.56 kg/cm2，僅為貯藏之前的61.54%，而冷藏組的硬度為5.62 kg/cm2，是貯藏前的75.84%，兩組變化差異顯著（P＜0.05）。

隨貯藏時間延長，兩組SSC均呈先上升后下降趨勢，貯藏末期，對照組的SSC已經(jīng)達到了9.9%，為貯藏前的77.34%；而冷藏組的SSC為11.2%，為貯藏前的87.5%，兩組之間差異顯著（P＜0.05）。

在貯藏期前30 d兩組TA質(zhì)量分數(shù)均增加，30 d后均呈下降趨勢，冷藏組的TA質(zhì)量分數(shù)下降速率顯著低于對照組。貯藏結(jié)束時，對照組的TA質(zhì)量分數(shù)由初始的0.155 4%降至0.044 6%，下降71.3%，冷藏組TA質(zhì)量分數(shù)降至0.087 9%，差異顯著（P＜0.05）。

兩組庫爾勒香梨在貯藏過程中總酚質(zhì)量濃度均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，冷藏組較對照組相比，總酚質(zhì)量濃度始終較高。

2.3.2 庫爾勒香梨蠟質(zhì)成分變化和貯藏品質(zhì)變化的相關(guān)性分析

表3 常溫貯藏中庫爾勒香梨表皮蠟質(zhì)主要成分與貯藏品質(zhì)的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between the variation of major epicuticular wax components and storage quality of Korla fragrant pears during normal temperature storage

表4 冷藏過程中庫爾勒香梨表皮蠟質(zhì)主要成分與貯藏品質(zhì)的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between the variation of major epicuticular wax components and storage quality of Korla fragrant pears during cold storage

對常溫和冷藏條件下庫爾勒香梨表皮蠟質(zhì)相對含量、蠟質(zhì)主要成分與庫爾勒香梨貯藏品質(zhì)進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，在蠟質(zhì)主要成分中，對照組除烷烴與酯類物質(zhì)，其余成分相對含量都與果實質(zhì)量損失率和腐爛率顯著相關(guān)或極顯著相關(guān)（P＜0.05，P＜0.01），其中烯烴相對含量與二者的相關(guān)系數(shù)分別為0.967和0.986，均達到極顯著水平（P＜0.01），且烯烴相對含量與硬度、SSC、TA質(zhì)量分數(shù)極顯著相關(guān)（P＜0.01）；而脂肪酸相對含量則與總酚質(zhì)量濃度顯著負相關(guān)（P＜0.05）；酯類相對含量與所有指標均無顯著相關(guān)性（P＞0.05）；蠟質(zhì)含量與果實質(zhì)量損失率和腐爛率為顯著負相關(guān)（P＜0.05），與硬度、SSC、TA和總酚質(zhì)量濃度均為極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

而冷藏組蠟質(zhì)主要成分中，酯類相對含量與質(zhì)量損失率和TA質(zhì)量分數(shù)分別呈極顯著負相關(guān)和極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為－0.944和0.908；醇類相對含量與腐爛率的負相關(guān)系數(shù)最高；脂肪酸相對含量與硬度和SSC相關(guān)系數(shù)最高，均達極顯著水平（P＜0.01）；而所有組分相對含量與總酚質(zhì)量濃度均無相關(guān)性；蠟質(zhì)含量與SSC、TA和總酚質(zhì)量濃度均達極顯著水平（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.967、0.910和0.862。說明果實貯藏中貯藏品質(zhì)受表皮蠟質(zhì)含量與成分變化的影響。

3 討 論

隨著貯藏時間的延長，對照組與冷藏組蠟質(zhì)含量先上升后下降，貯藏前期，蠟質(zhì)含量增加，這與王曉飛等[26]發(fā)現(xiàn)‘粉紅女士’蘋果在常溫貯藏過程中，蠟質(zhì)含量不斷增加，果實表皮不斷產(chǎn)生新的蠟質(zhì)的結(jié)果類似。與常溫貯藏相比，冷藏能有效抑制貯藏初期庫爾勒香梨蠟質(zhì)含量的增加以及貯藏后期蠟質(zhì)含量的急速下降，且延緩了蠟質(zhì)含量高峰的出現(xiàn)。對紅富士蘋果的研究也發(fā)現(xiàn)，在（0±1）℃的貯藏過程中蠟質(zhì)總量呈降低趨勢[27]，這與本研究后期蠟質(zhì)含量不斷降低、整體呈下降趨勢的結(jié)果一致。

果實采后蠟質(zhì)化學成分的相互轉(zhuǎn)化是個復雜的生理過程。隨著貯藏時間的延長，庫爾勒香梨蠟質(zhì)成分的相對含量也隨之改變。在整個貯藏期間，相對含量較高的成分是烷烴，貯藏結(jié)束時冷藏組烷烴相對含量比同時期對照組相對含量高7.54%；其次是脂肪酸和烯烴類物質(zhì)，在貯藏結(jié)束時，脂肪酸相對含量最高。宋百成[28]的研究也發(fā)現(xiàn)，‘嘎啦’蘋果在貯藏初期表皮蠟質(zhì)化學成分含量最高的是烷烴，占總蠟含量的36.13%，在整個貯藏期間，烷烴含量呈下降趨勢，在貯藏末期，果實表皮蠟質(zhì)成分含量最高的是脂肪酸，占總蠟含量的44.31%。趙曉敏[29]研究發(fā)現(xiàn)，在庫爾勒香梨貯藏期間，隨著醛類、酯類等熔點較高的物質(zhì)相對含量下降，脂肪酸等熔點相對較低的物質(zhì)相對含量上升，庫爾勒香梨表皮呈現(xiàn)黏手、油漬化現(xiàn)象。

植物表皮蠟質(zhì)化學成分的變化與果實貯藏品質(zhì)有一定的關(guān)系。Baur等[30]由水分通過人工膜的研究發(fā)現(xiàn)，蠟質(zhì)中的烴、醇、醛、酸能有效阻止水分的運動。水分的散失與果實質(zhì)量損失率、硬度等貯藏品質(zhì)息息相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，烯烴和脂肪酸均與果實的質(zhì)量損失率、腐爛率、硬度、SSC、TA質(zhì)量分數(shù)等指標顯著相關(guān)。對照組中酯類物質(zhì)相對含量與貯藏品質(zhì)均無相關(guān)性，醇類相對含量與硬度、總酚質(zhì)量濃度無相關(guān)性，而冷藏組中醛類物質(zhì)與貯藏品質(zhì)無相關(guān)性，醇類相對含量與SSC、TA質(zhì)量分數(shù)和總酚質(zhì)量濃度無相關(guān)性，這可能是因為貯藏方式的不同而導致蠟質(zhì)化學組分產(chǎn)生了差異，從而導致了相關(guān)性分析結(jié)果的差異。

4 結(jié) 論

與常溫貯藏相比，采后冷庫貯藏抑制了庫爾勒香梨貯藏前期表皮蠟質(zhì)含量的增加和后期的減少。其表皮蠟質(zhì)成分主要包括烷烴、烯烴、脂肪酸、醛、酯和醇類物質(zhì)，在貯藏期間，烷烴、脂肪酸和烯烴含量相對較高，隨著烷烴相對含量的下降，烯烴和脂肪酸相對含量逐漸增加，較常溫條件相比，冷藏條件明顯抑制了蠟質(zhì)中脂肪酸、烯烴和前期烷烴相對含量的增加，以及醛類和后期烷烴相對含量的下降，而對醇、酯類物質(zhì)抑制效果不明顯。常溫和冷藏組中蠟質(zhì)含量與蠟質(zhì)組分均對庫爾勒香梨的貯藏品質(zhì)有顯著影響，蠟質(zhì)含量、烯烴和脂肪酸相對含量與貯藏品質(zhì)相關(guān)指標的相關(guān)性較為顯著，醇類次之，而醛和酯類物質(zhì)可能是由于貯藏方式的不同，其含量產(chǎn)生差異，從而導致常溫和冷藏組的相關(guān)性分析結(jié)果不一致。這表明蠟質(zhì)含量和組分的變化會影響庫爾勒香梨的貯藏品質(zhì)，而蠟質(zhì)含量與組分是如何影響庫爾勒香梨的貯藏品質(zhì)，此變化機理目前尚不清楚，有待進一步研究。