1-MCP處理對(duì)庫爾勒香梨貨架期香氣成分及品質(zhì)的影響

杜林笑,趙曉敏,李斌斌,楊 洋,李 丹,謝季云,馬 楠,白友強(qiáng),傅達(dá)奇,李學(xué)文,*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052;2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)

庫爾勒香梨屬新疆梨種(PyrussinkiangensisYu)植物,是一個(gè)地域性極強(qiáng)的品種,因其果皮薄、肉質(zhì)脆嫩、多汁味甜而深受消費(fèi)者的喜愛,在新疆果品貯藏中占有重要地位[1]。但香梨果實(shí)因葉綠素含量的下降，其果皮易由綠變黃,果實(shí)細(xì)胞壁水解酶增加,組分降解,果肉硬度下降。果皮易出現(xiàn)由光潔到油膩的現(xiàn)象,即油漬化現(xiàn)象,俗稱“出油”,香梨果皮油漬化現(xiàn)象的發(fā)生，可能是由果實(shí)分泌蠟質(zhì)化合物引起的。水果香氣可反映果實(shí)的成熟度、品質(zhì),在采后貯藏和銷售過程中香氣成分受溫度、時(shí)間的影響,色澤和怡人的香氣是吸引消費(fèi)者和增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素,果實(shí)品質(zhì)和香氣成分隨著貯藏時(shí)間變化而變化[2]。

頂空固相微萃取(soild phase microextracrion,SPME)是根據(jù)有機(jī)物與溶劑之間的“相似相溶”原理,利用萃取頭表面固定相的吸附作用,將組分從樣品基質(zhì)中萃取富集起來,完成香氣的吸附過程。該技術(shù)已用于分析菠蘿在高溫處理下的香氣成分,主要為酯類和烯烴[3];葡萄中含有3,5,5-三甲基-3-環(huán)己烯-1-酮[4];白葡萄酒中有74種自由芳香化合物和36種結(jié)合的芳香化合物[5],以及其他水果、果汁、果酒及果醋的香氣成分分析[6-15]。1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)是一種乙烯抑制劑,具有抑制植物成熟和衰老的作用,被用于水果和蔬菜的貯藏保鮮。1-MCP處理可調(diào)控蘋果的相關(guān)生理代謝,改善果實(shí)的品質(zhì)[16];可提高鴨梨常溫貯藏的好果率,并延長(zhǎng)貯藏時(shí)間[17];延緩苦瓜果實(shí)成熟衰老和品質(zhì)下降[18];延長(zhǎng)梨果實(shí)貨架期[19],影響果實(shí)香氣種類及相對(duì)含量[20]。目前,國內(nèi)已對(duì)香梨深加工產(chǎn)品的香氣成分進(jìn)行研究,香梨酒的特征香氣物質(zhì)主要為異丁醇、1-辛醇、丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯[21];從香梨醋中共檢測(cè)出來的揮發(fā)性成分有35種[22];國外對(duì)巴特利特梨、麗安梨、南果梨的香氣成分進(jìn)行研究[23-25],未見1-MCP處理對(duì)香梨貨架期香氣成分的影響的研究報(bào)道,需要進(jìn)入研究。

水果的香氣成分和品質(zhì)是影響貯藏及其加工產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。因此,本研究以庫爾勒香梨為試材,研究1-MCP處理對(duì)貯藏后貨架香梨香氣成分及品質(zhì)的影響,對(duì)香梨的貯藏保鮮技術(shù)和香梨的深加工產(chǎn)品具有重要的科學(xué)意義及應(yīng)用價(jià)值,可為香梨的貯藏后貨架期品質(zhì)和深加工產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

庫爾勒香梨 于2016年9月10日采自鐵門關(guān)市26團(tuán)的成齡商品果園,采收后次日運(yùn)至新新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院果蔬貯藏運(yùn)輸保鮮技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。挑選成熟度一致、帶果柄、果皮色澤基本一致、無機(jī)械損傷、無病蟲害的果實(shí),拷白紙(24 cm×16 cm)包果,外套網(wǎng)袋(聚乙烯11 cm×5 cm)后裝入45 cm×27 cm×21 cm瓦楞紙箱(每箱為7 kg)。

1-MCP(1-甲基環(huán)丙烯) 美國羅門哈斯中國公司;NaCl 分析純,天津市奧淇洛譜有限公司;氯仿 色譜純,天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司;FA2004分析天平 上海天平儀器廠;JYL-C16T 九陽料理機(jī) 山東九陽股份有限公司;B10digitalIKA水浴鍋 武漢集思儀器設(shè)備有限公司;GY-4型硬度計(jì) 浙江省建德市梅城電化分析儀器廠;NH310型電腦色差儀 深圳市三恩馳科技有限公司;0～150 mm游標(biāo)卡尺 上海九量五金工具有限公司;KQ-250DE超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;75 μm 碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(carboxen/polydimethylsiloxane,CAR/PDMS)萃取頭、萃取手柄 上海安譜科學(xué)儀器有限公司;7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)聯(lián)用儀 美國安捷倫公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理 1-MCP處理濃度設(shè)為1.0 μL/L(總離子圖譜命名為1PPM)、5.0 μL/L(總離子圖譜命名為5PPM)2種濃度,以未處理的作為對(duì)照組(總離子圖譜命名為CK)。樣品處理參考李學(xué)文等[26]的方法,2016年9月11日庫爾勒香梨運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室,從紙箱內(nèi)將香梨果實(shí)拿出,放入塑料周轉(zhuǎn)箱(每箱80個(gè))中,放置在由PE膜(0.1 mm厚)制成的密封的1 m3帳中,精確稱量1.6 g 1-MCP粉劑(0.14%,聰明鮮粉劑)放入50 mL燒杯中,放入PE帳內(nèi),按1∶5 (m/V)加入去離子水,輕搖,迅速密封PE帳,其產(chǎn)生的1-MCP量為1.0 μL/L,在25 ℃條件下,熏蒸24 h后,揭開PE帳,通風(fēng)30 min。處理結(jié)束后,將兩個(gè)處理組的香梨和對(duì)照組香梨裝入紙箱內(nèi),貯藏于-1.5～0 ℃、RH 90%～95%的香梨專用冷庫(50 m3)中。在貯藏210 d后,將1-MCP處理組和對(duì)照組的香梨果實(shí)移于22～25 ℃、RH 80%～85%常溫貯藏庫內(nèi)模擬貨架期,貨架期210+3 d、貨架期210+6 d、貨架期210+9 d取樣測(cè)定。每個(gè)處理360個(gè)果實(shí)。

1.2.2 香氣萃取 將未使用的CAR/PDMS(75 μm)萃取纖維頭在氣相色譜的進(jìn)樣口老化2 h,老化溫度為250 ℃,載氣體積流量為4 mL/min,此后使用75 μm萃取頭時(shí)均老化30 min。

將庫爾勒香梨去核后,稱取1.0 kg的果實(shí)后用料理機(jī)打漿,用移液槍移取香梨果漿12 mL于15 mL的頂空樣品瓶?jī)?nèi),加入3.5 g NaCl加蓋封口,放置于恒溫水浴鍋50 ℃ 平衡10 min。將老化好的固相微萃取器萃取頭通過瓶蓋的橡皮墊插入樣品瓶的項(xiàng)空部分,推出纖維頭(纖維頭離果漿面2～3 cm),于50 ℃的恒溫水浴鍋中吸附50 min,然后抽回纖維頭,從樣品瓶上拔出萃取頭。迅速將萃取頭插入氣相色譜儀,安全快速地推出纖維頭,同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。于260 ℃ 解析10 min,抽回纖維頭后拔出萃取頭。香梨香氣成分的測(cè)定每個(gè)處理3次,取平均值。

1.2.3 GC-MS條件 色譜柱:Agilent HP-5MS 5% Phenyl Methyl Silox(30 m×250 μm×0.25 μm);載氣為氦氣(99.999%)。升溫程序:初始溫度5 ℃保持3 min,以2 ℃/min的速率升到200 ℃,再以6 ℃/min的速率升到230 ℃,最后以10 ℃/min升至250 ℃并保持10 min。檢測(cè)器FID溫度為260 ℃,進(jìn)樣口溫度為260 ℃。MS條件:溶劑延遲3.0 min,不分流進(jìn)樣。質(zhì)量掃描范圍29～600 amu,離子源溫度230 ℃;四級(jí)桿溫度230 ℃;電離能量70 eV。

1.2.4 色度角的測(cè)定 參照齊會(huì)楠[27]方法,每次取10個(gè)果實(shí),沿果實(shí)赤道4等分點(diǎn)測(cè)定a*、b*的值,以色度角h°表示色澤的變化,重復(fù)3次,取平均值,單位為°。

1.2.5 硬度的測(cè)定 參考李學(xué)文等[28]方法,每次隨機(jī)取10個(gè)果實(shí),沿果實(shí)的赤道線均勻取2個(gè)點(diǎn),削去果皮后,測(cè)定果實(shí)硬度,重復(fù)3次,取平均值,單位為 kg/cm2。

1.2.6 果實(shí)VC含量的測(cè)定 每次隨機(jī)取10個(gè)果實(shí),取10 g果肉冰浴研磨,采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[29]測(cè)定果實(shí)VC含量,重復(fù)3次,取平均值,單位為 mg/100 g。

1.2.7 蠟質(zhì)含量的測(cè)定 參考趙曉敏[30]方法,每組15個(gè)果實(shí),經(jīng)蒸餾水清洗晾干后,置于室溫下將香梨置于含有400 mL氯仿的燒杯中,浸泡1 min后,迅速取出置于同體積的60 ℃氯仿中,1 min后取出,用超聲波清洗器進(jìn)行洗脫,提取后對(duì)2次的提取液進(jìn)行混合、濾紙進(jìn)行過濾,裝瓶備用。取50 mL上述提取液倒入預(yù)先稱質(zhì)量的干凈培養(yǎng)皿中(m0),然后放入烘箱中,自然烘干,再對(duì)培養(yǎng)皿進(jìn)行稱質(zhì)量(m1),記錄數(shù)據(jù),按下列公式計(jì)算蠟質(zhì)含量,重復(fù)3次,取平均值。

蠟質(zhì)含量(μg/cm2)=(m0-m1)/s,式中m1為培養(yǎng)皿的質(zhì)量(μg);m0為蠟質(zhì)和培養(yǎng)皿的質(zhì)量(μg);s為香梨表面積之和(cm2)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

未知化合物質(zhì)譜圖經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索同時(shí)與NIST2014譜庫相匹配,根據(jù)各個(gè)物質(zhì)的分子式、CAS號(hào)以及分子結(jié)構(gòu)確定每個(gè)化學(xué)成分,運(yùn)用面積歸一法求得各組分相對(duì)百分含量。通過SPSS 19.0和Excel 2003對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理匯總。

2 結(jié)果與分析

2.1 貨架期期間香梨果實(shí)的香氣成分分析

由圖1、圖2、圖3和表1可知,在貨架期(210+3) 、(210+6)、(210+9) d,1.0、5.0 μL/L 1-MCP處理組和對(duì)照組香梨果實(shí)進(jìn)行GC-MS分析，共檢測(cè)出100種香氣成分。隨著貨架期的延長(zhǎng),香氣成分的種類及相對(duì)含量不斷變化。在貨架期(210+3),1,3,5-環(huán)庚三烯、(E)-2-己烯醛是1-MCP處理組和對(duì)照組果實(shí)特有的香氣成分。在貨架期(210+6) d,1-MCP處理組和對(duì)照組果實(shí)特有的香氣成分是2-亞丙烯基-環(huán)丁烯。在貨架期(210+6) d,1.0 μL/L1-MCP處理組果實(shí)香氣成分相對(duì)含量較高的是己醛、2-己烯醛、1-己醇、1-苯基-2-丙酮,相對(duì)含量分別是40.11%、19.08%、13.66%、11.89%;5.0 μL/L 1-MCP理組香梨果實(shí)香氣成分相對(duì)含量較高的是己醛、1-己醇、3-甲基-戊醛、2-己烯醛,相對(duì)含量分別是52.32%、28.61%、6.00%、4.70%;對(duì)照組果實(shí)香氣成分相對(duì)含量較高的是己醛、(E)-2-己烯醛、3-甲基-戊醛、2-己烯醛,相對(duì)含量分別是48.32%、26.04%、9.75%、4.41%。貨架期(210+9) d,1.0、5.0 μL/L 1-MCP處理組和對(duì)照組果實(shí)香氣成分中相對(duì)含量最高的是己醛,分別為52.22%、53.94%、56.76%,其次為(E)-2-己烯醛,相對(duì)含量分別為20.67%、23.95%、18.80%。

表1 貨架期香梨果實(shí)香氣成分的相對(duì)含量Table 1 Relative content of aroma compounds in Fragrant Pear fruits treated during shelf life

續(xù)表

續(xù)表

圖1 貨架期(210+3) d香梨香氣成分總離子圖譜Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of aroma components in Fragrant Pear fruits during shelf life(210+3) d

圖2 貨架期(210+6) d香梨香氣成分總離子圖譜Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of aroma components in Fragrant Pear fruits during shelf life(210+6) d

圖3 貨架期(210+9) d香梨香氣成分的GC-MS總離子圖譜Fig.3 GC-MS total ion chromatogram of aroma components in Fragrant Pear fruits during shelf life(210+9) d

在整個(gè)貨架期期間,1.0 μL/L 1-MCP處理組果實(shí)特有的香氣成分是戊醇、糠醛、(E)-4-十二烯、2-庚醇、3-羥基-丙酸、2-丙烯酸辛酯、3-羥基環(huán)己酮、3,6-二甲基-辛-2-酮、2-氧代-丁酸、2-甲基-6-亞甲基-7-辛烯-5-酮、2-乙烯基乙酯乙酸、4-氧代-戊酸、順-松莰酮、1-(1,1-二甲基乙基)-環(huán)己烷羧酸、左薄荷腦、2-甲基-3,5-二羥基-4H-吡喃-4-酮、2-丁基-1-辛醇等29種揮發(fā)性成分;5.0 μL/L 1-MCP處理組果實(shí)特有的香氣成分是6-甲基-5-亞甲基-2-庚酮、4-甲基-戊酸乙酯、3,6-二甲基-辛-2-酮、1-(1-環(huán)己烯基)-乙醇、(1-乙基-1-甲基丙基)-苯、辛烷等14種揮發(fā)性成分;1-庚烯-4-醇、(反)-2-庚烯醛、2,6-二甲基-1-庚烯烷、2-環(huán)己烯-1-醇、4-甲基-4-庚烯-3-酮、1-庚醇等10種香氣成分僅存在對(duì)照組香梨果實(shí)中。

2.2 貨架期香梨香氣成分種類及相對(duì)含量

從表2可知,在貨架期期間,香梨果實(shí)有醇類、醛類、酸類、酯類、酮類、烯類等揮發(fā)性成分。在貨架期(210+3) d,1.0、5.0 μL/L 1-MCP處理組和對(duì)照組香梨果實(shí)的香氣成分主要為醇類和醛類化合物,醇類的相對(duì)含量分別為37.89%、48.31%、47.05%,醛類的相對(duì)含量分別為47.79%、45.92%、47.03%;1.0 μL/L 1-MCP處理組香梨果實(shí)未含烷類化合物,5.0 μL/L 1-MCP處理組、對(duì)照組香梨果實(shí)均未含酯類化合物。在貯藏(210+6) d,1.0、5.0 μL/L 1-MCP處理組和對(duì)照組香梨果實(shí)的香氣成分主要為醛類,醛類的相對(duì)含量分別為69.30%、64.85%、89.56%。在(210+9) d,1.0、5.0 μL/L 1-MCP處理組和對(duì)照組香梨果實(shí)的香氣成分主要為醛類,醛類的相對(duì)含量分別為95.12%、83.5%、85.57%,1.0 μL/L 1-MCP處理的香梨果實(shí)未含有烯類和烷類化合物。在貨架期期間,1.0、5.0 μL/L1-MCP處理組香梨果實(shí)中醇類的相對(duì)含量均呈下降趨勢(shì),對(duì)照組香梨果實(shí)中醇類的相對(duì)含量呈先下降后上升的趨勢(shì)。

表2 貨架期香梨果實(shí)香氣種類及相對(duì)含量Table 2 Aroma composition types and relative content of Fragrant Pear fruits during shelf life

2.3 1-MCP處理對(duì)香梨貨架期品質(zhì)的影響

由圖4可知,隨著貨架期的延長(zhǎng),1-MCP處理組和對(duì)照組香梨果實(shí)的色度角均呈下降趨勢(shì),1-MCP處理組始終大于對(duì)照組果實(shí)色度角,在貨架期(210+9) d時(shí),1.0 μL/L 1-MCP處理果實(shí)色度角比對(duì)照組高2.81%,5.0 μL/L 1-MCP處理組果實(shí)色度角比對(duì)照組2.18%,1-MCP處理可抑制香梨果皮色度角的下降,與楊玉榮的研究結(jié)果一致[31]。

圖4 1-MCP處理對(duì)香梨貨架期果實(shí)色度角的影響Fig.4 Effect of 1-MCP treatment on the Hue-angle of Fragrant Pear fruits during shelf life

1-MCP處理組果實(shí)硬度大于對(duì)照組,在貨架期(210+9) d時(shí),1.0、5.0 μL/L 1-MCP處理組和對(duì)照組果實(shí)硬度分別為2.47、2.42、2.40 kg/cm2,與貨架期(210+3) d相比,硬度分別下降了2.36%、3.97%、4.00%(如圖5),1-MCP處理可減緩果實(shí)硬度的下降,與楊艷萍等[32]的研究結(jié)果一致。

圖5 1-MCP處理對(duì)香梨貨架期果實(shí)硬度的影響Fig.5 Effect of 1-MCP treatment on the firmness of Fragrant Pear fruits during shelf life

如圖6所示,1-MCP處理組果實(shí)VC含量下降趨勢(shì)較對(duì)照組緩慢,1.0 μL/L 1-MCP處理組果實(shí)VC含量由(210+3) d的21.50 mg/100 g下降至(210+9) d的9.00 mg/100 g,5.0 μL/L 1-MCP處理組由(210+3) d的18.00 mg/100 g下降至(210+9) d的6.50 mg/100 g,對(duì)照組由(210+3) d的17.00 mg/100 g下降至(210+9) d的2.75 mg/100 g,1-MCP處理可延緩香梨VC含量的下降,這與楊玉榮等[31]的研究結(jié)果一致。

圖6 1-MCP處理對(duì)香梨貨架期果實(shí)VC含量的影響Fig.6 Effect of 1-MCP treatment on the VC content of Fragrant Pear fruits during shelf life

由圖7可知,香梨果實(shí)的蠟質(zhì)含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸上升,貨架期(210+9) d,1.0、5.0 μL/L 1-MCP處理組和對(duì)照組香梨果實(shí)蠟質(zhì)含量分別為729.56、753.51、780.76 μg/cm2,對(duì)照組果實(shí)蠟質(zhì)含量高于1-MCP處理組蠟質(zhì)含量,1-MCP處理可以抑制香梨蠟質(zhì)含量的上升,這與趙曉敏等[33]研究結(jié)果一致。

圖7 1-MCP處理對(duì)香梨貨架期果實(shí)蠟質(zhì)含量的影響Fig.7 Effect of 1-MCP treatment on the wax content of Fragrant Pear fruits during shelf life

3 結(jié)論

由GC-MS分析可得,貨架期香梨香氣成分的總數(shù)隨貯藏時(shí)間的變化而變化,且1-MCP處理影響果實(shí)香氣成分的相對(duì)含量及種類數(shù)量。貨架期香梨果實(shí)的主要香氣成分是醛類化合物中的己醛、(E)-2-己烯醛、2-己烯醛、3-甲基-戊醛,醇類化合物中的1-己醇、2-己醇,酮類化合物中的1-苯基-2-丙酮。

1.0、5.0 μL/L 1-MCP處理組和對(duì)照組果實(shí)的香氣成分總數(shù)在貨架期(210+3) d分別有20、16、16種揮發(fā)性成分,在貨架期(210+6) d分別有36、31、30種揮發(fā)性成分,在貨架期(210+9) d分別有39、30、23種揮發(fā)性成分,1.0 μL/L 1-MCP處理組果實(shí)的香氣成分總數(shù)為上升趨勢(shì),5.0 μL/L 1-MCP處理組和對(duì)照組果實(shí)的香氣成分總數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),1-MCP處理組香梨果實(shí)在貨架期(210+6)、(210+9) d香氣成分總數(shù)多于對(duì)照組。對(duì)照組香梨果實(shí)的香氣成分的種類數(shù)量、色度角、VC含量均低于1-MCP處理組,蠟質(zhì)含量高于1-MCP處理組。

綜上所述,1-MCP處理可以保持香梨果實(shí)在貨架期期間良好的揮發(fā)性物質(zhì),有效保持果實(shí)貨架期的品質(zhì),其中1.0 μL/L 1-MCP處理最優(yōu)、5.0 μL/L 1-MCP處理次之。