1-MCP 處理結(jié)合低溫貯藏對(duì)香梨果實(shí)揮發(fā)性成分的影響

魏驪霏，高振正，蔡嘯宇，黨艷青，王婷婷，2*

（1.塔里木大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，新疆阿拉爾 843300）（2.南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆阿拉爾 843300）（3.塔里木大學(xué)園藝與園林學(xué)院，新疆阿拉爾 843300）

庫(kù)爾勒香梨（PyrussinkiangensisYu）是新疆的特色水果之一，果實(shí)皮薄質(zhì)脆肉豐，多汁味甜，具有獨(dú)特的香氣，深受消費(fèi)者的青睞[1]。揮發(fā)性成分是果實(shí)香氣的主要來(lái)源，是對(duì)果實(shí)風(fēng)味評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，也是構(gòu)成果品質(zhì)量和影響消費(fèi)者接受性的重要因素，具有成分復(fù)雜、含量低的特點(diǎn)[2,3]。因此，開(kāi)展香梨果實(shí)中揮發(fā)性成分及特征香氣的研究具有重要意義。目前，關(guān)于香梨特征香氣的研究已有文獻(xiàn)報(bào)道，陳計(jì)巒等[4]采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）分析了香梨汁的揮發(fā)性成分，一共鑒定出43 個(gè)化合物，其中己酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸己酯、己醛、丁酸乙酯和α-法尼烯的相對(duì)含量較高，Yao 等[5]也發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性酯是梨果肉香氣的主要貢獻(xiàn)者，且不同品種中不同濃度的揮發(fā)性酯決定了其感官屬性和消費(fèi)者偏好；古麗加依娜等[6]采用固相微萃取和靜態(tài)頂空法結(jié)合GC-MS 分析了砂梨和庫(kù)爾勒香梨的揮發(fā)性成分，發(fā)現(xiàn)香梨中揮發(fā)性成分總量和醛類比3 個(gè)砂梨品種的含量高，己醛、2-己烯醛和己酸乙酯是香梨主要的香氣成分；李芳芳等[7]分析了套袋對(duì)庫(kù)爾勒香梨香氣成分的影響，發(fā)現(xiàn)香梨果實(shí)中醛類相對(duì)含量最大，占66.67%，其次為醇類，占24.65%，而酯類、烴類和酮類的相對(duì)含量較小，并且套袋后各類香氣物質(zhì)的含量均有不同程度下降。從現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道來(lái)看，庫(kù)爾勒香梨中主要香氣成分已基本清楚。

香梨在采后貯藏期間的研究主要集中于1-甲基環(huán)丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP）[8,9]處理。1-MCP是一種乙烯抑制劑，能抑制果實(shí)衰老，達(dá)到保鮮作用[10]。研究發(fā)現(xiàn)1-MCP 處理可以有效抑制芒果[11]、南果梨[12]、李[13]等水果的軟化，延長(zhǎng)其貨架期。由于果實(shí)揮發(fā)性成分種類及含量受品種[14]、氣候[2]、生長(zhǎng)期[15]、貯藏[16]、加工等因素影響較大，然而目前鮮有文獻(xiàn)報(bào)道庫(kù)爾勒香梨貯藏過(guò)程中揮發(fā)性成分的變化。因此，本研究以庫(kù)爾勒香梨為研究對(duì)象，通過(guò)1-MCP處理結(jié)合低溫貯藏，采用GC-MS 技術(shù)分析香梨在貯藏過(guò)程中揮發(fā)性成分的變化，為庫(kù)爾勒香梨的貯藏保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2021 年9 月初，庫(kù)爾勒香梨采摘于新疆阿拉爾市十團(tuán)梨園，采收成熟度一致、帶果柄、果皮色澤基本一致、果形整齊、無(wú)機(jī)械損傷、無(wú)病蟲(chóng)害的果實(shí)，裝入中轉(zhuǎn)箱，并及時(shí)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

1.2 試驗(yàn)試劑

1-MCP，黑龍江省大地豐農(nóng)業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司；正構(gòu)烷烴混標(biāo)（C8-C20），美國(guó)Sigma 公司；環(huán)己酮、乙醇、氯化鈉等均為分析純?cè)噭?/p>

1.3 試驗(yàn)儀器

7890B-7000D 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS），美國(guó)Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，美國(guó)Supelco 公司；PC420D 恒溫磁力攪拌器，美國(guó)Corning 公司。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 樣品預(yù)處理

將庫(kù)爾勒香梨隨機(jī)分為兩組，第一組為對(duì)照組（CK），每個(gè)香梨用拷白紙包果，外套網(wǎng)袋后裝箱；第二組為1-MCP 處理組（1-MCP），每個(gè)香梨用拷白紙包果，外套網(wǎng)袋后裝箱，并在果實(shí)上方放1 袋1-MCP（0.50 g/袋，有效成分含量：0.03%），然后放置在4 ℃，相對(duì)濕度90%～95%的冷庫(kù)貯藏。于0、30、60、90、120 d 依次取樣，每次取10 個(gè)果用于揮發(fā)性成分分析。

1.4.2 頂空固相微萃取

將香梨果實(shí)去核切塊后，放入組織勻漿機(jī)中勻漿，準(zhǔn)確稱取香梨果漿10.0 g 至樣品瓶中（事先加入3.0 g氯化鈉和磁力攪拌轉(zhuǎn)子），然后加入10 μL 環(huán)己酮乙醇溶液（φ=1%）作為內(nèi)標(biāo)，封蓋后在磁力攪拌器上（300 r/min）室溫平衡30 min，再頂空固相微萃取30 min，最后進(jìn)樣解析3 min。

1.4.3 GC-MS 條件

1.4.3.1 氣相色譜條件

色譜柱：VF-WAX ms 毛細(xì)管色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm，美國(guó)Agilent）；載氣為He 氣，流速1.20 mL/min；進(jìn)樣口溫度250 ℃，檢測(cè)器溫度240 ℃；升溫程序：40 ℃保持3 min，以3 ℃/min 升到100 ℃，然后以5 ℃/min 升到180 ℃并保持5 min，再以10 ℃/min 升到240 ℃并保持5 min。

1.4.3.2 質(zhì)譜條件

電離方式為EI；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；傳輸線溫度270 ℃；燈絲電流0.20 mA；掃描質(zhì)量范圍30～550 u。

1.4.3.3 鑒定方法

檢測(cè)到的化合物經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索，與數(shù)據(jù)庫(kù)（NIST17）相匹配，只選取相似指數(shù)（SI）高于80的化合物；并采用正構(gòu)烷烴混標(biāo)（C8-C20）在相同條件下進(jìn)行分析，參照劉園等[17]的方法計(jì)算各揮發(fā)性成分的保留指數(shù)（RI），根據(jù)RI 進(jìn)一步鑒定化合物；同時(shí)以環(huán)己酮為內(nèi)標(biāo)，對(duì)鑒定出的化合物進(jìn)行定量分析。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有處理均重復(fù)三次，結(jié)果用x±s 表示，采用SPSS 20.0 進(jìn)行方差分析，并進(jìn)行Duncan’s 多重比較（P＜0.05）；采用Unscrambler V10.1（CAMO ASA，Trondheim，Norway）進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 香梨果實(shí)中揮發(fā)性成分

在庫(kù)爾勒香梨低溫貯藏過(guò)程中，通過(guò)NIST17 數(shù)據(jù)庫(kù)及RI 對(duì)獲得的未知色譜峰的鑒定，從樣品中共鑒定出20 種揮發(fā)性成分，其中酯類14 種、醇類2 種、醛類3 種、萜烯類1 種，鑒定出的化合物的保留時(shí)間、分子式、中英文名稱及保留指數(shù)見(jiàn)表1。

表1 香梨揮發(fā)性成分的保留時(shí)間、分子式、中英文名稱及保留指數(shù)Table 1 Retention time,molecular formula,Chinese and English name and retention index of volatile components of fragrant pear

2.2 香梨貯藏過(guò)程中揮發(fā)性成分的變化

采用GC-MS 分析低溫貯藏過(guò)程中不同時(shí)期香梨果實(shí)揮發(fā)性成分的變化，總離子流色譜圖見(jiàn)圖1，揮發(fā)性成分含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。由香梨揮發(fā)性成分的總離子流圖（圖1）可以看出，貯藏初期（第0 天）香梨揮發(fā)性成分的總離子流圖色譜峰少且峰高也低，隨著低溫貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，香梨揮發(fā)性成分的總離子流圖中色譜峰的數(shù)量及峰高都明顯增加。

圖1 低溫貯藏過(guò)程中香梨揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion flow diagram of the volatile components of the fragrant pear during low-temperature storage

在低溫貯藏過(guò)程中，香梨中揮發(fā)性成分含量的變化見(jiàn)表2。由表2 可以看出采用1-MCP 處理結(jié)合低溫貯藏對(duì)香梨果實(shí)揮發(fā)性成分的影響顯著（P＜0.05）。在貯藏初期（第0 天），香梨果實(shí)中只檢測(cè)出19 個(gè)揮發(fā)性成分，揮發(fā)性成分的總含量為52.72 μg/kg，其中己醛、2-己烯醛、苯甲酸乙酯、苯甲醛、己酸乙酯、己醇、3-己烯-1-醇等化合物的含量較高，超過(guò)了1.0 μg/kg，而其余成分的含量都低于1.0 μg/kg，說(shuō)明貯藏初期香梨果實(shí)中主要揮發(fā)性成分為醛類，這與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果基本一致[4,18]。隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，1-MCP 處理組（1-MCP）和對(duì)照組（CK）香梨果實(shí)中大部分揮發(fā)性成分的含量發(fā)生了顯著變化（P＜0.05）。在這些揮發(fā)性成分中，己醇、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、2-己烯-1-醇，乙酸酯、庚酸乙酯、丁酸己酯、辛酸乙酯和丁酸-2-己烯酯的含量隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而增加，己酸乙酯作為梨的特征揮發(fā)性成分[19]，其變化尤為明顯，從初始的3.67 μg/kg（第0 天）增加至57.46 μg/kg（CK120），成為香梨果實(shí)中含量最高的揮發(fā)性成分，而3-己烯-1-醇、苯甲醛、苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯的含量隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而減少；α-法尼烯是香梨中檢測(cè)出的唯一萜烯類揮發(fā)性成分，其含量相對(duì)較低，在貯藏過(guò)程中變化不顯著（P＞0.05）；己醛和2-己烯醛具有青草香味，是香梨貯藏初期的主要揮發(fā)性成分，它們的含量隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)呈先增加后減少的趨勢(shì)。

貯藏后期（第120 天）時(shí)，（CK120）香梨果實(shí)中揮發(fā)性成分檢測(cè)出20 個(gè)揮發(fā)性成分，1-MCP 處理組（1-MCP）和對(duì)照組（CK）香梨中揮發(fā)性成分的總含量分別為142.18 和169.60 μg/kg，其含量是貯藏初期（第0 天）香梨果實(shí)揮發(fā)性成分含量的2.70 和3.22 倍，其中己醇、己醛、2-己烯醛、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、2-己烯-1-醇，乙酸酯等化合物的含量較高，超過(guò)了1.0 μg/kg。在這些揮發(fā)性成分中，乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯和辛酸乙酯的變化尤為明顯，在貯藏后期（第120 天）它們的含量是貯藏初期（第0 天）的10 倍以上，尤其是對(duì)照組（CK120）的乙酸乙酯是貯藏初期（第0 天）29.85 倍。陳楊楊[20]研究了五個(gè)品種的梨果實(shí)在4 ℃下貯藏后香氣含量的變化，其中庫(kù)爾勒香梨的香氣含量在貯藏后期較貯藏前期增加，這與本試驗(yàn)結(jié)果相似。乙酸乙酯是一種微帶果香的酯，它的水平升高通常與過(guò)熟和/或無(wú)氧代謝有關(guān)[21]，說(shuō)明在貯藏過(guò)程中乙酸乙酯可作為香梨果實(shí)品質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

從香梨果實(shí)中檢測(cè)出的揮發(fā)性成分包括醇類、醛類、酯類和萜烯類，其中醛類和酯類的含量較高，醇類和萜烯類含量相對(duì)較低，說(shuō)明醛類和酯類是香梨果實(shí)中主要的揮發(fā)性成分（圖2）。在貯藏初期（第0 天），香梨果實(shí)中醛類的含量最高，占揮發(fā)性成分總量的61.51%，這與李芳芳等報(bào)道的結(jié)果相似[7]，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，醛類含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，然而醛類占揮發(fā)性成分總量的百分率持續(xù)下降，在貯藏后期（第120 天），1-MCP 處理組和對(duì)照組的醛類占揮發(fā)性成分總量的百分率分別降至44.44%和28.32%；酯類的含量在貯藏初期（第0 天）僅次于醛類，占揮發(fā)性成分總量的30.82%，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，酯類含量呈持續(xù)上升趨勢(shì)，在貯藏120 d 時(shí)，1-MCP 處理組和對(duì)照組的酯類占揮發(fā)性成分總量的百分率分別增加至54.38%和68.27%；醇類含量也隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而穩(wěn)定增加，而杜林笑[22]關(guān)于1-MCP 處理庫(kù)爾勒香梨的研究中發(fā)現(xiàn)，貯藏前期香梨果實(shí)的香氣成分含量最高為醇類，1.0 和5.0 μL/L 1-MCP 處理的果實(shí)中醇類相對(duì)含量分別為25.35%、17.62%；在貯藏中期和貯藏末期，1-MCP 處理組和對(duì)照組香梨果實(shí)香氣成分含量最高均為醛類，這與本研究有明顯區(qū)別，可能是因?yàn)橄憷娴姆N植地、成熟批次與采摘時(shí)間不同所致。王震等[23]在蘋果低溫貯藏試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)酯類、醇類和總的揮發(fā)性成分隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而增加，與本研究結(jié)果基本一致。此外，1-MCP 處理組醇類、酯類和總揮發(fā)性成分均比對(duì)照組低（P＜0.05），說(shuō)明采用1-MCP 處理能夠抑制香梨貯藏過(guò)程中揮發(fā)性成分的產(chǎn)生及變化，這與Hendges 等[24]的研究結(jié)果相似。

2.3 香梨貯藏過(guò)程中揮發(fā)性成分變化的主成分分析

以第0 天、1-MCP 處理組（M）和對(duì)照組（CK）的樣品中揮發(fā)性成分的含量為數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，獲得了樣品的揮發(fā)性成分的主成分載荷圖（圖3）。在本研究中，PC-1 和PC-2 的累積百分率達(dá)到了99%，說(shuō)明這兩個(gè)主成分能夠很好地解釋原有數(shù)據(jù)的變化。由圖3 可以直觀地看出，不同樣品與各揮發(fā)性成分間的相關(guān)關(guān)系，樣品及揮發(fā)性成分在圖中所處位置及其距離遠(yuǎn)近，反應(yīng)了彼此間的相關(guān)性。通過(guò)主成分分析，將眾多樣品和揮發(fā)性成分指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了區(qū)分，香梨樣品主要分布載荷圖的中間，苯甲醛、3-己烯-1 醇、苯甲酸乙酯和苯甲酸甲酯出現(xiàn)在左下方，己醛和己烯醛出現(xiàn)載荷圖的右上方，而己醇、α-法尼烯和其余酯類出現(xiàn)在右側(cè)中間位置。第0 天和第30 天（CK30 和M30）樣品分布在左側(cè)中間，與苯甲醛、3-己烯-1 醇、苯甲酸乙酯和苯甲酸甲酯的距離近，而隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，第120 天（CK120）位于右側(cè)下方，它與酯類（不包括苯甲酸乙酯和苯甲酸甲酯）距離近。此外，在M120處理與CK120 的距離較大，而M120 與CK90 的距離近，說(shuō)明1-MCP 處理貯藏120 d 與對(duì)照組90 d 的揮發(fā)性成分組成相似，采用1-MCP 處理能抑制香梨果實(shí)揮發(fā)性成分的變化。

圖3 香梨果實(shí)揮發(fā)性成分的主成分分析Fig.3 Principal component analysis of the volatile components of fragrant pear fruit

3 結(jié)論

揮發(fā)性成分是構(gòu)成果品質(zhì)量的重要因素之一，然而果實(shí)揮發(fā)性成分種類及含量受品種、氣候、生長(zhǎng)期、貯藏、加工等諸多因素影響。庫(kù)爾勒香梨是新疆重要的特色果品之一，目前香梨貯藏過(guò)程中理化品質(zhì)方面的研究報(bào)道較多，而有關(guān)貯藏過(guò)程中揮發(fā)性成分的研究鮮有報(bào)道。本研究采用GC-MS 技術(shù)分析了1-MCP處理結(jié)合低溫貯藏對(duì)香梨揮發(fā)性成分的影響，共檢測(cè)出20 種揮發(fā)性成分，第0 天的香梨果實(shí)中己醛、2-己烯醛、苯甲酸乙酯、苯甲醛、己酸乙酯、己醇、3-己烯-1-醇等化合物的含量較高，超過(guò)了1.0 μg/kg，其中醛類的含量占比最高（61.51%）；隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，香梨果實(shí)中醛類物質(zhì)含量先增加后減少，萜烯類無(wú)明顯變化，而酯類、醇類和總揮發(fā)性成分均穩(wěn)定增加，尤其是酯類增加幅度最大，在貯藏第120 天時(shí)，1-MCP 處理組和對(duì)照組的酯類從第0 天的26.55 μg/kg分別增加至77.32 和115.80 μg/kg，并成為香梨果實(shí)中占比最大的揮發(fā)性成分種類。此外，1-MCP 處理能夠抑制香梨果實(shí)中揮發(fā)性成分的變化，尤其對(duì)乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯等酯類揮發(fā)性成分的形成抑制效果明顯。綜合來(lái)看，低溫貯藏過(guò)程中，香梨果實(shí)會(huì)產(chǎn)生大量揮發(fā)性成分，形成具有成熟果實(shí)的香氣，而1-MCP 處理能夠抑制香梨貯藏過(guò)程中揮發(fā)性成分的產(chǎn)生，從而延長(zhǎng)香梨的貯藏期。此外，乙酸乙酯和己酸乙酯在香梨貯藏過(guò)程中持續(xù)增加，且增加幅度較大，可作為香梨貯藏過(guò)程中質(zhì)量監(jiān)測(cè)的潛在指標(biāo)。