1MCP處理對冷藏期間花牛蘋果香氣成分和果實品質的影響

王寶春,頡敏華,,*,王學喜,吳小華,陳 柏,張 鑫,牛濟軍

(1.甘肅農業大學園藝學院,甘肅蘭州 730070; 2.甘肅省農業科學院農產品貯藏加工研究所,甘肅蘭州 730070; 3.甘肅亞盛實業(集團)股份有限公司,甘肅蘭州 730000)

王寶春1,頡敏華1,2,*,王學喜2,吳小華2,陳 柏2,張 鑫1,牛濟軍3

(1.甘肅農業大學園藝學院,甘肅蘭州 730070; 2.甘肅省農業科學院農產品貯藏加工研究所,甘肅蘭州 730070; 3.甘肅亞盛實業(集團)股份有限公司,甘肅蘭州 730000)

以花牛蘋果為試材,研究了1-甲基環丙烯(1-MCP)處理對花牛蘋果在低溫貯藏期間果實硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、呼吸速率、乙烯釋放速率及香氣成分的種類數量和相對含量的影響。結果表明:貯藏6個月時,1-MCP處理花牛蘋果果實硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量分別為7.53 kg·cm-2、15.57%和0.29%,比同期對照分別高53.2%、1.2%和5.3%,同時抑制果實的呼吸強度和乙烯的生成。1-MCP能顯著減少果實貯藏期間酯類、醇類、酸類、醛類和其他類成分種類和相對含量,處理果中酯類、醇類、酸類、醛類和其他類香氣成分種類比同期對照分別減少了41.9%、15.5%、17.1%、50%、11.9%。在低溫貯藏條件下,1-MCP能顯著減少花牛蘋果貯藏期間香氣的種類,降低各類香氣的含量,提高花牛蘋果的貯藏品質。

花牛蘋果,1-MCP,香氣成分,果實品質,低溫

甘肅花牛蘋果具味美、色艷、高樁等品質,被譽為蘋果之“王冠”。花牛蘋果是中國在國際市場上第一個獲得正式商標的蘋果品種[1],水果香氣具有含量低、成分復雜且不穩定等多個特點[2]。水果中含有的揮發性香氣物質約有2000多種,包括酯類、萜類、內酯類、醛類、醇類、羰基化合物和一些含硫化合物[3]。這些香氣物質可以客觀反映不同水果的風味特點,是對果實風味品質進行評價的重要指標[4],而且香氣越濃郁的水果越受人們的喜愛[5]。目前蘋果中已鑒定出350多種香氣成分,但只有少數含量超過味感閾值的物質對果實的風味具有重要影響[6]。蘋果在貯存過程中香氣成分會發生變化,因此測定其香氣物質,分析香氣成分組成,對其品質鑒定及貯藏保鮮具有重要的意義[7]。一些保鮮措施盡管顯著地延長了果實的貯藏期,但對果實香氣品質有影響,香氣的缺失影響消費者的購買欲,大大降低了果實的商品價值[8]。

1-MCP(1-methylcyclopropene,1-甲基環丙烯)是一種新型乙烯作用抑制劑,具有廣譜、無毒、無殘留、低量、高效等優點[9],能夠與乙烯受體結合,通過阻斷乙烯與受體的結合,使得乙烯生理效應無法完成,進而抑制乙烯對水果等園藝產品的催熟作用[9],很好地保持產品的硬度、營養成分,達到保鮮的效果。蘋果屬典型的呼吸躍變型果實,1-MCP對其具有顯著的保鮮效果[10]。研究表明1-MCP可抑制蘋果[8]、梨[11]、香蕉[12]、獼猴桃[13]等果實香氣的形成,降低香氣成分的含量,尤其是其中酯類物質的含量。

因此,本實驗選用花牛蘋果為試材,研究了 1-MCP處理在低溫貯藏期間對果實品質的影響,并利用頂空固相微萃取技術吸附蘋果中的香氣成分,結合氣相色譜質譜聯用技術分析其香氣成分[14]。通過計算機檢索并與NIST98質譜庫提供的標準質譜圖對照,探討1-MCP處理對花牛蘋果在冷藏期間香氣物質變化的影響[15],為花牛蘋果的品質鑒定和貯藏保鮮提供可靠的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

花牛蘋果 于2015年9月26日采自甘肅省天水市花牛村管理水平相當的成齡果園。采收七～八成成熟度果實,帶果柄,挑選果皮顏色相對一致、果形端正、果個均勻、無機械損傷、無病蟲害的果實,套發泡網裝入墊塑料薄膜內襯的紙箱,采收后立即運至天水裕源果蔬有限公司處理;1-MCP 美國羅門哈斯中國公司。

SP-3420型氣相色譜儀 北京北風瑞利分析儀器(集團)有限責任公司;GXH-3051H型果蔬呼吸測定儀 北京均方理化科技研究所;MC(BT 224s)電子天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;Clarus 500型氣相色譜、氣相色譜-質譜聯用儀 PerkinElmer美國;手動SPME進樣器(65Lm PDMS/DVB、75Lm CAR/PDMS、100Lm PDMS萃取頭) Supelco美國;恒溫器 成都科林公司。

1.2 實驗方法

1-MCP設0(CK)和1 μL·L-1兩個處理組,3次重復。將采收的果實在0.1 mm厚塑料大帳內按1-MCP設計濃度8 ℃下密閉處理24 h,處理后的蘋果裝入墊塑料薄膜的紙箱內。所有果實置于(-1±0.5) ℃,相對濕度為85%～90%的冷庫內進行貯藏。每隔2個月從對照和1-MCP處理各重復的果實中隨機選取10個果實,置于室溫1 d,用于測定果實硬度和呼吸速率及香氣的成分和相對含量。所有測定重復3次。

1.3 測定方法

1.3.1 果實硬度的測定 參照吳小華等[16]的方法,用FT327型果實硬度計測定,結果用kg·cm-2表示。

1.3.2 可溶性固形物的測定 參照趙波等[17]的方法,用PR-101α糖度計測定可溶性固形物含量,結果用%表示。

1.3.3 可滴定酸含量的測定 參照趙波等[17]的方法,用GMK-855型蘋果酸度計測定,結果用%表示。

1.3.4 呼吸速率的測定 參照吳小華等[16]的方法,用GXH3051型紅外CO2分析儀測定,結果用mg·kg-1·h-1表示。

1.3.5 乙烯釋放速率的測定 參照吳小華[16]等的方法,用SP-3420型氣相色譜儀測定,結果用μL·kg-1·h-1表示。

1.3.6 香氣物質測定 使用頂空固相微萃取(head-space solid-phase microextractions,HS-SPME)和氣相色譜質譜(gas chromatg-raphy mass spectrometrometry,GC-MS)聯用技術測定。將蘋果切碎,取8 g置于20 mL的頂空樣品瓶中。加入1.5 g氯化鈉,密封瓶口,放置于恒溫器30 ℃恒溫30 min。將固相微萃取器的萃取頭通過瓶蓋的橡皮墊插入到樣品瓶中,推出纖維頭,小心不要使萃取頭碰到蘋果果粒,在30 ℃下恒溫吸附30 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,推出纖維頭,同時啟動儀器采集數據。于240 ℃解析8 min,抽回纖維頭后拔出萃取頭。

1.3.6.1 色譜條件 色譜柱:TG-WAX色譜柱(60×0.25,0.5 μm);檢測器:氫火焰離子化檢測器(FID),檢測器溫度250 ℃;進樣器:程序控制毛細管柱(分流/不分流)進樣口(PSS),進樣口溫度240 ℃;載氣:He,柱流量1 mL/min,分流比30∶1;進樣方式:Grob無分流進樣,進樣時分流閥關閉,3 min后分流閥打開:程序升溫:初始溫度為40 ℃以2 ℃/min的速率升溫至100 ℃,再以5 ℃/min的速率升溫至180 ℃,保持8 min。

1.3.6.2 質譜條件 色譜-質譜接口溫度180 ℃;離子源溫度240 ℃;離子化方式EI;電子能量70 eV;掃描質量范圍30～500 u。

1.4 統計分析方法

采用Excel2007軟件和DPS7.0數據處理系統進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 1-MCP處理對貯藏期間蘋果果實硬度的影響

硬度是反映蘋果品質的重要指標,不僅影響果實的口感,而且與果品貯藏加工有密切聯系。從圖1中可以看出,在花牛蘋果貯藏過程中,CK組和1-MCP處理組果實硬度均呈逐漸下降的趨勢,而且CK組下降的幅度更大、速度更快(圖1),冷藏4個月時,CK組果實硬度由采收時的7.9 kg·cm-2下降至5.9 kg·cm-2。1-MCP處理能顯著延緩果實硬度的下降,在冷藏4個月時,果實硬度仍保持在7.5 kg·cm-2,較同期對照高27.1 %,差異達到顯著水平(p<0.05),這與前人的研究相符[17]。

圖1 1-MCP處理對貯藏期間蘋果果實硬度的影響Fig.1 Effect of 1-MCP treatment on fruit firmness during the storage

2.2 1-MCP處理對貯藏期間蘋果可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物主要是指可溶性糖類,測定可溶性固形物含量可以衡量水果成熟情況,以便確定采摘時間。從圖2中可以看出,在花牛蘋果貯藏過程中,CK組和1-MCP處理組可溶性固形物含量均呈先升后降的趨勢,冷藏2個月時,CK組可溶性固形物含量達到峰值,為17.3%。1-MCP處理組推遲了峰值的出現,延遲了果實的后熟,在冷藏4個月時達到峰值,為16.9%,較同期對照提高了14.9%,說明1-MCP處理對可溶性固形物含量的影響并不能達到顯著水平,與前人的研究一致[17]。

圖2 1-MCP處理對貯藏期間蘋果可溶性固形物含量的影響Fig.2 Effect of 1-MCP treatment on fruit soluable solid content during the storage

2.3 1-MCP處理對貯藏期間蘋果可滴定酸含量的影響

水果中的可滴定酸主要是有機酸,這些有機酸可以影響水果的色、香、味和穩定性。可滴定酸與可溶性固形物一樣,是影響果實風味品質的重要因素。對于鮮食品種,一般要求高糖中酸。從圖3中可以看出,在冷藏過程中,CK組和1-MCP處理組花牛蘋果可滴定酸含量均呈下降趨勢,冷藏4個月時,CK組的可滴定酸含量為0.25%。1-MCP處理組延緩了可滴定酸含量的下降,在冷藏4個月時,可滴定酸含量為0.27%,較同期對照提高了8%。說明1-MCP處理對可滴定酸含量的影響并不能達到顯著水平。

圖3 1-MCP處理對貯藏期間蘋果可滴定酸含量的影響Fig.3 Effect of 1-MCP treatment on fruit titriable acidity during the storage

2.4 1-MCP處理對貯藏期間蘋果呼吸速率的影響

呼吸強度是植物體新陳代謝強弱的一個重要指標,與果實的成熟衰老息息相關。從圖 4可以看出,在蘋果貯藏過程中,CK組和1-MCP處理組蘋果呼吸速率總體呈下降的趨勢。CK組果實于冷藏2個月達到呼吸峰值,為 58.05 mg·kg-1·h-1,1-MCP處理能顯著抑制花牛蘋果的呼吸速率,冷藏2個月,處理組果實呼吸速率為34.27 mg·kg-1·h-1,較CK組降低40.9%。說明1-MCP處理能極顯著(p<0.05)抑制貯藏期間果實呼吸速率,延緩果實成熟衰老。

圖4 1-MCP處理對貯藏期間蘋果呼吸速率的影響Fig.4 Effect of 1-MCP treatment on fruit respiratory rate during the storage

2.5 1-MCP處理對貯藏期間蘋果乙烯釋放速率的影響

圖5 1-MCP處理對貯藏期間蘋果乙烯釋放速率的影響Fig.5 Effect of 1-MCP treatment on fruit ethylene release rate during the storage

圖6 1-MCP處理對貯藏期間蘋果各類香氣成分的數量Fig.6 Effect of 1-MCP treatment on fruit various types of aroma components during the storage

乙烯是一種植物激素,具有促進果實成熟的作用,也可加劇果實的后熟和衰老。從圖5可以看出,在蘋果貯藏過程中,CK組和1-MCP處理組蘋果乙烯釋放速率呈先升高后下降的趨勢,CK組于冷藏2個月時達到峰值,峰值為 38.18 μL·kg-1·h-1;1-MCP處理能顯著抑制花牛蘋果的乙烯釋放速率,于冷藏4個月時達到峰值,峰值為16.47 μL·kg-1·h-1,較同期對照降低了48.5%。說明1-MCP能顯著(p<0.05)抑制乙烯的生成以及推遲乙烯釋放的高峰,延緩了果實后熟衰老,抑制了果實香氣的釋放。

2.6 1-MCP處理對貯藏期間蘋果果實香氣成分數量的影響

香氣是果實品質的重要組成部分,近幾年來,越來越受到大家重視。雖然保鮮措施能顯著地延長了果實的貯藏期,但對果實香氣品質有影響,香氣的缺失影響了果實的商品性[18]。經過GC-MS分析發現(圖6),CK組果實在冷藏0、2、4、6個月后分別檢測出75種、78種、82種、86種香氣成分;1-MCP處理果實在冷藏0、2、4、6個月后分別檢測出75種、67種、53種、64種香氣成分,比同期對照分別減少了0、14.1%、35.4%、25.6%。其中,1-MCP處理組在冷藏2、4、6個月時香氣成分分別比同期對照減少了11、29、22種,可見1-MCP在冷藏4個月時影響最大,這可能與內源乙烯的產生量有關。經過GC-MS分析發現,冷藏期內花牛蘋果香氣物質的種類主要有酯類、醇類、酸類、醛類和其他類等。其中,主要是酯類香氣(圖6),共檢測到63種,占香氣成分總數的37.1%;其次是醇類40種,占香氣成分總數的23.5%;酸類、醛類和其它類等物質分別占香氣成分總數的10.0%、10.0%和19.4%。由圖6可以看出,在冷藏期間,1-MCP處理組果實的酯類香氣總數比CK減少了15.6%,在貯藏4個月時酯類香氣種類比CK減少41.9%;醇類香氣比CK組總數也減少了15.5%;同時,1-MCP處理組的酸類香氣種類也比CK減少了17.1%,醛類香氣種類也比CK減少了50%,其它類香氣種類也比CK減少了11.9%。由此可見,1-MCP能顯著(p<0.05)抑制果實貯藏期間酯類、醇類和烷烴類等香氣的產生。

2.7 1-MCP處理對貯藏期間蘋果果實香氣相對含量的影響

表1 1-MCP處理貯藏期間蘋果果實香氣成分的相對含量Table 1 Relative content of aroma compounds in apples treated by 1-MCP during storage

續表

續表

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香氣是客觀反映果實的風味特點、成熟度和果實商品品質的重要指標[19],其含量一般隨著果實的成熟而增加[20]。經GC-MS聯機檢索及資料分析,1-MCP處理組與CK組果實在貯藏期間果實香氣成分的分析結果見表1。由表1可知,蘋果果實香氣中共檢測出170種成分,CK組中4次檢測連續出現的成分有36種,1-MCP處理組中4次檢測連續出現的成分有23種。它們的共有成分有20種,分別是乙酸異丁酯、乙酸丁酯、2-甲基丁基乙酸酯、乙酸戊酯、乙酸己酯、丁酸己酯、異戊酸己酯、己酸戊酯、己酸己酯、辛酸己酯、1-戊醇、正己醇、(±)-6-甲基-5-庚烯基-2-醇、1-辛醇、己酸、辛酸、青葉醛、甲基庚烯酮、十四烷和α-法尼烯。由此可見,花牛蘋果的主要香氣物質為酯類。這就說明在蘋果貯藏期間,1-MCP對果實的香氣成分的形成有一定影響,其抑制了果實貯藏期間香氣揮發性物質的形成,這與前人的研究相符[21]。

3 結論

本研究表明,濃度為1 μL/L的1-MCP處理能夠有效地延緩花牛蘋果在貯藏期間果實硬度和可滴定酸含量的下降,抑制果實呼吸強度,推遲果實乙烯釋放高峰的出現,提高了蘋果的保鮮效果,顯著抑制了花牛蘋果中酯類、醇類和烷烴的產生,也抑制了果實貯藏期間香氣揮發性物質的形成,保持了蘋果果實的香氣品質,但對可溶性固形物含量并無明顯影響。本實驗只研究了1-MCP處理對低溫貯藏條件下花牛蘋果香氣成分的影響,對常溫條件下1-MCP處理對花牛蘋果香氣成分的影響還有待進一步的研究。

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Effects of 1-MCP treatment on fruit quality and aroma components of Huaniu apples during cold storage

WANG Bao-chun1,XIE Min-hua1,2,*,WANG Xue-xi1,WU Xiao-hua1,CHEN Bai1,ZHANG Xin1,NIU Ji-jun3

(1.College of Horticulture,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China; 2.Agricultural Product Storage and Processing Research Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070,China; 3.Gansu Yasheng Industrial(Group)Limited Company,Lanzhou 730000,China)

Huaniu apple as materiol,the effects of 1-methylcyclopropene(1-MCP)on the fruit firmness,soluble solids content,titratable acid content,respiration rate,ethylene release rate,aroma components of the number and relative content during storage were studied. The results showed that the hardness,soluble solid content and titratable acid content of apple treated with 1-MCP were 7.53 kg·cm-2,15.57% and 0.29%,respectively,which were 53.2%,1.2% and 5.3% higher than those of the control,respectively. While 1-MCP treatment inbibited the respiration rate and ethylene production. 1-MCP could significantly reduce the content of esters,alcohols,acids,aldehydes and other components during fruit storage,and the ratio of esters,alcohols,acids,aldehydes and other aroma components while the control over the same period decreased by 41.9%,15.5%,17.1%,50% and 11.9% respectively.Under low temperature storage condition,1-MCP could significantly reduce the aroma types during the storage and reduce the content of various aroma components,and improve the storage quality of the Huaniu apples.

Huaniu apple;1-MCP;aroma components;fruit quality;low temperature

2016-09-14

王寶春(1992-),女,碩士,研究方向:果蔬采后生理及處理技術,E-mail:wangbaochun1992@126.com。

*通訊作者:頡敏華(1970-),女,博士,研究員,主要從事農產品貯藏加工研究工作,E-mail:xieminhuags@126.com。

國家自然科學基金項目(31160345);甘肅省農業科學院果蔬貯藏保鮮與精深加工科研創新團隊建設項目(2014GAAS03)。

TS255.1

A

1002-0306(2017)07-0331-09

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.056