3種精油處理對鮮切西蘭花品質的影響

黃文部 馬菀笛 文 豪 何靖柳 秦 文

(四川農業大學食品學院，四川 雅安 625014)

3種精油處理對鮮切西蘭花品質的影響

黃文部 馬菀笛 文 豪 何靖柳 秦 文

(四川農業大學食品學院，四川 雅安 625014)

為探究肉桂、牛至、茴香精油對鮮切西蘭花貯藏品質的影響，采用主成分分析法分析11個指標，并建立綜合評價函數，篩選最佳精油處理組。主成分分析篩選出3個主成分，第1主成分反映菌落總數、呼吸強度、失重率、VC含量、葉綠素含量、香氣得分和褐變程度得分7個指標的信息；第2主成分反映總黃酮、多酚氧化酶和過氧化物酶的信息；第3主成分反映總酚的信息。3個主成分累積方差貢獻率為86.462%，能夠較好地反映原始數據的信息。結果表明，3種精油中以肉桂精油處理組的綜合得分最高，可有效延緩葉綠素、VC的下降，保持較高的總酚和總黃酮，有利于鮮切西蘭花的貯藏保鮮。

鮮切西蘭花；精油；品質；主成分分析

Abstract： 11 traits of the effect of cinnamon, oregano, fennel oil on quality of fresh-cutting broccoli were analyzed by principal component analysis (PCA) method in this study. An assessment model was established to screen the best essential oil treatment. 3 principal components were screened out through principal component analysis which accounted for 86.462% of the total variance. Frist principal component reflect the information of the total number of colonies, respiration intensity, weight loss rate, VC content, chlorophyll content, aroma score and browning degree score. The second one used to obtain he information of the total flavonoids, PPO and POD. The third one reflected the information of the total phenolic. The results showed that the quality score of fresh cut broccoli treated with different essential oils was the highest (0.34) in the cinnamon group (2 d), as to effectively delayed the decline of chlorophyll, vitamin C, maintaining a high total phenol and total flavonoids. Thus, the cinnamon oil was conductive to fresh-cutting broccoli preservation.

Keywords： fresh-cutting broccoli; essential oil; quality; principal component analysis

西蘭花(brassicaoleraceaL.var.italica)又名綠菜花、青花菜。它非常適合于鮮切加工，以其新鮮、方便、營養、無公害、可供消費者直接食用或烹飪等的特點，有著廣闊的市場前景[1]，然而西蘭花采后代謝活動十分旺盛，易發生褪綠黃化、切面褐變、腐爛等品質劣變[2-3]，貨架期縮短，大大降低鮮切蔬菜的商品價值。目前，鮮切西蘭花的保鮮有物理法、化學法和生物法三類。物理保鮮方法成本較高；化學保鮮方法有臭氧[4]、曲酸[5]、水楊酸[6]處理等，但很多化學物質對人體健康會產生不良影響，王丹等[7]以次氯酸鈉、去離子水及酸性電解水清洗鮮切西蘭花，發現酸性電解水清洗的保鮮效果可等同次氯酸鈉。隨著人們食品安全意識的提高，安全、高效的天然提取物越來越被重視。

植物精油(Plant Essential Oil)，也稱揮發油(Volatile Oil)是萃取于植物中的特有芳香物質[8]。植物精油安全無毒且具有一定的抗菌性，是一類綠色、健康的天然保鮮劑。近年來，植物精油用于鮮切果蔬保鮮成為國內外學者的研究熱點[9]。研究發現植物精油對萵苣[10]、生菜[11-12]、杏[13]、蘋果[14-15]和哈密瓜[16]等鮮切果蔬具有很好的抗菌保鮮效果，說明植物精油在鮮切果蔬上具有一定研究和應用價值。植物精油在鮮切果蔬上的應用主要有2個方面：① 植物精油對鮮切果蔬病原菌的抑菌作用；② 植物精油對鮮切果蔬品質的影響。Azarakhsh等[17]研究了不同質量濃度(0.1%，0.3%，0.5%)的檸檬草精油結合甘油等涂膜劑對鮮切菠蘿保鮮效果的影響，發現檸檬草精油可以降低鮮切菠蘿的呼吸速率和菌落總數，0.3%和0.5%的檸檬草精油可以使微生物總數顯著低于對照組(P<0.05)。馮可等[18]研究發現當含有0.3%，0.5%牛至精油時，鮮切菠蘿的過氧化物酶和過氧化氫酶活性呈下降趨勢，而其他處理組則顯著升高。在鮮切蘋果上，肉桂精油比迷迭香精油能更有效抑制呼吸作用[19]。研究發現，肉桂精油對細菌、霉菌和酵母均有很強的抑制作用，對霉菌的抑制效果最佳[20]；牛至精油對鼠傷寒沙門氏菌有較好抑制作用，與白藜蘆醇具有協同抑菌作用[21]。目前未見植物精油應用于鮮切西蘭花的報道。

主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)是通過降維技術把多個變量化為少數幾個主成分，能客觀地確定各個指標的權重，已被廣泛應用到果蔬品質分析中[22-23]，目前尚未有采用PCA分析西蘭花品質的報道。

項目組前期分離純化的西蘭花病原真菌(NCBI登錄號：MF040794)為鏈格孢菌屬真菌(Alternaria.spp)，與劉毅[24]的研究結果一致，回接24 h后鮮切西蘭花切面嚴重褐變，花球部分黃化，說明該菌對鮮切西蘭花貨架期品質有重要影響。通過精油抑菌預試驗發現牛至精油、茴香精油和肉桂精油的抑菌效果較好，對應的最小殺菌濃度(Minimum Fungicidal Concentration，MFC)分別為0.60，0.60，0.15 μL/mL。因此，本試驗進一步研究植物精油對鮮切西蘭花的保鮮效果，以期為鮮切西蘭花能更好地供應市場提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

西蘭花(brassicaoleraceaL.var.italica)：冬至綠，雅安市吉選超市；

植物精油：吉安市國光香料廠；

丙酮、沒食子酸、碳酸鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、無水乙醇、蘆丁、冰醋酸、乙酸鈉、鄰苯二酚、石英砂、碳酸鈣、鄰苯二甲酸氫鉀、酚酞、抗壞血酸、偏磷酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、草酸、氯化鋇：分析純，成都市科龍化工試劑廠；

福林酚：分析純，北京索萊寶科技有限公司。

1.1.2 主要儀器與設備

全波長酶標儀：Varioskan flash型，美國Thermo Fisher Scientific公司；

微波科學實驗爐：ORW08S-3H型，南京澳潤微波科技有限公司；

紫外可見分光光度計：UV-1800PC型，上海美譜達儀器有限公司；

高速冷凍離心機：X3R型，美國Thermo Fisher Scientific公司；

單人雙面凈化工作臺：SW-CJ-1F型，蘇州凈化工程公司。

1.2 方法

1.2.1 精油處理 選擇花球整齊緊湊、花形好、色澤深綠、花蕾小、大小基本一致的西蘭花，切分成5 cm左右的花球，用一定濃度的精油溶液(0.60 μL/mL牛至精油、0.60 μL/mL茴香精油、0.15 μL/mL肉桂精油)按照料液比1∶10 (g/mL)清洗2 min，于超凈工作臺中瀝干，采用單層PE保鮮膜(厚度0.021 mm)包裝，每盤約50 g，以無菌水清洗的鮮切西蘭花為對照組，于(4±0.5) ℃下貯藏，每2 d隨機抽取2盤，測定相關指標，共測定6次。

1.2.2 指標測定

(1) 感官評價：預試驗中發現4 ℃條件下，西蘭花的花球黃化、質地、亮度和開放程度無顯著差異，因此主要測定香氣和褐變程度。參考文獻[25]制訂的感官評價標準見表1。評價小組由10名經過專業培訓的食品專業學生組成。

(2) 呼吸強度測定：靜置法[26]46-48，西蘭花約為100 g，密閉時間1 h，重復3次。

(3) 葉綠素含量測定：分光光度法[26]32-33，稱取2.0 g果蔬樣品用80%丙酮進行研磨提取，在波長663，645 nm處分別比色測定提取液的吸光度值。重復3次。按Amon公式計算提取液中葉綠素a和葉綠素b的質量濃度，果蔬組織中葉綠素的含量為葉綠素a和葉綠素b的質量濃度之和，以每克果蔬組織鮮重中所含葉綠素的質量表示，即mg/g。

(4) 失重率測定：稱重法[26]21，拆開包裝稱重，稱重結束后立即用保鮮膜包裝。每個樣品重復3次，取平均值。按式(1)計算失重率。

(1)

式中：

表1 感官評價標準

C——失重率，%

m1——貯藏前質量，g；

m2——貯藏后質量，g。

(5) VC含量測定：紫外分光光度快速測定法[27]，在波長243 nm處測定其吸光度，用抗壞血酸標品繪制標準曲線。

(6) 多酚氧化酶(Polyphenol Oxidase，PPO)和過氧化物酶(Peroxidase，POD)活性的測定：參照曹建康[26]101-104的分光光度法并稍作修改。分別在波長470，420 nm處測定OD值，每隔30 s記錄一次，連續測定，獲取6個點的數據，重復3次。

(7) 總酚含量的測定：參考馮曉汀等[28]的福林酚法，并稍作修改，準確稱取2 g樣品，加入70%丙酮10 mL，研磨。浸提2 h后離心，收集上清液稀釋20倍備用；取稀釋后的上清液1.0 mL，加入去離子水1 mL，取0.5 mL稀釋2倍的福林酚溶液，加入10%碳酸鈉2 mL，室溫下反應2 h，并于765 nm處測定吸光度值；從標準曲線[式(2)]上查得相對應的濃度，計算出樣品中總酚的含量。

A=0.025 3C+0.003 4 (R2=0.999 8)，

(2)

式中：

A——吸光值；

C——測定試管中(總體積4.5 mL)總酚含量，μg。

(8) 總黃酮含量的測定：NaNO2—Al(NO3)3比色法[29]，準確稱取2 g樣品，加入70%乙醇20 mL，研磨。80 ℃加蓋浸提1 h后離心(10 000×g，20 min，4 ℃)，收集上清液(記錄上清液體積)；取上清液1.0 mL，置于15 mL比色管中，加入70%乙醇2 mL，5% NaNO20.6 mL，放置5 min后，加入10%的Al(NO3)3的溶液0.6 mL，搖勻，再放置5 min后加入質量分數4% NaOH溶液4 mL，用70%乙醇定容至15 mL，搖勻，放置10 min后，在510 nm波長處測定吸光值。

(9) 菌落總數的測定：按GB 4789.2—2016執行。

1.3 數據處理

采用SPSS 20.0軟件對數據進行方差分析和主成分分析，用最小顯著性差異法(Least Significant Difference，LSD)對差異顯著性進行分析，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。用Origin 8.0對數據進行擬合并作圖。

2 結果與分析

2.1 鮮切西蘭花貯藏期間品質指標數值與相關性分析

精油處理對鮮切西蘭花貯藏品質的影響見表2。

由表2可知，鮮切西蘭花貯藏期的品質評價指標較多，而且隨著貯藏時間的變化而變化。貯藏期間經過茴香精油處理的西蘭花其菌落總數上升較慢，貯藏8 d為5.31 lg CFU/g，高于肉桂精油組(5.54 lg CFU/g)和牛至精油組(6.02 lg CFU/g)，但是香氣得分在三者中最低，無法對鮮切西蘭花進行準確的分析和評價。針對這種情況，通過相關性分析，各指標之間若具有一定的相關性，可采用主成分分析。由表3可知，不同樣品不同貯藏期的指標之間有一定的相關性，PPO和POD、總黃酮的相關性較大，菌落總數和呼吸強度、失重率、VC含量、葉綠素含量、香氣得分、褐變程度相關性較大，說明西蘭花的呼吸強度、失重率、褐變程度等與微生物的繁殖有較大關系。因此采用主成分分析方法，可以將11個指標轉換為2～3個主成分，并且這些主成分既互不相關，又能綜合反映原指標，從而對不同精油處理后鮮切西蘭花的品質進行評價，篩選出合適的精油處理組。

表2 精油處理對鮮切西蘭花貯藏品質的影響?

續表2

組別貯藏天數/d葉綠素/(mg·g-1)香氣得分褐變程度得分總酚/(10-2mg·g-1)總黃酮/(10-2mg·g-1)00.22±0.01a4.38±0.31a5.00±0.27a53.21±0.67a55.82±0.89a20.20±0.01a4.20±0.22a4.88±0.20a65.40±0.89a90.23±1.01a牛至40.15±0.01a4.14±0.11a4.13±0.17a61.48±1.21a113.62±2.34a精油60.12±0.01a4.13±0.09a4.00±0.14a53.84±1.42a85.82±0.77a80.09±0.01a3.83±0.31a3.71±0.25a55.67±1.94a75.03±2.13a100.10±0.01a3.57±0.23a3.29±0.15a52.98±1.32a55.82±1.04a00.21±0.01a3.90±0.11a5.00±0.14a57.19±1.55b64.49±1.45b20.16±0.01b3.86±0.17a3.88±0.17b49.04±0.31b112.49±0.81b茴香40.15±0.01a3.71±0.13b3.38±0.20b56.71±0.78b95.44±0.99b精油60.14±0.01a3.33±0.24b3.38±0.12b60.32±2.13b84.49±3.41a80.11±0.00a3.25±0.12b3.29±0.13b48.72±1.43b55.77±1.41b100.11±0.01a2.80±0.09b2.50±0.10b48.79±0.87b64.49±1.48b00.22±0.01a4.85±0.08b5.00±0.09a56.62±2.33b58.76±1.27a20.16±0.01b4.20±0.22a5.00±0.06a64.26±1.45a116.50±2.33b肉桂40.15±0.01a4.14±0.15a4.50±0.17a51.01±0.98c129.17±1.37c精油60.13±0.01a3.83±0.19ab4.43±0.21a78.75±0.42c98.76±1.78b80.11±0.00a3.75±0.12a4.33±0.14c54.88±0.88a61.57±1.36b100.11±0.01a3.71±0.07a3.71±0.10c54.05±1.45a58.76±1.78a00.21±0.01a5.00±0.07b5.00±0.11a54.33±1.74a61.35±2.04ab20.16±0.01b4.00±0.12a4.78±0.06a47.73±1.77b93.16±2.34aCK40.17±0.01a4.00±0.17ab3.56±0.11b60.53±1.03a104.54±1.26d60.12±0.01a3.88±0.20ab3.25±0.12b99.13±3.16d71.35±2.78c80.09±0.01a3.83±0.12a3.07±0.10b52.70±2.11a65.38±2.35b100.08±0.00a3.14±0.10ab2.00±0.11d48.61±0.84b41.35±1.06c

? 表中a、b、c表示差異顯著性，有相同字母表示差異不顯著。

表3 鮮切西蘭花貯藏品質指標之間的相關性分析

2.2 不同精油處理鮮切西蘭花品質指標的主成分分析

采用隸屬函數進行標準化處理，通過SPSS 20.0軟件對標準化值進行主成分分析。經 SPSS 軟件分析得到，KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)檢驗系數為0.790，且巴特利特球形檢驗(Bartlett)統計值的顯著概率為0.000，說明原始變量可以進行主成分分析[30]。通過SPSS 20.0軟件將鮮切西蘭花貯藏期間的11項指標轉化為11個主成分(表4)。結果表明，前3個主成分的貢獻率分別為53.381%，23.765%，9.316%，累計貢獻率為86.462%，可以代表各成分大部分的信息。因此，選取前3個主成分作為鮮切西蘭花貯藏品質的重要主成分。

通過SPSS 20.0軟件繪制鮮切西蘭花貯藏期間的3個主成分的特征向量(表5)和11項指標的載荷圖，見圖1。第1主成分反映菌落總數、呼吸強度、失重率、VC含量、葉綠素含量、香氣得分和褐變程度得分7個指標的信息；第2主成分方差反映總黃酮、PPO和POD 3個指標的信息；第3主成分方差反映總酚的信息。通過載荷絕對值大小進行分析，絕對值越大對成分貢獻率越大，由此得到第1主成分中貢獻率大小順序為：VC含量>葉綠素含量>失重率>菌落總數>褐變程度得分>呼吸強度>香氣得分，第2主成分中貢獻率大小順序為：POD>PPO>總黃酮。

通過成分得分系數矩陣(表6)，以第1、2、3主成分(Y1、Y2、Y3)的得分系數為權重，得出式(3)～(5)，計算3個主成分的得分，最后根據貢獻率(表4)得到式(6)，通過式(6)計算各個處理組對鮮切西蘭花保鮮效果的綜合得分(Z)(圖2)。

表4精油處理對鮮切西蘭花貯藏品質影響的特征值和貢獻率

Table 4 Eigenvalue and contribution rate of effects of essential oil treatments on fresh-cutting broccoli during storage

成分初始特征值合計方差的/%累積/%15.87253.38153.38122.61423.76577.14631.0259.31686.46240.5815.28491.74650.3042.76794.51360.2292.08596.59970.1281.16197.75980.1020.92998.68890.0680.61499.302100.0480.43299.734110.0290.266100.000

表5 3個主成分的特征向量

圖1 精油處理對鮮切西蘭花貯藏品質影響在主成分空間上的載荷

Figure 1 Loading diagram in principal component space of effects of essential oil treatments on fresh-cutting broccoli during storage

表6精油處理對鮮切西蘭花貯藏品質影響的成分得分系數矩陣

Table 6 Component score coefficient of effects of essential oil treatments on fresh-cutting broccoli during storage

因子成分123PPO(X1)0.0440.3330.034POD(X2)-0.0020.358-0.159菌落總數(X3)-0.1560.0800.093呼吸強度(X4)-0.142-0.1180.186失重率(X5)-0.1570.0610.150VC(X6)0.163-0.0030.121葉綠素(X7)0.160-0.0610.009香氣(X8)0.139-0.0740.208褐變程度(X9)0.151-0.0730.061總酚(X10)0.0170.1340.892總黃酮(X11)0.0700.295-0.162

Y1=0.044X1-0.002X2-0.156X3-0.142X4-0.157X5+0.163X6+0.16X7+0.139X8+0.151X9+0.017X10+0.07X11，

(3)

Y2=0.333X1+0.358X2+0.08X3-0.118X4+0.061X5-0.003X6-0.061X7-0.074X8-0.073X9+0.134X10+0.295X11，

(4)

Y3=0.034X1-0.159X2+0.093X3+0.186X4+0.150X5+0.121X6+0.009X7+0.208X8+0.061X9+0.892X10-0.162X11，

(5)

Z= 0.533 52Y1+0.237 8Y2+0.093 16Y3。

(6)

圖2 精油處理對鮮切西蘭花貯藏品質影響的綜合得分

Figure 2 Comprehensive score of effects of essential oil treatments on fresh-cutting broccoli during storage

由圖2可知，4種處理貯藏0 d的綜合得分低于貯藏2 d的，原因是經過切割處理的西蘭花呼吸強度顯著高于貯藏2 d的，呼吸強度越大，綜合得分越低。同時，貯藏期間總酚和總黃酮含量呈現上升趨勢，總酚和總黃酮含量越大，綜合得分越高。不同精油處理對鮮切西蘭花的影響差異較大。貯藏2 d時，綜合得分肉桂精油>牛至精油>茴香精油和對照組。但隨著貯藏時間的延長，牛至精油組的綜合得分迅速下降。整個貯藏期間，綜合得分以肉桂精油組最高，且持續高于對照組和其它精油組，說明肉桂精油對鮮切西蘭花具有良好的保鮮效果。

3 結論

本研究通過測定不同精油處理鮮切西蘭花的PPO活性、POD活性、菌落總數、呼吸強度、失重率、VC含量、葉綠素含量、香氣得分、褐變程度得分、總酚和總黃酮含量11個指標，利用主成分分析法，建立綜合評價函數，得到每個處理的最終綜合得分，并以此篩選最佳的精油種類。結果表明，通過主成分分析有效地提取了前3個主成分，累積方差貢獻率達到86.462%，能夠代表原來11個品質指標的絕大部分信息；通過因子得分系數和貢獻率計算主成分得分及綜合得分，根據綜合得分得到肉桂精油對鮮切西蘭花的保鮮效果最好，但牛至和茴香精油保鮮效果不顯著，可能是濃度不適宜，也可能是這2種精油不適合用于西蘭花。綜上所述，可以認為0.15 μL/mL的肉桂精油適合用于鮮切西蘭花的保鮮。

肉桂精油在果蔬保鮮上具有一定應用價值，但精油使用的最大問題在于其對感官品質的影響，如果結合電子鼻、氣相色譜-質譜聯用技術進一步分析精油殘留及其對感官的影響，會更加完善肉桂精油用于鮮切西蘭花的理論。

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Quality evaluation of fresh-cutting broccoli under different essential oil treatments based on principal component analysis

HUANG Wen-buMAWan-diWENHaoHEJing-liuQINWen

(InstituteofFood,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an,Sichuan625014,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.029

黃文部，男，四川農業大學在讀碩士研究生。

秦文(1967—)，女，四川農業大學教授，博士。 E-mail: 420942276@qq.com

2017—02—07