不同貯藏條件下杏果實品質特性的變化分析

陳亮，蔡冬，王妍，尚宏麗，朱艷杰，王思錦*

1. 錦州醫科大學（錦州 121001）；2. 華熙生物科技有限公司（濟南 250101）

嶗山紅杏原產于我國山東省青島市，其果實營養豐富、肉質細膩、纖維很少、耐寒、抗逆性強、坐果率高，適合鮮食或生產加工，其果肉可加工成杏子罐頭、杏脯等；杏仁可制成杏露、杏仁油等食品[1-3]。

嶗山紅杏果實成熟期，相對集中，其貯藏時間極短，常溫條件下的貨架壽命期僅在7 d左右，在0 ℃冷藏條件下也僅為21 d左右，特別容易軟化腐爛，嚴重影響貯藏和流通，限制了嶗山紅杏的經濟效益。鮮杏果實多為冷藏保鮮，也有氣調和涂膜保藏。李自芹等[4]研究新疆鮮杏保鮮技術利用1-甲基環丙烯（1-MCP）處理和殼聚糖涂膜保鮮技術能有效降低杏果實的腐爛率，減緩杏果實營養物質的散失，延長杏果實的貨架期。

電子鼻是一種通過模仿人類和動物的嗅覺能力[5]、能夠分析檢測對象品質的智能仿生檢測儀器[6]，可用于分析樣品、檢測和識別氣體成分類型[7]，具有快速、無損、穩定性好的優點，被廣泛用于監測果蔬的新鮮度、成熟度等品質變化[8]。利用電子鼻檢測不同貯藏條件（常溫、冰溫、1-MCP保鮮劑、殼聚糖涂膜保鮮）下的嶗山紅杏果實氣味變化，快速呈現出圖像，再對所采集到的數據圖像進行比較分析處理，同時研究不同貯藏時間嶗山紅杏果實營養成分的變化，探究嶗山杏果實的最佳貯藏條件。為嶗山紅杏的貯藏提供理論依據，提升其經濟效益。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

嶗山紅杏果實（2020年6月采摘），果實大小均勻，八成熟，無任何機械損傷，保鮮袋冷藏當天運回實驗室，于3～4 ℃冰箱去除田間熱，進行品質和揮發性物質測定。

1-MCP粉劑（天津國家果蔬保鮮工程研究中心）；3, 5-二硝基水楊酸（DNS）試劑、羧甲基纖維素鈉（CMC）、殼聚糖、多聚半乳糖醛酸、碳酸鈉、碘、碘化鉀、硫酸、硫代硫酸鈉、乙醇、氯化鈉、乙酸（均為國藥鼎國藥品有限公司）。

1.2 儀器與設備

BCD-206TS冰箱（青島海爾股份有限公司）；LB100打漿機（中山市綠航電器有限公司）；HM-330氣調儀器（丹麥PBI-Dansensor公司）；PEN3型便攜式電子鼻（德國Airsense公司）；WYT型0～80%手持糖度計（天津市科輝儀表廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 果實處理

將嶗山紅杏果實隨機分成4組，每組約30個，每5 d進行表1的試驗處理，記錄數據。其中，殼聚糖涂膜保鮮參照騰維等[10]方法。

表1 試驗處理

1.3.2 嶗山紅杏果實冰點測定

冰溫是指0 ℃到果蔬冰點之間的溫度區域[11]，冰溫保鮮貯藏是指在0 ℃至果蔬冰點的溫度范圍內貯藏果蔬。選取成熟度一致新鮮的杏果實打漿后，用2層紗布過濾后，得到濾液150 mL，插入溫度記錄儀探頭（測定范圍-18～30 ℃，準確±1 ℃），不斷攪拌濾液，每隔5 min記1次溫度變化。

1.3.3 可溶性固形物

采用WYT型0～80%手持糖度計，每隔5 d測量1次，每組做3個平行。

1.3.4 可滴定酸

參照GB 12456—2021《食品中總酸的測定》。

1.3.5 維生素C含量變化

采用2, 6-二氯靛酚滴定法。氧化劑2, 6-二氯酚靛酚在堿性溶液中會呈現出藍色，而在酸性介質中則呈現出紅色。用藍色的氧化劑2, 6-二氯酚靛酚染料滴定酸性維生素C溶液，兩者會發生氧化還原反應，從而維生素發生脫氫氧化，而2, 6-二氯酚靛酚被還原呈現無色，當滴定溶液呈現紅色則認為達到滴定的終點，從而檢測出維生素C含量[12]。

1.3.6 感官評定

對不同貯藏條件不同貯藏時間的杏果實進行形狀、硬度、顏色、滋味等進行評定，每隔5 d測量1次，每組3個平行。

1.3.7 電子鼻檢測

研究采用德國Airsense公司所研發的PEN3型便攜式電子鼻，該套系統設備共有10個金屬傳感器，其傳感器陣列與性能見表2。

表2 PEN3型便攜式電子鼻標準傳感器陣列與性能

選取等量不同貯藏條件、不同貯藏時間的杏果實，分別放入250 mL燒杯中，用0.05 mm保鮮膜封口，采用頂空吸氣的方法，每隔5 d進行1次電子鼻檢測，應用電子鼻對處于不同貯藏條件下的杏果實所揮發出的氣味進行無損、快速的仿生檢測，利用分析軟件對電子鼻設備收集到的數據圖像進行主成分分析（PCA）、負荷加載分析（LA）和線性判別式分析（LDA），觀察記錄杏果實氣味的變化。

1.3.8 數據分析與處理

數據處理采用SPSS 19.0軟件進行方差分析（ANOVA）與鄧肯多重比較（Duncan test），當P＜ 0.05差異性顯著，試驗結果以Excel 2007和Origin 8.5軟件進行圖表的繪制和相關數據的處理，電子鼻試驗數據采用主成分分析法（PCA）方法進行。

2 結果與分析

2.1 杏果實的冰點

由圖1可知，杏汁溫度會隨著時間變化而下降，溫度下降到接近冰點時，溫度繼續下降，這是因為果蔬的一種物理現象——結冰放熱，此時的果蔬汁液呈液態并不會結冰，汁液處于過冷狀態。隨后溫度又轉而上升，回升到某一相對恒定的溫度持續一段時間，這個環境溫度可以持續幾分鐘。穩定一段時間后，果汁的溫度發生變化，溫度開始緩慢下降，直到大部分果汁被冷凍。從曲線變化趨勢可得，杏果實的冰點為-1 ℃，冰溫區域是在-1～0 ℃。因此試驗選擇-1±0.5 ℃作為其中一個貯藏溫度條件。

圖1 冰點測試結果

2.2 可溶性固形物含量

由圖2可知，在常溫貯藏條件下嶗山紅杏杏果實的可溶性固形物含量呈現先上升后下降的變化趨勢，在20 d左右達到峰值17.6%，冰溫、保鮮劑、涂膜保鮮條件下的變化較為平緩。這種變化是因為在常溫下嶗山紅杏的代謝相對比較旺盛，貯藏過程中的淀粉等物質會分解成糖等物質，使其可溶性固形物含量上升，但隨著生理代謝的進行，營養物質被不斷消耗，這時可溶性固形物含量就會呈現峰值變化，而冰溫、保鮮劑和殼聚糖涂膜保鮮等處理抑制杏果實的生理代謝，使各種營養成分的變化趨于均勻，由此可以說明冰溫、保鮮劑、涂膜保鮮處理相對常溫能更有效保持嶗山紅杏果實品質。

圖2 可溶性固形物含量變化

2.3 可滴定酸含量

由圖3所示，在常溫貯藏條件下嶗山紅杏果實的可滴定酸含量也表現為先上升后下降，在20 d左右達到峰值，而冰溫、保鮮劑、涂膜保鮮條件下變化較為平緩，呈現下降趨勢，說明冰溫、保鮮劑、涂膜保鮮處理能有效延長嶗山紅杏果實保鮮期。

圖3 可滴定酸含量變化

2.4 維生素C含量

由圖4可知，杏果實在貯藏期間的維生素C含量呈下降趨勢，常溫貯藏條件下杏果實維生素C含量變化較其他貯藏條件明顯，貯藏15 d后其含量明顯低于其他3種貯藏條件，可能是由于常溫下杏果實生理代謝較快，其合成速率遠小于其消耗速率，在冰溫和保鮮劑貯藏條件下杏果實維生素C含量相對穩定，能較好地保持杏果實的品質。

圖4 維生素C含量的變化

2.5 感官分析

由表3可知，在冰溫、保鮮劑、涂膜保鮮貯藏條件下能更好地保護杏果實的感官特征，果實外部條件變化情況相對常溫下緩慢，可能是因為杏果實屬于呼吸躍變型水果，冰溫和保鮮劑條件下影響其后熟過程，抑制嶗山紅杏的生理代謝，導致其杏果實感官特征變化較慢，香氣相對偏淡。殼聚糖涂膜保鮮貯藏條件下杏果實變化也相對常溫較好，但較冰溫和保鮮劑相比較差，可能受到其他環境因素的影響。

表3 不同貯藏條件下杏果實感官特性變化

2.6 電子鼻檢測

2.6.1 主成分分析（PCA）不同貯藏條件下的杏果實

PEN3電子鼻系統的PCA分析采用正交變換的方法達到降低維數目，該方法可將多個變量轉化成較少的變量，從而可以通過幾個較少的變量反映原始變量的完整信息，使分析變得簡單[13]。

圖5表示在常溫氣調貯藏溫度條件下第一主成分區分貢獻率為92.90%、第二主成分區分貢獻率為6.22%，貢獻率之和為99.12%，高于90%，圖像無重疊，即運用PCA分析可有效區分出常溫氣調條件下不同貯藏時間杏果實樣品的氣味變化。圖6表示在冰溫貯藏條件下第一主成分區分貢獻率為99.97%，第二主成分區分貢獻率為0.02%，貢獻率之和為99.99%，大部分圖像重疊，可能是由于揮發性氣體成分變化不明顯所致，說明冰溫貯藏的杏果可以最大程度地保持原有杏果品質，可相對延長杏果貨架期。圖7表示在1-MCP保鮮劑貯藏條件下第一主成分區分貢獻率為99.08%、第二主成分區分貢獻率為0.86%，貢獻率之和為99.94%，圖像部分重疊，可能是杏果實揮發性氣體成分相似造成的，說明用1-MCP保鮮劑貯藏的杏果可以較大程度保持原有杏果品質，相對延長杏果的貨架期。圖8是運用電子鼻技術對殼聚糖涂膜保鮮條件下的杏果實的PCA分析示意圖，在殼聚糖涂膜保鮮條件下第一主成分區分貢獻率為92.61%、第二主成分區分貢獻率為4.75%，貢獻率之和為97.36%，高于90%，可以說明這2個主成分就可以基本上代表杏在殼聚糖涂膜保鮮條件下的主要特征信息，且圖像無重疊，即運用PCA分析可以較好區分出殼聚糖涂膜保鮮條件下不同貯藏時間杏果實樣品的氣味變化。

圖5 常溫氣調杏果實氣味變化的PCA分析

圖6 冰溫杏果實氣味變化的PCA分析

圖7 1-MCP保鮮劑處理杏果實氣味變化的PCA分析

圖8 殼聚糖涂膜保鮮處理杏果實氣味變化的PCA分析

2.6.2 線性判別式分析（LDA）不同貯藏條件下的杏果實

LDA是通過縮小組內的差距，擴大各組之間的差距，從而將各組之間的差距顯著地表現出來的一種分析方法[14]。數據所示是不同貯藏條件下杏果實氣味發生變化的LDA分析的二維散點圖。橢圓分別顯示杏果實在不同貯藏時間的數據采集點。不同貯藏時間的數據采集點距離越遠，說明識別杏果實氣味的效果越好。主成分的差異貢獻率越大，說明主成分能夠反映更多的原始氣味信息。

圖9表示在常溫氣調貯藏溫度條件下第一和第二主成分區分貢獻率分別為70.00%和29.27%，其貢獻率之和是99.27%，與PCA分析結果相符。圖10表示在冰溫貯藏溫度條件下第一和第二主成分區分貢獻率分別為95.18%和4.42%，其貢獻率之和是99.60%，圖像區分明顯，因此可以說明LDA分析進一步優化PCA的區分效果，更能反映氣味的變化趨勢。圖11顯示在常溫+保鮮劑貯藏條件下第一和第二主成分區分貢獻率分別為85.28%和14.47%，其貢獻率之和是99.75%，相比于PCA分析，LDA分析區分效果較好，更能明顯反映不同貯藏時間的氣味區別。圖12顯示在殼聚糖涂膜保鮮貯藏條件下第一和第二主成分區分貢獻率分別為81.86%和18.09%，其貢獻率之和是99.95%。因為圖像中不同貯藏時間分區存在有明顯不同，可以通過LDA分析表明不同貯藏時間的杏果實氣味區分效果較好，這與PCA分析數據結果相符。

圖9 常溫氣調杏果實氣味變化的LDA分析

圖10 冰溫杏果實氣味變化的LDA分析

圖11 1-MCP保鮮劑處理杏果實氣味變化的LDA分析

圖12 殼聚糖涂膜保鮮處理杏果實氣味變化的LDA分析

2.6.3 負荷加載分析（LA）不同貯藏條件下的杏果實

LA分析方法可以清楚直觀地看出各傳感器的氣味貢獻率的大小，傳感器響應值越近零，說明此種香味類型貢獻率越低，發揮作用越小；離零越遠，該香型的貢獻率越高，作用越大，是被測樣品的特征香型。圖13～圖16為不同貯藏條件下杏果氣味變化的LA分析結果圖。

由圖13可知，常溫氣調貯藏溫度條件下總貢獻率為99.12%，對其第一、二主成分貢獻率最大的分別是傳感器W1W、W2S，表明杏果實在貯藏過程中硫化物、醇類和部分芳香型化合物成分發揮作用最大。由圖14可知，冰溫貯藏溫度條件下總貢獻率為99.99%，對其第一、二主成分貢獻率最大的分別是傳感器W3C、W5C，表明杏果實在貯藏過程中氨類、烷烴（丙烷等）和芳香化合物成分發揮作用最大。由圖15可知，保鮮劑貯藏條件下總貢獻率為99.91%，對其第一、二主成分貢獻率最大的分別是傳感器W3C、W5C，表明杏果實在貯藏過程中氨類、烷烴（丙烷等）和芳香化合物成分發揮作用最大。由圖16可知，殼聚糖涂膜保鮮貯藏條件下總貢獻率為97.49%，對其第一、二主成分貢獻率最大的分別是傳感器W1W、W1S，表明杏果實在貯藏過程中硫化物和烷烴成分發揮作用最大。

圖13 常溫氣調杏果實氣味變化的LA分析

圖14 冰溫杏果實氣味變化的LA分析

圖15 1-MCP保鮮劑處理杏果實氣味變化的LA分析

圖16 殼聚糖涂膜保鮮處理杏果實氣味變化的LA分析

3 結論

研究常溫（20 ℃）、冰溫（-1±0.5 ℃）、1- MCP保鮮劑、殼聚糖涂膜保鮮4種方法對嶗山紅杏果實進行處理，結果表明：常溫下嶗山紅杏5～8 d時果實品質最好，冰溫、保鮮劑下以及殼聚糖涂膜保鮮條件下均為15～20 d果實品質最佳。通過對不同貯藏條件下嶗山紅杏PEN3電子鼻傳感器響應值變化分析及電子鼻主成分分析，得到冰溫條件下嶗山紅杏風味成分明顯區分其他條件下風味成分，氣體成分比較穩定，屬于貨架期的主要氣味特征，優于保鮮劑、殼聚糖涂膜保鮮和常溫貯藏條件。