紫膠涂膜常溫貯藏對(duì)椪柑揮發(fā)性成分的影響

鄭 華，甘 瑾，張 弘,*，馬李一，張?chǎng)?，?凱,2

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲(chóng)研究所，國(guó)家林業(yè)局資源昆蟲(chóng)培育與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650224；2.昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，云南 昆明 650224)

紫膠涂膜常溫貯藏對(duì)椪柑揮發(fā)性成分的影響

鄭 華1，甘 瑾1，張 弘1,*，馬李一1，張?chǎng)?，李 凱1,2

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲(chóng)研究所，國(guó)家林業(yè)局資源昆蟲(chóng)培育與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650224；2.昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，云南 昆明 650224)

研究漂白紫膠涂膜處理對(duì)水果常溫保鮮貯藏過(guò)程中香氣成分的影響。用動(dòng)態(tài)頂空密閉循環(huán)式吸附捕集法分別采集涂膜椪柑完整果實(shí)在貯藏期(涂膜后10～40d)的揮發(fā)物，并進(jìn)行熱脫附-氣相色譜/質(zhì)譜(TCT-GC/MS)分析。結(jié)果表明，其完整果實(shí)揮發(fā)物中的香氣組分均為萜烯類(lèi)化合物及其衍生物，主要成分檸檬烯在對(duì)照樣品揮發(fā)物中相對(duì)含量始終較低(可能揮發(fā)高峰在觀測(cè)開(kāi)始之前已出現(xiàn)過(guò))，均為(10±3)%，而經(jīng)6%和12%漂白紫膠涂膜處理后在常溫貯藏過(guò)程中揮發(fā)程度減緩(揮發(fā)高峰出現(xiàn)在觀測(cè)階段的早期)，在揮發(fā)物中相對(duì)含量分別由10d時(shí)的34.67%和40.83%降至40d時(shí)的14.64%和11.69%，有利于保持柑橘類(lèi)水果的特征香氣狀況；涂膜對(duì)揮發(fā)物的緩釋作用可通過(guò)提高漂白紫膠濃度(即相應(yīng)增加涂層厚度或致密度)加以強(qiáng)化；涂層厚度或致密度均勻性的改善可選擇在較高濃度涂膜劑中添加納米SiOx材料，使緩釋效果更加顯著(揮發(fā)高峰出現(xiàn)在觀測(cè)階段的后期)，檸檬烯在揮發(fā)物中相對(duì)含量從10～20d期間均較低(分別為12.41%和10.30%)，至30d時(shí)才增至19.29%，而至40d時(shí)達(dá)到35.16%。

椪柑；紫膠；涂膜保鮮；揮發(fā)物；熱脫附-氣相色譜/質(zhì)譜

紫膠是源于昆蟲(chóng)的天然樹(shù)脂[1]，具有安全、無(wú)毒及成膜性好等優(yōu)良特性[2]，其多種制品(含蠟或脫蠟紫膠、脫色紫膠片、漂白紫膠等)均可用做食品添加劑[3]。近年來(lái)，漂白紫膠涂膜保鮮技術(shù)已逐漸發(fā)展應(yīng)用于多種水果的常溫貯藏中，取得較好效果，前期研究已在漂白紫膠涂膜保鮮劑配方及其處理前后的水果硬度、失水率、腐爛率、VC含量等理化指標(biāo)方面進(jìn)行了較系統(tǒng)的探討[4-9]。柑橘作為世界產(chǎn)量最大的水果和第三大國(guó)際貿(mào)易農(nóng)產(chǎn)品，在我國(guó)種植廣泛，栽培面積和產(chǎn)量分別居世界第一和第三位[10]，其中，椪柑(Citrus reticulata Blanco cv. Ponkan，別名蘆柑，名為柑實(shí)為橘)原產(chǎn)于我國(guó)華南地區(qū)，有“橘中之王”或“亞洲寬皮柑橘之王”等美譽(yù)[11-13]，其保鮮貯藏技術(shù)[14-16]和加工開(kāi)發(fā)利用[17-18]已得到一定研究，但尚無(wú)其完整果實(shí)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)整果)香氣的報(bào)道。香氣是果品的重要感官和理化指標(biāo)，對(duì)決定風(fēng)味質(zhì)量具有特殊意義。本研究對(duì)漂白紫膠涂膜處理的椪柑果實(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)頂空熱脫附(thermal cryotrapping，TCT)-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用(TCT-GC/MS)分析，探討其常溫貯藏過(guò)程中的香氣成分變化情況，以期為漂白紫膠涂膜保鮮技術(shù)的優(yōu)化提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

椪柑：賓川椪柑(成熟果實(shí))，產(chǎn)自云南省賓川縣，屬中熟品種。上市時(shí)間11月中旬，果實(shí)高樁扁圓形，果面橙黃色，單果質(zhì)量125～200g，以“一果兩剪”法采黃留青，分批采收，避免損傷，輕裝輕運(yùn)，及時(shí)預(yù)冷、貯藏處理，并分為4組，一組作為對(duì)照(無(wú)漂白紫膠涂膜處理)，其余3組分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%和12%的漂白紫膠涂膜劑以及(質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%漂白紫膠涂膜劑+納米SiOx)進(jìn)行處理[19]，每組選擇4個(gè)成熟度、大小一致的椪柑整果，以備多次揮發(fā)物采集。

吸附劑：Tenax-GR，進(jìn)口分裝，填充于美國(guó)Varian公司6×160mm玻璃熱脫附管中(每管均勻填充20mg)，管兩端帶有聚四氟乙烯密封套；采集袋：406mm× 444mm惰性微波專(zhuān)用采集袋，美國(guó)Reynolds公司。

1.2 儀器與設(shè)備

1.3 方法

1.3.1 揮發(fā)物捕集

采用動(dòng)態(tài)頂空密閉循環(huán)式吸附捕集法[20-27]，分別捕集4組待測(cè)椪柑整果常溫貯藏10、20、30、40d后的揮發(fā)物樣品，每樣品采集時(shí)間30min，并控制各采集袋內(nèi)密閉氣體體積、氣體流量(100mL/min)、熱脫附管內(nèi)吸附劑填充量等條件相一致。每次采集前均將已填充吸附劑的待用熱脫附管在熱解吸儀活化定標(biāo)器上以100mL/min流量氮?dú)狻?70℃處理3h。

1.3.2 熱脫附進(jìn)樣

載氣壓力：20kPa；進(jìn)樣口溫度：250℃；冷阱溫度：-120℃；熱脫附溫度：250℃，保持10min；進(jìn)樣時(shí)冷阱溫度260℃，保持1min；柱流速：2mL/min。

1.3.3 色譜分離條件

升溫程序：40℃保持3min，以6℃/min升至250℃，保持3min；載氣壓力：20kPa；無(wú)分流方式。

1.3.4 質(zhì)譜檢測(cè)條件

電子轟擊(EI)離子源；電子能量70eV；GC/MS接口溫度250℃；離子源溫度200℃；燈絲電流150μA；溶劑延遲時(shí)間1min；掃描速度0.4s/scan；質(zhì)量掃描范圍m/z 29～350。

群眾文化事業(yè)作為我國(guó)精神文明建設(shè)的重要組成部分，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在構(gòu)建和諧社會(huì)，豐富人民群眾精神文化生活等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。音樂(lè)是群眾文化活動(dòng)中的重要藝術(shù)形式，深受人民群眾喜愛(ài)。

1.3.5 譜圖檢索及成分鑒定

由TCT-GC/MS操作得到各樣品質(zhì)譜相對(duì)豐度圖及總離子流(TIC)圖。將TIC圖中各峰代表的化學(xué)信息利用專(zhuān)用軟件Xcalibur(版本1.4)和標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)NIST 02，結(jié)合經(jīng)典氣相色譜保留時(shí)間數(shù)據(jù)和相關(guān)化學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行椪柑不同涂膜處理及其在常溫貯藏過(guò)程中揮發(fā)性成分的鑒定。

2 結(jié)果與分析

在相同檢測(cè)條件下，易揮發(fā)組分通常相對(duì)于難揮發(fā)組分先出峰(保留時(shí)間短)，而根據(jù)其在譜圖中主要特征離子碎片的質(zhì)荷比，結(jié)合保留時(shí)間數(shù)據(jù)并參照標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)，可依次確定主要峰對(duì)應(yīng)的化合物。

圖1 椪柑整果揮發(fā)物的總離子流TIC示意圖Fig.1 TIC of volatile components in the intact Ponkan fruits

不同涂膜處理?xiàng)崭陶谫A藏過(guò)程中的揮發(fā)性成分檢測(cè)結(jié)果列于表1，表中僅列出正反匹配度(最大值分別為1000)均大于800的化合物。揮發(fā)物TCT-GC/MS檢測(cè)的TIC示意圖見(jiàn)圖1(因篇幅所限，僅列示16張譜圖中的一張)。

由表1可見(jiàn)，椪柑整果揮發(fā)性成分中絕大多數(shù)為萜烯類(lèi)成分，其次為萜類(lèi)衍生物(萜醇和萜烯氧化物)，其他化合物成分僅在單個(gè)樣品中檢測(cè)到相對(duì)含量很低的癸醛。所有椪柑樣品中均能檢出的揮發(fā)性化合物成分為6種萜烯，即3-崖柏烯、α-蒎烯、β-水芹烯、月桂烯、檸檬烯和萜品烯。

2.1 椪柑(整果)揮發(fā)物中檸檬烯在涂膜保鮮后貯藏過(guò)程中的變化

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，在嚴(yán)格按照1.3.1節(jié)控制揮發(fā)物捕集條件一致的前提下，將各樣品揮發(fā)物中檸檬烯相對(duì)百分含量(歸一化含量)進(jìn)行對(duì)比，如圖2所示。

表1 不同涂膜處理?xiàng)崭陶谫A藏過(guò)程中揮發(fā)性成分的相對(duì)含量比較Table 1 Comparison on relative contents of volatile components in the intact Ponkan fruits with different coating methods during the storage period

圖2 不同涂膜處理?xiàng)崭虛]發(fā)物在貯藏過(guò)程中檸檬烯相對(duì)含量的比較Fig.2 Comparison on relative contents of terpenes in volatile components among different coated intact Ponkan fruits during the storage period

圖2 顯示，漂白紫膠涂膜保鮮處理總體上對(duì)椪柑整果揮發(fā)物中的檸檬烯具有保持、緩釋作用：1)對(duì)照樣品由于無(wú)漂白紫膠涂膜處理，作為椪柑揮發(fā)物中的優(yōu)勢(shì)成分——檸檬烯在貯藏期間釋放量相對(duì)比較穩(wěn)定，一般為(10±3)%；2)用6%漂白紫膠涂膜劑處理后，椪柑表面的紫膠膜涂層對(duì)揮發(fā)物釋放起到一定程度的抑制作用，檸檬烯在貯藏實(shí)驗(yàn)起始階段未大量逸散，至常溫貯藏10d時(shí)才檢出有較明顯揮發(fā)(在揮發(fā)物中相對(duì)含量約35%)，其后從貯藏20～40d期間仍有較低量的釋放；3)用12%漂白紫膠涂膜劑處理后，椪柑表面的紫膠膜涂層厚度增加、致密性提高，總體上使涂層對(duì)揮發(fā)物釋放的抑制效果強(qiáng)化，檸檬烯在貯藏實(shí)驗(yàn)起始階段未大量逸散，至常溫貯藏10d時(shí)才檢出有較明顯揮發(fā)(在揮發(fā)物中相對(duì)含量約40%)，至常溫貯藏20d時(shí)緩釋出更多的檸檬烯(在揮發(fā)物中相對(duì)含量約75%)，其后從貯藏30～40d期間仍有較低量的釋放，但僅增加涂膜劑濃度易導(dǎo)致紫膠膜在椪柑表面厚度或致密度分布不均，有時(shí)對(duì)揮發(fā)物逸散的抑制作用并不比較低濃度涂膜劑用量條件下更好，如在常溫貯藏10d時(shí)，用12%漂白紫膠涂膜劑處理的樣品揮發(fā)出的檸檬烯相對(duì)含量就略高于用6%漂白紫膠涂膜劑處理的樣品；4)為涂膜劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加引起涂層厚薄不均的問(wèn)題，在12%漂白紫膠涂膜劑中添加適當(dāng)?shù)募{米SiOx材料，椪柑表面紫膠膜涂層的均一性得以顯著改善，可見(jiàn)揮發(fā)物中檸檬烯在貯藏過(guò)程中的緩釋效應(yīng)更加明顯，從貯藏10～20d期間釋放量均較低，至貯藏30d時(shí)揮發(fā)出的檸檬烯相對(duì)含量才增至20%左右，而至貯藏40d時(shí)又檢出更明顯揮發(fā)(在揮發(fā)物中相對(duì)含量約35%)。

2.2 椪柑(整果)揮發(fā)物中其他成分在涂膜保鮮后貯藏過(guò)程中的變化

表1顯示，經(jīng)漂白紫膠涂膜保鮮處理后10～40d常溫貯藏期間，椪柑整果揮發(fā)物中的月桂烯和萜品烯相對(duì)含量無(wú)穩(wěn)定的變化規(guī)律，其原因有待進(jìn)一步探討。

在椪柑(整果)揮發(fā)物中檢出的其他萜烯成分還有3-崖柏烯、α-蒎烯、β-水芹烯等，種數(shù)多于周林等[28]的報(bào)道而少于賈德翠等[29]的報(bào)道。

芳樟醇是廣泛存在的天然香料，有百合花和柑橘類(lèi)香氣[3]，從表1可見(jiàn)，漂白紫膠涂膜總體上能使芳樟醇揮發(fā)緩釋?zhuān)鄶?shù)樣品在常溫貯藏10～20d期間未檢出芳樟醇釋放，而在30～40d期間則所有樣品均可檢出揮發(fā)物中有芳樟醇。研究檢出少數(shù)樣品揮發(fā)物中有順式氧化檸檬烯，多數(shù)樣品揮發(fā)物中有反式氧化檸檬烯，但二者相對(duì)含量都較低；根據(jù)表1，在檢出氧化檸檬烯揮發(fā)的樣品中，從貯藏10～40d期間，總體上同樣是前期釋放量較少而后期增多，涂膜使氧化檸檬烯緩釋的效應(yīng)也較明顯。

3 討 論

檸檬烯是柑橘類(lèi)果皮精油中含量最高的特征成分，在不同研究者用不同方法對(duì)椪柑材料進(jìn)行提取的報(bào)道中，檸檬烯含量懸殊較大，如周林等[28]報(bào)道為77.20%，賈德翠等[29]測(cè)定為60.4%，Sawamura等[30]檢出含量更高達(dá)80.3%，而Chutia等[31]分析出僅有46.7%。因此，椪柑的果品狀況和貯藏條件差異可能會(huì)導(dǎo)致檸檬烯揮發(fā)程度不同。

α-蒎烯、月桂烯等成分在國(guó)內(nèi)有關(guān)椪柑果皮精油的研究中也有報(bào)道[28-29]，但周林等[28]檢出的月桂烯是α-月桂烯而賈德翠等[29]檢出的是β-月桂烯，兩篇報(bào)道均未提及β-水芹烯。由于精油是采用蒸餾法、溶劑萃取法或兩者相結(jié)合的方法提取制得，與本研究通過(guò)吸附-熱脫附法來(lái)捕集-解吸并檢測(cè)揮發(fā)物成分在技術(shù)原理上不同，因此，精油與揮發(fā)物反映的是不同角度的椪柑化學(xué)組成，二者不能相互替代。此外，月桂烯和萜品烯均存在不同異構(gòu)體，本研究采用的檢索條件不能確定揮發(fā)物中的月桂烯是α-月桂烯還是β-月桂烯，查閱其他文獻(xiàn)也無(wú)足夠證據(jù)支持周林等[28]或賈德翠等[29]的結(jié)果，因此本實(shí)驗(yàn)將該成分統(tǒng)一歸為月桂烯，這同Sawamura等[30]關(guān)于椪柑冷榨油以及Chutia等[31]關(guān)于椪柑精油的分析結(jié)果相一致；關(guān)于萜品烯，周林等[28]報(bào)道認(rèn)為椪柑皮精油中含有α-萜品烯，而Sawamura等[30]則在椪柑冷榨油成分分析中檢測(cè)出γ-萜品烯，本研究查閱文獻(xiàn)[3]關(guān)于α-萜品烯和γ-萜品烯的制法，認(rèn)為椪柑整果揮發(fā)物中的萜品烯是α-萜品烯的可能性更大，但仍需進(jìn)一步研究予以確證。

本研究未檢出周林等[28]報(bào)道的檜烯、α-異松油烯，對(duì)其報(bào)道的蒈烯則分別在本研究中檢出了2-蒈烯和4-蒈烯；賈德翠等[29]報(bào)道椪柑果皮精油中有21個(gè)萜烯類(lèi)化合物成分，但其成分序號(hào)22和30均為γ-欖香烯(不知何故)，本研究檢出的α-蒎烯、β-蒎烯、月桂烯、檸檬烯、4-蒈烯等同該報(bào)道有相似或相同之處。

本研究中檢出的順、反式氧化檸檬烯含量較低，但有相對(duì)含量數(shù)據(jù)；而Chutia等[31]在椪柑精油的分析中僅提到這2種檸檬烯氧化物的含量均為痕量(trace)，未測(cè)出具體數(shù)據(jù)。

4 結(jié) 論

4.1 椪柑完整果實(shí)經(jīng)漂白紫膠涂膜保鮮處理后10～40d常溫貯藏，其揮發(fā)物中的主要香氣組分均為萜烯類(lèi)化合物及其衍生物，除特征成分檸檬烯外，3-崖柏烯、α-蒎烯、β-水芹烯、月桂烯、檸檬烯和萜品烯等也在各貯藏階段的所有樣品中均有檢出。

4.2 椪柑完整果實(shí)經(jīng)漂白紫膠涂膜處理，有利于在常溫貯藏過(guò)程中減緩檸檬烯的揮發(fā)，保持柑橘類(lèi)水果的特征香氣成分，且提高涂膜劑濃度可強(qiáng)化對(duì)檸檬烯釋放的抑制作用，但其僅通過(guò)增加涂層厚度或致密度達(dá)到的效果可能因涂層均勻性難以控制而降低，改善的方法可選擇在較高濃度涂膜劑中添加納米SiOx材料。

4.3 漂白紫膠涂膜保鮮處理后10～40d常溫貯藏過(guò)程中，萜烯醇和萜烯氧化物的揮發(fā)也呈緩釋狀況，揮發(fā)物中檢出的氧化檸檬烯多數(shù)為反式。

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Effect of Shellac Coating Treatment on Volatile Components of Ponkan during the Storage at Room Temperature

ZHENG Hua1，GAN Jin1，ZHANG Hong1,*，MA Li-yi1，ZHANG Wen-wen1，LI Kai1,2
(1. Key Laboratory of Cultivation and Utilization of Resource Insects, State Forestry Administration, Research Institute of Resources Insects, Chinese Academy of Forestry, Kunming 650224, China；2. Faculty of Chemical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650224, China)

In order to investigate the effect of shellac coating treatment on volatile components in fruits stored at room temperature, the volatile components was harvested by dynamic head-space absorption trapping method from the intact fruits of Citrus reticulata Blanco (Ponkan) with shellac coating during the storage period of 10-40 days, and analyzed by thermal cryo-trappinggas chromatography/mass spectrometry (TCT-GC/MS). Results indicated that terpenes and their derivatives were the predominantly typical compounds among all volatile samples. Limonene, as the major component, was determined at low content of (10 ± 3)% in the control samples, which was probably due to a pre-experimental releasing peak during the storage period; however, the fruits with treatment of 6% and 12% bleached shellac coating exhibited a decrease in limonene content from 34.67% to 14.64% at the 10thday or from 40.83% to 11.69% at the 40thday. Therefore, shellac coating treatment was beneficial to the maintenance of characteristic aroma in citrus fruits. The slow-releasing effect of aroma components could be strengthened by increasing concentration of coating agent, and the membrane uniform could also be improved by adding auxiliaries such as nano-SiOx. On the other hand, there was a late peak of for the release of limonene, which demonstrated that the content of limonene was increased from 12.41% to 19.29% at the 10thday and from 10.30% to 35.16% at the 40thday.

Citrus reticulata Blanco (Ponkan)；lac；coating preservation；volatile；thermal cryo-trapping-gas chromatography/mass spectrometry (TCT-GC/MS)

TS255.2；S379.2；S666.1

A

1002-6630(2010)24-0440-05

2010-09-06

中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲(chóng)研究所中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng) (riricaf200903Z)；國(guó)家林業(yè)科技成果推廣項(xiàng)目([2010]11)；科技部農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目(2010GB24320619)

鄭華(1971—)，男，副研究員，博士后，主要從事天然生物資源化學(xué)加工及可持續(xù)綜合開(kāi)發(fā)利用研究。E-mail：hua-zheng@sohu.com

*通信作者：張弘(1963—)，男，研究員，學(xué)士，主要從事林業(yè)生物資源化學(xué)與利用研究。E-mail：kmzhhong@163.com