冰溫貯藏對玉露香梨果實揮發(fā)性有機物的影響

趙迎麗，張微，王亮，張曉宇，陳會燕，張立新

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所，山西 太原 030031）

玉露香梨是以庫爾勒香梨為母本、雪花梨為父本，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所選育的耐藏、中熟、綜合性狀較優(yōu)良的白梨品種。果實肉質(zhì)細(xì)嫩酥脆，石細(xì)胞極少，汁多香甜[1]，品質(zhì)極優(yōu)。目前已在國內(nèi)大面積推廣栽培，產(chǎn)量快速增加。但其常溫下易出現(xiàn)黃化、油膩化、固有風(fēng)味損失等影響果實品質(zhì)的問題[2-3]。

采后果實的揮發(fā)性有機物可反映果實的特有風(fēng)味及貯藏品質(zhì)。不同栽培系統(tǒng)梨果的主要揮發(fā)性物質(zhì)成分不同，且同一系統(tǒng)不同品種之間差異也較大，主要包括酯類、醛類、醇類、烯烴類以及其它化合物等[4-6]。α-金合歡烯、己酸乙酯、乙酸己酯、丁酸乙酯、乙酸正丁酯、十五烷是庫爾勒香梨主要香氣成分[7]。雪花梨酯類物質(zhì)含量較高，占總香氣成分的69.89%[8]。紅香酥梨酯類及醛類含量相對較高，其中酯類化合物有18種，相對含量為29.14%，醛類化合物有9種，相對含量為28.87%[9]。碭山梨主要成分有己醛（41.22%）、1-己醇（2.54%）、（E）-2-己烯醛（2.04%）及己酸乙酯（1.42%）等[10]。然而對于玉露香梨貯藏過程中香氣成分變化的相關(guān)研究較少。

冰溫貯藏技術(shù)可有效抑制果實的呼吸作用和乙烯的釋放速率[11-12]，保持較高的抗氧化酶活力[13-14]，降低果實代謝程度[15]，延緩營養(yǎng)成分的損失[16-18]，從而有利于果實固有風(fēng)味與品質(zhì)的保持[19-20]。氣相離子遷移譜技術(shù)采用頂空進樣，氣相色譜（gas chromatography，GC）預(yù)分離，離子遷移譜（ion mobility spectrometry，IMS）二次分離并檢測，具有極高檢測靈敏度和分辨率，樣品無需富集濃縮，從而減少物質(zhì)的損失及物質(zhì)相互反應(yīng)，能較好地保留果實原始風(fēng)味的特性，已應(yīng)用于果實特征風(fēng)味分析[21-22]、果蔬加工過程中風(fēng)味變化分析[23-25]、保鮮方式對果實風(fēng)味的影響[26-27]，以及食品安全分析中[28-29]。本研究以玉露香梨為材料，利用氣相色譜-離子遷移譜技術(shù)探討冰溫貯藏對玉露香梨果實品質(zhì)及有機揮發(fā)性物質(zhì)的影響，旨在為玉露香梨等果品采后貯藏風(fēng)味的保持提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉露香梨：于2019年9月11日采收于隰縣寨子鄉(xiāng)定國村果園，選擇無機械傷、無病蟲害、無磕碰傷果實，當(dāng)日運回實驗室。

1.2 儀器與設(shè)備

53205型數(shù)顯水果硬度計：意大利TR公司；PALBX/ACID14折光儀：日本Atago公司；F-900乙烯分析儀、F920型O2/CO2氣體分析儀：美國Felix公司；SACMI-NCS001水果無損傷檢測臺：意大利SACMI公司；APRESYS176-TM型溫濕度記錄儀：美國Apresys公司；FlavourSpec風(fēng)味分析儀：德國G.A.S.公司。

1.3 處理方法

以8成熟（可溶性固形物含量約11.5%～12.5%）果實為試驗材料，試驗設(shè)置2個溫度處理組，每一處理組10 kg果實，重復(fù)3次，以0.018 mm高滲透CO2保鮮袋包裝置于冰溫（-1.0±0.5）、（0±0.5）℃下冷藏。處理分別為PEAR-A-1（采后初始）、PEAR-A-2（冰溫貯藏7個月）、PEAR-A-3（0℃貯藏7個月）。貯藏前及冷藏7個月時測定果實品質(zhì)及揮發(fā)性有機物。

1.4 測定方法

1.4.1 果實品質(zhì)測定

硬度：用直徑11 mm探頭的水果硬度計測定，果實兩面對稱去皮，測定值以均值計算，作為去皮硬度，單位以kg/cm2計。

可溶性固形物及可滴定酸含量：采用折光儀測定，單位以%計。

乙烯釋放量：果實密閉在標(biāo)本瓶內(nèi)2 h取樣，采用乙烯分析儀測定，GC模式，進樣量15 mL，單位以μL/（kg·h）計。

呼吸強度：果實密閉在標(biāo)本瓶內(nèi)2 h取樣，采用O2/CO2氣體分析儀測定，單位以mg CO2/（kg·h）計。

1.4.2 揮發(fā)性有機物測定

揮發(fā)性有機物采用風(fēng)味分析儀測定分析。

取樣：隨機稱2 g果肉，置于20 mL頂空瓶，40℃孵育20 min，頂空風(fēng)味物質(zhì)平衡后，自動進樣200 μL。

分析條件：色譜柱為FS-SE-54-CB-1（柱長15 m，內(nèi)徑0.53 mm），柱溫70℃。載氣/漂移氣：N2。程序升壓（流速）：0～2 min：漂移氣流量150 mL/min，載氣流量2 mL/min；2min～10min：漂移氣流量 150mL/min，載氣流量 2mL/min；10min～230min：漂移氣流量 150mL/min，載氣流量10mL/min；20min～30min：漂移氣流量150 mL/min，載氣流量130 mL/min。

IMS溫度45℃，自動頂空進樣，進樣針溫度85℃，孵化轉(zhuǎn)速500 r/min。

1.5 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用VOCal軟件（定性分析）、Reporter插件（二維俯視圖、差異譜圖）、Gallery Plot插件（指紋圖譜）進行揮發(fā)性有機物分析。揮發(fā)性有機物在同一處理中的相對含量參照虞伊林等[30]的方法；以同一物質(zhì)在不同處理中色譜峰面積最大的定義為100%，比較計算其在不同處理樣品中相對含量的變化；結(jié)果均以百分比含量表示。采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 冰溫貯藏玉露香梨果實品質(zhì)的變化

不同冷藏方式對玉露香梨果實品質(zhì)的影響見表1。

表1 不同冷藏方式對玉露香梨果實品質(zhì)的影響Table 1 Effects of different cold storage methods on fruit quality of Yuluxiang pear

由表1可知，貯藏7個月后，玉露香梨果實硬度、可溶性固形物及可滴定酸均下降，呼吸強度與乙烯釋放量略有增加。冰溫貯藏條件下硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量較0℃貯藏的果實分別高9.40%、2.58%、10.18%。冰溫貯藏下果實的呼吸強度、乙烯釋放量均較0℃冷藏的果實代謝低，延緩了果實品質(zhì)的下降。

2.2 冰溫貯藏玉露香梨揮發(fā)性有機物定性分析

不同貯藏方式下玉露香梨氣相離子遷移譜圖定性結(jié)果見圖1。

圖1 不同貯藏方式下玉露香梨氣相離子遷移譜圖定性結(jié)果Fig.1 Qualitative results of GC-IMS of Yuluxiang pear under different cold storage methods

圖1橫坐標(biāo)1.0處為反應(yīng)離子峰，峰兩側(cè)每一序號對應(yīng)點代表一種揮發(fā)性有機物。通過GC-IMS分離技術(shù)，應(yīng)用VOCal軟件分析譜圖和數(shù)據(jù)，玉露香梨貯藏前后共檢出主要香氣組分有酯類13種、醛類6種、酮類3種、醇類2種、酸類1種、呋喃類1種以及35種未定性物質(zhì)，具體結(jié)果見表2。

表2 玉露香梨揮發(fā)性有機物氣相離子遷移譜定性分析Table 2 Qualitative analysis of volatile organic compounds of Yuluxiang pear by GC-IMS

續(xù)表2 玉露香梨揮發(fā)性有機物氣相離子遷移譜定性分析Continue table 2 Qualitative analysis of volatile organic compounds of Yuluxiang pear by GC-IMS

2.3 冰溫貯藏對玉露香梨果實揮發(fā)性有機物的影響

就不同溫度處理對玉露香梨果實有機揮發(fā)性物質(zhì)釋放的影響進行差異對比及指紋圖譜分析，圖2列出每一樣品完整揮發(fā)性有機物組分及其差異，每兩行代表一個樣品中2個平行中選取的全部信號峰，一列代表同一揮發(fā)性有機物在不同處理中的信號峰。

圖2 不同冷藏方式玉露香梨氣相離子遷移譜圖中選取的揮發(fā)性有機物的指紋圖譜Fig.2 Fingerprints of volatile organic compounds selected from GC-IMS of Yuluxiang pear under different cold storage methods

由圖2可知，采后玉露香梨的揮發(fā)性有機物經(jīng)貯藏7個月后大部分酯類風(fēng)味物質(zhì)濃度降低。0℃和冰溫貯藏7個月梨的揮發(fā)性有機物物種類相似，但存在差異。圖中F區(qū)域物質(zhì)（丁酸己酯、2-甲基丙酸乙酯、異丁酸、丙酸乙酯、丙酸己酯、丁酸乙酯、乙酸戊酯、3-戊酮、己酸乙酯等）、G區(qū)域物質(zhì)（乙醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-甲基丁醛、2-甲基丙醛等）、H區(qū)域物質(zhì)（2-甲基丁醛、2-甲基丙醛、乙酸丁酯、2-丁酮等）分別代表采后、冰溫貯藏及0℃貯藏3個不同處理玉露香梨的特征揮發(fā)性有機物。

不同冷藏方式下玉露香梨酯類物質(zhì)的相對含量見圖3。

圖3 不同冷藏方式玉露香梨酯類物質(zhì)的相對含量Fig.3 Relative contents of ester of Yuluxiang pear under different cold storage methods

由圖3可知，采后初期，果實酯類物質(zhì)主要有正己酸乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、丁酸己酯。貯藏7個月后，0℃貯藏條件下酯類含量除乙酸丁酯增加外，其它酯類含量均呈下降的趨勢；正己酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯降幅較大，分別下降到14.19%和18.95%。冰溫貯藏條件下果實酯類物質(zhì)含量的變化與0℃貯藏趨勢相同，除乙酸丁酯含量較采后僅小幅增加了2.99%外，其余酯類均呈下降的趨勢。冰溫貯藏條件下丙酸乙酯、丁酸甲酯下降到16.07%、19.12%，降幅較大。與0℃貯藏相比，冰溫貯藏條件下正己酸乙酯、丁酸己酯、丙酸己酯、2-甲基丙酸乙酯、2-甲基丁酸甲酯含量略高；乙酸戊酯、丁酸甲酯、乙酸丁酯、丙酸丁酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯含量較低。

玉露香梨采前及冷藏后果實醛類物質(zhì)的相對含量見圖4。不同冷藏方式玉露香梨酮類、醇類等物質(zhì)的相對含量見圖5。

圖4 不同冷藏方式玉露香梨醛類物質(zhì)的相對含量Fig.4 Relative contents of aldehydes of Yuluxiang pear under different cold storage methods

圖5 不同冷藏方式玉露香梨酮類、醇類等物質(zhì)的相對含量Fig.5 Relative contents of ketone and alcohols of Yuluxiang pear under different cold storage methods

由圖4可知，果實醛類物質(zhì)在貯藏前后相對含量變化比較大。在貯藏7個月后，與采后初期相比，0℃貯藏條件下2-甲基丁醛、2-甲基丙醛和壬醛相對含量呈增加的趨勢，反式-2-己烯醛、己醛、戊醛相對含量降低。冰溫貯藏下醛類物質(zhì)除反式-2-己烯醛含量較采后初期降低外、其他醛類物質(zhì)均呈增加的趨勢，且2-甲基丁醛、2-甲基丙醛和壬醛分別較采后初期時增加80.41%、63.24%和53.92%，增幅較大，與0℃冷藏相比，僅2-甲基丁醛、2-甲基丙醛，含量略低。

由圖5可知，檢測到的酮類物質(zhì)主要有2-丁酮、3-戊酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮。貯藏7個月后，0℃貯藏條件下除2-丁酮增加了79.66%外，其它2種酮的相對含量均降低。冰溫貯藏條件下3-戊酮略有降低外，2-丁酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮含量較采后初期時升高76.45%、19.68%。

檢測到的醇類物質(zhì)主要有正己醇、乙醇，果實在貯藏過程中其含量均降低，且冰溫較0℃貯藏后相對含量略高。果實酸類物質(zhì)只檢測到異丁酸，且在0℃和冰溫下貯藏后分別為采后初始值的37.58%和50.89%。只檢測到一種呋喃類物質(zhì)，冰溫貯藏條件下相對含量降低到采后初始值的78.66%，0℃下相對含量略有減少，為采后初始值的38.30%。

3 討論與結(jié)論

玉露香梨作為近年來北方白梨產(chǎn)區(qū)主推的優(yōu)新品種，清香脆甜是其特有的品質(zhì)特性，通過GC-IMS法檢測出玉露香梨采后主要香氣組分有醛類、酯類，且相對含量較高的主要有酯類（21.78%），其次為醛類（17.32%）、醇類（16.54%）。酯類以正己酸乙酯（7.86%）、乙酸乙酯（7.04%）相對含量較高；醛類中以反式-2-己烯醛（10.55%）、己醛（6.20%）相對含量較高，這與李國鵬[4]的研究一致。梨果實主要的揮發(fā)性組分為短鏈及中長鏈的酯類、醛類物質(zhì)。但蒙秋霞等[31]對3個不同產(chǎn)地玉露香梨的揮發(fā)性有機物主成分分析表明，乙酸丁酯和乙酸乙酯的總貢獻率達78%。趙欣等[32]對不同品種梨風(fēng)味物質(zhì)進行測定，玉露香梨檢測出風(fēng)味物質(zhì)種類為21種，醛類物質(zhì)含量為84%。推測這些結(jié)果的產(chǎn)生與材料處理方式及檢測手段有關(guān)外，與玉露香梨授粉品種及栽培條件也有很大關(guān)系。

貯藏溫度條件會影響果實香氣的形成及釋放。與20℃相比，2℃抑制了金艷獼猴桃果實酯類的生成，促進D-檸檬烯低溫貯藏后期含量的快速增長，延緩了醛酮類相對含量下降的幅度[33]。冷藏降低了南果梨果實冷藏期間及冷藏后常溫最佳食用期時的酯類香氣成分種類及總酯含量，并且長期冷藏致使南果梨果實酯類香氣變淡更加明顯[34]。玉露香梨0℃及冰溫貯藏均抑制了酯類物質(zhì)的合成，酯類物質(zhì)相對含量分別降低到17.23%、14.71%；醛類物質(zhì)相對含量有所增加，0℃及冰溫貯藏相對含量分別增加到25.89%、37.41%。李楊昕[35]的研究發(fā)現(xiàn)與常溫正常后熟的大久保桃果實相比，5℃和0℃的低溫貯藏誘導(dǎo)了貯藏后期脂氧合酶的表達，抑制了脂肪酸途徑中醛類物質(zhì)向醇類物質(zhì)進行轉(zhuǎn)化，醛類含量明顯增加，酯類含量顯著下降。而成明[36]的研究認(rèn)為冷庫（0.5±0.5）℃貯藏45 d的玫瑰香合成并釋放出的香氣物質(zhì)總量要高于冰溫（-1±0.2）℃貯藏，推測與玫瑰香葡萄在冷庫貯藏（0.5±0.5）℃的后期，果實的代謝活動加劇，形成了較多的香氣物質(zhì)相關(guān)。玉露香梨冰溫貯藏中果實呼吸強度、乙烯釋放量均較0℃冷藏的果實代謝低，其對果實香氣成分的酯類物質(zhì)的抑制作用較0℃冷藏顯著。推測與冰溫抑制了果實代謝，尤其是果實內(nèi)源乙烯的釋放，從而影響了乙烯參與的揮發(fā)性有機物的代謝途徑有關(guān)[37]。但同一類物質(zhì)不同成分在不同冷藏方式中變化有差異。玉露香梨冰溫貯藏中己醛、戊醛和反式-2-己烯醛和6-甲基-5-庚烯-2-酮等物質(zhì)較0℃貯藏含高。0℃貯藏其2-甲基丙醛、2-甲基丁醛和2-丁酮等物質(zhì)較冰溫貯藏含量高。這一結(jié)果需要對揮發(fā)性有機物的代謝途徑做進一步的研究探討。