不同成熟度紅梅杏品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)研究

侯曉健，張浩宇，張光弟,3,4*，張昆明，許昌，姜倉

1(寧夏大學(xué) 食品與葡萄酒學(xué)院，寧夏 銀川，750021)2(寧夏食品微生物應(yīng)用技術(shù)與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川，750021) 3(寧夏設(shè)施園藝(寧夏大學(xué))技術(shù)創(chuàng)新中心，寧夏 銀川，750021)4(寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川，750021) 5(寧夏紅梅杏科技發(fā)展有限公司，寧夏 固原，756000)

紅梅杏(PrunusarmeniacaL.)也稱新疆杏，其色澤鮮艷，風(fēng)味獨(dú)特，且具有耐寒、耐旱、耐瘠等特性[1]。由于杏類成熟期集中、結(jié)果期短、不耐儲[2]，且原州區(qū)紅梅杏主要以鮮果的方式進(jìn)行銷售[3]，鮮銷速度較為緩慢，產(chǎn)品附加值低，導(dǎo)致果實(shí)采后極易軟化、褐變、微生物侵染，使其品質(zhì)和商品價(jià)值大幅下降，經(jīng)濟(jì)效益不理想[2-4]。加大對紅梅杏果實(shí)在深加工的研發(fā)力度，拉長產(chǎn)業(yè)鏈條，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級走多元化發(fā)展之路，是解決果實(shí)品質(zhì)下降、滯銷、不耐儲的主要辦法[5]。

果實(shí)生理代謝活性強(qiáng)弱是決定成熟度關(guān)鍵因素之一，適當(dāng)成熟度的果實(shí)其品質(zhì)可相對保持良好狀態(tài)[6]。鮮果的品質(zhì)以及深加工產(chǎn)品的風(fēng)味均與果實(shí)成熟度存在一定的關(guān)聯(lián)。目前，有關(guān)杏果實(shí)的研究主要集中在貯藏保鮮、品質(zhì)及風(fēng)味測定等方面[7-8]，而不同成熟度紅梅杏品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)的研究鮮有報(bào)道。本研究以寧夏原州區(qū)紅梅杏為試驗(yàn)材料，通過對比不同成熟度紅梅杏品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)的差異，為紅梅杏加工利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅梅杏采自寧夏固原市原州區(qū)，寧夏紅梅杏科技發(fā)展有限公司。為保證所采樣品的均勻一致，從5株果樹同一水平的不同部位選取大小一致、無機(jī)械損傷、無病蟲害的不同成熟度果實(shí)。如圖1所示，采收的果面色澤分別為綠-淺綠(G-PG)，淺綠-淺黃(PG-PY)，黃(Y)，當(dāng)日運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，置于-18 ℃冷柜內(nèi)貯藏備用，進(jìn)行品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)測定。

圖1 紅梅杏不同成熟度果實(shí)表面色澤形態(tài)圖Fig.1 Diagram of color and color on the surface of Hongmei apricot

試驗(yàn)所需藥品、試劑均為分析純，主要有氫氧化鈉、草酸、蒽酮、2,6-二氯酚靛酚鈉、無水乙醇、硫酸，寧夏銀川偉博生物技術(shù)公司。

1.2 儀器與設(shè)備

布谷BG-JS2榨汁機(jī)，中國美的公司；PAL-3型數(shù)顯糖度計(jì)，廣州市愛宕科學(xué)儀器有限公司；UPT實(shí)驗(yàn)室超純水器，深圳市廣川環(huán)?？萍加邢薰荆籉B224電子天平，北京佳源興業(yè)科技有限公司；氣相離子遷移譜(gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS)聯(lián)用儀，德國G.A.S公司；BC-BD-220SF型臥式冷藏冷凍轉(zhuǎn)換柜，青島海爾特種電冰柜有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 品質(zhì)指標(biāo)測定

可溶性固形物(total soluble solid，TSS)含量采用數(shù)顯糖度計(jì)測定；可滴定酸(titratable acid，TA)與維生素C含量的測定參照曹建康等[9]方法；參照韓雅珊[10]方法測定可溶性糖含量。

1.4 揮發(fā)性物質(zhì)測定

1.4.1 樣品前處理

將樣品從-18 ℃冰箱中取出，同一成熟度的果實(shí)進(jìn)行破碎后混合均勻，取2 g樣品置于20 mL頂空瓶中，密閉封口，每個(gè)樣品平行測定3次。

1.4.2 GC-IMS檢測條件

色譜柱類型：FS-SE-54-CB-1(15 m×0.53 mm)；孵化溫度40 ℃；孵化時(shí)間20 min；孵化轉(zhuǎn)速500 r/min；進(jìn)樣針溫度85 ℃；進(jìn)樣量500 μL；漂移氣為N2(純度≥ 99.999%)；色譜柱溫度60 ℃；IMS探測器溫度45 ℃。載氣流速程序設(shè)置：初始2 mL/min，保持2 min后，在8 min 內(nèi)線性增至10 mL/min；然后在10 min內(nèi)增加至100 mL/min，接著在5 min內(nèi)增加至150 mL/min結(jié)束。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Origin.Pro 8.5.1進(jìn)行作圖；利用SPSS 22.0進(jìn)行單因素方差分析；使用機(jī)載LAV(Laboratory Analytical Viewer)3款插件以及GC×IMS Library Search進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；運(yùn)用Reporter和Gallery構(gòu)建揮發(fā)性物質(zhì)差異圖譜和指紋圖譜；NIST和IMS數(shù)據(jù)庫對物質(zhì)進(jìn)行定性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅梅杏不同成熟度果實(shí)品質(zhì)特征

TSS、TA、可溶性糖含量是決定果實(shí)口感及風(fēng)味的重要指標(biāo)[11-12]，維生素C含量與果實(shí)種類[13]及成熟度密切相關(guān)，它也是重要的內(nèi)源抗氧化劑[14-15]及品質(zhì)指標(biāo)之一。由圖2可知，紅梅杏果實(shí)不同成熟度品質(zhì)之間存在著較大的差異。紅梅杏果實(shí)由G-PG向Y轉(zhuǎn)變的過程中，TSS與可溶性糖含量不斷上升，可溶性糖上升趨勢較小且差異不顯著(P>0.05)，TSS含量最高達(dá)到10.8%，Y成熟度果實(shí)比G-PG成熟度果實(shí)增加了31.23%，且各個(gè)成熟度之間TSS含量差異極顯著(P<0.01)；TA則逐漸降低且差異不顯著(P>0.05)；果實(shí)維生素C含量隨著采收成熟度的增加先降低，至PG-PY采收成熟度時(shí)降低到13.26 mg/100g，比G-PG采收成熟度時(shí)低8.49%；至Y采收成熟度時(shí)，維生素C含量不斷上升增加至17.27 mg/100g。

圖2 不同成熟度紅梅杏理化指標(biāo)及相對含量Fig.2 Chemical indexes and contents of Hongmei apricot

2.2 紅梅杏不同成熟度果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)特征

2.2.1 紅梅杏不同成熟度果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的二維譜圖分析

圖3為GC-IMS分析紅梅杏不同成熟度果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的二維譜圖，整個(gè)圖背景為藍(lán)色，1.0處紅色豎線為反應(yīng)離子峰(reaction ion peak，RIP)。橫坐標(biāo)代表離子遷移時(shí)間；縱坐標(biāo)代表氣相色譜的保留時(shí)間(retention time，RT)，RIP峰兩側(cè)的每一個(gè)點(diǎn)代表一種揮發(fā)性有機(jī)物。顏色表示物質(zhì)的峰體積；淺藍(lán)色表示紅梅杏揮發(fā)性物質(zhì)峰體積較低，紅色表示紅梅杏揮發(fā)性物質(zhì)峰體積較高。一種化合物由于電離可能會產(chǎn)生1、2個(gè)或多個(gè)斑點(diǎn)(單體、二聚體或三聚體)，具體取決于其濃度[16]。

圖3 不同成熟度紅梅杏果實(shí)中揮發(fā)性有機(jī)物的GC-IMS譜圖(俯視圖)Fig.3 GC-IMS spectra of volatile organic compounds in Hongmei apricot of different maturity(two view)

由圖3可看出，不同成熟度紅梅杏果實(shí)中揮發(fā)性組分可通過GC-IMS技術(shù)被很好地分離，且可直觀識別揮發(fā)性物質(zhì)的差異。通過比較發(fā)現(xiàn)，圖中標(biāo)記處為差異較大的組分區(qū)域，標(biāo)記處的揮發(fā)性物質(zhì)峰體積在成熟度PG-PY紅梅杏果實(shí)中明顯高于其他兩個(gè)成熟度紅梅杏。

2.2.2 紅梅杏不同成熟度果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜特征分析

從圖4中的揮發(fā)性物質(zhì)排列可明顯看出，一些揮發(fā)性物質(zhì)在不同成熟度紅梅杏果實(shí)中是共有的，僅區(qū)別于峰體積大小，主要包括反式-2-己烯-1-醇、乙醇、丙酮、2-丁酮、丁醛、壬醛、苯甲醛、3-甲基丁醛、己醛、戊醛等；羥基-2-丁酮、乙酸乙酯、戊醛等物質(zhì)的峰體積隨紅梅杏逐漸成熟而增高；而異戊醇、正己醇、1-己醇、1-戊醇、異戊醇等物質(zhì)的峰體積隨紅梅杏逐漸成熟而降低。

圖4 不同成熟度紅梅杏揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜Fig.4 Gallery Plot of volatile substances in Hongmei apricot of different maturity

使用正酮C4～C9作為外標(biāo)參考計(jì)算每種化合物的保留指數(shù)，基于揮發(fā)性物質(zhì)的氣相色譜保留時(shí)間和離子遷移時(shí)間對揮發(fā)性組分進(jìn)行定性分析。以NIST氣相保留指數(shù)數(shù)據(jù)庫與IMS遷移時(shí)間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配分析，共檢出紅梅杏果實(shí)中含21種揮發(fā)性物質(zhì)。由表1可知，揮發(fā)性化合物中醛類物質(zhì)占較大比例8種，其次是醇類6種、酮類4種、酯類3種。

表1 不同成熟度紅梅杏揮發(fā)性物質(zhì)的定性Table 1 Qualitative analysis of volatile substances in Hongmei apricot with different maturity

醇類化合物是香氣組分中最重要的物質(zhì)，一般來自支鏈氨基酸的代謝，也可由脂肪酸為前體生成[17]，其中不飽和或高質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在的醇類化合物閾值較低，對食品風(fēng)味貢獻(xiàn)較大[18]。如圖4所示，綠框中的1-己醇、1-戊醇和異戊醇等物質(zhì)隨著紅梅杏的成熟度增加峰體積逐漸降低，結(jié)合表1可知，1-己醇的峰體積降低的幅度最大，從675.76降低到了287.141，降低了57.51%。此外，醇類化合物中峰體積最高的是反式-2-己烯-1醇。反式-2-己烯-1-醇屬于C6醇類，呈現(xiàn)強(qiáng)烈末成熟果實(shí)氣味，是GB 30616—2020允許使用的食用香精，在G-PG成熟度樣品中的峰體積最高達(dá)到9 458.759，隨后逐漸遞減至3 550.736，降低了62.46%。

醛類化合物是由脂肪酸降解產(chǎn)生[19]，低級醛類(C4以下)有刺激性，中級醛類(C5～C12)呈花果香味[20]。圖4黑框中物質(zhì)含量先升高，后降低，其中苯乙醛被認(rèn)為是苯丙氨酸Strecker降解產(chǎn)物[21]，可能是因?yàn)樵谇捌诔墒斓倪^程中所積累的物質(zhì)未能充分降解苯乙醛，導(dǎo)致含量增加。由表1可知，醛類化合物中峰體積最豐富的是己醛、3-甲基丁醛、戊醛和丁醛。己醛是以脂肪酸為前體合成的，具有青味[22]及蘋果香味[23]，在紅梅杏逐漸成熟過程中己醛峰體積基本不變。除己醛外，丁醛在G-PG成熟度紅梅杏果實(shí)中峰體積最高達(dá)到862.491，隨后逐漸遞減。壬醛具有柑橘香[24]，對紅梅杏總體香氣有很大影響。

酯類化合物主要以氨基酸、糖和脂質(zhì)為合成前體，對杏果實(shí)的香氣成分具有較大貢獻(xiàn)[25]。由圖4、表1可知，酯類化合物中最豐富的是乙酸乙酯，具有蘋果、梨、櫻桃、花香的氣息[24]，隨著紅梅杏的成熟而逐漸升高，Y成熟度比G-PG成熟度增加40.96%。

酮類化合物是杏果實(shí)揮發(fā)性成分中的一類重要物質(zhì)。低級飽和脂肪酮具有特殊的香氣，如2-丁酮[26]。由圖4、表1可知，酮類化合物中峰體積最高的是丙酮。同時(shí)分子質(zhì)量較高的酮類化合物通常也具有良好的氣味，如甲基庚烯酮，具有水果香氣和新鮮清香香氣，是合成香蕉、梨、柑橘和漿果類香精的主要原料[27]。

3 討論與結(jié)論

成熟度是確保果實(shí)品質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)形成的重要條件。已有大量研究表明，果實(shí)采收成熟度過低營養(yǎng)品質(zhì)較差會表現(xiàn)出質(zhì)地硬、汁液少、澀味重等共性[28]，九成熟果實(shí)在采摘時(shí)口感及品質(zhì)方面較優(yōu)[29]。本研究結(jié)果表明，隨著成熟度的增加，TSS與維生素C含量達(dá)到了最高，這與薛曉敏等[30]和郭靖等[31]對李果實(shí)和百香果的研究結(jié)果一致；總酸含量逐漸下降，這與吉寧等[29]的研究結(jié)果相一致。

利用GS-IMS技術(shù)對3種成熟度紅梅杏樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行了分析，共鑒定出21種揮發(fā)性物質(zhì)，與楊婷婷等[32]對新疆賽買提杏的研究結(jié)果相比，所測得的揮發(fā)性物質(zhì)種數(shù)較少，這可能是由于GC-IMS所用NIST和IMS數(shù)據(jù)庫尚處于完善階段，所以無法對所檢測到的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行全部定性分析。研究發(fā)現(xiàn)不同成熟度紅梅杏的揮發(fā)性成分基本組成相似，但比例差異較大。乙酸乙酯、乙酸丁酯、戊醛和2-丁酮等物質(zhì)，隨著紅梅杏的成熟度增加含量逐漸升高，多數(shù)為酯類物質(zhì)。酯類成分對杏果實(shí)的香氣有較大貢獻(xiàn)，具有香味清，散逸快、遠(yuǎn)，易感覺的特點(diǎn)[26]。1-己醇、1-戊醇和異戊醇等物質(zhì)含量，隨成熟度的增加逐漸降低。該結(jié)果與已有研究組分種類、數(shù)量及相對含量有所不同，主要原因是杏果實(shí)品種、栽培種植地區(qū)等的不同產(chǎn)生較大的差異[17]。

本研究從紅梅杏不同成熟度果實(shí)品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)方面展開研究，綜合分析認(rèn)為，G-PG成熟度紅梅杏中醇類揮發(fā)性物質(zhì)豐富，適合制作青脆杏型產(chǎn)品；PG-PY成熟度紅梅杏中醛類揮發(fā)性物質(zhì)豐富，適合制作黃綠杏型產(chǎn)品，這與田瑩俏[33]研究結(jié)果相似：青綠杏為原料所制制品清脆爽口、杏味清香；以黃綠杏為原料，制品杏香味濃郁，具有獨(dú)特的香料杏風(fēng)味。G-PG成熟度紅梅杏因其糖、酸含量適中，也可作為軟包裝罐頭制品的原料，這與徐曉偉[34]的研究結(jié)果相似。而Y成熟度紅梅杏因其含糖量高，色黃味甜，適合鮮銷以及干果產(chǎn)品的制作。綜上所述，加大對紅梅杏果實(shí)的研發(fā)力度和利用價(jià)值，可使產(chǎn)業(yè)走多元化發(fā)展道路，既解決了果品品質(zhì)下降、滯銷等問題，又可以提高經(jīng)濟(jì)效益。