穆丁郁,韓志瑤,王超霞,王榮,馬闖,田淑芬*
(天津農(nóng)學(xué)院園藝園林學(xué)院,天津 300384)
‘陽光玫瑰’葡萄是日本以安蕓津21號×白南雜交選育而成的中晚熟品種[1]。該品種果粒大,黃綠色,果肉鮮脆多汁,有玫瑰香味,可溶性固形物含量高,鮮食品質(zhì)極優(yōu)。然而‘陽光玫瑰’果實不耐儲存,易腐爛,新鮮采摘的果實在保存期間風(fēng)味下降,香味變淡[2]。
香氣是評價葡萄果實品質(zhì)的一個重要指標(biāo),香氣成分的變化直接影響著果實風(fēng)味品質(zhì)的保持[3]。采后保存溫度是影響果蔬風(fēng)味品質(zhì)的重要因素[2,4-6]。Matsumoto等[2]研究表明,‘陽光玫瑰’葡萄的玫瑰香味受采后保存溫度影響較大,低溫保存(0、2、5 ℃)會加速香味的損失,里哪醇含量下降明顯,而10 ℃保存可延緩玫瑰香味的損失,使里哪醇的損失最小化。在葡萄香氣成分的相關(guān)研究中,在不能及時使用鮮樣進(jìn)行香氣檢測時,常將樣品冷凍保存,之后再解凍進(jìn)行香氣的檢測,這樣會使葡萄的香氣成分發(fā)生變化[7-12]。唐國東等[13]研究表明,低溫冷凍處理能夠增加釀酒葡萄‘赤霞珠’酯類、酸類和醇類等香氣成分。國內(nèi)外有關(guān)不同保存溫度和時間對鮮食葡萄香氣成分變化影響的研究很少。
為了探究不同保存條件對‘陽光玫瑰’葡萄揮發(fā)性香氣成分的影響,明確在不能及時使用鮮樣進(jìn)行香氣檢測時,如何保存能更大限度的保留可揮發(fā)性香氣,從而更好地進(jìn)行果實品質(zhì)的評價。以鮮樣為對照,調(diào)查了20 ℃(常溫)、4 ℃(冷藏)、-20 ℃(冷凍)和液氮速凍后進(jìn)行-20 ℃(冷凍)4個溫度條件對果實揮發(fā)性香氣成分的影響及其變化規(guī)律,為該品種揮發(fā)性香氣成分的系統(tǒng)研究及保存保鮮的溫度提供參考。
試材為天津市北辰區(qū)雙街葡萄園日光溫室栽培的5年生‘陽光玫瑰’葡萄,株行距為1 m×3 m,獨龍干棚架栽培,結(jié)果新梢間距為15 cm,每個新梢留1穗果,植株長勢一致,土壤肥力均等,栽培管理條件一致。
1.2.1 樣品處理
試驗于2021年8月30日隨機選取健康、無病害已成熟的‘陽光玫瑰’果穗,檢測其可溶性固形物含量約為18%,從果穗上、中、下3個部位隨機采集大小色澤均勻的果實,充分混樣后于密封袋中保存,并用于以下各個處理。
共設(shè)置5個處理:(A)鮮樣(對照),即保存0 h;(B)室溫20 ℃下分別保存2 h、4 h、6 h、12 h、1 d、2 d、3 d;(C)4 ℃冰箱冷藏條件下分別保存2 h、4 h、6 h、12 h、1 d、2 d、3 d;(D)-20 ℃冰箱冷凍條件下分別保存1、15、30 d;(E)液氮速凍60 s后放入-20 ℃冰箱冷凍條件下分別保存1、15、30 d。每個處理3個重復(fù)。
1.2.2 揮發(fā)性香氣組分的檢測
采用美國安捷倫7890B-5977A氣相色譜-質(zhì)譜儀(GCMS)進(jìn)行香氣分析,利用50/30μm DVB/CAR/PDMS型極性(Supelco,美國)的萃取頭進(jìn)行頂空固相微萃取,采用CTC自動進(jìn)樣裝置(Agilent,美國)上樣檢測,色譜柱為HP5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm,Agilent)。
色譜條件:載氣(純度≥99.999%的高純氦氣)流速1.0 mL·min-1,分流比為5∶1;升溫程序:35 ℃保持2 min,以4 ℃·min-1升至200 ℃,以30 ℃·min-1升至250 ℃,保持5 min;進(jìn)樣口溫度250 ℃。質(zhì)譜檢測條件:離子源溫度230 ℃;傳輸線溫度250 ℃;電子轟擊源70 eV;掃描范圍30~300 amu。
CTC固相微萃取條件:45 ℃預(yù)熱5 min,磁力攪拌子轉(zhuǎn)速為250 r·min-1(攪拌間歇式運行,轉(zhuǎn)5 s,停2 s),45℃萃取50 min,然后GC進(jìn)樣,250 ℃解吸2 min,采集數(shù)據(jù)。
樣品前處理條件:不同處理的葡萄果實去梗去籽后榨汁(冷凍樣品需解凍后榨汁),取8 mL澄清葡萄汁樣品加入預(yù)先裝有2.4 g NaCl的20 mL頂空瓶中,然后加入內(nèi)標(biāo)物2-辛醇8 μL(180 mg·L-1,無水乙醇稀釋),頂空瓶加蓋密封后待測。
定性分析:對檢測的揮發(fā)性成分通過未知物分析軟件(美國Agilent公司)與NIST11.L譜庫(美國Agilent公司)提供的標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行匹配,如果匹配因子大于80(最高100),通過相同GC-MS條件下標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間和質(zhì)譜圖進(jìn)一步比對確認(rèn)。
定量分析:目標(biāo)化合物采用內(nèi)標(biāo)-標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量,標(biāo)準(zhǔn)曲線由5點繪制,由化學(xué)工作站計算定量結(jié)果。
1.2.3 數(shù)據(jù)處理
采用IBM SPSS 25和Excel進(jìn)行統(tǒng)計分析。
不同保存溫度條件下共檢測到24種香氣化合物,如表1所示。其中醛類6種,醇類6種,酯類3種,萜烯類7種,其他類2種。20 ℃常溫條件下檢測出的化合物數(shù)量最多,為24種;液氮速凍后放入-20 ℃冰箱冷凍條件下檢測出的化合物數(shù)量最少,為21種。所有樣品中萜烯類數(shù)量最多,醛類和醇類次之。
表1 不同保存溫度下‘陽光玫瑰’果實揮發(fā)性香氣化合物的種類和數(shù)量Table 1 Category and number of volatile aroma compounds in 'Shine Muscat' grape fruits at different storage temperatures
從檢出濃度來看(表2~4),各保存溫度條件下‘陽光玫瑰’葡萄均以萜烯類、醛類、醇類化合物為主,三者濃度之和占檢出總化合物濃度的93.015%~97.457%。萜烯類化合物中的里哪醇、β-蒎烯、香葉醇,醛類化合物中的正戊醛、正己醛、反式-2-己烯醛以及醇類化合物中的1-己醇、正戊醇、反式-2-己烯醇等化合物在不同溫度條件下的濃度變化較大,而酯類和其他類化合物的濃度在所有處理組中均變化不大。2-苯乙醇是20 ℃常溫條件下特有的化合物,大馬酮僅在液氮速凍后-20 ℃冷凍條件下未檢出。
表2 20 ℃不同保存時間下‘陽光玫瑰’葡萄果實揮發(fā)性香氣化合物Table 2 Concentration of volatile aroma compounds in 'Shine-Muscat' grape fruits under different storage times at 20 ℃μg·L-1
由圖1可知,保存期為1 d時各溫度條件下的‘陽光玫瑰’葡萄果實中萜烯類化合物的濃度均低于鮮樣,而醛類化合物濃度在4、-20 ℃和液氮速凍后-20 ℃冷保存下均高于鮮樣,分別升高了51.86、201.15、444.71 μg·L-1。醇類化合物濃度在20、4、-20 ℃保存條件下高于鮮樣,而在液氮速凍后-20 ℃冷凍條件下濃度有所下降,這表明液氮速凍后-20℃冷凍保存抑制了醇類物質(zhì)的生成。酯類和其他類化合物的濃度在各保存溫度條件下的變化不大。
由圖2可知,20 ℃條件下醛類化合物濃度呈先上升后下降趨勢,保存6 h時上升至峰值303.38 μg·L-1,之后緩慢下降,3 d時下降至113.19 μg·L-1。醇類化合物濃度隨保存時間的延長呈上升趨勢,4 h時出現(xiàn)峰值587.19 μg·L-1,而后下降至422.65 μg·L-1,3 d時下降至376.24 μg·L-1。萜烯類化合物濃度變化不穩(wěn)定,采后至保存2 h濃度迅速下降,之后又迅速上升,4 h時出現(xiàn)峰值369.89 μg·L-1,隨后6 h再次迅速降至169.96 μg·L-1,12 h時濃度達(dá)到最低為143.52μg·L-1,之后緩慢上升,3 d時濃度達(dá)到276.59 μg·L-1,而總體上萜烯類化合物濃度仍呈下降趨勢。
由圖3可知,4 ℃冷藏條件下醛類化合物的變化和20 ℃常溫條件下的變化類似,隨保存時間的延長呈先升高后降低的趨勢,4 h時達(dá)到峰值251.54 μg·L-1,之后濃度變化較平緩,保存1 d后濃度開始下降,3 d時下降至187.59 μg·L-1。醇類化合物的濃度總體呈上升趨勢,采后至2 h濃度有所下降,之后濃度迅速上升,6 h出現(xiàn)峰值711.33 μg·L-1,之后開始下降,1 d時濃度下降至最低354.80 μg·L-1,隨后慢幅上升。萜烯類化合物的濃度呈下降趨勢,從最初的288.00 μg·L-1下降至3 d的116.92 μg·L-1。
表3 4 ℃不同保存時間下‘陽光玫瑰’葡萄果實揮發(fā)性香氣化合物Table 3 Concentration of volatile aroma compounds in 'Shine Muscat' grape under different storage times at 4 ℃μg·L-1
表4 -20 ℃和液氮后-20 ℃不同保存時間下‘陽光玫瑰’葡萄果實揮發(fā)性香氣化合物濃度Table 4 Concentration of volatile aroma compounds in Shine-Muscat grape fruits under different storage times at -20 ℃ and -20 ℃ after liquid nitrogen quick-freezingμg·L-1
因此,隨著保存時間的延長,20 ℃和4 ℃保存條件下均呈現(xiàn)醇類化合物濃度升高,萜烯類化合物濃度下降以及醛類化合物濃度先升后降趨勢,但4 ℃冷藏保存延緩了‘陽光玫瑰’葡萄揮發(fā)性香氣成分的變化。
由圖4可知,-20 ℃冷凍條件下醇類物質(zhì)濃度隨保存時間的延長呈上升趨勢,1 d時達(dá)到峰值408.00 μg·L-1,而后降低,30 d時濃度上升至389.80 μg·L-1。醛類物質(zhì)濃度呈先上升后下降的趨勢,保存期1 d時上升至387.27 μg·L-1,而后下降,30 d時濃度下降至136.96 μg·L-1。萜烯類化合物呈下降趨勢,30 d時下降至59.08 μg·L-1。
由圖5可知,液氮速凍后-20℃冷凍條件下醛類和萜烯類化合物濃度的變化與-20℃冷凍條件下類似,其中醛類化合物在1 d時出現(xiàn)峰值630.84 μg·L-1,之后降低,至15 d時199.69 μg·L-1下降了431.15 μg·L-1,30 d時下降至162.52 μg·L-1,均高于-20℃冷凍條件下同時期醛類化合物的濃度,這表明液氮速凍后在-20℃冷凍保存可以抑制醛類化合物濃度的下降。相比于鮮樣288.0 μg·L-1,萜烯類化合物濃度呈下降趨勢,到15 d時53.07 μg·L-1下降了234.93 μg·L-1。醇類化合物的濃度變化不大,在250μg·L-1左右上下波動,但總體上呈下降趨勢,30 d時濃度下降了119.57 μg·L-1,這表明液氮速凍后在-20 ℃冷凍保存抑制了醇類化合物的生成。
‘陽光玫瑰’屬于玫瑰香型葡萄品種,萜烯類化合物是玫瑰香型葡萄的特征香氣成分,是花卉類氣味的重要來源,尤以單萜對玫瑰香味的貢獻(xiàn)突出,常見的單萜醇類有里哪醇、香葉醇、橙花醇、香茅醇和α-松油醇[14],其中里哪醇和香葉醇是玫瑰香味的主要呈香物質(zhì)[15-16]。由表2~4可以看出,在‘陽光玫瑰’葡萄中檢測到萜烯類化合物中的主要成分為里哪醇和香葉醇。隨保存時間的延長,在各溫度條件下香葉醇的濃度變化不大,而里哪醇的濃度呈下降趨勢,有趣的是在20 ℃常溫保存2~3 d以及4 ℃冷藏保存3 d時,里哪醇的濃度有所回升。這表明‘陽光玫瑰’葡萄采摘后其玫瑰香味會迅速變淡,在20 ℃保存2~3 d及4 ℃冷藏保存3 d左右時又會回升至接近甚至高于新鮮采摘時的香味水平。而在-20 ℃和液氮速凍后-20 ℃冷凍條件下里哪醇的濃度損耗較大,玫瑰香味變淡。
本研究只檢測了游離態(tài)里哪醇的含量,而在葡萄漿果中,萜烯化合物如里哪醇和香葉醇以游離態(tài)形式和幾種糖苷結(jié)合態(tài)形式存在[17]。結(jié)合態(tài)里哪醇的酸解或酶解生成游離態(tài)里哪醇[2,18]。因此,采后保存溫度可能會影響里哪醇結(jié)合態(tài)形式的水解,造成里哪醇的含量隨保存溫度的不同而發(fā)生變化。而在冷凍條件下里哪醇的濃度損耗較大,這可能是由于葡萄經(jīng)冷凍、解凍處理后細(xì)胞組織損傷致使揮發(fā)性物質(zhì)與細(xì)胞間的結(jié)合能力下降,造成部分香氣成分的損失[19]。
C6化合物也是葡萄果實風(fēng)味的重要化合物,對青草氣味貢獻(xiàn)突出,主要包括己醛、己醇、2-己烯醛等,它們是果實品質(zhì)評價、原產(chǎn)地判定等研究的重要依據(jù)[20]。本試驗中,正己醛、反式-2-己烯醛、1-己醇、反式-2-己烯-1-醇是濃度較高的4種C6化合物,而1-己醇、反式-2-己烯-1-醇的嗅覺閾值也較高,分別為500、100 μg·L-1[21-23];正己醛和反式-2-己烯醛的嗅覺閾值卻很低,分別為4.5μg·L-1和17 μg·L-1[21-23]。因此,正己醛和反式-2-己烯醛是‘陽光玫瑰’葡萄中植物類氣味的重要貢獻(xiàn)化合物。有趣的是,醛類化合物的濃度在各保存溫度條件下都會先上升至一個峰值,然后開始下降,在-20 ℃和液氮后-20℃冷凍條件下醛類化合物濃度上升的幅度更大,在20 ℃常溫保存1 d、4 ℃冷藏保存2~3 d、-20 ℃冷凍保存15 d、液氮速凍后-20℃冷凍保存15~30 d時醛類化合物濃度最接近鮮樣。這表明,‘陽光玫瑰’葡萄果實采摘后香氣組分和風(fēng)味發(fā)生了快速變化,而在常溫或冷藏條件下保存1~3 d時,香氣組分及風(fēng)味濃度又回到接近鮮樣的水平。
作為對機械損傷的典型反應(yīng),C6醛的增加通常與組織破壞有關(guān)。此外,C6醛是信號網(wǎng)絡(luò)的一部分,可導(dǎo)致由植物組織中的機械損傷觸發(fā)的防御系統(tǒng)的激活[24-25]。本研究中,-20 ℃冷凍和液氮后-20 ℃冷凍條件下產(chǎn)生了更多的醛類化合物,可能是因為冷凍過程中冰晶生長造成了葡萄細(xì)胞組織的損傷,作為應(yīng)急反應(yīng)使更多的醛類化合物釋放出來。
因此,‘陽光玫瑰’葡萄新鮮采摘或在常溫及冷藏條件下保存2~3 d時的風(fēng)味最佳。為了保持‘陽光玫瑰’葡萄香氣檢測的準(zhǔn)確性,在進(jìn)行相關(guān)研究時,建議盡量選擇鮮樣或者在室溫及冷藏條件下保存2~3 d時的葡萄樣品進(jìn)行檢測。
綜上所述,‘陽光玫瑰’葡萄果實中共檢測到24種香氣成分,以萜烯類、醛類、醇類化合物為主。隨著保存時間的延長,各保存溫度條件下‘陽光玫瑰’葡萄香氣組分均表現(xiàn)出萜烯類化合物濃度下降,醛類化合物先上升后下降的規(guī)律;20 ℃、4 ℃和-20 ℃溫度條件下‘陽光玫瑰’葡萄香氣成分均表現(xiàn)出醇類化合物濃度上升,液氮速凍后-20 ℃冷凍保存抑制了醇類物質(zhì)的生成和醛類物質(zhì)的下降?!柟饷倒濉咸巡烧笙銡獬煞肿兓芸?,而在20 ℃和4 ℃保存2~3 d時特征香氣成分又變濃,與鮮樣相近。冷凍保存對‘陽光玫瑰’葡萄特征香氣的損耗較大。