王宝春,颉敏华,,*,王学喜,吴小华,陈 柏,张 鑫,牛济军

(1.甘肃农业大学园艺学院,甘肃兰州 730070; 2.甘肃省农业科学院农产品贮藏加工研究所,甘肃兰州 730070; 3.甘肃亚盛实业(集团)股份有限公司,甘肃兰州 730000)

王宝春1,颉敏华1,2,*,王学喜2,吴小华2,陈 柏2,张 鑫1,牛济军3

(1.甘肃农业大学园艺学院,甘肃兰州 730070; 2.甘肃省农业科学院农产品贮藏加工研究所,甘肃兰州 730070; 3.甘肃亚盛实业(集团)股份有限公司,甘肃兰州 730000)

以花牛苹果为试材,研究了1-甲基环丙烯(1-MCP)处理对花牛苹果在低温贮藏期间果实硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、呼吸速率、乙烯释放速率及香气成分的种类数量和相对含量的影响。结果表明:贮藏6个月时,1-MCP处理花牛苹果果实硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量分别为7.53 kg·cm-2、15.57%和0.29%,比同期对照分别高53.2%、1.2%和5.3%,同时抑制果实的呼吸强度和乙烯的生成。1-MCP能显著减少果实贮藏期间酯类、醇类、酸类、醛类和其他类成分种类和相对含量,处理果中酯类、醇类、酸类、醛类和其他类香气成分种类比同期对照分别减少了41.9%、15.5%、17.1%、50%、11.9%。在低温贮藏条件下,1-MCP能显著减少花牛苹果贮藏期间香气的种类,降低各类香气的含量,提高花牛苹果的贮藏品质。

花牛苹果,1-MCP,香气成分,果实品质,低温

甘肃花牛苹果具味美、色艳、高桩等品质,被誉为苹果之“王冠”。花牛苹果是中国在国际市场上第一个获得正式商标的苹果品种[1],水果香气具有含量低、成分复杂且不稳定等多个特点[2]。水果中含有的挥发性香气物质约有2000多种,包括酯类、萜类、内酯类、醛类、醇类、羰基化合物和一些含硫化合物[3]。这些香气物质可以客观反映不同水果的风味特点,是对果实风味品质进行评价的重要指标[4],而且香气越浓郁的水果越受人们的喜爱[5]。目前苹果中已鉴定出350多种香气成分,但只有少数含量超过味感阈值的物质对果实的风味具有重要影响[6]。苹果在贮存过程中香气成分会发生变化,因此测定其香气物质,分析香气成分组成,对其品质鉴定及贮藏保鲜具有重要的意义[7]。一些保鲜措施尽管显著地延长了果实的贮藏期,但对果实香气品质有影响,香气的缺失影响消费者的购买欲,大大降低了果实的商品价值[8]。

1-MCP(1-methylcyclopropene,1-甲基环丙烯)是一种新型乙烯作用抑制剂,具有广谱、无毒、无残留、低量、高效等优点[9],能够与乙烯受体结合,通过阻断乙烯与受体的结合,使得乙烯生理效应无法完成,进而抑制乙烯对水果等园艺产品的催熟作用[9],很好地保持产品的硬度、营养成分,达到保鲜的效果。苹果属典型的呼吸跃变型果实,1-MCP对其具有显著的保鲜效果[10]。研究表明1-MCP可抑制苹果[8]、梨[11]、香蕉[12]、猕猴桃[13]等果实香气的形成,降低香气成分的含量,尤其是其中酯类物质的含量。

因此,本实验选用花牛苹果为试材,研究了 1-MCP处理在低温贮藏期间对果实品质的影响,并利用顶空固相微萃取技术吸附苹果中的香气成分,结合气相色谱质谱联用技术分析其香气成分[14]。通过计算机检索并与NIST98质谱库提供的标准质谱图对照,探讨1-MCP处理对花牛苹果在冷藏期间香气物质变化的影响[15],为花牛苹果的品质鉴定和贮藏保鲜提供可靠的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

花牛苹果 于2015年9月26日采自甘肃省天水市花牛村管理水平相当的成龄果园。采收七～八成成熟度果实,带果柄,挑选果皮颜色相对一致、果形端正、果个均匀、无机械损伤、无病虫害的果实,套发泡网装入垫塑料薄膜内衬的纸箱,采收后立即运至天水裕源果蔬有限公司处理;1-MCP 美国罗门哈斯中国公司。

SP-3420型气相色谱仪 北京北风瑞利分析仪器(集团)有限责任公司;GXH-3051H型果蔬呼吸测定仪 北京均方理化科技研究所;MC(BT 224s)电子天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;Clarus 500型气相色谱、气相色谱-质谱联用仪 PerkinElmer美国;手动SPME进样器(65Lm PDMS/DVB、75Lm CAR/PDMS、100Lm PDMS萃取头) Supelco美国;恒温器 成都科林公司。

1.2 实验方法

1-MCP设0(CK)和1 μL·L-1两个处理组,3次重复。将采收的果实在0.1 mm厚塑料大帐内按1-MCP设计浓度8 ℃下密闭处理24 h,处理后的苹果装入垫塑料薄膜的纸箱内。所有果实置于(-1±0.5) ℃,相对湿度为85%～90%的冷库内进行贮藏。每隔2个月从对照和1-MCP处理各重复的果实中随机选取10个果实,置于室温1 d,用于测定果实硬度和呼吸速率及香气的成分和相对含量。所有测定重复3次。

1.3 测定方法

1.3.1 果实硬度的测定 参照吴小华等[16]的方法,用FT327型果实硬度计测定,结果用kg·cm-2表示。

1.3.2 可溶性固形物的测定 参照赵波等[17]的方法,用PR-101α糖度计测定可溶性固形物含量,结果用%表示。

1.3.3 可滴定酸含量的测定 参照赵波等[17]的方法,用GMK-855型苹果酸度计测定,结果用%表示。

1.3.4 呼吸速率的测定 参照吴小华等[16]的方法,用GXH3051型红外CO2分析仪测定,结果用mg·kg-1·h-1表示。

1.3.5 乙烯释放速率的测定 参照吴小华[16]等的方法,用SP-3420型气相色谱仪测定,结果用μL·kg-1·h-1表示。

1.3.6 香气物质测定 使用顶空固相微萃取(head-space solid-phase microextractions,HS-SPME)和气相色谱质谱(gas chromatg-raphy mass spectrometrometry,GC-MS)联用技术测定。将苹果切碎,取8 g置于20 mL的顶空样品瓶中。加入1.5 g氯化钠,密封瓶口,放置于恒温器30 ℃恒温30 min。将固相微萃取器的萃取头通过瓶盖的橡皮垫插入到样品瓶中,推出纤维头,小心不要使萃取头碰到苹果果粒,在30 ℃下恒温吸附30 min,然后抽回纤维头,从样品瓶上拔出萃取头。迅速将萃取头插入气相色谱仪,推出纤维头,同时启动仪器采集数据。于240 ℃解析8 min,抽回纤维头后拔出萃取头。

1.3.6.1 色谱条件 色谱柱:TG-WAX色谱柱(60×0.25,0.5 μm);检测器:氢火焰离子化检测器(FID),检测器温度250 ℃;进样器:程序控制毛细管柱(分流/不分流)进样口(PSS),进样口温度240 ℃;载气:He,柱流量1 mL/min,分流比30∶1;进样方式:Grob无分流进样,进样时分流阀关闭,3 min后分流阀打开:程序升温:初始温度为40 ℃以2 ℃/min的速率升温至100 ℃,再以5 ℃/min的速率升温至180 ℃,保持8 min。

1.3.6.2 质谱条件 色谱-质谱接口温度180 ℃;离子源温度240 ℃;离子化方式EI;电子能量70 eV;扫描质量范围30～500 u。

1.4 统计分析方法

采用Excel2007软件和DPS7.0数据处理系统进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 1-MCP处理对贮藏期间苹果果实硬度的影响

硬度是反映苹果品质的重要指标,不仅影响果实的口感,而且与果品贮藏加工有密切联系。从图1中可以看出,在花牛苹果贮藏过程中,CK组和1-MCP处理组果实硬度均呈逐渐下降的趋势,而且CK组下降的幅度更大、速度更快(图1),冷藏4个月时,CK组果实硬度由采收时的7.9 kg·cm-2下降至5.9 kg·cm-2。1-MCP处理能显著延缓果实硬度的下降,在冷藏4个月时,果实硬度仍保持在7.5 kg·cm-2,较同期对照高27.1 %,差异达到显著水平(p<0.05),这与前人的研究相符[17]。

图1 1-MCP处理对贮藏期间苹果果实硬度的影响Fig.1 Effect of 1-MCP treatment on fruit firmness during the storage

2.2 1-MCP处理对贮藏期间苹果可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物主要是指可溶性糖类,测定可溶性固形物含量可以衡量水果成熟情况,以便确定采摘时间。从图2中可以看出,在花牛苹果贮藏过程中,CK组和1-MCP处理组可溶性固形物含量均呈先升后降的趋势,冷藏2个月时,CK组可溶性固形物含量达到峰值,为17.3%。1-MCP处理组推迟了峰值的出现,延迟了果实的后熟,在冷藏4个月时达到峰值,为16.9%,较同期对照提高了14.9%,说明1-MCP处理对可溶性固形物含量的影响并不能达到显著水平,与前人的研究一致[17]。

图2 1-MCP处理对贮藏期间苹果可溶性固形物含量的影响Fig.2 Effect of 1-MCP treatment on fruit soluable solid content during the storage

2.3 1-MCP处理对贮藏期间苹果可滴定酸含量的影响

水果中的可滴定酸主要是有机酸,这些有机酸可以影响水果的色、香、味和稳定性。可滴定酸与可溶性固形物一样,是影响果实风味品质的重要因素。对于鲜食品种,一般要求高糖中酸。从图3中可以看出,在冷藏过程中,CK组和1-MCP处理组花牛苹果可滴定酸含量均呈下降趋势,冷藏4个月时,CK组的可滴定酸含量为0.25%。1-MCP处理组延缓了可滴定酸含量的下降,在冷藏4个月时,可滴定酸含量为0.27%,较同期对照提高了8%。说明1-MCP处理对可滴定酸含量的影响并不能达到显著水平。

图3 1-MCP处理对贮藏期间苹果可滴定酸含量的影响Fig.3 Effect of 1-MCP treatment on fruit titriable acidity during the storage

2.4 1-MCP处理对贮藏期间苹果呼吸速率的影响

呼吸强度是植物体新陈代谢强弱的一个重要指标,与果实的成熟衰老息息相关。从图 4可以看出,在苹果贮藏过程中,CK组和1-MCP处理组苹果呼吸速率总体呈下降的趋势。CK组果实于冷藏2个月达到呼吸峰值,为 58.05 mg·kg-1·h-1,1-MCP处理能显著抑制花牛苹果的呼吸速率,冷藏2个月,处理组果实呼吸速率为34.27 mg·kg-1·h-1,较CK组降低40.9%。说明1-MCP处理能极显著(p<0.05)抑制贮藏期间果实呼吸速率,延缓果实成熟衰老。

图4 1-MCP处理对贮藏期间苹果呼吸速率的影响Fig.4 Effect of 1-MCP treatment on fruit respiratory rate during the storage

2.5 1-MCP处理对贮藏期间苹果乙烯释放速率的影响

图5 1-MCP处理对贮藏期间苹果乙烯释放速率的影响Fig.5 Effect of 1-MCP treatment on fruit ethylene release rate during the storage

图6 1-MCP处理对贮藏期间苹果各类香气成分的数量Fig.6 Effect of 1-MCP treatment on fruit various types of aroma components during the storage

乙烯是一种植物激素,具有促进果实成熟的作用,也可加剧果实的后熟和衰老。从图5可以看出,在苹果贮藏过程中,CK组和1-MCP处理组苹果乙烯释放速率呈先升高后下降的趋势,CK组于冷藏2个月时达到峰值,峰值为 38.18 μL·kg-1·h-1;1-MCP处理能显著抑制花牛苹果的乙烯释放速率,于冷藏4个月时达到峰值,峰值为16.47 μL·kg-1·h-1,较同期对照降低了48.5%。说明1-MCP能显著(p<0.05)抑制乙烯的生成以及推迟乙烯释放的高峰,延缓了果实后熟衰老,抑制了果实香气的释放。

2.6 1-MCP处理对贮藏期间苹果果实香气成分数量的影响

香气是果实品质的重要组成部分,近几年来,越来越受到大家重视。虽然保鲜措施能显著地延长了果实的贮藏期,但对果实香气品质有影响,香气的缺失影响了果实的商品性[18]。经过GC-MS分析发现(图6),CK组果实在冷藏0、2、4、6个月后分别检测出75种、78种、82种、86种香气成分;1-MCP处理果实在冷藏0、2、4、6个月后分别检测出75种、67种、53种、64种香气成分,比同期对照分别减少了0、14.1%、35.4%、25.6%。其中,1-MCP处理组在冷藏2、4、6个月时香气成分分别比同期对照减少了11、29、22种,可见1-MCP在冷藏4个月时影响最大,这可能与内源乙烯的产生量有关。经过GC-MS分析发现,冷藏期内花牛苹果香气物质的种类主要有酯类、醇类、酸类、醛类和其他类等。其中,主要是酯类香气(图6),共检测到63种,占香气成分总数的37.1%;其次是醇类40种,占香气成分总数的23.5%;酸类、醛类和其它类等物质分别占香气成分总数的10.0%、10.0%和19.4%。由图6可以看出,在冷藏期间,1-MCP处理组果实的酯类香气总数比CK减少了15.6%,在贮藏4个月时酯类香气种类比CK减少41.9%;醇类香气比CK组总数也减少了15.5%;同时,1-MCP处理组的酸类香气种类也比CK减少了17.1%,醛类香气种类也比CK减少了50%,其它类香气种类也比CK减少了11.9%。由此可见,1-MCP能显著(p<0.05)抑制果实贮藏期间酯类、醇类和烷烃类等香气的产生。

2.7 1-MCP处理对贮藏期间苹果果实香气相对含量的影响

表1 1-MCP处理贮藏期间苹果果实香气成分的相对含量Table 1 Relative content of aroma compounds in apples treated by 1-MCP during storage

续表

续表

续表

香气是客观反映果实的风味特点、成熟度和果实商品品质的重要指标[19],其含量一般随着果实的成熟而增加[20]。经GC-MS联机检索及资料分析,1-MCP处理组与CK组果实在贮藏期间果实香气成分的分析结果见表1。由表1可知,苹果果实香气中共检测出170种成分,CK组中4次检测连续出现的成分有36种,1-MCP处理组中4次检测连续出现的成分有23种。它们的共有成分有20种,分别是乙酸异丁酯、乙酸丁酯、2-甲基丁基乙酸酯、乙酸戊酯、乙酸己酯、丁酸己酯、异戊酸己酯、己酸戊酯、己酸己酯、辛酸己酯、1-戊醇、正己醇、(±)-6-甲基-5-庚烯基-2-醇、1-辛醇、己酸、辛酸、青叶醛、甲基庚烯酮、十四烷和α-法尼烯。由此可见,花牛苹果的主要香气物质为酯类。这就说明在苹果贮藏期间,1-MCP对果实的香气成分的形成有一定影响,其抑制了果实贮藏期间香气挥发性物质的形成,这与前人的研究相符[21]。

3 结论

本研究表明,浓度为1 μL/L的1-MCP处理能够有效地延缓花牛苹果在贮藏期间果实硬度和可滴定酸含量的下降,抑制果实呼吸强度,推迟果实乙烯释放高峰的出现,提高了苹果的保鲜效果,显著抑制了花牛苹果中酯类、醇类和烷烃的产生,也抑制了果实贮藏期间香气挥发性物质的形成,保持了苹果果实的香气品质,但对可溶性固形物含量并无明显影响。本实验只研究了1-MCP处理对低温贮藏条件下花牛苹果香气成分的影响,对常温条件下1-MCP处理对花牛苹果香气成分的影响还有待进一步的研究。

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Effects of 1-MCP treatment on fruit quality and aroma components of Huaniu apples during cold storage

WANG Bao-chun1,XIE Min-hua1,2,*,WANG Xue-xi1,WU Xiao-hua1,CHEN Bai1,ZHANG Xin1,NIU Ji-jun3

(1.College of Horticulture,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China; 2.Agricultural Product Storage and Processing Research Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070,China; 3.Gansu Yasheng Industrial(Group)Limited Company,Lanzhou 730000,China)

Huaniu apple as materiol,the effects of 1-methylcyclopropene(1-MCP)on the fruit firmness,soluble solids content,titratable acid content,respiration rate,ethylene release rate,aroma components of the number and relative content during storage were studied. The results showed that the hardness,soluble solid content and titratable acid content of apple treated with 1-MCP were 7.53 kg·cm-2,15.57% and 0.29%,respectively,which were 53.2%,1.2% and 5.3% higher than those of the control,respectively. While 1-MCP treatment inbibited the respiration rate and ethylene production. 1-MCP could significantly reduce the content of esters,alcohols,acids,aldehydes and other components during fruit storage,and the ratio of esters,alcohols,acids,aldehydes and other aroma components while the control over the same period decreased by 41.9%,15.5%,17.1%,50% and 11.9% respectively.Under low temperature storage condition,1-MCP could significantly reduce the aroma types during the storage and reduce the content of various aroma components,and improve the storage quality of the Huaniu apples.

Huaniu apple;1-MCP;aroma components;fruit quality;low temperature

2016-09-14

王宝春(1992-),女,硕士,研究方向:果蔬采后生理及处理技术,E-mail:wangbaochun1992@126.com。

*通讯作者:颉敏华(1970-),女,博士,研究员,主要从事农产品贮藏加工研究工作,E-mail:xieminhuags@126.com。

国家自然科学基金项目(31160345);甘肃省农业科学院果蔬贮藏保鲜与精深加工科研创新团队建设项目(2014GAAS03)。

TS255.1

A

1002-0306(2017)07-0331-09

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.056