1-MCP處理對不同成熟度富士蘋果貯后貨架品質和揮發性物質的影響

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(1.國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津),天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室,天津 300384; 2.大連工業大學食品學院,遼寧大連 116034; 3.中國科學院植物研究所資源植物重點實驗室,北京 100093)

富士蘋果以色艷、香甜、味美、營養豐富等優點深受消費者歡迎。但由于富士蘋果水分含量較高,貯藏時容易發生腐爛,蘋果又是典型的呼吸躍變型果實,采后貯藏期間果實品質受乙烯影響,果實硬度下降,口味發生劣變,嚴重降低了果品的食用品質和商品價值。1-甲基環丙基烯(1-MCP)是近年來用于果蔬保鮮中一種綠色的保鮮劑,1-MCP通過阻斷乙烯與受體結合,從而抑制乙烯的一系列生理生化反應,它能夠延緩果蔬的成熟和衰老,使果蔬達到保鮮目的[1]。目前1-MCP用于蘋果保鮮的研究較多[2-5]。

成熟度不同的果實,其糖酸物質含量存在顯著的差異,而糖酸比是評價果實風味的重要指標。由于糖酸物質含量不同,構成果實特有的風味成分,風味成分不同，果實的揮發性成分也有顯著差異[6]。果實的揮發性物質與果實的成熟度密切相關,在貯藏期間和貯后貨架期間其揮發性物質不斷發生變化,故可以根據揮發性物質的變化間接地反應果實品質[7]。樊麗等[8]研究表明,不同貯藏期的嘎啦蘋果揮發性物質成分含量不同,以此區分不同貯藏期;Cheng等[9]研究表明,楊梅揮發性物質通過主成分分析,可以辨別不同貯藏期;Young等[10]研究表明，不同采收期蘋果的揮發性物質含量差異顯著。但1-MCP處理對不同成熟度富士蘋果貨架期揮發性物質影響報道較少。

為了探討1-MCP對不同成熟度富士蘋果貯后貨架品質和揮發性物質影響,本研究用1-MCP對兩種成熟度富士蘋果進行處理,研究其對果實貯后貨架品質和揮發性物質的影響,為采后富士蘋果保鮮貯藏提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料為富士蘋果,于2016年10月7日采自鞍山果園。人工選擇果實大小均一、不同成熟度、無病蟲害、無機械損傷的果實，用網套套上后裝入到裝有微孔袋的紙箱后立即運回實驗室;1-MCP小藥包(1-MCP有效成分3.3%)、PE微孔袋(55 cm×70 cm) 國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津)。

PAL-1便攜式手持折光儀 日本愛宕公司;916 Ti-Touch電位滴定儀 瑞士萬通中國有限公司;TA.XT.Plus物性儀 英國Stable Micro Systems公司;Trace DSQ GC/MS氣相色譜質譜聯用儀 美國Finnigam公司;50/30μm CAR/DVB/PDMS萃取頭和固相微萃取手柄 美國Supleco公司;PC-420D數字型磁力加熱攪拌裝置 美國Corning公司;NIRS DS 2500近紅外漫反射光譜儀(配有Nova分析軟件和Win ISI4定標軟件) 丹麥Foss公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 富士蘋果前處理 利用近紅外漫反射光譜儀將果實按照可溶性固形物分為兩種成熟度果實[11],可溶性固形物在11%～13%為低成熟度果實,可溶性固形物在13～15%為高成熟度果實。同一成熟度的果實分為兩組,一組裝入襯有PE微孔袋(厚度為16 μm)的紙箱中,每箱裝10 kg蘋果,并放入1包用40 ℃溫水浸濕后的1-MCP(1 μL/L,10 kg/箱),然后將微孔袋扎口存放;另一組未用1-MCP處理的果實作為對照(CK)。將處理后的富士蘋果分別放入(-0.5±0.3) ℃中貯藏10個月后出庫進行貨架實驗,每個處理設3次重復,每隔3 d測定一次。

1.2.2 富士蘋果貯后理化及揮發性物質指標測定方法

1.2.2.1 可溶性固形物(TSS)含量 采用折光儀測定,打漿后取勻漿用4層紗布過濾,取濾液0.2 mL直接測定,每個處理重復6次,取平均值。

1.2.2.2 可滴定酸(TA)含量 參考李文生等[12]的方法略有改動。四分法取樣,打漿(18000 r/min、10 s)后稱取20 g,定容于250 mL容量瓶;80 ℃水浴30 min后,降至室溫,脫脂棉過濾后吸取20 mL 濾汁加蒸餾水40 mL滴定,用電子滴定儀測定。

1.2.2.3 硬度和脆性 采用物性儀測定,測試參數為深度10 mm,P/2探頭(Φ=2 mm),測試速度為2 mm/s。每個處理每次測定取6個蘋果果實在胴部帶皮測定,每個果實重復2次,每個處理設6次重復,取每次測量的最大峰力值為硬度,最后取其平均值,單位為N;第一個峰的力值與運行距離的比值為果皮脆性[13],單位N/s。

1.2.2.4 揮發性物質 將3個蘋果去皮后四分法取樣,打漿后在離心20 min(12000 r/min),4層紗布過濾后取上清液8 mL于15 mL頂空瓶中,而后放入55 ℃水浴15 min后,再向頂空瓶中加入2.5 g NaCl,用有孔蓋蓋上,將萃取纖維插入后,懸離液面1 cm左右,置于磁力加熱攪拌器上(轉速900 r/min),在溫度為55 ℃時,萃取45 min后拔出,拔出后即刻插入GC-MS進樣口,于250 ℃解析5 min,同時采集數據。

GC條件:HP-INNOWAX色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm);程序升溫:40 ℃保留2 min,然后以3 ℃/min升至210 ℃保留5 min,傳輸線溫度250 ℃,載氣為He,流速1 mL/min,不分流。

MS條件:連接桿溫度280 ℃,電離方式為EI,離子源溫度200 ℃,掃描范圍35～350 u。

定量方法:按峰面積歸一化法求得各成分含量,并選擇3-壬酮為內標進行具體定量。3-壬酮濃度為0.04 g · L-1,用量 30 μL。各組分含量計算公式如下。

各組分含量(mg·L-1)=[組分面積/內標的峰面積×內標濃度×30]/濾液體積

1.3 數據分析

數據使用Excel 2010軟件進行統計分析;使用SPSS 17.0軟件,極差法進行數據顯著性分析。揮發性物質用GC-MS檢測并通過檢索NIST 08/Wiley7.0標準譜庫,參考正反匹配度以及相關文獻查詢CAS碼,選擇正反匹配度均大于800來確定檢測出的物質,并運用內標法計算出各揮發性物質的含量。

2 結果與分析

2.1 1-MCP對不同成熟度富士蘋果理化指標影響

2.1.1 1-MCP對不同成熟度富士蘋果TSS的影響 TSS是表示果品品質和成熟度的一個重要指標,富士蘋果的TSS主要是碳水化合物,一般其含量越高,食用品質越好[14]。由圖1所示,在貨架初期,未經1-MCP處理果實中,高成熟度果實的TSS含量最高為14.97%,顯著(p<0.05)高于低成熟度(11.95%)和其他組別果實,但1-MCP處理的不同成熟度果實之間差異不顯著(p>0.05)。在貨架9 d時,在低成熟度果實中,未經1-MCP處理和經過1-MCP處理組與貨架初期相比,其TSS分別降低6.44%、1.78%;高成熟度果實中,未經過1-MCP處理和經過1-MCP處理組與貨架初期相比,其TSS分別降低12.16%、1.41%,可見1-MCP處理可以抑制富士蘋果果實TSS含量的降低,且1-MCP對低成熟度的果實保鮮效果較明顯,這可能與低成熟度果實的發育尚不健全,乙烯受體尚未合成,而1-MCP及時與乙烯受體相結合,抑制了果實的成熟和衰老,從而有效減緩貯藏后期果實TSS的降低有關[15]。

圖1 1-MCP對不同成熟度富士蘋果可溶性固形物含量的影響Fig.1 Effect of 1-MCP on soluble solids content of Fuji apples with different maturity注:不同小寫字母表示同一貨架時間不同處理差異顯著(p<0.05)。下同。

2.1.2 1-MCP對不同成熟度富士蘋果TA的影響 TA(如蘋果酸、檸檬酸、酒石酸等)既是蘋果中的重要營養物質,也是重要的風味物質[16]。如圖2所示,在貨架初期,未經1-MCP處理低成熟度果實和高成熟度果實TA含量分別是0.17%、0.09%,而經過1-MCP處理不同成熟度果實分別為0.14%、0.11%,可見未經過1-MCP處理果實中,低成熟度果實TA含量顯著(p<0.05)高于高成熟度果實,這可能是由于在成熟衰老過程中果實可滴定酸作為呼吸底物被消耗,高成熟度果實呼吸強度高于低成熟度果實,因此高成熟度果實可滴定酸消耗量增大所致[17];在1-MCP處理組中,低成熟度TA含量同樣高于高成熟度果實,但差異不顯著(p>0.05)。在貨架9 d時,未經1-MCP處理的果實中,低成熟度果實的TA含量為0.14%,顯著地高于高成熟度的果實(0.08%);經過1-MCP處理的果實,高成熟度的果實與低成熟度的果實差異不顯著(p>0.05)。

圖2 1-MCP對不同成熟度富士蘋果可滴定酸含量的影響Fig.2 Effect of 1-MCP on titratable acid of Fuji apples with different maturity

2.1.3 1-MCP對不同成熟度富士蘋果果肉硬度的影響 果實硬度是蘋果品質的重要指標,它決定果實貨架品質。由圖3可知,在貨架初期時,未經1-MCP處理的果實,低成熟度果實硬度(2.90 N)高于高成熟度的果實(2.89 N),但差異不顯著(p>0.05);經過1-MCP處理的果實,低成熟度果實(3.54 N)高于高成熟度的果實(3.44 N),可見低成熟度的果實硬度大于高成熟度的果實,不管成熟度高低,1-MCP處理均可以延緩果實硬度的下降。在貨架時間9 d時,CK低、CK高、1-MCP低、1-MCP高處理組的硬度分別是2.64、2.23、2.90、2.82 N,在低成熟度果實中,1-MCP處理組果實硬度是未經1-MCP處理組1.09倍,而高成熟度的果實中,1-MCP處理組果實硬度是未經1-MCP處理組1.26倍,可見1-MCP處理可以顯著地抑制果實的質地軟化。

圖3 1-MCP對不同成熟度富士蘋果果肉硬度的影響Fig.3 Effect of 1-MCP on the firmness of pulp of Fuji apple with different maturity

2.1.4 1-MCP對不同成熟度富士蘋果果皮脆性的影響 果皮的脆性是評價果實貯后貨架品質重要參數指標。如圖4所示,兩種成熟度的富士蘋果的未經1-MCP處理組和經過1-MCP處理組,隨著貨架時間的延長,處理組的果皮脆性均呈現下降趨勢,這可能與果實的衰老有關。在貨架0 d時,未經1-MCP處理中,低成熟度和高成熟度果實的果皮脆性分別是14.93、12.94 N/s,1-MCP處理組中,低成熟度和高成熟度果實分別為14.10、13.94 N/s,其中，未經1-MCP處理的低成熟度的果實的果皮脆性顯著高于高成熟度的果皮脆性(p<0.05)。在貨架時間9 d時,CK低、CK高、1-MCP低、1-MCP高處理組的果皮脆性分別為11.31、10.20、11.82、11.72 N/s,與貨架0 d相比,其果皮脆性下降幅度分別為24.25%、21.17%、16.17%、15.93%,低成熟度果實,1-MCP處理組下降幅度是CK組0.67倍,而高成熟度果實,1-MCP處理組是CK組0.75倍,可見1-MCP處理對低成熟度的果實效果更明顯。

圖4 1-MCP對不同成熟度富士蘋果果皮脆性影響Fig.4 Effect of 1-MCP on peel brittleness of Fuji apples with different maturity

2.2 1-MCP處理對不同成熟度富士蘋果揮發性物質影響

2.2.1 富士蘋果貯后貨架揮發性物質種類變化 由表1所示,不同成熟度的富士蘋果在貯后貨架期間主要檢測7類5～16種揮發性物質,其中醇類0～4種,醛類1～3種,酯類1～8種,烯類0～2種,酮類0～3種,酚類0～1種,酸類0～2種。

表1 富士蘋果貯后貨架揮發性物質種類變化Table 1 Changes of main volatile substances types in Fuji apple during shelf life after storage

在貨架0 d時,共檢測到7類13～16種揮發性物質。其中CK低共檢測到5類13種揮發性物質,其中醇類3種,醛類1種,酯類7種,烯類1種,酮類1種;CK高共檢測到6類16種揮發性物質,其中醇類3種,醛類1種,酯類8種,酮類1種,酚類1種,酸類2種;1-MCP低共檢測到6類14種揮發性物質,其中醇類3種,醛類1種,酯類5種,酮類3種,酚類1種,酸類1種;1-MCP高共檢測到6類15種揮發性物質,其中醇類4種,醛類2種,酯類5種,酮類2種,酚類1種,酸類1種。結果表明在貨架初期,未經1-MCP處理和經過1-MCP處理蘋果揮發性物質種類存在相似規律,即成熟度越高檢測的揮發性物質種類越多;而對于同一成熟度蘋果而言,未經1-MCP處理和經過1-MCP處理蘋果揮發性物質種類沒有相似規律,且差異不大。

在貨架9 d時,共檢測到5類5～11種揮發性物質。其中CK低共檢測到3類5種揮發性物質,其中醛類3種,酯類1種,醇類1種;CK高共檢測到4類8種揮發性物質,其中醇類1種,醛類2種,酯類4種,酚類1種;1-MCP低共檢測到5類11種揮發性物質,其中醇類1種,醛類2種,酯類6種,酮類1種,酚類1種;1-MCP高共檢測到4類6種揮發性物質,其中醇類2種,醛類1種,酯類2種,酚類1種。可見,在貨架后期果實成熟衰老,未經1-MCP處理組低成熟度的果實檢測到揮發性物質種類少于高成熟度果實;而1-MCP處理低成熟度果實,檢測出揮發性物質種類多于高成熟度的果實。

綜上,在貨架初期,未經1-MCP處理和經過1-MCP處理的果實中,高成熟度的果實檢測到揮發性物質種類多于低成熟度的果實;但在貨架后期,1-MCP處理的低成熟度果實檢測的揮發性物質種類高于高成熟度的果實。這與1-MCP處理延緩果實后熟發生的一系列生理變化有關,揮發性物質隨著果實成熟而產生,主要由脂肪酸、萜類化合物等前體物質構成,其種類和含量受果實的成熟度、新鮮度、保鮮劑處理等影響[18]。

2.2.2 富士蘋果貯后貨架揮發性物質含量變化 由表2可知,富士蘋果貯后的揮發性物質主要是醛類、醇類、酯類物質構成,醛類物質主要有己醛(青草及蘋果香味)、2-己烯醛(新鮮水果型清香);醇類物質主要有正己醇、2-乙基-1-己醇、1,3-辛二醇;酯類物質主要有3-羥基-2,2,4-三甲基戊基異丁酸酯、戊二酸二(2-甲基丙)酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二正丁酯;而烷烴類、酮類、酚類、酸類所占的含量較少,構成了貯后富士蘋果香味的特異性。

表2 富士蘋果貯后貨架揮發性物質含量的變化(μg/g)Table 2 Changes of volatile substances content in Fuji apple during shelf life after storage(μg/g)

續表

在貨架0 d時,從酯類物質看,在低成熟度果實中,經過1-MCP處理果實的酯類物質含量低于未經過1-MCP處理的果實;在高成熟度果實中,經過1-MCP處理果實的酯類物質含量低于未經過1-MCP處理的果實,可見不管果實成熟度高低,1-MCP處理都抑制了酯類物質生成。從醇類物質看,在高成熟度果實中,1-MCP處理組果實醇類物質的含量為0.773 μg/g,顯著(p<0.05)地高于未經過1-MCP處理組(0.605 μg/g),在低成熟度果實中,醇類物質含量兩者差異不顯著(p>0.05)。從醛類物質看,在低成熟度果實中,經過1-MCP處理果實的醛類物質含量高于未經過1-MCP處理的果實,在高成熟度果實中,經過1-MCP處理果實的醛類物質含量低于未經過1-MCP處理的果實,可見1-MCP處理促進果實醛類物質含量升高。

在貨架9 d時,經過1-MCP處理果實中,低成熟度果實酯類物質含量顯著(p<0.05)地高于高成熟度的果實;對比經過1-MCP處理果實和未經過1-MCP處理果實,成熟低的果實顯著(p<0.05)地高于高成熟度的果實;醇類物質的含量各處理組差異不顯著(p>0.05)。可見隨著果實成熟,成熟低的果實代謝旺盛,其揮發性物質含量升高。

綜上所述,高成熟度的果實檢測揮發性物質含量多于低成熟度的果實,但經過1-MCP處理的果實,在貨架初期,其酯類物質的含量顯著地低于未經1-MCP處理果實(p<0.05),果實的香氣變淡,醇類和醛類物質含量高于未經1-MCP處理果實,可能原因單糖前體物質分解成醇類和醛類物質,而酯類物質有可能發生水解而降低[24-25]。隨著果實的成熟和衰老,成熟低的果實代謝旺盛,其揮發性物質含量升高。

3 討論

成熟高的果實,其可溶性固形物、可滴定酸含量和揮發性物質組成與含量要高于低成熟度果實,但高成熟度果實質地緊密程度低于低成熟度,這與周楓等[19]研究者得到的結論相似。寇文麗等[20]研究表明，1-MCP處理可以保持不同成熟度磨盤柿品質,抑制果實的軟化。本研究表明,低成熟度和高成熟度的果實,其可溶性固形物、可滴定酸含量、果實質地品質,在貨架期間大致呈現下降趨勢,而1-MCP處理可以抑制富士蘋果果實可溶性固形物含量的降低,且低成熟度的果實,可溶性固形物含量下降幅度小于高成熟度的果實;在貨架初期,CK組高成熟度果實可滴定酸含量顯著(p<0.05)地低于低成熟度,在1-MCP處理組中高成熟度的果實與低成熟度果實可滴定酸含量差異不顯著(p>0.05);在貨架結束時,未經1-MCP處理的低成熟度與高成熟度的果實可滴定酸含量差異不顯著(p>0.05);低成熟度的果實質地大于高成熟度的果實,不管果實高低成熟度,1-MCP處理都延緩其降低,與孫希生等[21]研究者的結論相似。

富士蘋果的主要的揮發性物質為己醛和2-己烯醛,這與趙峰[22]研究結論相似;另外,3-羥基-2,2,4-三甲基戊基異丁酸酯、戊二酸二(2-甲基丙)酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、正己醇、2-乙基-1-己醇、1,3-辛二醇也是蘋果重要的揮發性物質。紀淑娟等[23]研究表明,1-MCP抑制了南果梨冷藏后貨架期果實揮發性酯類物質的生成,致使果實的香氣變淡。Lurie等[24]在蘋果上的研究結果也表明,1-MCP處理的果實在冷藏后香氣生成受到一定抑制。而本研究表明,在貨架初期,1-MCP處理的果實揮發性酯類物質含量降低,醇類和醛類物質含量升高,這可能與脂肪酸的氧化有關,也可能是由于1-MCP抑制了乙烯的一系列生理變化,而乙烯參與調控酯類香氣代謝途徑,這與Echeverría等[25]研究結論相一致,且揮發性物質物質含量變化呈現一定的規律性,與果實品質指標變化相符合。

綜上所述,無論成熟度大或小,1-MCP可以延緩其品質降低,但1-MCP處理的果實揮發性酯類物質的種類和含量有所降低,使果實香氣變淡。

4 結論

通過1-MCP處理對不同成熟富士蘋果采后品質和揮發性物質影響的研究,結果發現,1-MCP處理有效地延緩不同成熟度富士蘋果可溶性固形物、可滴定酸含量、質地貨架品質下降,且對低成熟度果實保鮮效果較好。在貨架初期,1-MCP處理抑制了不同成熟度果實揮發性酯類物質生成,使果實香氣變淡,但醛類和醇類物質含量相對升高;隨著貨架時間延長,果實經過成熟和衰老,在貨架末期,經過1-MCP處理的低成熟度果實,其揮發性酯類物質、醛類物質高于高成熟度的果實,醇類物質含量各處理組差異不明顯。