紫膠涂膜常溫貯藏對蘋果揮發(fā)性成分的影響

鄭 華，甘 瑾，張 弘*，馬李一，張雯雯，趙 虹

(中國林業(yè)科學研究院資源昆蟲研究所，國家林業(yè)局資源昆蟲培育與利用重點實驗室，云南 昆明 650224)

紫膠涂膜常溫貯藏對蘋果揮發(fā)性成分的影響

鄭 華，甘 瑾，張 弘*，馬李一，張雯雯，趙 虹

(中國林業(yè)科學研究院資源昆蟲研究所，國家林業(yè)局資源昆蟲培育與利用重點實驗室，云南 昆明 650224)

研究漂白紫膠涂膜處理對水果常溫保鮮貯藏過程中香氣成分的影響。用動態(tài)頂空密閉循環(huán)式吸附捕集法分別采集水晶紅富士蘋果完整果實的揮發(fā)物(從涂膜后15～60d)，并進行熱脫附-氣相色譜/質譜(TCT-GC/MS)分析。結果表明：其完整果實揮發(fā)物中的主要特征香氣組分均為酯類化合物，可保持占揮發(fā)物總量64%～80%的相對含量；完整果實揮發(fā)物中的α-金合歡烯(α-法呢烯)通常保持約5%～10%的相對含量，且未發(fā)生明顯氧化或引起果實衰老病害；常溫貯藏過程中，1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1,2-戊二醇等醇類化合物逐漸趨于更易檢出，并有利于維持果實香氣中酯類等主要物質的組成。

水晶紅富士蘋果；紫膠；涂膜保鮮；揮發(fā)物；熱脫附-氣相色譜/質譜

果品香氣是其重要的感官和理化指標，對決定風味質量具有特殊意義。蘋果作為世界四大果品之一和我國第一大果品[1]，其保鮮貯藏和加工利用技術研究非常廣泛，其中有關香氣的報道也較多。我國已成為全球最大的蘋果生產國和蘋果濃縮汁出口國[2]，在蘋果香氣研究方面也取得一定進展。但我國在20世紀的相關研究“囿于傳統(tǒng)測試條件”[3]，對揮發(fā)性化合物樣品的捕集和鑒定技術經歷了逐步完善的過程。早期研究著重于選擇吸附法還是萃取法的探討[4]，近年來逐漸認識到萃取/溶劑洗脫法不能準確反映揮發(fā)物的組成，采用吸附/脫吸附技術逐漸成為主流[5-6]，而成分分析也由GC[4-5]提升至氣相色譜/質譜聯(lián)用(gas chromatography/mass spectrometry，GC/MS)技術[6]。在吸附-脫吸附法相關報道中，國內多數(shù)研究均采用固相微萃取(solid phase micro-extraction，SPME)捕集香氣并用GC/MS檢測[5-9]，與國外研究采用的技術基本一致[10]，但對完整果實(簡稱整果)香氣則鮮有類似國外的研究[11-12]，目前仍缺乏對蘋果整果香氣的非破壞性取樣及分析檢測報道。

近年來，漂白紫膠涂膜保鮮技術逐漸發(fā)展應用于多種水果的常溫貯藏中，取得較好效果，前期研究已在漂白紫膠涂膜保鮮劑配方及其處理前后的水果硬度、失水率、腐爛率、VC含量等理化指標方面進行較系統(tǒng)探討[13-18]。本研究對漂白紫膠涂膜處理的水晶紅富士蘋果果實進行動態(tài)頂空熱脫附(thermal cryo-trapping，TCT)-氣相色譜/質譜聯(lián)用(TCT-GC/MS)分析，了解其常溫貯藏過程中的香氣成分變化情況，以期為漂白紫膠涂膜保鮮技術的優(yōu)化提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

水晶紅富士蘋果產自陜西，購于昆明水果批發(fā)市場，分為4組，一組作為對照(無漂白紫膠涂膜處理)，其余3組分別用質量分數(shù)4%、8%、12%的漂白紫膠涂膜劑進行處理[18]，每組選擇4個成熟度、大小一致的完整果實，以備多次揮發(fā)物采集。

吸附劑：Tenax-GR，進口分裝，填充于美國Varian公司6mm×160mm玻璃熱脫附管中；采集袋(406mm× 444mm微波專用袋) 美國Reynolds公司。

1.2 儀器與設備

QC-1型大氣采樣儀(配有便攜式充電器和手提箱) 北京市勞動保護科學研究所；HT6890型熱解吸儀活化定標器 山東魯南瑞虹化工有限公司；TraceTM2000 GC/ Voyager MS氣相色譜/質譜聯(lián)用儀：配有Chrompack CP-4010 PTI/TCT熱脫附冷阱(TCT)及Xcalibur1.4數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和標準譜庫NIST02 美國Varian公司，其中氣相色譜為美國CE Instruments公司產品，質譜為美國Thermo-Quest集團Finnigan公司產品，色譜柱為CP-Sil8 Low Bleed/MS毛細柱(60m×0.25mm，0.25μm)。

1.3 方法

1.3.1 揮發(fā)物捕集

采用動態(tài)頂空密閉循環(huán)式吸附捕集法[19-26]，分別捕集4組待測整果常溫貯藏15、30、45、60d后的揮發(fā)物樣品，每樣品采集時間1h，并控制各采集袋內密閉氣體體積、氣體流量、熱脫附管內吸附劑填充量等條件相一致。每次采集前均將已填充吸附劑的待用熱脫附管在熱解吸儀活化定標器上以100mL/min流量氮氣、270℃處理3 h。

1.3.2 熱脫附進樣

載氣壓力：20kPa；進樣口溫度：250℃；冷阱溫度：－120℃；熱脫附溫度：250℃，保持10min；進樣時冷阱溫度260℃，保持1min；柱流速：2mL/min。

1.3.3 色譜分離條件

升溫程序：40℃保持3min，以6℃/min升至250℃，保持3min；載氣壓力：20kPa；無分流方式。

1.3.4 質譜檢測條件

電子轟擊(EI)離子源；電子能量70eV；GC/MS接口溫度250℃；離子源溫度200℃；燈絲電流150μA；溶劑延遲時間1min；掃描速度0.4s/s；質量掃描范圍m/z 29～350。

1.3.5 譜圖檢索及成分鑒定

由TCT-GC/MS操作得到各樣品質譜相對豐度圖及總離子流(TIC)圖。將TIC圖中各峰代表的化學信息利用專用軟件Xcalibur(版本1.4)和標準譜庫NIST02，結合經典氣相色譜保留時間數(shù)據(jù)和相關化學經驗，進行蘋果不同涂膜處理及其在常溫貯藏過程中揮發(fā)性成分的鑒定。

2 結果與分析

2.1 揮發(fā)性成分檢測結果

在相同檢測條件下，易揮發(fā)組分通常相對于難揮發(fā)組分先出峰(保留時間短)，而根據(jù)其在譜圖中主要特征離子碎片的質荷比，結合保留時間數(shù)據(jù)并參照標準譜庫，可依次確定主要峰對應的化合物。

不同涂膜處理水晶紅富士蘋果在貯藏過程中的揮發(fā)性成分檢測結果列于表1，表中僅列出正反匹配度(最大值分別為1000)均大于800的化合物。揮發(fā)物TCT-GC/MS檢測的TIC示意圖見圖1(以16張譜圖中的一張為例)。

圖1 蘋果整果揮發(fā)物的總離子流圖示意Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile components of intact apple fruits

由表1可見，水晶紅富士蘋果整果揮發(fā)性成分主要為酯類化合物，萜烯類成分α-金合歡烯(α-法呢烯)也有較高含量，此外還有少量烷烴、醇、醛、酮、羧酸及雜環(huán)類化合物。

2.2 水晶紅富士蘋果(整果)揮發(fā)物中的酯類香氣成分及其在涂膜保鮮后貯藏過程中的變化

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，在嚴格按照1.3.1節(jié)控制揮發(fā)物捕集條件一致的前提下，將各樣品揮發(fā)物中總酯相對百分含量(歸一化含量)進行對比，如圖2所示。

表1 不同涂膜處理蘋果果實在貯藏過程中揮發(fā)性成分的相對含量比較Table1 Effect of different coating treatments on relative content of volatile components in apple during storage %

圖2 不同涂膜處理蘋果揮發(fā)物在貯藏過程中總酯相對含量的比較Fig.2 Effect of different coating treatments on relative content of total esters in apple during storage

如圖2顯示，經漂白紫膠涂膜保鮮處理后，水晶紅富士蘋果整果揮發(fā)物中的總酯均保持較高的相對含量，且在15～60d常溫貯藏期內占揮發(fā)物總檢出量的64%～80%，即較好地保留了蘋果原料中的固有香氣(一類香氣，在原料中占78%～92%)[27-28]，表明漂白紫膠涂膜處理未改變水晶紅富士蘋果的特征香氣組分(有報道認為酯類是紅富士蘋果香氣中的主要化合物[29-30])。其原因可能是整果在適宜的溫度和密閉的環(huán)境中呼吸作用加強，脂肪酸代謝合成酯類物質的速度相應加快[2]，因此酯類香氣物質在果實呼吸躍變開始之后大量產生[31]。涂膜處理整果與對照在常溫貯藏期內酯類物質總體變化不大，但高沸點酯類化合物隨貯藏期延長而所占的比重加大，表明紫膠膜能夠抑制揮發(fā)性物質的逸出。

2.3 水晶紅富士蘋果(整果)揮發(fā)物中α-金合歡烯(α-法呢烯)在涂膜保鮮后貯藏過程中的變化

表1顯示，經漂白紫膠涂膜保鮮處理后15～60d常溫貯藏期間，水晶紅富士蘋果整果揮發(fā)物中的α-金合歡烯(α-法呢烯)多保持約5%～10%的相對含量，甚至有高達30%以上者。國內有報道認為該成分在果皮中含量較高，如史清龍等[1]采用溶劑萃取法，可測得其在紅富士蘋果中相對含量高達17.38%，表明漂白紫膠涂膜處理未使水晶紅富士蘋果果皮發(fā)生明顯的金合歡烯(法呢烯)氧化，涂膜劑既有良好的保鮮效果，又可在一定程度上抑制果實發(fā)生虎皮病等衰老生理病害；但國外研究有不同結果，如Dixon等[32]將未去皮的富士蘋果榨汁后分別檢測其頂空及果汁內的成分，均未提及α-金合歡烯(α-法呢烯)。因此，對于該成分還需深入研究。

2.4 水晶紅富士蘋果(整果)揮發(fā)物中的醇類香氣成分及其在涂膜保鮮后貯藏過程中的變化

在水晶紅富士蘋果(整果)揮發(fā)物中，醇類化合物共檢出1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1,2-戊二醇等3種，僅分別在部分樣品中檢出，但從總體上看是隨著貯藏天數(shù)的增加而更易檢出。由于蘋果果實中醇類物質的出現(xiàn)有可能關聯(lián)到酯類物質的生成[31]，因此漂白紫膠涂膜保鮮處理后15～60d常溫貯藏總體上有利于保持水晶紅富士蘋果的特殊香氣物質組成。

3 結 論

3.1 水晶紅富士蘋果完整果實經漂白紫膠涂膜保鮮處理后15～60d常溫貯藏，其揮發(fā)物中的主要特征香氣組分均為酯類化合物，可保持占揮發(fā)物總量64%～80%的相對百分含量。

3.2 完整果實揮發(fā)物中的α-金合歡烯(α-法呢烯)在上述貯藏處理中通常保持約5%～10%的相對含量，且未發(fā)生明顯氧化或引起果實衰老病害。

3.3 漂白紫膠涂膜保鮮處理后15～60d常溫貯藏過程中，1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1,2-戊二醇等醇類化合物逐漸趨于更易檢出，并有利于維持果實香氣中酯類等主要物質的組成。

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Effect of Bleached Shellac Coating on Volatile Components of Apple during Storage at Room Temperature

ZHENG Hua，GAN Jin，ZHANG Hong*，MA Li-yi，ZHANG Wen-wen，ZHAO Hong
(Key Laboratory of Cultivation and Utilization of Resource Insects, State Forestry Administration, Research Institute of Resources Insects, Chinese Academy of Forestry, Kunming 650224, China)

In order to investigate the effects of bleached shellac coating treatment on aromatic components in fruits during storage at room temperature, the volatile components in Shuijing Red Fuji apple during 15 to 60 days of storage were isolated by dynamic head-space adsorption method and analyzed by thermal cryo-trapping-gas chromatography/mass spectroscopy (TCTGC/MS). Results indicated that esters were the predominant compounds among all volatile components and the relative content of esters was account for 64%－80% of the total volatile components. Meanwhile, approximately 5%－10% α-farnesene was observed in intact fruits, which did not result in oxidation, senescence or damage of fruits. During the storage period at room temperature, 1-butanol, 2-methyl-1-butanol, 1,2-pentadiol and other alcohols were easily detected, which are helpful to maintain ester and other major substances as the aromatic components of fruits.

Shuijing red Fuji apple；lac；coating preservation；volatile；thermal-desorption cryo-trapping-gas chromatography/mass spectroscopy (TCT-GC/MS)

TS255.2；S379.2；S661.1

A

1002-6630(2010)20-0485-05

2010-06-28

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項(riricaf200903Z)；國家林業(yè)科技成果推廣項目([2010]11)；科技部農業(yè)科技成果轉化資金項目(2010GB24320619)

鄭華(1971—)，男，副研究員，博士后，主要從事天然生物資源化學加工及可持續(xù)綜合開發(fā)利用研究。E-mail：hua-zheng@sohu.com

*通信作者：張弘(1963—)，男，研究員，學士，主要從事林業(yè)生物資源化學與利用研究。E-mail：kmzhhong@163.com