‘蜜脆’苹果采后贮藏期间香气成分的变化

樊 丽，向春燕，任小林

(西北农林科技大学 园艺学院，陕西 杨凌 712100)

‘蜜脆’苹果采后贮藏期间香气成分的变化

樊 丽，向春燕，任小林

(西北农林科技大学 园艺学院，陕西 杨凌 712100)

【目的】 分析‘蜜脆’苹果在采后20 ℃贮藏期间挥发性芳香成分的变化，为‘蜜脆’苹果贮藏期间的品质评价提供理论依据。【方法】 以采自陕西乾县的‘蜜脆’苹果果实为材料，装入0.03 mm厚的PVC保鲜袋中于(20+1) ℃下贮藏70 d，定期取样测定果实硬度、可溶性固形物含量、乙烯释放速率和呼吸速率，并通过固相微萃取(SPME)法提取果实香气成分，采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术分析‘蜜脆’苹果采后贮藏期间香气成分的种类和含量，根据挥发性成分的lg(香气值)确定果实贮藏期间的特征香气成分。【结果】 ‘蜜脆’苹果在20 ℃常温贮藏第5天和第10天时分别发生乙烯和呼吸跃变，可溶性固形物含量随贮藏期的延长逐渐降低，但硬度变化不大。贮藏期间共检测到48种挥发性成分，主要为醇类(6种)、酯类(31种)、醛类(5种)、醚类(3种)、酮类(2种)和α-法尼烯，其中酯类为主要的挥发性成分，其在贮藏0，14，28，42，56，70 d时分别占挥发性成分总含量的39.02%，60.53%，62.63%，65.02%，70%，70.2%；果实贮藏期间，酯类和酮类物质含量先升高后降低，在贮藏第28天分别达到最大值535.071和17.819 μg/kg，醇类、醛类和醚类物质在贮藏期间含量逐渐降低；‘蜜脆’苹果的特征香气成分为己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸己酯、乙酸-2-甲基丁酯、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯和己酸乙酯。【结论】 ‘蜜脆’苹果贮藏期间的主要香气成分为酯类物质，在贮藏第28天果实香气成分含量达到最大，香气品质最佳；根据香气成分的种类和含量可以将‘蜜脆’苹果划归为‘酯香型’。

‘蜜脆’苹果；香气成分；气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)

果实的品质不仅取决于其形状、大小、颜色和质地，同时也与香气有关。苹果的香气由酯类、醇类、醛类、酮类、醚类、萜烯类等一系列复杂的挥发性化合物组成，挥发性成分的种类和含量取决于品种、栽培条件、贮藏时间等[1]。虽然在不同品种苹果中已经检测出了超过300种挥发性成分，但其中只有20～40种含量超过其味感阈值的物质对果实的香味起重要作用[2-3]。研究果实香气物质对于进一步提高果实品质、建立完善的果品评价体系有重要意义。

‘蜜脆’苹果(MalusdomesticaBorkh.CV.‘Honeycrisp’)是1991年由美国明尼苏达大学培育而成的中熟苹果新品种，于2001年引入陕西，并在白水[4]、乾县[5]等地试种。其果实个大、汁多、颜色鲜艳，在贮藏过程中可以保持较高的硬度和脆度[6]，鲜食品质极佳，是一个品质优良的中熟苹果新品种。目前国内外学者对‘蜜脆’苹果的研究主要集中于生产栽培[7-8]、贮藏特性[9-10]以及病害控制[11-13]等方面，并未涉及到果实的香气品质。

本试验采用固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)，研究‘蜜脆’苹果在采后常温贮藏期间的香气变化，并确定果实贮藏期间的特征香气成分，旨在为‘蜜脆’苹果果实的品质评价及品种推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

试验材料为‘蜜脆’苹果果实，于2013-09-02采自陕西省乾县梁山镇官地村。苹果采收后立即运回西北农林科技大学园艺学院采后实验室，选择大小一致、着色均匀、无机械伤和病虫害的果实，用0.03 mm厚的 PVC保鲜袋包装后放入纸箱内，于(20±1) ℃下贮藏。果实乙烯释放速率和呼吸速率每14 d测定3次，3次取样时间间隔分别为4 d，4 d和3 d，其余指标每14 d测定1次，每次随机选取15个果实，测定生理指标后，将果实每5个作为一组，去果皮后榨汁，放入-40 ℃冰箱中保存，用于挥发性芳香成分的测定，共3次重复。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 果实硬度、可溶性固形物含量、呼吸速率和乙烯释放速率的测定 果实硬度采用GS-15型水果质地分析仪测定(探头直径11 mm，测定深度10 mm)；可溶性固形物含量用日本Atago爱宕PAL-1型数显糖度计测定；呼吸速率用Telaire-7001型CO2分析仪测定；乙烯释放速率使用日本岛津GC-14A型气相色谱仪测定，果实密闭1 h后抽取气体，进样量1 mL，GDX-502 色谱柱，载气为N2，柱温90 ℃，进样口温度110 ℃，氢气0.7 kg/cm2，空气0.7 kg/cm2，氮气1.0 kg/cm2，氢火焰离子化检测器(FID)检测，检测室温度150 ℃。

1.2.2 果实香气成分的测定 样品前处理采用固相微萃取法(SPME)，在40 mL的顶空瓶中加入15 g苹果汁、1 g氯化钠、10 μL 3-壬酮(0.04 mg/mL)，封口后在50 ℃恒温条件下平衡10 min，将老化好的萃取头(老化时间2 h)插入顶空瓶，50 ℃下吸附30 min，拔出萃取头，插入气相色谱进样口高温解吸附2 min。

样品测定使用美国Thermo Fisher ISQ GC-MS气相色谱-质谱联用仪。色谱条件：色谱柱为DB-WAX(60 m×0.25 mm×0.25 μm)弹性石英毛细管柱；程序升温：40 ℃保持2.5 min，以5 ℃/min升至150 ℃，以10 ℃/min升至230 ℃，保持5 min；进样口温度250 ℃；传输线温度230 ℃；载气(He)流速1 mL/min，不分流进样。质谱条件：电子轰击离子源，电子能量70 eV，传输线温度230 ℃，离子源温度230 ℃，质谱扫描范围为m/z 35～500 amu。定性分析：未知化合物质谱图经计算机检索同时与NIST2011质谱库相匹配，并结合人工图谱解析及资料分析，确认各种挥发性成分。定量分析[14]：采用峰面积归一化法求得各化合物的相对质量，并以3-壬酮为内标进行定量。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2010对数据进行整理和作图，使用SPSS18.0软件对相关数据进行单因素方差分析(Tukey法，P<0.05)。

2 结果与分析

2.1‘蜜脆’苹果采后果实品质及生理指标的变化

由图1-A可知，‘蜜脆’苹果在20 ℃贮藏期间乙烯释放速率和呼吸速率先升高后降低，并分别在贮藏第5天和第10天出现跃变高峰。图1-B中，‘蜜脆’苹果果实硬度在贮藏期间缓慢下降，但不同贮藏期无显著差异(P>0.05)，说明‘蜜脆’苹果可以在贮藏期间保持较好的硬度；果实的可溶性固形物含量在采收时为13.2%，随贮藏期的延长逐渐下降，在贮藏第28天后下降速率增大。

图1 ‘蜜脆’苹果常温(20 ℃)贮藏期间品质和生理指标的变化
Fig.1 Quality and physiological parameters of ‘Honeycrisp’ during storage at 20 ℃

2.2 ‘蜜脆’苹果果实贮藏期间挥发性芳香成分的变化

‘蜜脆’苹果采后常温贮藏期间挥发性成分的种类和含量变化如表1所示。由表1可知，果实在采后贮藏期间共检测到48种挥发性成分，包括6种醇类、5种醛类、31种酯类、3种醚类、2种酮类以及α-法尼烯。在贮藏0，14，28，42，56，70 d分别检测到43，46，47，44，40和34种挥发性物质，挥发性成分的种类在贮藏期间先升高后降低，在贮藏第28天种类最多。

‘蜜脆’果实在采收时，1-己醇和(E)-2-己烯-1-醇为主要的醇类物质，分别占醇类物质总含量的48.89%和19.19%；(E)-2-己烯醛含量占醛类物质总含量的84.41%，己醛次之，占13.60%，二者为果实采收时主要的醛类物质；乙酸酯类含量占酯类总含量的52.77%，为主要的酯类物质，丁酸酯类和己酸酯类次之，二者分别占酯类物质总含量的23.36%和17.39%；草蒿脑为主要的醚类物质，占醚类总含量的91.66%。

表1 ‘蜜脆’苹果20 ℃贮藏期间挥发性成分及其含量的变化Table 1 Changes in components and contents of volatiles released by ‘Honeycrisp’ during storage at 20 ℃ μg/kg

续表1 Continued table 1

注：“-”表示未检测到；数据后标不同小写字母表示不同贮藏期芳香成分的显著性差异水平为P<0.05(Tukey法)。

Note:“-” not detected.Different lowercase letters mean significant difference for a given storage period atP<0.05 (Tukey test).

‘蜜脆’果实贮藏期间，醇类物质总含量逐渐降低，其中，1-己醇和(E)-2-己烯-1-醇在贮藏 14 d与刚采收时相比，分别下降了91.1%和98.4%；3,4,5-三甲基-4-庚醇的含量在贮藏期间先升高后降低，在贮藏28 d达到最高值；1-丁醇的含量逐渐下降，而乙醇含量在贮藏后期增加。醛类和醚类物质的总含量随贮藏期的延长逐渐降低。酯类物质的总含量在贮藏期间先增后降，在第28天达到最高值 535.071 μg/kg，其中丁酸乙酯为果实贮藏28 d时的主要酯类物质，占酯类物质总含量的21.93%；己酸乙酯和乙酸丁酯次之，分别占酯类物质总含量的 15.44% 和 12.14%。α-法尼烯及其氧化产物6-甲基-5-庚烯-2-酮在果实贮藏期间的变化趋势与酯类物质相同，均在第28天达到最高后下降。果实的挥发性成分总含量在贮藏28 d时达到最大值794.367 μg/kg。

由图2可知，‘蜜脆’苹果果实在采收时的主要挥发性成分为酯类物质，所占比例达到了39.02%，其次为醛类、醇类以及醚类物质，所占百分比分别为17.13%，16.46%和16.39%，酮类物质所占比例最小，仅占挥发性成分总含量的0.59%；果实贮藏期间，酯类物质所占比例逐渐增加，醛类、醇类和醚类物质所占比例逐渐减小，萜烯类α-法尼烯在贮藏期间所占比例先升高后降低，但始终高于果实采收时所占比例，酮类物质所占比例始终较小。

图2 ‘蜜脆’苹果20 ℃常温贮藏期间不同种类芳香物质含量占总含量比例的变化

2.3 ‘蜜脆’苹果果实贮藏期间特征香气成分的变化

香气值为某种化合物含量与该化合物香气阈值的比值，lg(香气值)>0的挥发性物质被认为是该果实的特征香气成分[15]。‘蜜脆’苹果果实中共检测到7种特征香气成分(表2)，其中，己醛为青草型香气成分，(E)-2-己烯醛为青苹果味香气成分，乙酸己酯、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、己酸乙酯为果香型香气成分，乙酸-2-甲基丁酯为具苹果味的香气成分。己醛和E-2-己烯醛的lg(香气值)随贮藏期的延长逐渐降低，并分别在贮藏42 d和70 d起达到负值；其余5种特征香气成分的lg(香气值)随贮藏期的延长先增加后降低，均在贮藏28 d达到最大值，说明果实在贮藏28 d香气最浓，主要的香气贡献成分为果香型酯类物质。

表2 ‘蜜脆’苹果贮藏期间特征香气成分及其香气值的常用对数值的变化Table 2 Changes in characteristic volatile constituents and lg (odor units) of ‘Honeycrisp’ apple during storage

3 讨 论

苹果在成熟过程中受到乙烯调控发生一系列的生理生化和结构变化，包括颜色改变、质地变软、淀粉水解、叶绿素降解以及特殊风味和香气的形成[16-17]。‘蜜脆’苹果在20 ℃贮藏第5天和第10天时分别发生乙烯和呼吸跃变，可溶性固形物含量随贮藏期的延长逐渐降低，但硬度变化不大。不同品种苹果在贮藏期间香气成分变化不同，芳香物质含量出现高峰的时间也不一样。‘元帅’苹果在常温贮藏第20天酯类物质含量达到最大[18]，‘华冠’和‘金冠’苹果在常温贮藏中期第40-100天酯类物质含量达到最高，‘富士’苹果在常温贮藏后期第100-140天酯类和醇类物质含量出现高峰[19]；López等[20]研究认为，‘金冠’苹果在冷藏5个月时香气成分总含量达到最大，果实的感官评分也最高；本试验中，‘蜜脆’苹果挥发性香气成分的种类和总含量在常温贮藏第28天达到最大后降低，说明果实在贮藏第28天香气品质达到最佳。

果实的香气通常在后熟期间大量产生，其中酯类、醇类和醛类被认为是苹果中主要的香气成分。大多数苹果品种在采收时的挥发性成分主要为己醛和(E)-2-己烯醛，在果实后熟期间，醛类物质被还原为醇类或氧化为酸类物质参与到酯类物质的合成中[1]。‘蜜脆’苹果果实在采收时主要的醛类物质为己醛和(E)-2-己烯醛，但酯类物质仍为主要的芳香成分，随着贮藏时间的延长，果实酯类物质含量逐渐增加，在第28天达到最大值后下降，但占总含量的比例在整个贮藏期间逐渐增加，醛类物质和醇类物质含量及所占比例均逐渐降低，在贮藏末期，二者含量仅为采收时的14.52%和12.91%。草蒿脑为‘蜜脆’苹果中检测到的主要醚类物质，在贮藏期间含量逐渐降低，该物质具有典型的茴香和香料味，存在于‘橘苹’[21]、‘金冠’[22]、‘嘎拉’[23]、‘早丰田’[24]等苹果品种中。‘蜜脆’苹果在贮藏第28天检测到己二烯羧酸乙酯，即山梨酸乙酯，该物质对苹果酒的风味起到一定的贡献作用[25]，研究者在新疆野苹果[26]以及果酒[27]中检测到该物质，但在其他苹果品种中未见报道。

不同品种的苹果可以根据特征香气的不同分为‘酯香型’和‘醇香型’，前者以‘元帅’、‘金冠’为代表，特征香气成分为丁酸乙酯、乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯和乙酸-3-甲基丁酯等；后者以‘红玉’为代表，特征香气成分为丁醇、3-甲基丁醇和己醇等[24,28-29]。本研究中，己醛、(E)-2-己烯醛、乙酸己酯、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸-2-甲基丁酯为‘蜜脆’苹果贮藏期间的特征香气成分，其中5种具有果香味的酯类物质香气值较高，因此可以将‘蜜脆’苹果划归为‘酯香型’。

4 结 论

本研究采用固相微萃取(SPME)结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术，对‘蜜脆’苹果采后贮藏期间的挥发性香气成分进行了分析，共检测到48种挥发性物质，包括酯类、醇类、醛类、醚类、酮类和α-法尼烯，其中酯类物质是果实贮藏期间的主要成分；果实在贮藏第28天挥发性物质种类和含量均达到最大，随后下降；根据香气成分的种类和含量，将‘蜜脆’苹果划归为‘酯香型’。

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Changes in aromatic composition of ‘Honeycrisp’ apple during storage

FAN Li,XIANG Chun-yan,REN Xiao-lin

(CollegeofHorticulture,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 Changes of volatile components emitted by ‘Honeycrisp’ apple during storage at 20 ℃ were analyzed to evaluate storage quality.【Method】 ‘Honeycrisp’ apples harvested from Qianxian,Shaanxi were placed in 0.03 mm thick PVC bags and stored at the temperature of (20+1) ℃ for 70 d.Firmness,soluble solid,ethylene production rate,and respiration rate were measured. The headspace solid phase micro-extraction (SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) technology were used to extract the volatile components and analyze the variety and quantity of aromatic composition during apple storage,respectively.Then,the characteristic aroma components of ‘Honeycrisp’ apple were determined according to the log odor values of volatile compounds.【Result】 Ethylene and respiration climacteric occurred at the 5th and 10th days after storage,respectively.Contents of soluble solids decreased gradually,but no major differences were observed in firmness. Forty-eight volatile compounds were detected in ‘Honeycrisp’ apple during storage.They were classified as alcohols (6 types),esters (31 types),aldehydes (5 types),ethers (3 types),ketones (2 types) and α-farnesene.Esters were the most prevalent compounds,contributing to 39.02%,60.53%,62.63%,65.02%,70%,70.2% of total volatiles at the 0th,14th,28th,42th,56th,and 70th days,respectively.Contents of alcohols,aldehydes and ethers decreased during storage.Esters and ketones increased at first followed by decrease,reaching the highest values of 535.071 and 17.819 μg/kg at the 28th day,separately.Seven characteristic compounds including hexanal,(E)-2-hexenal,hexyl acetate,2-methyl butyl acetate,ethyl butanoate,ethyl 2-methyl butanoate, and ethyl hexanoate were identified.【Conclusion】 Esters were the most abundant compounds of ‘Honeycrisp’ apple during storage.The largest content of volatile compounds was obtained at the 28th day,when the aromatic quality was the best.According to the categories and contents of aromatic components,‘Honeycrisp’ apple could be classified as an ‘ester-type’ apple.

‘Honeycrisp’ apple;aromatic composition;gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

时间:2015-11-11 16:16

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.12.023

2014-04-10

农业部现代农业技术体系苹果专项(MATS)

樊 丽(1990-),女,河南渑池人,在读硕士,主要从事果实采后处理及贮藏保鲜研究。E-mail:fanli18@126.com

任小林(1964-),男,陕西永寿人，教授,博士生导师,主要从事果实采后处理及贮藏保鲜研究。 E-mail:renxl@nwsuaf.edu.cn

S661.109+.3

A

1671-9387(2015)12-0160-07

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151111.1616.046.html