青椒新鲜度与其挥发性气味成分的关系

陈 翰，罗安伟，陈旭蕊，苏 苗，李 琳，李圆圆

（西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100）

青椒新鲜度与其挥发性气味成分的关系

陈 翰，罗安伟*，陈旭蕊，苏 苗，李 琳，李圆圆

（西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100）

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（head space solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）技术对冰箱保鲜条件下（（4f1） ℃）洛椒6号青椒的挥发性气味成分进行了分析，并结合青椒果实可溶性固形物、质量损失率、VC含量等新鲜度指标变化及感官变化，探讨青椒新鲜度与其挥发性气味成分的关系。结果表明：青椒在（4f1） ℃条件下的保鲜时间为15 d，新鲜青椒的特征性气味成分为辛酸己酯、(E,E)-2,4-癸二烯醛和3-辛酮；不新鲜青椒的特征性气味成分为香叶烯、水芹烯、(E)法尼烯、3-苯基-2-丙烯酸乙酯、棕榈酸乙基酯、正癸酸，且青椒由新鲜变为不新鲜时其阈值分别为6.54、13.47、32.78、7.74、9.10、17.13 μg/L。研究结果为通过检测挥发性气味成分判断青椒新鲜度乃至研发基于挥发性成分判断青椒新鲜度的智能冰箱提供了依据。

青椒；挥发性成分；顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法；新鲜度

辣椒果实因果皮含有辣椒素等14 种辣味成分而有辣味，能增进食欲，且含有维生素、有机酸、钙、磷、蛋白质等多种营养成分，其中VC含量居蔬菜之首，青椒是一般以绿色鲜果上市的菜用辣椒品种[1-4]。青椒采收后因水分含量高，新陈代谢旺盛而容易失鲜甚至腐烂[4]。目前，对青椒新鲜度的检测主要是感官检测和理化检测[4-6]。感官检测主观因素大，理化检测耗时且操作繁琐，不适合冰箱贮藏果蔬新鲜度的在线检测。因此需要建立新的、准确快速的检测方法，对冰箱贮藏的果蔬新鲜度做出客观评价。气相色谱-质谱联用仪能够客观、准确、快捷地评价样品的挥发性气体，且重复性好[7-15]。固相微萃取是在固相萃取基础上发展起来的集采样、萃取、浓缩、进样于一体的新型萃取分离技术，它利用气相色谱、高效液相色谱等作为后续分析仪器，实现了对多种样品的快速分离与分析。利用果蔬介电参数与其内部品质有一定相关性这一特征和果蔬介电特性的特征值电容对新鲜度进行检测[16-17]，采用电子鼻中传感器对某些特征性气味成分进行检测从而判断果蔬的新鲜度也成为较为可行的方法[18-20]；利用高光谱成像来辨别蔬菜叶片新鲜度也是可行的[21]。上述方法虽能对新鲜度进行较好判别，但效率低、检测不精准、成本高，且不能明确果蔬从新鲜到不新鲜过程中挥发性成分的具体变化。利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法（head space solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）联用技术，通过挥发性气味成分变化判断青椒新鲜度的研究尚未见报道。本实验以洛椒6号青椒为原料，通过检测冰箱保鲜条件下青椒挥发性气味成分和新鲜度指标（可溶性固形物含量、质量损失率、VC含量等）的变化，获得青椒不新鲜的特征气味成分及其阈值，为通过挥发性气味成分判断青椒等果蔬新鲜度提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

洛椒6号青椒，挑选鲜绿、硬挺、成熟度一致、大小均匀且无虫害与机械损伤的果实，带柄采收，采收当天运回西北农林科技大学食品科学与工程学院果蔬贮藏实验室。

辛醛（色谱纯） 美国Sigma公司；硫代巴比妥酸上海科丰化学试剂有限公司；酚酞、氢氧化钠、草酸、2,6-二氯酚靛酚、30%过氧化氢、三氯醋酸、磷酸二氢钾、磷酸、氯化钠均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

ISQ气相色谱/质谱联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司；HP-INNOWAX弹性石英毛细管柱（60 mh0.25 mm，0.25 μm） 美国安捷伦公司；100 μm PDMS SPME型号纤维萃取头 上海安谱科学仪器有限公司；SPME手动进样手柄 美国Supelco公司；BCD-450ZE9H美菱冰箱 合肥美菱股份有限公司；TA-XT plus质构分析仪 英国SMS公司；PHS-3C酸度计 杭州钱江仪器设备有限公司；HR2168飞利浦搅拌机 珠海飞利浦家庭电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

选择大小均匀、成熟度一致、无病虫害和机械损伤的洛椒6号青椒，保留果柄，装入0.03 mm厚PE袋中，稍扎口，每袋装8 个，共15 袋，防止撞击、挤压。置于（4f1） ℃冰箱中冷藏，湿度为冰箱自然湿度（相对湿度75%～80%）。每7 d取样一次，测量其新鲜度指标。同时采用HS-SPME-GC-MS测定挥发性气味成分，测定时去除青椒花萼和种子。新鲜度指标测定3 次取平均值，挥发性成分测定一次。

1.3.2 理化指标测定

测定青椒果实在低温保鲜期间的可溶性固形物含量、果实硬度、总酸含量、质量损失率、VC含量变化，通常质量损失率超过5%及其他新鲜度指标显著变化（差异达到1%显著水平）认为果实由新鲜变为不新鲜。

可溶性固形物含量：手持式折光仪法[22]；果实硬度：质构仪法[23]；总酸含量：NaOH滴定法（换算系数0.067）；VC含量：2,6-二氯靛酚氧化滴定法[22]；质量损失率率：质量法。

1.3.3 青椒挥发性气体测定

固相微萃取：取30 g青椒，去除花萼、果实，使用搅拌机将其搅拌为匀浆，移入250 mL三角瓶，加入0.24 mg/mL辛醛标样20 μL，使用玻璃棒搅匀后，置于加热板上40 ℃平衡40 min，之后插入100 PDMS SPME萃取头，萃取40 min[24-26]。

1.3.4 色谱条件

在1.3.3节操作结束后将萃取头插入气相色谱仪进样口，220 ℃解吸5 min，在拔出萃取头时抽回纤维头，并启动仪器采集数据。

柱型：HP-INNOWAX弹性石英毛细管柱（60.0 mh0.25 mm，0.25 μm）；柱温：程序升温，初温40 ℃保持3 min，然后以5 ℃/min升至150 ℃，接着以10 ℃/min升至250 ℃，保持10 min，再以20 ℃/min升至270 ℃，保持1 min；热解析进样口温度220 ℃，采用不分流，载气He，流量为1.0 mL/min。解析时间长5 min，自动进样量为2 mL。

1.3.5 质谱条件

传输线温度220 ℃，离子源温度230 ℃，电子轰击离子源，电子能量70 eV，质量扫描范围m/z 33～500[27-28]。

1.3.6 数据筛选与处理

挥发性气味成分：利用随机Xcalibur工作站NIST2011标准谱库进行挥发性成分定性分析，要求正向检索匹配度和反向检索匹配度均大于800，才确定为该化合物。按面积归一化法计算各组分相对含量，以辛醛为标样，采用内标法进行绝对含量的定量分析。

可溶性固形物含量、果实硬度、总酸含量、VC含量、质量损失率测定每次做3 个平行，结果取平均值。显著性检验为t检验。采用Minitab16.0，Excel软件进行数据处理、制作图表。

新鲜及不新鲜气味成分的确定：比较青椒每7 d的挥发性气味成分的差异，只有新鲜状态存在的气体即为新鲜青椒的特征气味成分。在青椒不新鲜状态下检测到而在新鲜状态下不存在的或与新鲜状态下含量差异显著的气味成分，就是不新鲜青椒的特征气味成分。

2 结果与分析

2.1 可溶性固形物含量的变化

可溶性固形物含量是青椒的重要品质之一，也是影响青椒商品价值的重要因素。（4f1） ℃冰箱低温保鲜条件下，青椒每贮藏7 d可溶性固形物含量的变化如图1所示。

图1 青椒果实可溶性固形物含量随贮藏时间的变化Fig.1 Relationship between soluble solid content of green pepper and storage time at (4 ± 1) ℃

由图1可知，贮藏至第8天，青椒中的可溶性固形物含量略有增加，从初始的4.72%上升到4.76%，之后开始快速下降，实验结束时下降到4.28%。这是因为呼吸作用和其他生理代谢的作用，消耗了糖等而使果实的可溶性固形物含量在贮藏至第8天后出现一直下降的趋势。青椒在（4f1） ℃条件下存放一周左右，可溶性固形物含量开始下降，第15天可溶性固形物含量下降到4.58%，与第1天相比降低了3%，差异达到1%显著水平，表明青椒在第15天进入衰老期，开始失鲜。

2.2 果实硬度的变化

果实硬度是青椒商品性状的重要指标，也是判断青椒新鲜度的重要感官指标之一。（4f1） ℃冰箱低温贮藏条件下，青椒每7 d果实硬度的变化如图2所示。

图2 青椒果实硬度随贮藏时间的变化Fig.2 Relationship between firmness of green pepper and storage time at (4 ± 1) ℃

由图2可知，青椒果实硬度在第1天到第8天先增大，达到顶峰值14.10 kg/cm2之后，果实硬度开始下降，在第15天时硬度下降到12.80 kg/cm2，下降了9.2%，并且软化速率逐渐加快，在第22天下降到10.10 kg/cm2，之后下降速率逐渐减慢。第22天时出现明显的失水萎蔫及冷害症状，硬度从初始的13.40 kg/cm2下降到9.80 kg/cm2。就果实硬度这一指标分析，青椒在贮藏第15天开始硬度显著下降，逐渐失鲜，有的已开始表现出冷害病斑。至第22天降至10.10 kg/cm2，与第一天相比下降了24.6%，差异达到1%显著水平，冷害情况逐步增多，表明贮藏22 d的青椒已失鲜。

2.3 果实质量损失率的变化

果蔬失水皱缩会使水解酶活性提高，影响细胞代谢。严重脱水时，有些离子浓度过高会引起细胞中毒，甚至破坏原生质的胶体结构，引起脱落酸含量增加和刺激乙烯合成，加速器官的衰老和脱落。因此质量损失率是影响果蔬新鲜度的重要指标，在（4f1） ℃冰箱低温贮藏条件下，青椒每7 d的质量损失率变化如图3所示。

图3 青椒果实质量损失率随贮藏时间的变化Fig.3 Relationship between weight loss ratio of green pepper and storage time at (4 ± 1) ℃

由图3可知，青椒包装于PE袋中于（4f1） ℃低温下贮藏，第15天的质量损失率为2.32%；15 d后，青椒质量损失率变化明显加快，第22天时，质量损失率达到8.84%，29 d时达到17.65%。第22天时，青椒质量损失率超过5%的失鲜标准，差异显著水平已达1%，且此时已有冷害症状出现。表明青椒在第22天时已经失鲜，且之后新鲜度下降更为明显。

2.4 果实总酸含量的变化

总酸含量的变化是评价果实新鲜度的重要指标，含量越大，青椒品质越差，新鲜度越低。（4f1） ℃冰箱中青椒每7 d果实的总酸含量变化如图4。

由图4可知，青椒在冷藏下的总酸含量随贮藏时间的延长而逐渐增大，前8 d增加较平缓，随后增加幅度加大。青椒初始酸度为0.11%，第8天时为0.13%，仅上升了0.02%；第22天时增加到0.27%。这是因为贮藏过程中，有机物的分解产生酸及醇、醛等物质，使青椒酸度增加，风味下降，品质降低。就总酸含量这一指标分析，青椒在第15天时总酸含量开始极显著增加，新鲜度急剧下降，第22天与第1天相比已上升145%，差异达到1%显著水平，表明青椒在第22天已失鲜。

图4 青椒果实总酸含量随贮藏时间的变化Fig.4 Relationship between total acid content of green pepper and storage time at (4 ± 1) ℃

2.5 青椒果实VC含量的变化

新鲜青椒中VC含量较高，而贮藏过程中VC会逐渐氧化分解，因此其变化能客观表明青椒新鲜度的变化。在（4f1） ℃冰箱中，青椒每7 d VC含量的变化如图5所示。

图5 青椒果实VC含量随贮藏时间的变化Fig.5 Relationship between vitamin C of green pepper and storage time at (4 ± 1) ℃

由图5可知，青椒在贮藏过程中VC含量呈逐渐下降的趋势。8～15 d时，VC含量下降十分平缓，随后急剧下降。青椒初始VC含量为67.34 mg/100 g（鲜质量，下同），第22天时为59.76 mg/100 g，下降了11%，差异达到1%显著水平。在整个贮藏过程中，VC含量下降的并不是很大，可能是青椒体内由于酸度升高，VC在酸性条件下比较稳定，不易分解。就VC含量而言，青椒在贮藏15 d后其下降幅度明显增大，结合感官现象，认为青椒22 d后已经失鲜。

综合青椒在冰箱中可溶性固形物含量、果实硬度、总酸含量、质量损失率及VC含量变化情况，结合感官品质的变化，和失水萎蔫的轻重程度及冷害症状的出现时间，青椒在（4f1） ℃冰箱中可保鲜15 d左右，15 d后，青椒新鲜度开始明显下降，至22 d失鲜。

2.6 挥发性气味成分的变化

青椒在（4f1） ℃条件下冷藏时，前15 d都属于新鲜青椒，前15 d的GC-MS图谱除标样外出峰较少，以15 d的图谱为代表（图6），22 d以后（包括22 d）即属于不新鲜到初始腐败阶段的青椒，不新鲜青椒的GC-MS图谱出峰明显增多，相对含量也明显增大，以冷藏22 d的图谱为代表（图7）。每7 d测定青椒的挥发性气味成分分析见表1。因设备精度影响，同一物质出峰时间略有差异，表1显示的是青椒冷藏15 d的出峰时间。

图6 青椒在（4±1）℃条件下冷藏15 d的挥发性成分GC-MS图谱Fig.6 GC-MS profile of green pepper stored at （4 ± 1) ℃ for 15 days

图7青椒在℃条件下冷藏22 d的挥发性成分GC-MS图谱Fig.7 GC-MS profile of green pepper stored at （4 ± 1) ℃ for 22 days

表1 青椒在（4±1）℃下贮藏时挥发性成分和新鲜度的变化Table 1 Changes in volatile component and freshness of green pepper during storage at (4±1) ℃μg/L

续表1

续表1

由表1可知，洛椒6号青椒冷藏15 d时共检测出101 种挥发性化合物，其中醇类11 种、酮类7 种、醛类7 种、酯类16 种、烷烃类25 种、杂环类和其他物质共35 种。丙氨酰甘氨酸、乙醇、1,1-二乙氧基-辛烷、罗勒烯、2-甲基丁酸己酯、辛酸乙酯、正辛醇、法尼烯在青椒冷藏过程中都能检出，有的含量变化不明显且没有规律，而有的在青椒变为不新鲜时含量变化明显。有的挥发性气味成分在青椒新鲜状态下未检出，而在青椒不新鲜状态时检出，其中香叶烯、水芹烯、(E)法尼烯、3-苯基-2-丙烯酸乙酯、棕榈酸乙基酯、正癸酸变化规律明显，在青椒失鲜前后含量差异显著，其阈值（即失鲜时的最低检出值）分别为6.54、13.47、32.78、7.74、9.10、17.13 μg/L，其中(E)法尼烯对失鲜青椒的气味构成贡献最大。此外，新鲜青椒的特征性气味成分主要是辛酸己酯、(E,E)-2,4-癸二烯醛和3-辛酮。乙醇含量虽然较高，但主要是来自溶解标样的溶剂，因此乙醇不是新鲜青椒的特征性气味成分。

可以根据本研究中青椒由新鲜变为不新鲜时气味成分及其阈值制备新鲜度探头，研发根据气味判断青椒新鲜度的智能冰箱。但青椒新鲜度探头具体阈值的设定还需要进一步的实践探索。

3 结 论

在青椒冷藏过程中，通过对可溶性固形物含量、硬度、质量损失率、总酸含量、VC含量5 个新鲜度指标的测定并结合感官观察，发现青椒在（4f1） ℃条件下的保鲜时间为15 d，15 d后即由新鲜变为不新鲜。

采用HS-SPME-GC-MS测定青椒的挥发性成分，结合新鲜度理化指标分析，发现新鲜青椒的特征性气味成分为辛酸己酯、(E,E)-2,4-癸二烯醛和3-辛酮，不新鲜青椒的特征气味成分主要是香叶烯、水芹烯、(E)法尼烯、3-苯基-2-丙烯酸乙酯、棕榈酸乙基酯、正癸酸，可作为检测辣椒失去新鲜度的特征性气味，其阈值分别为6.54、13.47、32.78、7.74、9.10、17.13 μg/L。该结果为通过挥发性气味成分判断青椒等果蔬新鲜度提供了实验依据。

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Relationship between Volatile Components of Green Pepper and Its Freshness

CHEN Han, LUO Anwei*, CHEN Xurui, SU Miao, LI Lin, LI Yuanyuan
(College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

The volatile components of green pepper stored in refrigerator at (4 ± 1) ℃ for different periods were evaluated by head space solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS). Soluble solid content, weight loss ratio and vitamin C content and were analyzed to probe into the relationship of pepper freshness and its volatile components. The results showed that green pepper could be kept fresh at (4 ± 1) ℃ for 15 days. The characteristic odor components of fresh green pepper were hexyl octanoate, (E,E)-2,4-decadienal and 3-octanone, whereas those of rotten green pepper weremyrcene,phellandrene, (E)famesene, 2-propenoic acid, 3-phenyl-ethyl ester, hexadecanoic acid, ethyl ester and n-decanoic acid with variation thresholds of 6.54, 13.47, 32.78, 7.74, 9.10, and 17.13 μg/L, respectively. These results can provided a theoretical basis for judging the freshness of pepper by changes of the volatile components and accordingly for developing smart refrigerator to monitor the freshness of green pepper.

green pepper; volatile compounds; head-space solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS); freshness

10.7506/spkx1002-6630-201607013

TS255.3

A

1002-6630（2016）07-0066-06

陈翰, 罗安伟, 陈旭蕊, 等. 青椒新鲜度与其挥发性气味成分的关系[J]. 食品科学, 2016, 37(7): 66-71. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201607013. http://www.spkx.net.cn

CHEN Han, LUO Anwei, CHEN Xurui, et al. Relationship between volatile components of green pepper and its freshness[J]. Food Science, 2016, 37(7): 66-71. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201607013. http://www.spkx.net.cn

2015-07-20

陕西省农业科技创新与公关项目（2015NY051）；大学生创新训练计划项目（201410712080）

陈翰（1994—），男，本科，研究方向为食品科学与工程。E-mail：m15209275726@163.com

*通信作者：罗安伟（1971—），男，副教授，博士，研究方向为果品蔬菜贮藏与加工技术。E-mail：luoanwei@nwsuaf.edu.cn