3种精油处理对鲜切西兰花品质的影响

黄文部 马菀笛 文 豪 何靖柳 秦 文

(四川农业大学食品学院，四川 雅安 625014)

3种精油处理对鲜切西兰花品质的影响

黄文部 马菀笛 文 豪 何靖柳 秦 文

(四川农业大学食品学院，四川 雅安 625014)

为探究肉桂、牛至、茴香精油对鲜切西兰花贮藏品质的影响，采用主成分分析法分析11个指标，并建立综合评价函数，筛选最佳精油处理组。主成分分析筛选出3个主成分，第1主成分反映菌落总数、呼吸强度、失重率、VC含量、叶绿素含量、香气得分和褐变程度得分7个指标的信息；第2主成分反映总黄酮、多酚氧化酶和过氧化物酶的信息；第3主成分反映总酚的信息。3个主成分累积方差贡献率为86.462%，能够较好地反映原始数据的信息。结果表明，3种精油中以肉桂精油处理组的综合得分最高，可有效延缓叶绿素、VC的下降，保持较高的总酚和总黄酮，有利于鲜切西兰花的贮藏保鲜。

鲜切西兰花；精油；品质；主成分分析

Abstract： 11 traits of the effect of cinnamon, oregano, fennel oil on quality of fresh-cutting broccoli were analyzed by principal component analysis (PCA) method in this study. An assessment model was established to screen the best essential oil treatment. 3 principal components were screened out through principal component analysis which accounted for 86.462% of the total variance. Frist principal component reflect the information of the total number of colonies, respiration intensity, weight loss rate, VC content, chlorophyll content, aroma score and browning degree score. The second one used to obtain he information of the total flavonoids, PPO and POD. The third one reflected the information of the total phenolic. The results showed that the quality score of fresh cut broccoli treated with different essential oils was the highest (0.34) in the cinnamon group (2 d), as to effectively delayed the decline of chlorophyll, vitamin C, maintaining a high total phenol and total flavonoids. Thus, the cinnamon oil was conductive to fresh-cutting broccoli preservation.

Keywords： fresh-cutting broccoli; essential oil; quality; principal component analysis

西兰花(brassicaoleraceaL.var.italica)又名绿菜花、青花菜。它非常适合于鲜切加工，以其新鲜、方便、营养、无公害、可供消费者直接食用或烹饪等的特点，有着广阔的市场前景[1]，然而西兰花采后代谢活动十分旺盛，易发生褪绿黄化、切面褐变、腐烂等品质劣变[2-3]，货架期缩短，大大降低鲜切蔬菜的商品价值。目前，鲜切西兰花的保鲜有物理法、化学法和生物法三类。物理保鲜方法成本较高；化学保鲜方法有臭氧[4]、曲酸[5]、水杨酸[6]处理等，但很多化学物质对人体健康会产生不良影响，王丹等[7]以次氯酸钠、去离子水及酸性电解水清洗鲜切西兰花，发现酸性电解水清洗的保鲜效果可等同次氯酸钠。随着人们食品安全意识的提高，安全、高效的天然提取物越来越被重视。

植物精油(Plant Essential Oil)，也称挥发油(Volatile Oil)是萃取于植物中的特有芳香物质[8]。植物精油安全无毒且具有一定的抗菌性，是一类绿色、健康的天然保鲜剂。近年来，植物精油用于鲜切果蔬保鲜成为国内外学者的研究热点[9]。研究发现植物精油对莴苣[10]、生菜[11-12]、杏[13]、苹果[14-15]和哈密瓜[16]等鲜切果蔬具有很好的抗菌保鲜效果，说明植物精油在鲜切果蔬上具有一定研究和应用价值。植物精油在鲜切果蔬上的应用主要有2个方面：① 植物精油对鲜切果蔬病原菌的抑菌作用；② 植物精油对鲜切果蔬品质的影响。Azarakhsh等[17]研究了不同质量浓度(0.1%，0.3%，0.5%)的柠檬草精油结合甘油等涂膜剂对鲜切菠萝保鲜效果的影响，发现柠檬草精油可以降低鲜切菠萝的呼吸速率和菌落总数，0.3%和0.5%的柠檬草精油可以使微生物总数显著低于对照组(P<0.05)。冯可等[18]研究发现当含有0.3%，0.5%牛至精油时，鲜切菠萝的过氧化物酶和过氧化氢酶活性呈下降趋势，而其他处理组则显著升高。在鲜切苹果上，肉桂精油比迷迭香精油能更有效抑制呼吸作用[19]。研究发现，肉桂精油对细菌、霉菌和酵母均有很强的抑制作用，对霉菌的抑制效果最佳[20]；牛至精油对鼠伤寒沙门氏菌有较好抑制作用，与白藜芦醇具有协同抑菌作用[21]。目前未见植物精油应用于鲜切西兰花的报道。

主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)是通过降维技术把多个变量化为少数几个主成分，能客观地确定各个指标的权重，已被广泛应用到果蔬品质分析中[22-23]，目前尚未有采用PCA分析西兰花品质的报道。

项目组前期分离纯化的西兰花病原真菌(NCBI登录号：MF040794)为链格孢菌属真菌(Alternaria.spp)，与刘毅[24]的研究结果一致，回接24 h后鲜切西兰花切面严重褐变，花球部分黄化，说明该菌对鲜切西兰花货架期品质有重要影响。通过精油抑菌预试验发现牛至精油、茴香精油和肉桂精油的抑菌效果较好，对应的最小杀菌浓度(Minimum Fungicidal Concentration，MFC)分别为0.60，0.60，0.15 μL/mL。因此，本试验进一步研究植物精油对鲜切西兰花的保鲜效果，以期为鲜切西兰花能更好地供应市场提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

西兰花(brassicaoleraceaL.var.italica)：冬至绿，雅安市吉选超市；

植物精油：吉安市国光香料厂；

丙酮、没食子酸、碳酸钠、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、无水乙醇、芦丁、冰醋酸、乙酸钠、邻苯二酚、石英砂、碳酸钙、邻苯二甲酸氢钾、酚酞、抗坏血酸、偏磷酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、草酸、氯化钡：分析纯，成都市科龙化工试剂厂；

福林酚：分析纯，北京索莱宝科技有限公司。

1.1.2 主要仪器与设备

全波长酶标仪：Varioskan flash型，美国Thermo Fisher Scientific公司；

微波科学实验炉：ORW08S-3H型，南京澳润微波科技有限公司；

紫外可见分光光度计：UV-1800PC型，上海美谱达仪器有限公司；

高速冷冻离心机：X3R型，美国Thermo Fisher Scientific公司；

单人双面净化工作台：SW-CJ-1F型，苏州净化工程公司。

1.2 方法

1.2.1 精油处理 选择花球整齐紧凑、花形好、色泽深绿、花蕾小、大小基本一致的西兰花，切分成5 cm左右的花球，用一定浓度的精油溶液(0.60 μL/mL牛至精油、0.60 μL/mL茴香精油、0.15 μL/mL肉桂精油)按照料液比1∶10 (g/mL)清洗2 min，于超净工作台中沥干，采用单层PE保鲜膜(厚度0.021 mm)包装，每盘约50 g，以无菌水清洗的鲜切西兰花为对照组，于(4±0.5) ℃下贮藏，每2 d随机抽取2盘，测定相关指标，共测定6次。

1.2.2 指标测定

(1) 感官评价：预试验中发现4 ℃条件下，西兰花的花球黄化、质地、亮度和开放程度无显著差异，因此主要测定香气和褐变程度。参考文献[25]制订的感官评价标准见表1。评价小组由10名经过专业培训的食品专业学生组成。

(2) 呼吸强度测定：静置法[26]46-48，西兰花约为100 g，密闭时间1 h，重复3次。

(3) 叶绿素含量测定：分光光度法[26]32-33，称取2.0 g果蔬样品用80%丙酮进行研磨提取，在波长663，645 nm处分别比色测定提取液的吸光度值。重复3次。按Amon公式计算提取液中叶绿素a和叶绿素b的质量浓度，果蔬组织中叶绿素的含量为叶绿素a和叶绿素b的质量浓度之和，以每克果蔬组织鲜重中所含叶绿素的质量表示，即mg/g。

(4) 失重率测定：称重法[26]21，拆开包装称重，称重结束后立即用保鲜膜包装。每个样品重复3次，取平均值。按式(1)计算失重率。

(1)

式中：

表1 感官评价标准

C——失重率，%

m1——贮藏前质量，g；

m2——贮藏后质量，g。

(5) VC含量测定：紫外分光光度快速测定法[27]，在波长243 nm处测定其吸光度，用抗坏血酸标品绘制标准曲线。

(6) 多酚氧化酶(Polyphenol Oxidase，PPO)和过氧化物酶(Peroxidase，POD)活性的测定：参照曹建康[26]101-104的分光光度法并稍作修改。分别在波长470，420 nm处测定OD值，每隔30 s记录一次，连续测定，获取6个点的数据，重复3次。

(7) 总酚含量的测定：参考冯晓汀等[28]的福林酚法，并稍作修改，准确称取2 g样品，加入70%丙酮10 mL，研磨。浸提2 h后离心，收集上清液稀释20倍备用；取稀释后的上清液1.0 mL，加入去离子水1 mL，取0.5 mL稀释2倍的福林酚溶液，加入10%碳酸钠2 mL，室温下反应2 h，并于765 nm处测定吸光度值；从标准曲线[式(2)]上查得相对应的浓度，计算出样品中总酚的含量。

A=0.025 3C+0.003 4 (R2=0.999 8)，

(2)

式中：

A——吸光值；

C——测定试管中(总体积4.5 mL)总酚含量，μg。

(8) 总黄酮含量的测定：NaNO2—Al(NO3)3比色法[29]，准确称取2 g样品，加入70%乙醇20 mL，研磨。80 ℃加盖浸提1 h后离心(10 000×g，20 min，4 ℃)，收集上清液(记录上清液体积)；取上清液1.0 mL，置于15 mL比色管中，加入70%乙醇2 mL，5% NaNO20.6 mL，放置5 min后，加入10%的Al(NO3)3的溶液0.6 mL，摇匀，再放置5 min后加入质量分数4% NaOH溶液4 mL，用70%乙醇定容至15 mL，摇匀，放置10 min后，在510 nm波长处测定吸光值。

(9) 菌落总数的测定：按GB 4789.2—2016执行。

1.3 数据处理

采用SPSS 20.0软件对数据进行方差分析和主成分分析，用最小显著性差异法(Least Significant Difference，LSD)对差异显著性进行分析，P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异极显著。用Origin 8.0对数据进行拟合并作图。

2 结果与分析

2.1 鲜切西兰花贮藏期间品质指标数值与相关性分析

精油处理对鲜切西兰花贮藏品质的影响见表2。

由表2可知，鲜切西兰花贮藏期的品质评价指标较多，而且随着贮藏时间的变化而变化。贮藏期间经过茴香精油处理的西兰花其菌落总数上升较慢，贮藏8 d为5.31 lg CFU/g，高于肉桂精油组(5.54 lg CFU/g)和牛至精油组(6.02 lg CFU/g)，但是香气得分在三者中最低，无法对鲜切西兰花进行准确的分析和评价。针对这种情况，通过相关性分析，各指标之间若具有一定的相关性，可采用主成分分析。由表3可知，不同样品不同贮藏期的指标之间有一定的相关性，PPO和POD、总黄酮的相关性较大，菌落总数和呼吸强度、失重率、VC含量、叶绿素含量、香气得分、褐变程度相关性较大，说明西兰花的呼吸强度、失重率、褐变程度等与微生物的繁殖有较大关系。因此采用主成分分析方法，可以将11个指标转换为2～3个主成分，并且这些主成分既互不相关，又能综合反映原指标，从而对不同精油处理后鲜切西兰花的品质进行评价，筛选出合适的精油处理组。

表2 精油处理对鲜切西兰花贮藏品质的影响†

续表2

组别贮藏天数/d叶绿素/(mg·g-1)香气得分褐变程度得分总酚/(10-2mg·g-1)总黄酮/(10-2mg·g-1)00.22±0.01a4.38±0.31a5.00±0.27a53.21±0.67a55.82±0.89a20.20±0.01a4.20±0.22a4.88±0.20a65.40±0.89a90.23±1.01a牛至40.15±0.01a4.14±0.11a4.13±0.17a61.48±1.21a113.62±2.34a精油60.12±0.01a4.13±0.09a4.00±0.14a53.84±1.42a85.82±0.77a80.09±0.01a3.83±0.31a3.71±0.25a55.67±1.94a75.03±2.13a100.10±0.01a3.57±0.23a3.29±0.15a52.98±1.32a55.82±1.04a00.21±0.01a3.90±0.11a5.00±0.14a57.19±1.55b64.49±1.45b20.16±0.01b3.86±0.17a3.88±0.17b49.04±0.31b112.49±0.81b茴香40.15±0.01a3.71±0.13b3.38±0.20b56.71±0.78b95.44±0.99b精油60.14±0.01a3.33±0.24b3.38±0.12b60.32±2.13b84.49±3.41a80.11±0.00a3.25±0.12b3.29±0.13b48.72±1.43b55.77±1.41b100.11±0.01a2.80±0.09b2.50±0.10b48.79±0.87b64.49±1.48b00.22±0.01a4.85±0.08b5.00±0.09a56.62±2.33b58.76±1.27a20.16±0.01b4.20±0.22a5.00±0.06a64.26±1.45a116.50±2.33b肉桂40.15±0.01a4.14±0.15a4.50±0.17a51.01±0.98c129.17±1.37c精油60.13±0.01a3.83±0.19ab4.43±0.21a78.75±0.42c98.76±1.78b80.11±0.00a3.75±0.12a4.33±0.14c54.88±0.88a61.57±1.36b100.11±0.01a3.71±0.07a3.71±0.10c54.05±1.45a58.76±1.78a00.21±0.01a5.00±0.07b5.00±0.11a54.33±1.74a61.35±2.04ab20.16±0.01b4.00±0.12a4.78±0.06a47.73±1.77b93.16±2.34aCK40.17±0.01a4.00±0.17ab3.56±0.11b60.53±1.03a104.54±1.26d60.12±0.01a3.88±0.20ab3.25±0.12b99.13±3.16d71.35±2.78c80.09±0.01a3.83±0.12a3.07±0.10b52.70±2.11a65.38±2.35b100.08±0.00a3.14±0.10ab2.00±0.11d48.61±0.84b41.35±1.06c

† 表中a、b、c表示差异显著性，有相同字母表示差异不显著。

表3 鲜切西兰花贮藏品质指标之间的相关性分析

2.2 不同精油处理鲜切西兰花品质指标的主成分分析

采用隶属函数进行标准化处理，通过SPSS 20.0软件对标准化值进行主成分分析。经 SPSS 软件分析得到，KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)检验系数为0.790，且巴特利特球形检验(Bartlett)统计值的显著概率为0.000，说明原始变量可以进行主成分分析[30]。通过SPSS 20.0软件将鲜切西兰花贮藏期间的11项指标转化为11个主成分(表4)。结果表明，前3个主成分的贡献率分别为53.381%，23.765%，9.316%，累计贡献率为86.462%，可以代表各成分大部分的信息。因此，选取前3个主成分作为鲜切西兰花贮藏品质的重要主成分。

通过SPSS 20.0软件绘制鲜切西兰花贮藏期间的3个主成分的特征向量(表5)和11项指标的载荷图，见图1。第1主成分反映菌落总数、呼吸强度、失重率、VC含量、叶绿素含量、香气得分和褐变程度得分7个指标的信息；第2主成分方差反映总黄酮、PPO和POD 3个指标的信息；第3主成分方差反映总酚的信息。通过载荷绝对值大小进行分析，绝对值越大对成分贡献率越大，由此得到第1主成分中贡献率大小顺序为：VC含量>叶绿素含量>失重率>菌落总数>褐变程度得分>呼吸强度>香气得分，第2主成分中贡献率大小顺序为：POD>PPO>总黄酮。

通过成分得分系数矩阵(表6)，以第1、2、3主成分(Y1、Y2、Y3)的得分系数为权重，得出式(3)～(5)，计算3个主成分的得分，最后根据贡献率(表4)得到式(6)，通过式(6)计算各个处理组对鲜切西兰花保鲜效果的综合得分(Z)(图2)。

表4精油处理对鲜切西兰花贮藏品质影响的特征值和贡献率

Table 4 Eigenvalue and contribution rate of effects of essential oil treatments on fresh-cutting broccoli during storage

成分初始特征值合计方差的/%累积/%15.87253.38153.38122.61423.76577.14631.0259.31686.46240.5815.28491.74650.3042.76794.51360.2292.08596.59970.1281.16197.75980.1020.92998.68890.0680.61499.302100.0480.43299.734110.0290.266100.000

表5 3个主成分的特征向量

图1 精油处理对鲜切西兰花贮藏品质影响在主成分空间上的载荷

Figure 1 Loading diagram in principal component space of effects of essential oil treatments on fresh-cutting broccoli during storage

表6精油处理对鲜切西兰花贮藏品质影响的成分得分系数矩阵

Table 6 Component score coefficient of effects of essential oil treatments on fresh-cutting broccoli during storage

因子成分123PPO(X1)0.0440.3330.034POD(X2)-0.0020.358-0.159菌落总数(X3)-0.1560.0800.093呼吸强度(X4)-0.142-0.1180.186失重率(X5)-0.1570.0610.150VC(X6)0.163-0.0030.121叶绿素(X7)0.160-0.0610.009香气(X8)0.139-0.0740.208褐变程度(X9)0.151-0.0730.061总酚(X10)0.0170.1340.892总黄酮(X11)0.0700.295-0.162

Y1=0.044X1-0.002X2-0.156X3-0.142X4-0.157X5+0.163X6+0.16X7+0.139X8+0.151X9+0.017X10+0.07X11，

(3)

Y2=0.333X1+0.358X2+0.08X3-0.118X4+0.061X5-0.003X6-0.061X7-0.074X8-0.073X9+0.134X10+0.295X11，

(4)

Y3=0.034X1-0.159X2+0.093X3+0.186X4+0.150X5+0.121X6+0.009X7+0.208X8+0.061X9+0.892X10-0.162X11，

(5)

Z= 0.533 52Y1+0.237 8Y2+0.093 16Y3。

(6)

图2 精油处理对鲜切西兰花贮藏品质影响的综合得分

Figure 2 Comprehensive score of effects of essential oil treatments on fresh-cutting broccoli during storage

由图2可知，4种处理贮藏0 d的综合得分低于贮藏2 d的，原因是经过切割处理的西兰花呼吸强度显著高于贮藏2 d的，呼吸强度越大，综合得分越低。同时，贮藏期间总酚和总黄酮含量呈现上升趋势，总酚和总黄酮含量越大，综合得分越高。不同精油处理对鲜切西兰花的影响差异较大。贮藏2 d时，综合得分肉桂精油>牛至精油>茴香精油和对照组。但随着贮藏时间的延长，牛至精油组的综合得分迅速下降。整个贮藏期间，综合得分以肉桂精油组最高，且持续高于对照组和其它精油组，说明肉桂精油对鲜切西兰花具有良好的保鲜效果。

3 结论

本研究通过测定不同精油处理鲜切西兰花的PPO活性、POD活性、菌落总数、呼吸强度、失重率、VC含量、叶绿素含量、香气得分、褐变程度得分、总酚和总黄酮含量11个指标，利用主成分分析法，建立综合评价函数，得到每个处理的最终综合得分，并以此筛选最佳的精油种类。结果表明，通过主成分分析有效地提取了前3个主成分，累积方差贡献率达到86.462%，能够代表原来11个品质指标的绝大部分信息；通过因子得分系数和贡献率计算主成分得分及综合得分，根据综合得分得到肉桂精油对鲜切西兰花的保鲜效果最好，但牛至和茴香精油保鲜效果不显著，可能是浓度不适宜，也可能是这2种精油不适合用于西兰花。综上所述，可以认为0.15 μL/mL的肉桂精油适合用于鲜切西兰花的保鲜。

肉桂精油在果蔬保鲜上具有一定应用价值，但精油使用的最大问题在于其对感官品质的影响，如果结合电子鼻、气相色谱-质谱联用技术进一步分析精油残留及其对感官的影响，会更加完善肉桂精油用于鲜切西兰花的理论。

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Quality evaluation of fresh-cutting broccoli under different essential oil treatments based on principal component analysis

HUANG Wen-buMAWan-diWENHaoHEJing-liuQINWen

(InstituteofFood,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an,Sichuan625014,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.029

黄文部，男，四川农业大学在读硕士研究生。

秦文(1967—)，女，四川农业大学教授，博士。 E-mail: 420942276@qq.com

2017—02—07