1-MCP处理对不同成熟度富士苹果贮后货架品质和挥发性物质的影响

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(1.国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津 300384; 2.大连工业大学食品学院,辽宁大连 116034; 3.中国科学院植物研究所资源植物重点实验室,北京 100093)

富士苹果以色艳、香甜、味美、营养丰富等优点深受消费者欢迎。但由于富士苹果水分含量较高,贮藏时容易发生腐烂,苹果又是典型的呼吸跃变型果实,采后贮藏期间果实品质受乙烯影响,果实硬度下降,口味发生劣变,严重降低了果品的食用品质和商品价值。1-甲基环丙基烯(1-MCP)是近年来用于果蔬保鲜中一种绿色的保鲜剂,1-MCP通过阻断乙烯与受体结合,从而抑制乙烯的一系列生理生化反应,它能够延缓果蔬的成熟和衰老,使果蔬达到保鲜目的[1]。目前1-MCP用于苹果保鲜的研究较多[2-5]。

成熟度不同的果实,其糖酸物质含量存在显著的差异,而糖酸比是评价果实风味的重要指标。由于糖酸物质含量不同,构成果实特有的风味成分,风味成分不同，果实的挥发性成分也有显著差异[6]。果实的挥发性物质与果实的成熟度密切相关,在贮藏期间和贮后货架期间其挥发性物质不断发生变化,故可以根据挥发性物质的变化间接地反应果实品质[7]。樊丽等[8]研究表明,不同贮藏期的嘎啦苹果挥发性物质成分含量不同,以此区分不同贮藏期;Cheng等[9]研究表明,杨梅挥发性物质通过主成分分析,可以辨别不同贮藏期;Young等[10]研究表明，不同采收期苹果的挥发性物质含量差异显著。但1-MCP处理对不同成熟度富士苹果货架期挥发性物质影响报道较少。

为了探讨1-MCP对不同成熟度富士苹果贮后货架品质和挥发性物质影响,本研究用1-MCP对两种成熟度富士苹果进行处理,研究其对果实贮后货架品质和挥发性物质的影响,为采后富士苹果保鲜贮藏提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

材料为富士苹果,于2016年10月7日采自鞍山果园。人工选择果实大小均一、不同成熟度、无病虫害、无机械损伤的果实，用网套套上后装入到装有微孔袋的纸箱后立即运回实验室;1-MCP小药包(1-MCP有效成分3.3%)、PE微孔袋(55 cm×70 cm) 国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)。

PAL-1便携式手持折光仪 日本爱宕公司;916 Ti-Touch电位滴定仪 瑞士万通中国有限公司;TA.XT.Plus物性仪 英国Stable Micro Systems公司;Trace DSQ GC/MS气相色谱质谱联用仪 美国Finnigam公司;50/30μm CAR/DVB/PDMS萃取头和固相微萃取手柄 美国Supleco公司;PC-420D数字型磁力加热搅拌装置 美国Corning公司;NIRS DS 2500近红外漫反射光谱仪(配有Nova分析软件和Win ISI4定标软件) 丹麦Foss公司。

1.2 实验方法

1.2.1 富士苹果前处理 利用近红外漫反射光谱仪将果实按照可溶性固形物分为两种成熟度果实[11],可溶性固形物在11%～13%为低成熟度果实,可溶性固形物在13～15%为高成熟度果实。同一成熟度的果实分为两组,一组装入衬有PE微孔袋(厚度为16 μm)的纸箱中,每箱装10 kg苹果,并放入1包用40 ℃温水浸湿后的1-MCP(1 μL/L,10 kg/箱),然后将微孔袋扎口存放;另一组未用1-MCP处理的果实作为对照(CK)。将处理后的富士苹果分别放入(-0.5±0.3) ℃中贮藏10个月后出库进行货架实验,每个处理设3次重复,每隔3 d测定一次。

1.2.2 富士苹果贮后理化及挥发性物质指标测定方法

1.2.2.1 可溶性固形物(TSS)含量 采用折光仪测定,打浆后取匀浆用4层纱布过滤,取滤液0.2 mL直接测定,每个处理重复6次,取平均值。

1.2.2.2 可滴定酸(TA)含量 参考李文生等[12]的方法略有改动。四分法取样,打浆(18000 r/min、10 s)后称取20 g,定容于250 mL容量瓶;80 ℃水浴30 min后,降至室温,脱脂棉过滤后吸取20 mL 滤汁加蒸馏水40 mL滴定,用电子滴定仪测定。

1.2.2.3 硬度和脆性 采用物性仪测定,测试参数为深度10 mm,P/2探头(Φ=2 mm),测试速度为2 mm/s。每个处理每次测定取6个苹果果实在胴部带皮测定,每个果实重复2次,每个处理设6次重复,取每次测量的最大峰力值为硬度,最后取其平均值,单位为N;第一个峰的力值与运行距离的比值为果皮脆性[13],单位N/s。

1.2.2.4 挥发性物质 将3个苹果去皮后四分法取样,打浆后在离心20 min(12000 r/min),4层纱布过滤后取上清液8 mL于15 mL顶空瓶中,而后放入55 ℃水浴15 min后,再向顶空瓶中加入2.5 g NaCl,用有孔盖盖上,将萃取纤维插入后,悬离液面1 cm左右,置于磁力加热搅拌器上(转速900 r/min),在温度为55 ℃时,萃取45 min后拔出,拔出后即刻插入GC-MS进样口,于250 ℃解析5 min,同时采集数据。

GC条件:HP-INNOWAX色谱柱(30 m×250 μm×0.25 μm);程序升温:40 ℃保留2 min,然后以3 ℃/min升至210 ℃保留5 min,传输线温度250 ℃,载气为He,流速1 mL/min,不分流。

MS条件:连接杆温度280 ℃,电离方式为EI,离子源温度200 ℃,扫描范围35～350 u。

定量方法:按峰面积归一化法求得各成分含量,并选择3-壬酮为内标进行具体定量。3-壬酮浓度为0.04 g · L-1,用量 30 μL。各组分含量计算公式如下。

各组分含量(mg·L-1)=[组分面积/内标的峰面积×内标浓度×30]/滤液体积

1.3 数据分析

数据使用Excel 2010软件进行统计分析;使用SPSS 17.0软件,极差法进行数据显著性分析。挥发性物质用GC-MS检测并通过检索NIST 08/Wiley7.0标准谱库,参考正反匹配度以及相关文献查询CAS码,选择正反匹配度均大于800来确定检测出的物质,并运用内标法计算出各挥发性物质的含量。

2 结果与分析

2.1 1-MCP对不同成熟度富士苹果理化指标影响

2.1.1 1-MCP对不同成熟度富士苹果TSS的影响 TSS是表示果品品质和成熟度的一个重要指标,富士苹果的TSS主要是碳水化合物,一般其含量越高,食用品质越好[14]。由图1所示,在货架初期,未经1-MCP处理果实中,高成熟度果实的TSS含量最高为14.97%,显著(p<0.05)高于低成熟度(11.95%)和其他组别果实,但1-MCP处理的不同成熟度果实之间差异不显著(p>0.05)。在货架9 d时,在低成熟度果实中,未经1-MCP处理和经过1-MCP处理组与货架初期相比,其TSS分别降低6.44%、1.78%;高成熟度果实中,未经过1-MCP处理和经过1-MCP处理组与货架初期相比,其TSS分别降低12.16%、1.41%,可见1-MCP处理可以抑制富士苹果果实TSS含量的降低,且1-MCP对低成熟度的果实保鲜效果较明显,这可能与低成熟度果实的发育尚不健全,乙烯受体尚未合成,而1-MCP及时与乙烯受体相结合,抑制了果实的成熟和衰老,从而有效减缓贮藏后期果实TSS的降低有关[15]。

图1 1-MCP对不同成熟度富士苹果可溶性固形物含量的影响Fig.1 Effect of 1-MCP on soluble solids content of Fuji apples with different maturity注:不同小写字母表示同一货架时间不同处理差异显著(p<0.05)。下同。

2.1.2 1-MCP对不同成熟度富士苹果TA的影响 TA(如苹果酸、柠檬酸、酒石酸等)既是苹果中的重要营养物质,也是重要的风味物质[16]。如图2所示,在货架初期,未经1-MCP处理低成熟度果实和高成熟度果实TA含量分别是0.17%、0.09%,而经过1-MCP处理不同成熟度果实分别为0.14%、0.11%,可见未经过1-MCP处理果实中,低成熟度果实TA含量显著(p<0.05)高于高成熟度果实,这可能是由于在成熟衰老过程中果实可滴定酸作为呼吸底物被消耗,高成熟度果实呼吸强度高于低成熟度果实,因此高成熟度果实可滴定酸消耗量增大所致[17];在1-MCP处理组中,低成熟度TA含量同样高于高成熟度果实,但差异不显著(p>0.05)。在货架9 d时,未经1-MCP处理的果实中,低成熟度果实的TA含量为0.14%,显著地高于高成熟度的果实(0.08%);经过1-MCP处理的果实,高成熟度的果实与低成熟度的果实差异不显著(p>0.05)。

图2 1-MCP对不同成熟度富士苹果可滴定酸含量的影响Fig.2 Effect of 1-MCP on titratable acid of Fuji apples with different maturity

2.1.3 1-MCP对不同成熟度富士苹果果肉硬度的影响 果实硬度是苹果品质的重要指标,它决定果实货架品质。由图3可知,在货架初期时,未经1-MCP处理的果实,低成熟度果实硬度(2.90 N)高于高成熟度的果实(2.89 N),但差异不显著(p>0.05);经过1-MCP处理的果实,低成熟度果实(3.54 N)高于高成熟度的果实(3.44 N),可见低成熟度的果实硬度大于高成熟度的果实,不管成熟度高低,1-MCP处理均可以延缓果实硬度的下降。在货架时间9 d时,CK低、CK高、1-MCP低、1-MCP高处理组的硬度分别是2.64、2.23、2.90、2.82 N,在低成熟度果实中,1-MCP处理组果实硬度是未经1-MCP处理组1.09倍,而高成熟度的果实中,1-MCP处理组果实硬度是未经1-MCP处理组1.26倍,可见1-MCP处理可以显著地抑制果实的质地软化。

图3 1-MCP对不同成熟度富士苹果果肉硬度的影响Fig.3 Effect of 1-MCP on the firmness of pulp of Fuji apple with different maturity

2.1.4 1-MCP对不同成熟度富士苹果果皮脆性的影响 果皮的脆性是评价果实贮后货架品质重要参数指标。如图4所示,两种成熟度的富士苹果的未经1-MCP处理组和经过1-MCP处理组,随着货架时间的延长,处理组的果皮脆性均呈现下降趋势,这可能与果实的衰老有关。在货架0 d时,未经1-MCP处理中,低成熟度和高成熟度果实的果皮脆性分别是14.93、12.94 N/s,1-MCP处理组中,低成熟度和高成熟度果实分别为14.10、13.94 N/s,其中，未经1-MCP处理的低成熟度的果实的果皮脆性显著高于高成熟度的果皮脆性(p<0.05)。在货架时间9 d时,CK低、CK高、1-MCP低、1-MCP高处理组的果皮脆性分别为11.31、10.20、11.82、11.72 N/s,与货架0 d相比,其果皮脆性下降幅度分别为24.25%、21.17%、16.17%、15.93%,低成熟度果实,1-MCP处理组下降幅度是CK组0.67倍,而高成熟度果实,1-MCP处理组是CK组0.75倍,可见1-MCP处理对低成熟度的果实效果更明显。

图4 1-MCP对不同成熟度富士苹果果皮脆性影响Fig.4 Effect of 1-MCP on peel brittleness of Fuji apples with different maturity

2.2 1-MCP处理对不同成熟度富士苹果挥发性物质影响

2.2.1 富士苹果贮后货架挥发性物质种类变化 由表1所示,不同成熟度的富士苹果在贮后货架期间主要检测7类5～16种挥发性物质,其中醇类0～4种,醛类1～3种,酯类1～8种,烯类0～2种,酮类0～3种,酚类0～1种,酸类0～2种。

表1 富士苹果贮后货架挥发性物质种类变化Table 1 Changes of main volatile substances types in Fuji apple during shelf life after storage

在货架0 d时,共检测到7类13～16种挥发性物质。其中CK低共检测到5类13种挥发性物质,其中醇类3种,醛类1种,酯类7种,烯类1种,酮类1种;CK高共检测到6类16种挥发性物质,其中醇类3种,醛类1种,酯类8种,酮类1种,酚类1种,酸类2种;1-MCP低共检测到6类14种挥发性物质,其中醇类3种,醛类1种,酯类5种,酮类3种,酚类1种,酸类1种;1-MCP高共检测到6类15种挥发性物质,其中醇类4种,醛类2种,酯类5种,酮类2种,酚类1种,酸类1种。结果表明在货架初期,未经1-MCP处理和经过1-MCP处理苹果挥发性物质种类存在相似规律,即成熟度越高检测的挥发性物质种类越多;而对于同一成熟度苹果而言,未经1-MCP处理和经过1-MCP处理苹果挥发性物质种类没有相似规律,且差异不大。

在货架9 d时,共检测到5类5～11种挥发性物质。其中CK低共检测到3类5种挥发性物质,其中醛类3种,酯类1种,醇类1种;CK高共检测到4类8种挥发性物质,其中醇类1种,醛类2种,酯类4种,酚类1种;1-MCP低共检测到5类11种挥发性物质,其中醇类1种,醛类2种,酯类6种,酮类1种,酚类1种;1-MCP高共检测到4类6种挥发性物质,其中醇类2种,醛类1种,酯类2种,酚类1种。可见,在货架后期果实成熟衰老,未经1-MCP处理组低成熟度的果实检测到挥发性物质种类少于高成熟度果实;而1-MCP处理低成熟度果实,检测出挥发性物质种类多于高成熟度的果实。

综上,在货架初期,未经1-MCP处理和经过1-MCP处理的果实中,高成熟度的果实检测到挥发性物质种类多于低成熟度的果实;但在货架后期,1-MCP处理的低成熟度果实检测的挥发性物质种类高于高成熟度的果实。这与1-MCP处理延缓果实后熟发生的一系列生理变化有关,挥发性物质随着果实成熟而产生,主要由脂肪酸、萜类化合物等前体物质构成,其种类和含量受果实的成熟度、新鲜度、保鲜剂处理等影响[18]。

2.2.2 富士苹果贮后货架挥发性物质含量变化 由表2可知,富士苹果贮后的挥发性物质主要是醛类、醇类、酯类物质构成,醛类物质主要有己醛(青草及苹果香味)、2-己烯醛(新鲜水果型清香);醇类物质主要有正己醇、2-乙基-1-己醇、1,3-辛二醇;酯类物质主要有3-羟基-2,2,4-三甲基戊基异丁酸酯、戊二酸二(2-甲基丙)酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二正丁酯;而烷烃类、酮类、酚类、酸类所占的含量较少,构成了贮后富士苹果香味的特异性。

表2 富士苹果贮后货架挥发性物质含量的变化(μg/g)Table 2 Changes of volatile substances content in Fuji apple during shelf life after storage(μg/g)

续表

在货架0 d时,从酯类物质看,在低成熟度果实中,经过1-MCP处理果实的酯类物质含量低于未经过1-MCP处理的果实;在高成熟度果实中,经过1-MCP处理果实的酯类物质含量低于未经过1-MCP处理的果实,可见不管果实成熟度高低,1-MCP处理都抑制了酯类物质生成。从醇类物质看,在高成熟度果实中,1-MCP处理组果实醇类物质的含量为0.773 μg/g,显著(p<0.05)地高于未经过1-MCP处理组(0.605 μg/g),在低成熟度果实中,醇类物质含量两者差异不显著(p>0.05)。从醛类物质看,在低成熟度果实中,经过1-MCP处理果实的醛类物质含量高于未经过1-MCP处理的果实,在高成熟度果实中,经过1-MCP处理果实的醛类物质含量低于未经过1-MCP处理的果实,可见1-MCP处理促进果实醛类物质含量升高。

在货架9 d时,经过1-MCP处理果实中,低成熟度果实酯类物质含量显著(p<0.05)地高于高成熟度的果实;对比经过1-MCP处理果实和未经过1-MCP处理果实,成熟低的果实显著(p<0.05)地高于高成熟度的果实;醇类物质的含量各处理组差异不显著(p>0.05)。可见随着果实成熟,成熟低的果实代谢旺盛,其挥发性物质含量升高。

综上所述,高成熟度的果实检测挥发性物质含量多于低成熟度的果实,但经过1-MCP处理的果实,在货架初期,其酯类物质的含量显著地低于未经1-MCP处理果实(p<0.05),果实的香气变淡,醇类和醛类物质含量高于未经1-MCP处理果实,可能原因单糖前体物质分解成醇类和醛类物质,而酯类物质有可能发生水解而降低[24-25]。随着果实的成熟和衰老,成熟低的果实代谢旺盛,其挥发性物质含量升高。

3 讨论

成熟高的果实,其可溶性固形物、可滴定酸含量和挥发性物质组成与含量要高于低成熟度果实,但高成熟度果实质地紧密程度低于低成熟度,这与周枫等[19]研究者得到的结论相似。寇文丽等[20]研究表明，1-MCP处理可以保持不同成熟度磨盘柿品质,抑制果实的软化。本研究表明,低成熟度和高成熟度的果实,其可溶性固形物、可滴定酸含量、果实质地品质,在货架期间大致呈现下降趋势,而1-MCP处理可以抑制富士苹果果实可溶性固形物含量的降低,且低成熟度的果实,可溶性固形物含量下降幅度小于高成熟度的果实;在货架初期,CK组高成熟度果实可滴定酸含量显著(p<0.05)地低于低成熟度,在1-MCP处理组中高成熟度的果实与低成熟度果实可滴定酸含量差异不显著(p>0.05);在货架结束时,未经1-MCP处理的低成熟度与高成熟度的果实可滴定酸含量差异不显著(p>0.05);低成熟度的果实质地大于高成熟度的果实,不管果实高低成熟度,1-MCP处理都延缓其降低,与孙希生等[21]研究者的结论相似。

富士苹果的主要的挥发性物质为己醛和2-己烯醛,这与赵峰[22]研究结论相似;另外,3-羟基-2,2,4-三甲基戊基异丁酸酯、戊二酸二(2-甲基丙)酯、邻苯二甲酸二异丁酯、正己醇、2-乙基-1-己醇、1,3-辛二醇也是苹果重要的挥发性物质。纪淑娟等[23]研究表明,1-MCP抑制了南果梨冷藏后货架期果实挥发性酯类物质的生成,致使果实的香气变淡。Lurie等[24]在苹果上的研究结果也表明,1-MCP处理的果实在冷藏后香气生成受到一定抑制。而本研究表明,在货架初期,1-MCP处理的果实挥发性酯类物质含量降低,醇类和醛类物质含量升高,这可能与脂肪酸的氧化有关,也可能是由于1-MCP抑制了乙烯的一系列生理变化,而乙烯参与调控酯类香气代谢途径,这与Echeverría等[25]研究结论相一致,且挥发性物质物质含量变化呈现一定的规律性,与果实品质指标变化相符合。

综上所述,无论成熟度大或小,1-MCP可以延缓其品质降低,但1-MCP处理的果实挥发性酯类物质的种类和含量有所降低,使果实香气变淡。

4 结论

通过1-MCP处理对不同成熟富士苹果采后品质和挥发性物质影响的研究,结果发现,1-MCP处理有效地延缓不同成熟度富士苹果可溶性固形物、可滴定酸含量、质地货架品质下降,且对低成熟度果实保鲜效果较好。在货架初期,1-MCP处理抑制了不同成熟度果实挥发性酯类物质生成,使果实香气变淡,但醛类和醇类物质含量相对升高;随着货架时间延长,果实经过成熟和衰老,在货架末期,经过1-MCP处理的低成熟度果实,其挥发性酯类物质、醛类物质高于高成熟度的果实,醇类物质含量各处理组差异不明显。