不同挥发性物质对桃果实品质及抗氧化活性影响的多变量分析

王友升，王郅媛，郭晓敏，李丽萍

(北京工商大学 食品添加剂与配料北京高校工程研究中心，北京市食品风味化学重点实验室，北京 100048)

不同挥发性物质对桃果实品质及抗氧化活性影响的多变量分析

王友升，王郅媛，郭晓敏，李丽萍

(北京工商大学 食品添加剂与配料北京高校工程研究中心，北京市食品风味化学重点实验室，北京 100048)

采用单因素方差分析、主成分分析、相关性分析、偏最小二乘回归分析、通径分析5种数据分析方法考察1-甲基环丙烯(1-MCP)、二氧化氯、百里酚和乙醇处理对桃果实品质及抗氧化活性的作用效果。结果表明：乙醇处理可显著抑制常温贮藏4d后桃果实侵染性病害的发生，其他处理与空白对照无显著性差异；1- MCP 处理延缓了桃果皮b*值的升高，乙醇处理提高果皮L*值的同时降低了果皮a*值；与空白对照相比，乙醇、1-MCP及二氧化氯处理对总黄酮含量、总抗氧化能力、清除DPPH自由基能力、清除·OH能力4个指标的影响较为显著。结合相关性分析与回归分析可知，腐烂率仅与可溶性固形物含量(SSC)呈显著负相关；对果皮L*值、果皮a*值、果皮b*值的直接效应最为强烈的参数分别是总黄酮含量、清除DPPH自由基能力、SSC；总酚含量与清除DPPH自由基能力具有显著正相关性；总黄酮含量与总抗氧化能力、清除DPPH自由基及·OH能力也存在显著或极显著相关性效应。

桃果实；挥发性物质；品质；抗氧化活性；多变量分析

桃(Prunus persicaL.)为呼吸跃变型果实，采后在常温下极易软化腐烂，品质下降[1]。虽然液体杀菌剂如次氯酸钠、萘乙酸、过氧化氢已被用来评价对食品病原微生物的抑制效果，但这些非挥发性杀菌剂普遍存在效果差、有残留等问题，因此许多学者将目光转向挥发性物质在果蔬保鲜中的应用。1-甲基环丙烯(1-MCP)是一种乙烯作用抑制剂，对防止果实品质下降，延长贮藏期有较明显的作用[2]；二氧化氯为强氧化剂和杀菌剂，能够抑制果蔬中的多种病原菌[3]；百里酚(5-甲基-2-异丙基酚)存在于多种植物的精油中[4]，具有杀螨、抑菌等生物活性；乙醇是植物生长过程中的次生代谢产物之一，适量的外源乙醇处理可减少果蔬采后腐烂率及低温贮藏期间冷害的发生[5]。目前未见关于百里酚等挥发性物质对桃果实贮藏效果的影响的相关报道。

水果中不仅富含人体所必需的营养物质，还含有许多酚类、黄酮类、生物碱等活性成分，这些活性成分因其所具有的抗氧化、抗癌、预防循环系统疾病以及抗菌等作用，成为目前医学、农学等学科的研究热点。桃果实中花青素酚类等活性物质含量较高[6-7]，但挥发性物质对桃果实抗氧化能力的影响未见有相关报道。

单因素方差分析、主成分分析、相关性分析、偏最小二乘法回归、通径分析是5种常见数据分析方法，分别用于判断显著差异、区别主效因子、寻求参数间联系、确定参数间相关性、辨别直接效应与间接效应，然而单一的分析方法往往不能满足整体评价及作用机理研究的需要。因此，本研究综合运用多种方法探讨不同挥发性物质对桃果实品质及抗氧化活性的影响，以期为桃果实贮藏保鲜技术提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

本研究所用果实为“八月脆”桃，采自北京顺义区果园。采收后迅速运入实验室，选择果实大小、色泽、成熟度一致，无病虫害与无机械伤的样品。

1,1-苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,4,6-三(2-吡啶)-1,3,5-三嗪(TPTZ) 美国Sigma-Aldrich公司；甲醇、丙酮、硫酸钛、Fe SO4、H2O2、结晶紫、焦性没食子酸(均为分析纯) 北京北化精细化学品有限责任公司。

T25 型分散机 德国Ultra-turrax公司；F-80C 型制冰机 北京博威兴业科技发展有限公司；5810R 型离心机 德国Eppendorf公司；TB-214 型分析天平 美国Denver仪器公司；ADCI-60C 型色差计 北京辰泰克仪器技术有限公司；UV-2450 型分光光度计 日本Shimadzu公司；DHG 9145A 型电热鼓风干燥箱 上海一恒科技有限公司；THZ-C-1 型全温空气浴摇床 太仓市实验设备厂；PR-201手持糖度计 日本Atago公司；CL200＋酸度计 上海三倍仪表厂。

1.2 果实的处理

将桃果实分成5组，其中4组分别用5μg/L 1-MCP、2.9μg/L二氧化氯、7.1×103μg/L百里酚、4.7×104μg/L乙醇在室温(20℃)条件下熏蒸24h，熏蒸方法为将定量挥发性物质加到培养皿中，再与果实一同放进塑料箱，密封。最后一组为空白对照，不做任何处理，每组40个果实。本研究选择各处理的浓度均基于前期预备实验的结果。将所有果品转入20℃、95%湿度条件下贮藏，4d后测定各项指标。

1.3 提取方法

从10个果实中取10g果肉，加入20mL提取溶液，冰浴下均质，在4℃、14000r/min离心1h，取上清液进行测定，其中过氧化氢及花青素用丙酮进行提取，其他活性物用甲醇提取。

1.4 指标的测定

1.4.1 腐烂率、可溶性固形物含量(SSC)与pH值

腐烂率的统计采用观察法，重复3次，按照下式计算：

将果肉挤压榨汁，14000r/min离心10min后取上清测定SSC及pH值。SSC采用PR-201手持糖度计，pH值采用CL200＋酸度计进行测定。每次取样10个果实。

1.4.2 果肉色度

采用ADCI-60C色差计进行果皮及果肉色度的测量[8]，每次测量10个果实。

1.4.3 过氧化氢含量

过氧化氢含量的测定参考Brennan等[9]方法，并有所改进。以每克鲜质量样品的过氧化氢物质的量表示(μmol/g)。

1.4.4 总抗氧化能力

参照Benzie等[10]的方法进行，略有改动。样品总抗氧化能力以每克鲜质量样品中含有的活性单位来表示(U/g)。

1.4.5清除超氧阴离子自由基(O2－·)能力

测定方法参考NBT 光还原法[11]。将对O2－· 50%清除率定义为1个活性单位(U)，清除O2－·能力以每克鲜质量样品中含有的活性单位来表示(U/g)。

1.4.6 清除DPPH自由基能力的测定

清除DPPH能力的测定参考Blois等[12]的方法。将对DPPH自由基50%清除率定义为1个活性单位(U)，清除DPPH自由基清除能力以每克鲜质量样品中含有的活性单位来衡量(U/g)。

1.4.7 清除·OH能力

清除·OH能力的测定参考李莉等[13]的方法进行。以样品对·OH 50%清除率定义为1个活性单位(U)，清除·OH清除能力的单位为U/g，表示每克鲜质量样品中含有的活性单位。

1.4.8 花青素含量

花青素含量测定参照Wang等[14]的方法。以天竺葵-3-葡萄糖苷作标准曲线，样品的花青素含量换算为每克鲜质量样品中天竺葵-3-葡萄糖苷的含量(mg/g)。

1.4.9 总酚含量

参照Singleton等[15]的方法并略有改进。以没食子酸作标准曲线，样品的总酚含量换算为每克鲜质量样品中没食子酸的含量(μg/g)。

1.4.10 总黄酮含量

参照朱昱燕等[16]的方法进行总黄酮含量的测定。以芦丁作标准曲线，样品中总酚含量换算为每克鲜质量样品中芦丁的含量(μg/g)。

1.5 数据的统计与分析

采用SPSS软件对所有数据进行邓肯氏单因素方差分析(P＜0.05)与相关性分析，通过Unscrambler软件进行主成分分析及偏最小二乘回归分析，通径分析采用DPS软件进行。

2 结果与分析

2.1 单因素方差分析

由表1可知，“八月脆”桃果实在20℃贮藏4d后抗病性急剧下降，腐烂率高达78.95%。4种挥发性物质处理的桃果实腐烂率均小于空白对照果实，比较而言乙醇处理中发病率最低，且与空白对照的差异达到显著水平。这表明乙醇熏蒸可显著抑制常温贮藏期间桃果实侵染性病害的发生。分析可知，1-MCP、二氧化氯、乙醇3种处理均可有效延缓采后桃果实SSC的下降。不同的是，1-MCP、二氧化氯与百里酚提高了桃果实pH值，乙醇则降低了桃果实pH值。在20℃贮藏4d后，桃果实果皮和果肉的b*值与刚采收时相比均显著升高。1-MCP处理延缓了桃果皮和果肉b*值的升高；二氧化氯处理则降低了果肉a*值与b*值；百里酚处理也降低了果肉b*值；乙醇处理提高果皮L*值的同时降低了果皮a*值、果肉b*值。

表1 不同处理对“八月脆”桃果实腐烂率、SSC、pH值及果实色度的影响Table 1 Effects of different volatile compounds on decay rate, SSC,pH and skin color of Bayuecui peach

由表2可知，空白对照桃果实过氧化氢含量在贮藏4d后保持稳定， 1-MCP处理中桃果实过氧化氢含量与空白对照相比降低了28%，其他处理与空白对照无显著差异。空白对照桃果实总酚含量在贮藏4d内呈下降趋势，二氧化氯与乙醇处理均显著促进了总酚含量的下降；空白对照桃果实总黄酮含量在贮藏期间保持稳定，乙醇、1-MCP、二氧化氯处理与空白对照比较，分别使桃果实总黄酮含量降低了41%、20%、12%，但百里酚处理对桃果实黄酮类物质的积累具有促进作用；贮藏4d后空白对照桃果实花青素含量显著升高，二氧化氯与乙醇处理均显著延缓了花青素的积累。 在贮藏4d时空白对照桃果实总抗氧化能力显著下降，百里酚处理可有效延缓总抗氧化能力的下降，其余3种处理却促进了桃果实总抗氧化能力的降低；贮藏4d后空白对照桃果实清除DPPH自由基能力由2.27U/g下降至2.00U/g，各处理中清除DPPH自由基能力的变化规律与对总抗氧化能力相似；空白对照桃果实清除O2－·在贮藏期间升高了8%，二氧化氯与百里酚处理均可显著延缓清除O2－·能力的上升；在20℃贮藏4d后，空白对照桃果实清除·OH能力保持稳定，1-MCP、二氧化氯、乙醇处理均显著提高了桃果实清除·OH能力，但百里酚则降低了清除·OH能力。

表2 不同处理对“八月脆”桃果实抗氧化活性及其相关组分的影响Table 2 Effects of different volatile compounds on antioxidant capacity and related constituents of Bayuecui peach

2.2 主成分分析

图1 “八月脆”桃果实因子载荷与样本得分的双标图Fig.1 Factor loading and scores from PCA of Bayuecui peach

对不同贮藏时间、不同处理下的桃果实进行主成分分析，得到PC1、PC2、PC3三个主成分的累计贡献率为86%，因此设定这3个主成分即能够代表整体数据的信息特征。图1为表征各生理生化指标在主成分上载荷与样本得分的PCA双标图。

由图1A可知，PC1、PC2分别解释了变量的51%、24%。空白对照与百里酚均分散于PC1的负向方向，相反的则是乙醇、1-MCP与二氧化氯处理则投映在PC1右侧，说明后者对果皮a*值、总黄酮含量、总抗氧化能力、清除DPPH自由基能力、果皮L*值、果肉L*值、清除·OH能力的影响较为显著。常温贮藏4d后，所有处理的桃果实与采收时可被PC2较好地区分，而这种差异主要通过腐烂率与SSC体现。

由图1B可知，PC3解释了变量的11%，1-MCP与二氧化氯处理的桃果实在PC3上有所区分，二者过氧化氢含量的差异最为显著，1-MCP处理对桃果实花青素含量、pH值的作用也不同于二氧化氯。

2.3 相关性分析

表3显示了桃果实在后熟衰老过程中，各参数的变化具有一定的相关性。腐烂率与SSC的相关性为负，相关系数为0.982，达到极显著水平(P＜0.01)。果皮b*值与腐烂率具有显著正相关性关系(P＜0.05)，而与SSC呈现出显著负相关性效应。总酚含量与果皮a*、b*值均存在显著相关关系，总黄酮含量则与果皮L*、a*值、果肉L*值表现出显著或极显著相关关系。

在20℃贮藏期间，桃果实腐烂率、SSC、pH值与抗氧化能力的相关性不显著。但是，果皮L*、a*值均与总抗氧化能力、清除DPPH自由基及清除·OH能力存在极显著相关关系，果肉L*值与清除DPPH自由基及清除·OH能力表现出显著或极显著相关性效应。总酚含量与清除DPPH自由基能力的相关性为正，相关系数为0.864，达到显著水平，总黄酮含量与总抗氧化能力、清除DPPH自由基及清除·OH能力存在显著或极显著相关性效应。

表3 “八月脆”桃果实品质与抗氧化活性的相关性分析Table 3 Correlation between quality parameters and antioxidant capacity of Bayuecui peach

2.4 偏最小二乘法回归分析

选取腐烂率、果皮L*、a*、b*值为因变量(Y)，其他指标为自变量(X)，建立PLSR模型(图2)。由图2可知，该模型中59%的X变量解释了95%的

图2 基于主成分1与2的PLSR回归模型的相关载荷Fig.2 Loading plot of PLS model based on PC1 and PC2

Y变量。其中，腐烂率与SSC呈负相关；果皮L*值与总黄酮含量、总抗氧化能力、清除DPPH自由基能力存在负相关关系，而与果肉L*值、清除·OH能力呈正相关；相反的是，果皮a*值与果肉L*值、清除·OH

能力均表现出显著负相关效应，而与总黄酮含量、总抗氧化能力、清除DPPH自由基能力的相关性为正；果皮b*值与SSC、总酚含量均存在负相关关系。

2.5 通径分析

表4 以腐烂率为因变量的通径分析结果Table 4 Path analysis using decay rate as the dependent variable

由表4可知，各因子对腐烂率的直接通径系数排序为SSC＞清除O2－·能力＞总抗氧化能力＞清除·OH能力。比较而言，SSC、清除O2－·能力与总抗氧化能力对腐烂率的直接效应系数均大于间接效应系数。不同的是，清除·OH能力对腐烂率的直接作用很小(通径系数为0.0937)，但其对SSC、总抗氧化能力的正效应与对清除O2－·能力的负效应均大于0.1。以上结果表明，SSC对腐烂率的直接效应最强，而清除·OH能力对腐烂率的作用主要通过间接效应表达。

表5 以果皮L*值为因变量的通径分析结果Table 5 Path analysis using skin L* value as the dependent variable

由表5可知，总黄酮含量对果皮L*值具有明显的直接负向效应，并且直接通径系数远大于3个间接通径系数。 然而，果皮a*值、花青素含量及清除O2－·能力对果皮L*值的影响则主要通过作用于总黄酮含量来实现。

表6 以果皮a*值为因变量的通径分析结果Table 6 Path analysis using skin a* value as the dependent variable

由表6可知，通过通径筛选的4个自变量中清除DPPH自由基能力对果皮a*值的直接影响最为强烈，直接作用系数高达0.9227，而间接作用系数均小于0.1。不同的是，果肉b*值、pH值与清除O2－·能力主要通过清除DPPH自由基能力间接影响果皮a*值。

表7 以果皮b*值为因变量的通径分析结果Table 7 Path analysis using skin b* value as the dependent variable

由表7可知，对果皮b*值直接作用最大的是SSC，直接效应系数为－0.9046。类似的，总抗氧化能力对果皮b*值的直接作用系数也高于间接效应系数。然而，果肉b*值与花青素含量主要通过作用于SSC间接影响果皮b*值。

3 讨 论

主成分分析结果显示，常温贮藏4d后“八月脆”桃果实腐烂率与SSC发生较大变化，这表明后熟期间桃果实品质劣变的主要症状是侵染性病害的发生与可溶性固含量下降。因此，防治采后侵染性病害与保持可溶性糖含量是桃果实保鲜措施的重要内容。

单因素方差分析表明乙醇处理可有效延缓常温贮藏期间“八月脆”桃果实腐烂，与前人在苹果、葡萄、芒果等水果中的研究[17-20]结论一致。有报道[21]认为，采后果蔬抗病性下降与活性氧代谢失衡有关，但本研究中偏最小二乘回归分析得到腐烂率仅与SSC呈显著负相关，与过氧化氢含量、抗氧化能力、抗氧化物质含量的相关性均不显著，推论乙醇能够降低桃果实腐烂率可能归因于乙醇的直接杀菌作用。

果实色泽是果品品质特征之一，对吸引消费者极为重要。本研究结果显示，1-MCP处理延缓了桃果实果皮b*值的升高，支持了Sharma[22]、Carrillo[23]等得出的1-MCP可以抑制果实色泽变化的结论。相关性分析结果表明，桃果实果皮色泽与总酚含量及总黄酮含量有关，而果肉色泽与花青素、总酚及总黄酮含量均具有一定的相关性，表明花青素、酚类及黄酮类物质均参与了后熟过程中的果实转色。另外，结合偏最小二乘回归分析与通径分析可知，总黄酮含量、清除DPPH自由基能力、SSC分别对果皮L*值、果皮a*值、果皮b*值的直接效应最为强烈，暗示了果皮色度在果实品质预测模型中的重要地位及潜在作用。

相关性分析显示，酚类物质与清除DPPH自由基能力具有显著正相关性，黄酮类物质与总抗氧化能力、清除DPPH自由基及清除·OH能力也存在显著或极显著相关性效应，说明二者可能具有一定的抗氧化功效，与前人的报道[24]相符。

然而，主成分分析结果显示：乙醇、1-MCP及二氧化氯处理与空白对照的差异主要体现在果皮a*值、果皮L*值、果肉L*值、总黄酮含量、总抗氧化能力、清除DPPH自由基能力、清除·OH能力7个参数，但是通过单因素方差分析可知该3种处理仅对桃果实的总黄酮含量、总抗氧化能力、清除DPPH自由基能力、清除·OH能力4个指标的影响较为显著。这表明主成分分析只是大体上比较了样本间的主要区别，至于样本间各参数的差异是否达到显著水平仍需要单因素方差分析来进一步验证。此外，偏最小二乘回归分析与通径分析得到的腐烂率、果皮色泽与其他指标的相关性也并不完全一致，因此如何确定抗氧化活性相关组分在果实腐烂及色泽转变过程中的作用尚需要深入细致的讨论。

4 结 论

4.1 乙醇处理可显著抑制常温贮藏4d后桃果实侵染性病害的发生，其他处理与空白对照无显著性差异。

4.2 1-MCP处理延缓了桃果皮b*值的升高，乙醇处理提高果皮L*值的同时降低了果皮a*值。

4.3 与空白对照相比，乙醇、1-MCP及二氧化氯处理对总黄酮含量、总抗氧化能力、清除DPPH自由基能力、清除·OH能力4个指标的影响较为显著。

4.4 腐烂率仅与SSC呈显著负相关；对果皮L*值、果皮a*值、果皮b*值直接效应最为强烈的参数分别是总黄酮含量、清除DPPH自由基能力、SSC含量；酚类物质与清除DPPH自由基能力具有显著正相关性；黄酮类物质与总抗氧化能力、清除DPPH自由基及·OH能力也存在显著或极显著相关性效应。

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Multivariate Analysis of Fruit Quality and Antioxidant Properties of Peach Treated with Different Volatile Compounds

WANG You-sheng，WANG Zhi-yuan，GUO Xiao-min，LI Li-ping
(Beijing Key Laboratory of Food Flavor Chemistry, Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

The effects of individual treatments with different volatile compounds (1-MCP, chlorine dioxide, thymol and ethanol)on fruit quality and antioxidant properties of peach were analyzed by one-way analysis of variance, principal component analysis (PCA), correlation analysis, partial least squares regression (PLSR), and path analysis (PA). The results indicated that ethanol treatment could alleviate peach decay rate after 4 days of storage at 20 ℃. In addition, an increase trend ofb* value in fruit skin was observed in peach treated with 1-methylcyclopropene (1-MCP), whereas ethanol treatment resulted in increasedL* value and decreaseda* value in peach fruit skin. In comparison with control fruits, 1-MCP, ethanol and chlorine dioxide treatments had significant effects on total flavonoid content, total antioxidant capacity, and DPPH and hydroxyl free radical scavenging capacities. Collectively, the PLSR and PA results demonstrated that the decay rate of peach fruits was negatively correlated with soluble solid content (SSC). In addition, total flavonoid content, DPPH radical scavenging capacity and SSC revealed the strongest direct impact on fruit skinL*,a* andb* values, respectively. Moreover, the correlation analysis indicated that total phenol content was positively correlated with DPPH radical scavenging capacity. Furthermore, total flavonoid content revealed a significant or highly significant correlation with total antioxidant capacity or scavenging capacity against DPPH and hydroxyl free radicals.

peach fruit；volatile compounds；fruit quality；antioxidant properties；multivariate analysis

S609.3

A

1002-6630(2012)15-0083-07

2011-07-06

北京市科技新星项目(2007B011)；北京市属高等学校人才强教计划资助项目(PHR201108082)

王友升(1976—)，男，副教授，博士，研究方向为食品生物技术。E-mail：wangys@th.btbu.edu.cn