库尔勒香梨表皮蜡质化学组分的变化与其贮藏品质的关系

宿胜男，赵文启，陈国刚，王陈强，江 英,*

（1.石河子大学食品学院，新疆 石河子 832003；2.新疆冠农果茸集团股份有限公司技术中心，新疆 库尔勒 841000）

植物蜡质由多种有机物混合而成，是植物组织与外部环境之间的屏障，在结构上一般可分为内表皮蜡质和外表皮蜡质，内表皮蜡质镶嵌在角质层内，外表皮蜡质为晶体堆积在角质层外[1]。植物表皮的蜡质一般肉眼可观，为绿灰色、灰白色霜状，或呈现无色光滑型且有光泽，在植物的花、茎、叶以及果实等组织和器官的表面均有蜡质层覆盖[2]。蜡质的疏水性赋予植物必要的生理功能，包括保护植物免受干旱胁迫[3]，减少灰尘、花粉和孢子黏附的作用，保护组织免受紫外线辐射、介导，防止病原体渗透、植物器官间的有害融合、通过角质层交换气体及保持植物表面洁净和植物表皮防水等[4-10]。

化学分析表明，大多数植物物种的两个蜡质层由不同的成分组成。内表皮蜡质是由甘油、羟基、萜类、甾醇类化合物和环氧脂肪酸组成的聚酯基质。外表皮蜡质是由C20～C34脂肪族化合物（例如脂肪酸、醇、醛、烷烃和酯）组成的混合物，是由超长链脂肪酸和不同比例环状化合物（例如三萜类化合物、生物碱、苯丙素和类黄酮）衍生而成[11-16]。两个蜡质层间最明显的不同是三萜类化合物[17]。李珍慈[18]在研究库尔勒香梨果实蜡质时发现其主要组分为烃类和脂肪酸化合物，其中还存在萜类及甾族化合物。

有研究发现，多种品种果实的表皮蜡质组分由于采收期和贮藏方式的不同而产生变化，且在贮藏期间的变化最为明显[19]。此外，蜡质组分的变化与果实的贮藏品质也有一定关系，抗角质层蒸腾的抵抗力主要是蜡质中极长链脂肪酸衍生物的作用[20]。Curry[21]的研究结果表明，苹果果实表皮油腻化现象可能与表皮蜡质中的醇类物质有关。在贮藏期间，随着‘红富士’苹果蜡质中的10-二十九烷醇含量急剧上升，苹果表皮油腻化程度也较快加重[22]。

本研究通过测定在常温贮藏（25 ℃）和冷藏（（0±1）℃）期间库尔勒香梨蜡质化学成分变化，结合库尔勒香梨贮藏品质的相关指标进行相关性分析，以揭示库尔勒香梨采后贮藏中蜡质的变化与果实耐贮性的关系，为库尔勒香梨贮藏保鲜技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

库尔勒香梨产于新疆生产建设兵团第二师二十八团。

三氯甲烷、二氯甲烷、体积分数14%三氟化硼-甲醇（均为色谱纯） 天津市光复精细化工研究所。

1.2 仪器与设备

RE-3000旋转蒸发仪、WZS-1手持折光仪、GX-4手持式硬度计 上海亚荣生化仪器厂；Trace-DSQ气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司；BZY-1电子分析天平德国赛多利斯科技有限公司；722型分光光度计 上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

库尔勒香梨采收后，选择果形整齐、色泽一致、无损伤、无病虫害的果实，单果包装（用拷白纸包果，外套网袋）后装箱并运至实验室，将果实分为两组，分别进行常温贮藏（25 ℃）和冷库冷藏（（0±1）℃）处理，无预处理。以常温贮藏的果实作为对照，每隔15 d对两组库尔勒香梨进行蜡质成分含量及贮藏品质相关指标的测定，每次测定重复3 次，且在贮藏过程中，库尔勒香梨的包装箱和单果包装网套保存完好。

1.3.2 蜡质含量的测定

参照李珍慈等[23]的方法。蜡质提取的溶剂为三氯甲烷与二氯甲烷（体积比为2∶1），料液比为1∶2.5（m/V），提取时间为75 s，此过程中不可破坏梨果的表皮。将提取后的溶液自然风干，用差量法求得提取的蜡质粗提物质量，蜡质含量计算如式（1）所示。

1.3.3 蜡质成分的检测

气相色谱条件：石英毛细管色谱柱HP-5（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气：He；载气流速：1.1 mL/min，线速率40 cm/s；进样量：1.0 μL，不分流；进样口温度：250 ℃；检测室温度：300 ℃；程序升温：初始温度80 ℃，以4 ℃/min升温至290 ℃，恒温30 min。

质谱条件：电离方式为电子电离（electronic ionization，EI），离子源温度：230 ℃；传输线温度220 ℃；四极杆温度150 ℃；电子轰击能量：70 eV；质量扫描范围35～600 m/z。

1.3.4 质量损失率的测定

用称量法对质量损失率进行测定，计算见式（2）。

1.3.5 腐烂率的测定

定期检查梨果的腐烂率，以烂果占总果数的百分率表示，烂果是指表面至少有1处腐烂现象的果实。

1.3.6 硬度的测定

用手持式硬度计测定果实的硬度。

1.3.7 可溶性固形物质量分数的测定

可溶性固形物质量分数（soluble solid contents，SSC）用手持测糖仪进行测定。

1.3.8 可滴定酸质量分数测定

参照仝月澳等[24]的方法，用酸碱滴定法进行可滴定酸（titratable acid，TA）质量分数的测定。

1.3.9 总酚质量浓度的测定

总酚质量浓度的测定参考Folin-Cioealteu比色法[25]。

1.4 数据处理分析

使用Origin 8.5软件作图，结果表示为平均值±标准差，使用SPSS 19.0软件将数据进行t检验和双变量相关性分析。

2 结果与分析

2.1 常温和冷藏期间库尔勒香梨蜡质含量的变化

图1 常温贮藏和冷藏期间库尔勒香梨表皮蜡质含量的变化Fig. 1 Changes in epicuticular wax content in Korla fragrant pears during normal temperature and cold storage

由图1可知，由于库尔勒香梨的后熟作用，在贮藏前期有新的蜡质不断生成，而后期蜡质含量逐渐下降，前期对照组蜡质含量明显高于冷藏组，对照组蜡质含量在30 d时到达峰值（2.786 5 mg/g），是同时间冷藏组含量（1.834 9 mg/g）的1.52 倍，在贮藏结束时，对照组和冷藏组蜡质含量分别为0.790 3 mg/g和1.500 3 mg/g，冷藏组含量比对照组高89.84%，且对照组末期含量是贮藏前测得的45.72%，而冷藏组末期含量是贮藏前测得的86.79%，二者差异明显，说明低温贮藏可有效抑制蜡质含量的降低，保持库尔勒香梨表皮光亮饱满。

2.2 常温和冷藏期间库尔勒香梨蜡质成分的变化

图2 常温贮藏和冷藏期间库尔勒香梨表皮蜡质主要成分相对含量的变化Fig. 2 Changes in major components of epicuticular wax in Korla fragrant pears during normal temperature and cold storage

表1 常温贮藏期间库尔勒香梨蜡质成分相对含量Table 1 Relative contents of epicuticular wax components in Korla fragrant pears during normal temperature storage%

表2 冷藏期间库尔勒香梨蜡质成分相对含量Table 2 Relative contents of epicuticular wax components in Korla fragrant pears during cold storage%

由图2和表1、2可知，库尔勒香梨表皮蜡质成分比较复杂。由图2可知，在整个贮藏期间，烷烃、脂肪酸和烯烃相对含量较高。两组蜡质中烷烃相对含量随贮藏时间延长均呈先上升后下降趋势，且在45 d时到达峰值，贮藏结束时对照组和冷藏组烷烃相对含量分别为20.80%和28.34%，两组间差异显著（P＜0.05）。而脂肪酸与烯烃的相对含量随贮藏时间延长呈上升趋势，在105 d时对照组脂肪酸相对含量为36.45%，显著高于冷藏组（P＜0.05），贮藏期间随着饱和脂肪酸相对含量不断下降，不饱和脂肪酸含量逐渐增加。在贮藏末期对照组和冷藏组烯烃相对含量分别为30.67%和25.72%，两组间差异显著（P＜0.05）。醇类、酯类和对照组醛类物质相对含量总体均呈下降趋势，冷藏组醛类相对含量先升高后降低，在贮藏60 d时，对照组和冷藏组相对含量分别为6.84%和15.51%，末期相对含量分别为贮藏前的28.14%和51.81%，两组间差异显著（P＜0.05）；贮藏末期对照组和冷藏组醇类相对含量分别降至2.26%和3.35%，分别是贮藏前的11.24%和16.67%。贮藏末期对照组和冷藏组酯类相对含量分别为贮藏前的48.35%和8.32%。低温贮藏有效抑制了烯烃、脂肪酸和前期烷烃相对含量的升高以及醛类和后期烷烃相对含量的降低，但对醇类和酯类抑制效果不明显。

在不同贮藏时间，两组库尔勒香梨蜡质检出物质的种类和含量均存在差异。对照组在贮藏前、30 d和105 d检出芳香族物质；而冷藏组在贮藏前、15 d和30 d检出；酮类在对照组贮藏后期75 d和90 d时未检出，而冷藏组在贮藏30 d和90 d未检出。说明低温贮藏可以抑制蜡质组分的转化。

2.3 常温和冷藏期间库尔勒香梨蜡质成分变化与果实贮藏品质的关系

2.3.1 常温和低温贮藏期间库尔勒香梨贮藏品质的变化

图3 常温和冷藏期间库尔勒香梨贮藏品质的变化Fig. 3 Changes in fruit quality of Korla fragrant pears during normal temperature and cold storage

库尔勒香梨在贮藏期间，因果实逐渐失水，继而质量损失率不断上升，对照组的库尔勒香梨质量损失率明显高于冷藏组，在贮藏时间达到105 d时，对照组果实的质量损失率达到了13.9%，比冷藏组库尔勒香梨的质量损失率（4.48%）高2.1 倍，差异显著（P＜0.05）。

随贮藏时间的延长，对照组腐烂率增长速率也逐渐加快。对照组果实整体腐烂率一直高于冷藏组，在贮藏结束时，对照组的腐烂率为50%，而冷藏组腐烂率在45～105 d一直为2.5%，低温条件使梨果的腐烂率降低了47.5%，两组变化差异显著（P＜0.05），贮藏后期，对照组梨果蜡质含量逐渐降低，而蜡质的存在使果实对病原菌的侵染有较好的抵抗能力。

梨果硬度总体呈下降趋势，贮藏前期略有波动，后期对照组下降迅速。贮藏结束时，对照组的硬度为4.56 kg/cm2，仅为贮藏之前的61.54%，而冷藏组的硬度为5.62 kg/cm2，是贮藏前的75.84%，两组变化差异显著（P＜0.05）。

随贮藏时间延长，两组SSC均呈先上升后下降趋势，贮藏末期，对照组的SSC已经达到了9.9%，为贮藏前的77.34%；而冷藏组的SSC为11.2%，为贮藏前的87.5%，两组之间差异显著（P＜0.05）。

在贮藏期前30 d两组TA质量分数均增加，30 d后均呈下降趋势，冷藏组的TA质量分数下降速率显著低于对照组。贮藏结束时，对照组的TA质量分数由初始的0.155 4%降至0.044 6%，下降71.3%，冷藏组TA质量分数降至0.087 9%，差异显著（P＜0.05）。

两组库尔勒香梨在贮藏过程中总酚质量浓度均呈现先升高后降低的趋势，冷藏组较对照组相比，总酚质量浓度始终较高。

2.3.2 库尔勒香梨蜡质成分变化和贮藏品质变化的相关性分析

表3 常温贮藏中库尔勒香梨表皮蜡质主要成分与贮藏品质的相关性分析Table 3 Correlation analysis between the variation of major epicuticular wax components and storage quality of Korla fragrant pears during normal temperature storage

表4 冷藏过程中库尔勒香梨表皮蜡质主要成分与贮藏品质的相关性分析Table 4 Correlation analysis between the variation of major epicuticular wax components and storage quality of Korla fragrant pears during cold storage

对常温和冷藏条件下库尔勒香梨表皮蜡质相对含量、蜡质主要成分与库尔勒香梨贮藏品质进行相关性分析发现，在蜡质主要成分中，对照组除烷烃与酯类物质，其余成分相对含量都与果实质量损失率和腐烂率显著相关或极显著相关（P＜0.05，P＜0.01），其中烯烃相对含量与二者的相关系数分别为0.967和0.986，均达到极显著水平（P＜0.01），且烯烃相对含量与硬度、SSC、TA质量分数极显著相关（P＜0.01）；而脂肪酸相对含量则与总酚质量浓度显著负相关（P＜0.05）；酯类相对含量与所有指标均无显著相关性（P＞0.05）；蜡质含量与果实质量损失率和腐烂率为显著负相关（P＜0.05），与硬度、SSC、TA和总酚质量浓度均为极显著正相关（P＜0.01）。

而冷藏组蜡质主要成分中，酯类相对含量与质量损失率和TA质量分数分别呈极显著负相关和极显著正相关（P＜0.01），相关系数分别为－0.944和0.908；醇类相对含量与腐烂率的负相关系数最高；脂肪酸相对含量与硬度和SSC相关系数最高，均达极显著水平（P＜0.01）；而所有组分相对含量与总酚质量浓度均无相关性；蜡质含量与SSC、TA和总酚质量浓度均达极显著水平（P＜0.01），相关系数分别为0.967、0.910和0.862。说明果实贮藏中贮藏品质受表皮蜡质含量与成分变化的影响。

3 讨 论

随着贮藏时间的延长，对照组与冷藏组蜡质含量先上升后下降，贮藏前期，蜡质含量增加，这与王晓飞等[26]发现‘粉红女士’苹果在常温贮藏过程中，蜡质含量不断增加，果实表皮不断产生新的蜡质的结果类似。与常温贮藏相比，冷藏能有效抑制贮藏初期库尔勒香梨蜡质含量的增加以及贮藏后期蜡质含量的急速下降，且延缓了蜡质含量高峰的出现。对红富士苹果的研究也发现，在（0±1）℃的贮藏过程中蜡质总量呈降低趋势[27]，这与本研究后期蜡质含量不断降低、整体呈下降趋势的结果一致。

果实采后蜡质化学成分的相互转化是个复杂的生理过程。随着贮藏时间的延长，库尔勒香梨蜡质成分的相对含量也随之改变。在整个贮藏期间，相对含量较高的成分是烷烃，贮藏结束时冷藏组烷烃相对含量比同时期对照组相对含量高7.54%；其次是脂肪酸和烯烃类物质，在贮藏结束时，脂肪酸相对含量最高。宋百成[28]的研究也发现，‘嘎啦’苹果在贮藏初期表皮蜡质化学成分含量最高的是烷烃，占总蜡含量的36.13%，在整个贮藏期间，烷烃含量呈下降趋势，在贮藏末期，果实表皮蜡质成分含量最高的是脂肪酸，占总蜡含量的44.31%。赵晓敏[29]研究发现，在库尔勒香梨贮藏期间，随着醛类、酯类等熔点较高的物质相对含量下降，脂肪酸等熔点相对较低的物质相对含量上升，库尔勒香梨表皮呈现黏手、油渍化现象。

植物表皮蜡质化学成分的变化与果实贮藏品质有一定的关系。Baur等[30]由水分通过人工膜的研究发现，蜡质中的烃、醇、醛、酸能有效阻止水分的运动。水分的散失与果实质量损失率、硬度等贮藏品质息息相关。本研究发现，烯烃和脂肪酸均与果实的质量损失率、腐烂率、硬度、SSC、TA质量分数等指标显著相关。对照组中酯类物质相对含量与贮藏品质均无相关性，醇类相对含量与硬度、总酚质量浓度无相关性，而冷藏组中醛类物质与贮藏品质无相关性，醇类相对含量与SSC、TA质量分数和总酚质量浓度无相关性，这可能是因为贮藏方式的不同而导致蜡质化学组分产生了差异，从而导致了相关性分析结果的差异。

4 结 论

与常温贮藏相比，采后冷库贮藏抑制了库尔勒香梨贮藏前期表皮蜡质含量的增加和后期的减少。其表皮蜡质成分主要包括烷烃、烯烃、脂肪酸、醛、酯和醇类物质，在贮藏期间，烷烃、脂肪酸和烯烃含量相对较高，随着烷烃相对含量的下降，烯烃和脂肪酸相对含量逐渐增加，较常温条件相比，冷藏条件明显抑制了蜡质中脂肪酸、烯烃和前期烷烃相对含量的增加，以及醛类和后期烷烃相对含量的下降，而对醇、酯类物质抑制效果不明显。常温和冷藏组中蜡质含量与蜡质组分均对库尔勒香梨的贮藏品质有显著影响，蜡质含量、烯烃和脂肪酸相对含量与贮藏品质相关指标的相关性较为显著，醇类次之，而醛和酯类物质可能是由于贮藏方式的不同，其含量产生差异，从而导致常温和冷藏组的相关性分析结果不一致。这表明蜡质含量和组分的变化会影响库尔勒香梨的贮藏品质，而蜡质含量与组分是如何影响库尔勒香梨的贮藏品质，此变化机理目前尚不清楚，有待进一步研究。