不同贮藏条件下花椒香气成分及代谢关键酶活性的变化规律

罗 凯 张 琴 李美东 王 丽 黄秀芳

（湖北民族大学生物科学与技术学院 湖北恩施445000）

植物及其果实的香气成分与植物种类、 遗传及生产地域有直接的关联性[1-3]，然而其香气成分在采摘后的变化不仅与植物本身种类有关， 还与贮藏温度、贮藏方式、贮藏时间以及果实体内的与香气成分代谢相关的生物酶对其香气成分的保存与变化有十分显著的影响[4-8]。文献报道，低温贮藏能够延缓猕猴桃果实的成熟速度， 从而保持猕猴桃的品质[9-10]；赵云峰等[11]研究了热处理对龙眼果实采后品质变化的影响， 发现热处理能够抑制果实的呼吸强度，从而延缓其衰老速度；梁爽等[12]研究发现能量调控可以延缓草莓果实的衰老速度；张鹏等[13]发现气调保藏对樱桃贮藏有利。 果实香气成分的合成代谢途径研究发现， 香气成分的合成主要有脂肪酸代谢途径、氨基酸代谢途径、单糖途径以及其它代谢途径[14-15]。研究发现脂肪酸代谢途径的关键酶为脂氧合酶， 果实中的部分清香型的挥发性物质与其代谢途径相关； 乙醇脱氢酶与醇类香气成分的合成关系明显； 醇酰基转移酶是酯类香气成分合成过程中的关键酶之一， 其活性高低与酯类香气成分合成关系显著[16-17]。

花椒被称作“八大调味品”之一，既是家庭常用烹调调料，又是一种传统的中药，有散寒、杀虫等功效，花椒的香气在这些功效中起到重要作用，然而花椒采摘后在贮藏期间香气会不断减弱。 本文研究花椒果实采后不同贮藏条件下香气成分及与其代谢相关的酶活性的变化规律， 研究其香气成分变化与贮藏条件的关系以及与代谢关键酶活性的关联性。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

苯甲基磺酰氟、 萘乙酰胺、5，5'-二硫代双（2-硝基苯甲酸）、乙酰辅酶A、聚乙二醇辛基苯基醚、亚油酸钠均为分析纯级，购于上海源叶生物科技有限公司；聚乙烯吡咯烷酮、三羟甲基氨基甲烷等均为分析纯级， 购于国药集团化学试剂有限公司；其余试剂均为分析纯级。超纯水；花椒果实，购于湖北恩施九叶青花椒公司， 于田间现场采收后及时处理。

气相色谱-质谱仪（Agilent 7890B/5977b），美国安捷伦公司；低速冷冻离心机（DL-8000C），上海安亭科学仪器厂；电热鼓风干燥箱（GZX-9140 MBE），上海博迅实业有限公司医疗设备厂；紫外-可见分光光度计（WFZ-UV-2000），尤尼柯（上海）仪器有限公司；电子天平（BS224S），赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试验材料处理 选取新鲜的花椒， 采用不同的贮藏方式：常温贮藏，0～4 ℃低温非真空贮藏，真空包装常温贮藏，真空包装低温贮藏（0～4 ℃），风干后常温贮藏。

花椒香气提取前处理：称取2.0 g 花椒于顶空瓶，立即密封顶空瓶。将样品瓶置于加热的磁力搅拌器上， 在50 ℃的恒温水浴锅中平衡40 min，将萃取头（取样前在气相色谱进样口老化处理1 h，老化温度250 ℃）插入顶空瓶中萃取40 min，然后将手动SPME 装置插入气相色谱（GC）进样口，在相同温度下解吸附3.5 min，同时启动仪器收集数据[11]。

1.2.2 脂肪氧合酶活性检测 脂肪氧合酶活性检测参考文献[17]、[18]。

1.2.3 乙醇脱氢酶活性检测 乙醇脱氢酶活性检测参考文献[19]。

1.2.4 醇酰基转移酶活性检测 醇酰基转移酶活性检测参考文献[20]。

1.2.5 香气成分提取与检测分析 花椒挥发性成分的分析方法采用气相色谱质谱法[21]。 气相色谱条件： 色谱柱122-5532 为DB-5MS （30 m×0.25 mm×0.25 μm）色谱柱，进样口温度250 ℃；升温梯度：以5 ℃/min 升至150 ℃梯度，再以4 ℃/min 升至250 ℃。载气He。检测器温度280 ℃。质谱条件：EI 离子源，离子源温度230 ℃，电离电压70 eV，前进样口温度250 ℃，四极杆温度150 ℃，扫描范围35 ～450m/z，电离方式：EI，检索谱库：NIST[5][22]。

2 结果与讨论

2.1 新鲜花椒香气成分分析

为了检测花椒的新鲜状况， 检测了刚采摘的新鲜花椒的香气成分，结果见表1。

表1 新鲜花椒香气物质成分检测结果Table 1 Detection results of the aroma components of fresh Zanthoxylum bungeanum Maxim

（续表1）

结合现有文献资料及试验检测结果得出花椒中的主要香气成分有烃、醇、酮、酯等几类物质，其中烃类15 种，醇13 种，酮、酸的种类和数量都较少。 花椒的主要呈香物质包括芳樟醇、β-月桂烯、α-蒎烯、反式β-罗勒烯、松油醇、橙花叔醇、乙酸芳樟酯等。从物质的结构看，大部分主要香气成分为异戊二烯类物质， 而且主要香气成分很多是异构体，如芳樟醇、香叶醇、橙花醇和香草醇[22]。

2.2 真空包装常温贮藏花椒香气与酶活的关系

在开始试验的1 周， 因未经处理的新鲜花椒已发霉变质，不能食用，此时测定没有意义，故未检测相关指标。 只对其它4 种贮藏条件下的花椒进行酶活测定和香气成分的提取、分析。

分析图1、2、3 可知， 真空常温处理的花椒在存放过程中特征香气成分芳樟醇含量先上升后下降，第1 次试验时芳樟醇含量为41.025%，第3 次为53.787%，之后不断下降，其它主要芳香物质如β-月桂烯、橙花叔醇、α-蒎烯、反式β-罗勒烯、松油醇、乙酸芳樟酯等的含量大都呈下降趋势，如乙酸芳樟酯含量的变化，3 次检测结果分别为2.847%，0.987%， 提取的花椒香气种类也有所减少。随着存放时间的延长，乙醇脱氢酶和脂肪氧合酶活性均不断降低，最后下降很慢，而醇酰基转移酶活性先增加后降低， 且乙醇脱氢酶活性均大于脂肪氧合酶活性。

2.3 真空包装冷冻贮藏花椒香气与酶活的关系

分析图4、5、6 可得出， 真空冷冻处理的花椒随着存放时间的延长，芳樟醇含量先上升后下降，初次测定其含量是35.672%， 第3 次测定为40.248%，之后随存放时间的延长，其含量不断下降。其它芳香物质如β-月桂烯、α-蒎烯、反式β-罗勒烯、松油醇、橙花叔醇、乙酸芳樟酯等含量大都呈下降趋势，如α-蒎烯含量变化为0.511%，0.429%，之后不断下降。 除花椒的主要香气物质减少外，提取并分析花椒香气成分，其香气物质的种类有所减少。随着存放时间的延长，乙醇脱氢酶和脂肪氧合酶活性均不断降低，最后下降很慢，而醇酰基转移酶活性先增加后降低。

2.4 低温（0～4℃）贮藏条件下花椒香气与酶活的关系

分析图7、8、9 可得出，随着存放时间的延长，低温放置处理的花椒香气物质变化为： 芳樟醇含量先上升后下降， 其含量变化为30.968%，35.992%，之后其含量不断下降；其它主要芳香物质如β-月桂烯、α-蒎烯、反式β-罗勒烯、松油醇、橙花叔醇、乙酸芳樟酯等含量大都呈下降趋势，如α-蒎烯变化为0.546%，0.355%，之后不断降低。花椒的主要香气物质总体呈减少趋势。 随着存放时间的延长， 乙醇脱氢酶和脂肪氧合酶活性均不断降低，最后下降很慢，而醇酰基转移酶活性先增加后下降。

图1 花椒真空常温包装贮藏1 周的香气成分气相色谱图Fig.1 Gas chromatographic analysis of volatile components of Zanthoxylum bungeanum after vacuum storage for one week

图3 真空包装常温贮藏的花椒香气成分代谢关键酶活性变化Fig.3 Changes of key enzyme activities of aroma components in Zanthoxylum bungeanum Maxim stored in vacuum at room temperature

2.5 烘干后常温贮藏花椒香气与酶活的关系

图4 花椒真空包装冷冻（-18 ℃）贮藏1 周的香气成分气相色谱图Fig.4 Gas chromatograph of aroma components of Zanthoxylum bungeanum after vacuum storage （-18 ℃）for one week

图5 花椒真空包装常冷冻（-18 ℃）贮藏3 周的香气成分气相色谱图Fig.5 Gas chromatograph of aroma components of Zanthoxylum bungeanum after vacuum storage （-18 ℃）for three weeks

图6 真空包装冷冻的花椒贮藏过程中香气成分代谢关键酶活性变化Fig.6 Changes of key enzymes activities of volatile components in Zanthoxylum bungeanum Maxim stored in vacuum packaging

分析图10、11、12 可得出，烘干常温处理的花椒随着存放时间的延长， 芳樟醇含量先上升后下降，其含量变化为16.820%，21.629%，之后不断下降；其它芳香物质如β-月桂烯、α-蒎烯、反式β-罗勒烯、松油醇、橙花叔醇、乙酸芳樟酯等含量大都呈下降趋势， 如β-月桂烯含量变化为1.062%，0.511%，其后不断降低。根据吸光度与酶活之间的关系，随着存放时间的延长，乙醇脱氢酶和脂肪氧合酶活性均不断降低，最后下降很慢，而醇酰基转移酶活性先增加后降低。

图7 花椒保鲜袋包装低温（0～4℃）贮藏1 周的香气成分气相色谱图Fig.7 Gas chromatograph of aroma components in Zanthoxylum bungeanum Maxim after packaging at low temperature （0-4 ℃）for one wee

图8 花椒保鲜袋包装低温（0～4 ℃）贮藏3 周的香气成分气相色谱图Fig.8 Gas chromatograph of aroma components in Zanthoxylum bungeanum Maxim after packaging at low temperature （0-4 ℃）for three weeks

图9 低温（0～4 ℃）贮藏的花椒贮藏过程中香气成分代谢关键酶活性变化Fig.9 Changes of key enzymes activities of volatile components in Zanthoxylum bungeanum Maxim stored at low temperature （0-4 ℃）

图10 花椒烘干后常温贮藏1 周的香气成分气相色谱图Fig.10 Gas chromatogram of volatile components in dried Zanthoxylum bungeanum Maxim after one week of storage at room temperature

图11 花椒烘干常温贮藏3 周的香气成分气相色谱图Fig.11 Gas chromatogram of volatile components in dried Zanthoxylum bungeanum Maxim after three weeks of storage at room temperature

图12 烘干常温保存花椒贮藏过程中香气成分代谢关键酶活性变化Fig.12 Changes of key enzymes activities of volatile components in Zanthoxylum bungeanum Maxim stored at ambient temperature after drying

3 结论

植物果实在贮藏过程中香气成分随贮藏时间的延长而发生改变， 通常状况下香气成分含量下降。 然而， 部分香气成分在其内在代谢酶的作用下， 也会出现增加的现象。 在花椒果实贮藏过程中，本试验设计4 种贮藏条件，其中真空包装常温贮藏的花椒香味物质保存最好， 且同一香气成分含量在相同贮藏时间内也较其它贮藏方式的高，香味物质含量下降趋势最为缓慢。 烘干后常温贮藏的花椒香味物质种类和相对含量最少， 这可能是因为烘干过程中花椒的一部分香味物质挥发或受到破坏， 相对于其它贮藏条件的花椒香气保存最不完整。 未经其它处理的低温贮藏的花椒存放过程中可能受到外界空气的影响， 香味物质出现异构化，致香味物质含量降低。真空包装后冷冻贮藏的花椒香气成分含量及种类变化仅次于真空包装常温贮藏，其原因是在冷冻状态下保存的花椒，其关键酶活性受到抑制， 致部分香味物质无法生成或生成速率下降，最终使香气成分含量较低。

花椒采后贮藏过程中，其生理作用并未停止，与新鲜状态比较，发生一定的变化，因此与香气成分合成相关的代谢关键酶活性也随之变化。 花椒在存放过程中， 醇酰基转移酶活性呈先增加后下降趋势， 结合花椒香气成分中醇类物质尤其是芳樟醇出现的规律， 花椒香气代谢中醇酰基转移酶活性的变化规律与芳樟醇物质含量的变化规律一致。 芳樟醇为花椒的主要香气成分，其含量最高，结合其阈值，芳樟醇为花椒的特征呈味物质，推断花椒香气代谢也呈先活跃后减慢的趋势。 醇酰基转移酶活性在真空常温下最高， 其它两种酶在低温放置时酶活较另两种处理酶活高，保存效果好。然而，随着贮藏时间的延长，其活性下降很快，这一规律也与花椒香气成分在贮藏过程中的变化规律一致。 本文的缺陷在于未检测每条合成途径的系列关键酶活性， 如果能够对比分析系列关键酶活性与香气成分的变化， 则可明确花椒在贮藏过程中香气成分的变化规律。 后续将从这方面及蛋白表达等方面开展研究， 为花椒采后贮藏提供更科学的依据。