不同保鲜处理对葡萄果实采后风味物质的影响

姜沛宏，郭风军，陈东杰，张玉华，孙崇德

（1.山东商业职业技术学院，山东济南 250103；2.国家农产品现代物流工程技术研究中心，山东济南 250103）

鲜食葡萄收获期集中，含水量大，组织娇嫩，采后极易出现腐烂、脱粒、干梗、褐变等问题。为保证营养品质和商品价值，通常采用不同的保鲜技术延长其货架期。随着采后保鲜技术的应用，现在我国某些葡萄品种的货架期可长达6 个月[1]。经过长期贮藏，葡萄果粒虽然没有病原菌导致的腐烂变质，但其感官品质与刚采摘的新鲜葡萄相比有很大差异[2]。对消费者而言，购买前首先考虑的是感官、质地和风味，香气风味是鲜食水果商品属性的重要部分，对感官评价起着决定性作用[3]。葡萄的香气成分是判断其品质的重要指标之一，主要包括酯类、醇类、醛类、萜烯类化合物等，这些挥发性香气成分是葡萄典型性风味的主要来源。由于葡萄中挥发性香气成分含量较低，因此选择合适的分析方法尤为重要[4-5]。气相色谱-离子迁 移 谱（gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS）是将顶空的混合气体化合物首先经过气相色谱（GC）的毛细管柱，被快速预分离[6]，再依次经离子迁移谱（IMS）电离室氚源辐射的氮气而被离子化；根据离子质量大小和结构差异在特定漂移电压的电场中迁移速度不同，而对不同物质、甚至同分异构的物质实现高灵敏度的识别，是检测挥发性有机化合物的新型技术之一，已应用于食品风味分析、品质评价和环保安全评估等领域[7-8]。

由于葡萄采后仍进行新陈代谢，经过低温、气调[9]、化学熏蒸[10]、涂膜[11]等防腐保鲜处理后葡萄挥发性风味物质的种类和数量在采后贮藏过程中不断变化[12]，因此有必要采取相应的保鲜方式来保护挥发性风味物质，而不同保鲜方式对葡萄挥发性风味物质的影响的相关报道较少。本试验测定了葡萄采后经传统SO2熏蒸、1-MCP 和纳他霉素复配涂膜三种保鲜方式处理后，在不同冷藏期的货架品质和挥发性风味物质，分析了不同保鲜处理方式对葡萄采后的保鲜效果，以期明确不同保鲜措施对挥发性风味物质的影响，为进一步开发适合葡萄保鲜的高效、无毒、环保的专用保鲜剂提供数据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验葡萄品种为‘藤稔’，2019 年8 月采自山东长广农业科技股份有限公司葡萄试验基地。清晨采后2 h 运至山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室，送达后及时剔除残次果粒，选择成熟度、颜色、大小均匀一致，无病虫害和机械伤的果穗经4 ℃预冷12 h，放于温度-1～0 ℃，湿度85%～95%，氧气含量2%～3%，二氧化碳含量3%～5%的气调冷库中贮藏。

低密度聚乙烯保鲜袋，由山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室研发提供；SO2缓释包，由国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）研发提供；1-MCP 缓释片，品牌“鲜博士”，购自陕西省礼泉县化工有限实业公司；纳他霉素，购自浙江新银象生物工程有限公司，纯度50%；普鲁兰糖，由山东福瑞达医药集团有限公司提供，纯度为99%。

1.2 仪器与设备

Flavour Spec 气相离子迁移谱联用仪，德国G.A.S 公司；内置500 V/cm 电场强度、300 MBq 辐射氚（H3）、5 kV漂移电压、98 mm 迁移管的IMS 标准模块，内径0.53 mm、1 μm 膜厚、15 m 长的SE-54 型气相色谱毛细管柱。

1.3 保鲜处理方法

保鲜处理设计4 个试验组，包装材料均选用实验室自制研发的低密度聚乙烯保鲜袋，双层厚度45 μm。对照组为葡萄采后未经其他处理，预冷后使用保鲜袋包装贮藏；SO2组和1-MCP 组为预冷后分别采用SO2缓释包和1-MCP 缓释片熏蒸处理48 h 后取出，使用保鲜袋包装贮藏；Nata 组为采前一晚喷涂0.05%纳他霉素和0.25%普鲁兰糖复配制成的涂膜保鲜液，待次日早晾干后采摘，经预冷后使用保鲜袋包装贮藏。

1.4 GC-IMC 测定条件

顶空孵化温度40 ℃、孵化时间15 min，孵化转速500 r/min。载气为高纯氮气（≥99.999%），色谱柱温度60℃、色谱运行时间20 min，载气的流速梯度设置为2.00 mL/min，保持2 min，在2 min 内线性增至100.00 mL/min后保持。顶空进样针温度45 ℃，进样量300 μL，采用不分流模式，清洗时间0.50 min。

1.5 检测方法

将样品破碎后，称取5.00 g 置于20 mL 的顶空进样瓶中孵化，使用加热的进样针抽取瓶内的顶空组分，通过气相离子迁移谱仪分析挥发性组分。

1.6 数据分析方法

使用仪器配套的分析软件LAV（laboratory analytical viewer）查看分析谱图；使用Reporter 插件对比样品之间的谱图差异（二维俯视图和三维谱图）；Gallery Plot 插件用于指纹图谱对比；Dynamic PCA 插件可进行动态主成分分析；GC×IMS Library Search 应用软件内置的NIST数据库和IMS 数据库可对物质进行定性分析。

2 结果与分析

2.1 葡萄挥发性有机物的二维谱图分析

图1 为‘藤稔’葡萄挥发性化合物成分的GC-IMS 二维谱图，纵坐标表示保留时间，横坐标表示离子迁移时间，红色垂直线表示反应离子峰（reaction ion peak，RIP），RIP 右侧的每个点代表一种挥发性有机物，蓝色为背景，红色代表物质成分，颜色越深含量越高。由图可以看出，葡萄挥发性组分可通过GC-IMS 技术很好地分离，使用外标物质作参考计算每种化合物的保留指数，基于样品气相色谱保留时间和离子迁移时间可对挥发性组分进行定性分析，对其建立标准曲线后可对挥发物含量进行定量分析。以现有的软件内置NIST 气相保留指数数据库与G.A.S 的IMS 迁移时间数据库进行二维定性，检出包括酯类、醇类、萜烯类、醛类、酮类、酸类、吡嗪类7 组，共42 种挥发性风味物质（见第11 页表1），表中序号与图1 中编号代表同一种物质。

表1 样品挥发性组分的GC-IMS 定性Table 1 The sample volatiles identified by GC-IMS

图1 葡萄的GC-IMS 二维谱图Fig.1 GC-IMS two-dimensional spectrum of grapes

2.2 葡萄贮藏期风味物质变化

葡萄采后生物体仍在维持新陈代谢，挥发性风味物质随着成熟度的不同而不断变化[13]。图2 为CK 对照组葡萄在不同贮藏时期的GC-IMS 三维谱图，为方便对比不同贮藏期样品的挥发性有机物差异，Gallery Pot 插件可将三维谱图转换为二维指纹图谱（见下页图3），更清晰地反映各类化合物的变化情况。

图2 CK 对照组葡萄在不同贮藏时间的GC-IMS 三维谱图Fig.2 GC-IMS 3D spectra of grapes in CK control group at different storage time

图3 对照组葡萄在不同贮藏时间的GC-IMS 指纹图谱Fig.3 GC-IMS fingerprints of grapes in CK at different storage time

由图3 所示，将CK 对照组葡萄在不同贮藏时间的离子迁移特征峰汇总图分为A、B、C、D 四个区域。区域A为含量变化相对一致的23 种物质，包括丙酮、乙酸丁酯、正己醇、丁酸丙酯、月桂烯、罗勒烯和乙醇等；区域B 为随着贮藏期的延长，含量明显降低的11 种物质，包括甲基丁酯、丙酸乙酯、己酸甲酯等；区域C 为随着贮藏期的延长逐渐释放增加的风味物质，主要有正己醇、己酸丙酯和正戊酸3 种；区域D 为直至贮藏末期才出现的5 种物质，包括(E)-2-己烯-1-醇（二聚体）、正戊醇、正己酸乙酯、反-2-辛烯醛和乙酸异丁酯。

2.3 不同保鲜处理葡萄采后风味物质的变化

经过低温、气调、化学熏蒸、涂膜等防腐保鲜处理后葡萄挥发性风味物质的种类和数量在采后贮藏过程不断变化。由图4 可知，葡萄的主要风味物质为酯类、醇类、醛类和萜烯类物质；1 号区域的1-戊醇、1-己醇、E-2-己烯醇，2 号区域的乙酸丁酯、己酸甲酯、己酸丙酯、3-甲基丁酸乙酯等物质，在CK-0 d 样品中含量较高，Nata-0 d 中稍低，而后随着储存时间的增加而减少；SO2-14 d 与SO2-42 d 样品中3-己烯醇（3、4 号区域）的含量较高；5号区域的物质是葡萄风味的主要成分，有乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、乙酸丙酯等，28 d 样品中普遍较低，42 d 样品中较高，每一批样品中，SO2保鲜处理的葡萄中风味物质含量稍低；6 号、8 号区域为萜烯类物质，Nata 保鲜处理的葡萄中含量较高，有月桂烯、柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、β-罗勒烯等；1-MCP-14 d 样品中还含有较多的2-甲基丙酸乙酯、乙酸异丁酯（7 号区域）等。相比而言，1-MCP 处理和纳他霉素复配涂膜的保鲜方式在储藏后期，可以更好地保留葡萄原有的风味物质，而经SO2熏蒸后，在贮藏14 d 和42 d 都出现了3-己烯醇等衍生香味物质。

图4 不同保鲜处理方式下各组样品随贮藏时间挥发性风味物质的变化Fig.4 Changes of volatile flavor substances with storage time in each group under different preservation methods

2.4 货架期分析

PCA 是将多个指标通过降维转换成少数几项具有代表性综合指标的一种多元统计分析方法。通常认为累计贡献率超过75%，表明基本包含样品的信息。根据MeV 插件的3D-PCA 分析样品相关性可知，葡萄不同保鲜处理组的前两主成分累计贡献率仅为55%，说明这两个主成分尚未完全反映葡萄保鲜处理组别间的所有特征。但由图5 可以看出，同一贮藏阶段的葡萄气味物质谱图数据大致聚集在一起，不同贮藏期的样品尚可以得到较好地区分，且没有明显重叠区域，说明采用GC-IMS技术结合主成分分析，样品可按货架期进行很好的分类。

图5 不同保鲜处理的货架期分析Fig.5 Shelf life analysis of different preservation treatments

3 结论

本文采用传统SO2熏蒸、1-MCP 和纳他霉素复配涂膜三种保鲜方式处理鲜食葡萄，通过对不同冷藏期挥发性风味物质的测定和对比，明确了不同保鲜技术对挥发性风味物质的影响。实验得出，基于GC-IMS 检测到的42 种挥发性风味物质，主要为酯类、醇类、萜烯类、醛类、酮类、酸类和吡嗪类。随着贮藏时间的延长，含量变化相对一致的物质包括丙酮、乙酸丁酯、正己醇、丁酸丙酯、月桂烯、罗勒烯和乙醇等；含量明显降低的物质有甲基丁酯、丙酸乙酯、己酸甲酯等；正己醇、己酸丙酯和正戊酸则随着贮藏期的延长得以逐渐释放而增加；(E)-2-己烯-1-醇（二聚体）、正戊醇、正己酸乙酯、反-2-辛烯醛和乙酸异丁酯直至贮藏末期才出现。总之，采用GC-IMS 技术结合主成分分析，可为葡萄按货架期分类的实现提供理论基础。