1-MCP 处理结合低温贮藏对香梨果实挥发性成分的影响

魏骊霏，高振正，蔡啸宇，党艳青，王婷婷，2*

（1.塔里木大学食品科学与工程学院，新疆阿拉尔 843300）（2.南疆特色农产品深加工兵团重点实验室，新疆阿拉尔 843300）（3.塔里木大学园艺与园林学院，新疆阿拉尔 843300）

库尔勒香梨（PyrussinkiangensisYu）是新疆的特色水果之一，果实皮薄质脆肉丰，多汁味甜，具有独特的香气，深受消费者的青睐[1]。挥发性成分是果实香气的主要来源，是对果实风味评价的重要指标，也是构成果品质量和影响消费者接受性的重要因素，具有成分复杂、含量低的特点[2,3]。因此，开展香梨果实中挥发性成分及特征香气的研究具有重要意义。目前，关于香梨特征香气的研究已有文献报道，陈计峦等[4]采用气相色谱-质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）分析了香梨汁的挥发性成分，一共鉴定出43 个化合物，其中己酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸己酯、己醛、丁酸乙酯和α-法尼烯的相对含量较高，Yao 等[5]也发现挥发性酯是梨果肉香气的主要贡献者，且不同品种中不同浓度的挥发性酯决定了其感官属性和消费者偏好；古丽加依娜等[6]采用固相微萃取和静态顶空法结合GC-MS 分析了砂梨和库尔勒香梨的挥发性成分，发现香梨中挥发性成分总量和醛类比3 个砂梨品种的含量高，己醛、2-己烯醛和己酸乙酯是香梨主要的香气成分；李芳芳等[7]分析了套袋对库尔勒香梨香气成分的影响，发现香梨果实中醛类相对含量最大，占66.67%，其次为醇类，占24.65%，而酯类、烃类和酮类的相对含量较小，并且套袋后各类香气物质的含量均有不同程度下降。从现有文献报道来看，库尔勒香梨中主要香气成分已基本清楚。

香梨在采后贮藏期间的研究主要集中于1-甲基环丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP）[8,9]处理。1-MCP是一种乙烯抑制剂，能抑制果实衰老，达到保鲜作用[10]。研究发现1-MCP 处理可以有效抑制芒果[11]、南果梨[12]、李[13]等水果的软化，延长其货架期。由于果实挥发性成分种类及含量受品种[14]、气候[2]、生长期[15]、贮藏[16]、加工等因素影响较大，然而目前鲜有文献报道库尔勒香梨贮藏过程中挥发性成分的变化。因此，本研究以库尔勒香梨为研究对象，通过1-MCP处理结合低温贮藏，采用GC-MS 技术分析香梨在贮藏过程中挥发性成分的变化，为库尔勒香梨的贮藏保鲜提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2021 年9 月初，库尔勒香梨采摘于新疆阿拉尔市十团梨园，采收成熟度一致、带果柄、果皮色泽基本一致、果形整齐、无机械损伤、无病虫害的果实，装入中转箱，并及时运回实验室。

1.2 试验试剂

1-MCP，黑龙江省大地丰农业科技开发有限公司；正构烷烃混标（C8-C20），美国Sigma 公司；环己酮、乙醇、氯化钠等均为分析纯试剂。

1.3 试验仪器

7890B-7000D 气相色谱-质谱联用仪（GC-MS），美国Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头，美国Supelco 公司；PC420D 恒温磁力搅拌器，美国Corning 公司。

1.4 试验方法

1.4.1 样品预处理

将库尔勒香梨随机分为两组，第一组为对照组（CK），每个香梨用拷白纸包果，外套网袋后装箱；第二组为1-MCP 处理组（1-MCP），每个香梨用拷白纸包果，外套网袋后装箱，并在果实上方放1 袋1-MCP（0.50 g/袋，有效成分含量：0.03%），然后放置在4 ℃，相对湿度90%～95%的冷库贮藏。于0、30、60、90、120 d 依次取样，每次取10 个果用于挥发性成分分析。

1.4.2 顶空固相微萃取

将香梨果实去核切块后，放入组织匀浆机中匀浆，准确称取香梨果浆10.0 g 至样品瓶中（事先加入3.0 g氯化钠和磁力搅拌转子），然后加入10 µL 环己酮乙醇溶液（φ=1%）作为内标，封盖后在磁力搅拌器上（300 r/min）室温平衡30 min，再顶空固相微萃取30 min，最后进样解析3 min。

1.4.3 GC-MS 条件

1.4.3.1 气相色谱条件

色谱柱：VF-WAX ms 毛细管色谱柱（60 m×0.25 mm×0.25 µm，美国Agilent）；载气为He 气，流速1.20 mL/min；进样口温度250 ℃，检测器温度240 ℃；升温程序：40 ℃保持3 min，以3 ℃/min 升到100 ℃，然后以5 ℃/min 升到180 ℃并保持5 min，再以10 ℃/min 升到240 ℃并保持5 min。

1.4.3.2 质谱条件

电离方式为EI；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；传输线温度270 ℃；灯丝电流0.20 mA；扫描质量范围30～550 u。

1.4.3.3 鉴定方法

检测到的化合物经计算机检索，与数据库（NIST17）相匹配，只选取相似指数（SI）高于80的化合物；并采用正构烷烃混标（C8-C20）在相同条件下进行分析，参照刘园等[17]的方法计算各挥发性成分的保留指数（RI），根据RI 进一步鉴定化合物；同时以环己酮为内标，对鉴定出的化合物进行定量分析。

1.5 数据分析

所有处理均重复三次，结果用x±s 表示，采用SPSS 20.0 进行方差分析，并进行Duncan’s 多重比较（P＜0.05）；采用Unscrambler V10.1（CAMO ASA，Trondheim，Norway）进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 香梨果实中挥发性成分

在库尔勒香梨低温贮藏过程中，通过NIST17 数据库及RI 对获得的未知色谱峰的鉴定，从样品中共鉴定出20 种挥发性成分，其中酯类14 种、醇类2 种、醛类3 种、萜烯类1 种，鉴定出的化合物的保留时间、分子式、中英文名称及保留指数见表1。

表1 香梨挥发性成分的保留时间、分子式、中英文名称及保留指数Table 1 Retention time,molecular formula,Chinese and English name and retention index of volatile components of fragrant pear

2.2 香梨贮藏过程中挥发性成分的变化

采用GC-MS 分析低温贮藏过程中不同时期香梨果实挥发性成分的变化，总离子流色谱图见图1，挥发性成分含量测定结果见表2。由香梨挥发性成分的总离子流图（图1）可以看出，贮藏初期（第0 天）香梨挥发性成分的总离子流图色谱峰少且峰高也低，随着低温贮藏时间延长，香梨挥发性成分的总离子流图中色谱峰的数量及峰高都明显增加。

图1 低温贮藏过程中香梨挥发性成分的总离子流图Fig.1 Total ion flow diagram of the volatile components of the fragrant pear during low-temperature storage

在低温贮藏过程中，香梨中挥发性成分含量的变化见表2。由表2 可以看出采用1-MCP 处理结合低温贮藏对香梨果实挥发性成分的影响显著（P＜0.05）。在贮藏初期（第0 天），香梨果实中只检测出19 个挥发性成分，挥发性成分的总含量为52.72 µg/kg，其中己醛、2-己烯醛、苯甲酸乙酯、苯甲醛、己酸乙酯、己醇、3-己烯-1-醇等化合物的含量较高，超过了1.0 µg/kg，而其余成分的含量都低于1.0 µg/kg，说明贮藏初期香梨果实中主要挥发性成分为醛类，这与文献报道的结果基本一致[4,18]。随着贮藏时间延长，1-MCP 处理组（1-MCP）和对照组（CK）香梨果实中大部分挥发性成分的含量发生了显著变化（P＜0.05）。在这些挥发性成分中，己醇、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、2-己烯-1-醇，乙酸酯、庚酸乙酯、丁酸己酯、辛酸乙酯和丁酸-2-己烯酯的含量随着贮藏时间延长而增加，己酸乙酯作为梨的特征挥发性成分[19]，其变化尤为明显，从初始的3.67 µg/kg（第0 天）增加至57.46 µg/kg（CK120），成为香梨果实中含量最高的挥发性成分，而3-己烯-1-醇、苯甲醛、苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯的含量随着贮藏时间延长而减少；α-法尼烯是香梨中检测出的唯一萜烯类挥发性成分，其含量相对较低，在贮藏过程中变化不显著（P＞0.05）；己醛和2-己烯醛具有青草香味，是香梨贮藏初期的主要挥发性成分，它们的含量随着贮藏时间延长呈先增加后减少的趋势。

贮藏后期（第120 天）时，（CK120）香梨果实中挥发性成分检测出20 个挥发性成分，1-MCP 处理组（1-MCP）和对照组（CK）香梨中挥发性成分的总含量分别为142.18 和169.60 µg/kg，其含量是贮藏初期（第0 天）香梨果实挥发性成分含量的2.70 和3.22 倍，其中己醇、己醛、2-己烯醛、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯、2-己烯-1-醇，乙酸酯等化合物的含量较高，超过了1.0 µg/kg。在这些挥发性成分中，乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯和辛酸乙酯的变化尤为明显，在贮藏后期（第120 天）它们的含量是贮藏初期（第0 天）的10 倍以上，尤其是对照组（CK120）的乙酸乙酯是贮藏初期（第0 天）29.85 倍。陈杨杨[20]研究了五个品种的梨果实在4 ℃下贮藏后香气含量的变化，其中库尔勒香梨的香气含量在贮藏后期较贮藏前期增加，这与本试验结果相似。乙酸乙酯是一种微带果香的酯，它的水平升高通常与过熟和/或无氧代谢有关[21]，说明在贮藏过程中乙酸乙酯可作为香梨果实品质监测指标。

从香梨果实中检测出的挥发性成分包括醇类、醛类、酯类和萜烯类，其中醛类和酯类的含量较高，醇类和萜烯类含量相对较低，说明醛类和酯类是香梨果实中主要的挥发性成分（图2）。在贮藏初期（第0 天），香梨果实中醛类的含量最高，占挥发性成分总量的61.51%，这与李芳芳等报道的结果相似[7]，随着贮藏时间延长，醛类含量呈先增加后降低的趋势，然而醛类占挥发性成分总量的百分率持续下降，在贮藏后期（第120 天），1-MCP 处理组和对照组的醛类占挥发性成分总量的百分率分别降至44.44%和28.32%；酯类的含量在贮藏初期（第0 天）仅次于醛类，占挥发性成分总量的30.82%，随着贮藏时间延长，酯类含量呈持续上升趋势，在贮藏120 d 时，1-MCP 处理组和对照组的酯类占挥发性成分总量的百分率分别增加至54.38%和68.27%；醇类含量也随贮藏时间延长而稳定增加，而杜林笑[22]关于1-MCP 处理库尔勒香梨的研究中发现，贮藏前期香梨果实的香气成分含量最高为醇类，1.0 和5.0 μL/L 1-MCP 处理的果实中醇类相对含量分别为25.35%、17.62%；在贮藏中期和贮藏末期，1-MCP 处理组和对照组香梨果实香气成分含量最高均为醛类，这与本研究有明显区别，可能是因为香梨的种植地、成熟批次与采摘时间不同所致。王震等[23]在苹果低温贮藏试验中，发现酯类、醇类和总的挥发性成分随贮藏时间延长而增加，与本研究结果基本一致。此外，1-MCP 处理组醇类、酯类和总挥发性成分均比对照组低（P＜0.05），说明采用1-MCP 处理能够抑制香梨贮藏过程中挥发性成分的产生及变化，这与Hendges 等[24]的研究结果相似。

2.3 香梨贮藏过程中挥发性成分变化的主成分分析

以第0 天、1-MCP 处理组（M）和对照组（CK）的样品中挥发性成分的含量为数据进行主成分分析，获得了样品的挥发性成分的主成分载荷图（图3）。在本研究中，PC-1 和PC-2 的累积百分率达到了99%，说明这两个主成分能够很好地解释原有数据的变化。由图3 可以直观地看出，不同样品与各挥发性成分间的相关关系，样品及挥发性成分在图中所处位置及其距离远近，反应了彼此间的相关性。通过主成分分析，将众多样品和挥发性成分指标实现了区分，香梨样品主要分布载荷图的中间，苯甲醛、3-己烯-1 醇、苯甲酸乙酯和苯甲酸甲酯出现在左下方，己醛和己烯醛出现载荷图的右上方，而己醇、α-法尼烯和其余酯类出现在右侧中间位置。第0 天和第30 天（CK30 和M30）样品分布在左侧中间，与苯甲醛、3-己烯-1 醇、苯甲酸乙酯和苯甲酸甲酯的距离近，而随着贮藏时间延长，第120 天（CK120）位于右侧下方，它与酯类（不包括苯甲酸乙酯和苯甲酸甲酯）距离近。此外，在M120处理与CK120 的距离较大，而M120 与CK90 的距离近，说明1-MCP 处理贮藏120 d 与对照组90 d 的挥发性成分组成相似，采用1-MCP 处理能抑制香梨果实挥发性成分的变化。

图3 香梨果实挥发性成分的主成分分析Fig.3 Principal component analysis of the volatile components of fragrant pear fruit

3 结论

挥发性成分是构成果品质量的重要因素之一，然而果实挥发性成分种类及含量受品种、气候、生长期、贮藏、加工等诸多因素影响。库尔勒香梨是新疆重要的特色果品之一，目前香梨贮藏过程中理化品质方面的研究报道较多，而有关贮藏过程中挥发性成分的研究鲜有报道。本研究采用GC-MS 技术分析了1-MCP处理结合低温贮藏对香梨挥发性成分的影响，共检测出20 种挥发性成分，第0 天的香梨果实中己醛、2-己烯醛、苯甲酸乙酯、苯甲醛、己酸乙酯、己醇、3-己烯-1-醇等化合物的含量较高，超过了1.0 µg/kg，其中醛类的含量占比最高（61.51%）；随着贮藏时间延长，香梨果实中醛类物质含量先增加后减少，萜烯类无明显变化，而酯类、醇类和总挥发性成分均稳定增加，尤其是酯类增加幅度最大，在贮藏第120 天时，1-MCP 处理组和对照组的酯类从第0 天的26.55 µg/kg分别增加至77.32 和115.80 µg/kg，并成为香梨果实中占比最大的挥发性成分种类。此外，1-MCP 处理能够抑制香梨果实中挥发性成分的变化，尤其对乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸乙酯等酯类挥发性成分的形成抑制效果明显。综合来看，低温贮藏过程中，香梨果实会产生大量挥发性成分，形成具有成熟果实的香气，而1-MCP 处理能够抑制香梨贮藏过程中挥发性成分的产生，从而延长香梨的贮藏期。此外，乙酸乙酯和己酸乙酯在香梨贮藏过程中持续增加，且增加幅度较大，可作为香梨贮藏过程中质量监测的潜在指标。