1-甲基环丙烯对即食“红阳”猕猴桃货架寿命与风味的影响

全世界猕猴桃(Actinidia spp.)品种共有70多种,而只有少部分具有商品性(Actinidia deliciosa、Actinidia chinensis)[1]。“红阳”猕猴桃作为我国四川省培育的红肉猕猴桃品种,具有清甜多汁、香嫩可口等优点[2-3],目前,“红阳”猕猴桃在贵州省六盘水地区种植面积近7 000 hm2。猕猴桃为呼吸跃变型果实,为确保贮运寿命,通常在生理成熟后采收而不能直接食用。猕猴桃在室温条件下需放置一段时间后才可进入可食状态[4][硬度为3.1～14 N[5],可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)为14%～20%[5]]。猕猴桃经过放置等待后,往往会出现外果皮失水现象,且一旦批量成熟则快速腐烂[4]。为了克服其因完熟而软化的生理特性,达到购买即食、提高消费体验度、刺激消费等目的,本课题组前期研发并报道了“即食”猕猴桃的制备工艺[5],且与自然后熟的猕猴桃相比,具有更长可食窗口期。

与大多水果相似,猕猴桃果实的风味主要由SSC、可滴定酸含量(titratable acidity,TA)和挥发性物质构成[6]。猕猴桃在后熟过程中,其风味变化的基本趋势为固酸比(SSC/TA)逐渐上升,香气成分含量逐渐增加[6-7]。SSC、TA是消费者对口感感知的重要指标。张巧丽[8]报道了利用电子鼻和GC-MS研究釆后猕猴桃果实挥发物变化规律,结果表明,在20 ℃贮藏条件下,SSC/TA随着猕猴桃果实成熟进程的推进呈持续增加的趋势。香气作为猕猴桃风味品质的感官特征之一,也是消费者十分关心的问题。研究表明,猕猴桃的主要香气由丁酸乙酯、丁酸甲酯、己醛、(E)-2-己烯-1-醇、(E)-2-己烯醛等成分组成[9-11]。赵玉等[12]报道了4种猕猴桃(“翠香”、“徐香”、“秦美”和“中华”猕猴桃)中关键香气组成的研究。其中共检测出56种挥发性成分,并明确4种猕猴桃果实共有的关键组分分别为丁酸乙酯、己酸乙酯、C6不饱和醛、反式-2-壬醛、顺/反-2,6-壬二烯醛、己醇、1-辛烯-3-醇和1-戊烯3-酮等。DU等[1]利用GC-MS和电子鼻技术分析了“红阳”猕猴桃果实成熟过程中的内在品质和香气变化,结果发现,在“红阳”猕猴桃成熟过程中,醛类含量下降,酯类含量增加,萜烯类含量在成熟过程中无明显变化。其中,硬度和TA与(E)-2-己烯醛、己醛含量,SSC和固酸比与丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸乙酯含量呈正相关。(E)-2-己烯醛和己烯醛是猕猴桃的特征性挥发性成分,表现为“青草”香味。酯类中的丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯等酯类物质表现为猕猴桃的“甜香”和“果香”味[13]。综上所述,固酸比和香气共同构成猕猴桃的主要风味,猕猴桃果实后熟过程中,固酸比、挥发性物质的种类及含量呈动态变化,其风味随之变化[11,14]。此外,有研究表明,采收时间、贮藏环境、乙烯催熟等因素均会影响猕猴桃果实的风味[15]。猕猴桃经外源乙烯催熟后,果实可较快地进入可食状态[16],且丁酸乙酯、己酸甲酯等酯类的种类和含量显著增加,具有较对照组更浓郁的果香[17]。另一方面,1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene, 1-MCP)作为乙烯抑制剂,可延缓猕猴桃果实的成熟和衰老[6,18],延长新鲜水果如猕猴桃、梨、无花果等的货架期[19-21]。同时也会抑制果实中酯类物质如丁酸甲酯、己酸甲酯、苯甲酸乙酯等生成[6,10]。但关于猕猴桃经外源乙烯催熟后再使用1-MCP 处理的风味相关研究未见报道。

本课题组在前期研究已初步得出即食“红阳”猕猴桃加工工艺。在此基础上,本研究具体通过固酸比、GC-MS分析,探究外源乙烯催熟后,1-MCP处理对即食“红阳”猕猴桃贮藏、货架期间果实腐烂率及风味的影响。进一步论证“乙烯催熟联合1-MCP”即食猕猴桃工艺的可行性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

以“红阳”猕猴桃果实[SSC(7.2±0.68)%、干物质(20.2±1.26)%]为试材,2020年8月12日,从贵州省六盘水市水城县猕猴桃种植基地(104.95°E,26.38°N)采摘无机械伤,大小相对均一的“红阳”猕猴桃果实,当天运回贵阳学院实验室。

乙烯(99.99%),大连大特气体有限公司;1-MCP(0.33%),美国Rohm &Haas公司。

1.2 仪器与设备

TA-XT plus型质构仪,英国Surface Measurement Systems公司;PAL-1迷你数显折射计,日本爱拓公司;气相色谱质谱联用仪GC-MS(GC:Agilent 7890B;MS:Agilent 5977)、Agilent 76978顶空进样器、HP-5 ms Agilent石英毛细管柱(30 m×0.32 mm, 0.25 μm),美国Agilent Technologies公司。

1.3 实验方法

参照本课题组前期报道催熟工艺[5],果实经气调贮藏60 d后取出,25 ℃回温24 h。所有猕猴桃果实均分为3组(450个/组),分别放入密封箱(60 L,55 cm×40 cm×31.5 cm,φ=20 mm)并在箱体内注入乙烯气体,使箱内乙烯含量达到250 μL/L。(25±2) ℃催熟24 h。催熟结束后转入塑料密封帐(1 m3)内,在(25±2) ℃下使用不同添加量(0、0.25、0.5 μL/L)1-MCP处理24 h,编号分别为CK组、M1组、M2组。处理结束后,果实经低温(4±0.5) ℃货架14 d后转入常温(25±2) ℃货架7 d试验。每个处理重复3次,并在低温货架7、14 d和常温货架3、5、7 d检测相关指标。

1.3.1 生理指标测定

硬度、腐烂率、固酸比按本课题组已发表论文方法检测并获得[5]。

采用9点标度法[22]对猕猴桃进行感官评价,选取10名消费者对每组样品的质地、色泽、香气、口感和总分进行了感官评价。

挥发性物质的测定参照DU等[1]方法,并略作修改。以正己烷为溶剂,10 μL/L的3-辛醇作为内标,每个样品瓶(20 mL)加入5 g均质猕猴桃果肉、2.0 g氯化钠和1 μL内标溶液,用聚四氟乙烯/硅隔膜(Agilent)封口,再用聚丙烯盖密封。将制备好的样品在40 ℃下水浴30 min。使用Agilent 76978顶空进样器进行进样。

GC条件:采用HP-5 ms 石英毛细管柱(30 m×0.32 mm,0.25 μm;Agilent)对猕猴桃果肉样品进行分析,在不分流方式下,进样口的温度选择为250 ℃,载气气体为氦气(99.999%),流速为2 mL/min。初温35 ℃,保持为3 min;速率3 ℃/min升至45 ℃;速率2 ℃/min升至120 ℃;以6 ℃/min的速率升至240 ℃,维持6 min。

MS条件:全扫描模式,电子能量70 eV;电离温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;传输线温度280 ℃;质量扫描范围:30～500 amu。

定性与定量分析:通过NIST 17l谱库检索,对各挥发性化合物进行定性分析。根据内标含量与挥发分与内标色谱峰面积的比较,计算出挥发分相对于内标的含量,计算如公式(1)所示:

式中:ωX为未知挥发物的浓度,μg/kg;Ax为未知化合物的峰面积;nis为内标物的量,g/mol;MX为内标物的摩尔质量;M0为进样量,g;Ais为内标物的峰面积。

1.4 数据分析

采用SPSS 23.0软件分析实验数据,采用Origin 2018进行绘图。

2 结果与分析

2.1 生理指标测定结果

按照课题组前期报道,“红阳”猕猴桃经250 μL/L乙烯催熟[(20±2) ℃、24 h]后,使用0、0.25、0.5 μL/L 添加量的1-MCP处理,4 ℃低温贮藏14 d后再进行7 d的20 ℃货架实验。根据国内外研究报道,猕猴桃果实处于可食窗口期时的硬度为3.1～14 N[5],SSC为14%～20%[5]。如图1所示,经250 μL/L乙烯催熟后(0 d)的猕猴桃进入可食窗口期(SSC:16%～18%、硬度:5～10 N)。所有处理组在整个低温贮藏期间,果实无腐烂现象,硬度总体呈下降的趋势,固酸比呈上升趋势。在4 ℃ 14 d时,与CK、M1组相比,M2组保持较高的硬度(4.44 N),显著高于CK和M1组(2.14、2.37 N)(P<0.05)。此外,在固酸比方面,M2组的果实在14 d时的固酸比为15.56,与CK组(18.69)差异显著(P<0.05)。因此,在4 ℃低温贮藏条件下,1-MCP处理可延缓猕猴桃果实的软化,保持猕猴桃果实的硬度,维持较低的固酸比。如图1所示,在20 ℃货架试验中,果实硬度总体缓慢下降,固酸比值持续上升。20 ℃ 7 d时,各组果实硬度分别为1.57、1.81、3.78 N。M2组果实硬度仍明显高于其他两组且仍处于可食硬度,同时,图1-A显示M2组的腐烂率小于10%,大部分果实处于可食窗口期。而在果实出现腐烂现象前,CK、M1和M2组果实的最大固酸比分别为20.34、18.13和18.15,差异不显著(P<0.05)。说明在可食窗口期内各组猕猴桃固酸比相似,1-MCP处理对猕猴桃果实口感无负面影响,1-MCP处理仅是延缓了果实固酸比的上升,但其最大值并未降低。综上所述,0.5 μL/L 1-MCP可有效维持猕猴桃可食窗口期的硬度和固酸比,延长猕猴桃果实的贮藏寿命。

2.2 感官评价结果

参照JIAO等[22]方法对不同处理猕猴桃的质地、色泽、香气、口感及总分(整体可接受度)5个感官指标进行评分。由表1可知,不同贮藏、货架时间“红阳”猕猴桃的感官评分差异较大。随着贮藏、货架时间的延长,各组的总分呈先上升后下降的趋势。在4 ℃贮藏期间,总分最高得分为CK组。1-MCP处理组在色泽、口感和香气方面的评分低于CK组,且M1和M2组间在总体评分上差异不明显。这可能是1-MCP延缓了猕猴桃果实的感官风味,使猕猴桃保持较高的硬度(6.7～9.2 N)和较低的SSC(16.64%～16.68%),因此其整体接受度低于CK组。在20 ℃货架试验中,在20 ℃ 3 d时,CK组果实出现总分的最高得分,各指标的评分最佳,主要表现质地和香气方面,分值为8.6±0.7。随着货架时间的延长,M1、M2组分别在20 ℃ 5、7 d的质地、色泽、整体可接受度方面的综合评价最佳,分值分别为8.6±0.6、8.6±0.8。这说明1-MCP推迟了猕猴桃果实感官评价最高分的到来,由图1-D可知,1-MCP处理组的猕猴桃果实在贮藏后期固酸比(17.46～18.33)保持稳定,因此其口感良好。同时,M1在20 ℃ 7 d总分(8.4±0.8)低于20 ℃ 5 d。推测是由于猕猴桃果实由完熟到衰老的变化过程,硬度(1.70 N)和SSC(17.03%)均有所降低,果实品质下降,其整体风味受到负面影响。贮藏末期20 ℃ 7 d,CK组的整体得分下降,这可能是由于CK组成熟度过高,降低了猕猴桃果实的感官品质,而1-MCP处理组整体得分方面较高。结合可食窗口期发现,各处理组在可食窗口期内外观、色泽口感方面无显著差异。因此,在一定范围内,1-MCP可延缓猕猴桃的整体感官评价评分最高值的出现,并有维持效果。

2.3 GC-MS分析结果

猕猴桃的香气是由复杂挥发性成分共同组成的,其中酯类、醛类、醇类物质如丁酸乙酯、丁酸甲酯、己醛、(E)-2-己烯-1-醇、(E)-2-己烯醛和桉油精等是猕猴桃果实的主要呈香物质[11,14]。本研究中,共检测出24种挥发性成分,其中醛类2种,酯类7种,醇类9种,萜烯类1种,酮类1种,烷烃类4种。由表2可知,醛类物质有己醛、(E)-2-己烯醛。据相关报道,醛类中(E)-2-己烯醛和己烯醛,是猕猴桃的特征性挥发性成分,表现为“青草”香味[13];酯类物质中丁酸乙酯、丁酸甲酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯所占比例最大;而酯类中的丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯等酯类物质表现为猕猴桃的“甜香”和“果香”味[13]。在萜烯类物质中,桉油精是“红阳”猕猴桃香气影响最大的4种之一[23],表现为“薄荷”味。醇类物质中的呈香物质如正己醇、(E)-2-己烯-1-醇、1-辛烯-3-醇,表现为“青草”、“花香”、“杏仁香”、“甜香”香味。

由图2可知,猕猴桃在乙烯催熟后(0 d),醛类、醇类、酯类物质各占比分别为61%、31%、0.5%。随着贮藏时间的延长,各处理组猕猴桃果实的挥发性成分呈动态变化。其中,醛类、醇类物质相对含量整体呈下降趋势。在4 ℃ 14 d时,各处理组的醛类物质相对含量占总挥发性成分的50%以上。而在贮藏末期(7 d)时,M2组的醛类物质占比为30%,CK、M1处理组的醛类物质(9%、7%)少于M2组。因此,与CK组相比,M2组的醛类物质占比较高,果实整体得“青草”香味浓。结合表2发现,虽然CK组的醛类物质含量高于1-MCP处理组,且果实的固酸比含量高,但是在整体的风味中,醛类物质的相对含量较低。因此,在总挥发性物质占比低于1-MCP组。对于醇类物质,在20 ℃ 7 d时,1-MCP组含量高于CK组。桉油精是其他类物质中的主要香气成分,在室温贮藏末期(7 d),M1和CK组相对含量保持一致为2%,而M2组含量较高,占比为6%。因此,在贮藏末期醛类挥发性物质呈现下降趋势。酯类成分作为猕猴桃果实中主要的水果香味,在整个贮藏期间,其相对含量呈上升趋势。CK组在20 ℃ 3 d后其含量由12%上升到86%,M1组保持相同趋势且含量略低于CK组。而M2组贮藏末期的酯类物质占比为48%。结合表2可知,M1、M2组的丁酸乙酯、丁酸甲酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯含量(M1组分别为4 390.71、2 728.36、573.38、69.58 μg/kg;M2组分别为588.04、546.07、123.52、26.31 μg/kg)低于CK组(11 543.41、3 689.23、1 001.83、127.34 μg/kg)。由此得出,1-MCP处理显著延缓了猕猴桃果实的酯类挥发性成分的生成和占比。因此,1-MCP处理可延缓贮藏期间猕猴桃果实中的醇类、醛类物质的减少。而对于酯类香气含量的产生,有一定的延缓作用[2]。

综上,随着贮藏、货架时间的延长,在整个贮藏期间,醛类、醇类物质含量呈下降趋势,酯类物质呈上升趋势,这与HUAN等[6]研究一致。推测原因一方面可能与时间、温度、果实成熟度因素有关[15],另一方面可能是受内源乙烯的影响。

利用GC-MS分析猕猴桃经外源乙烯催熟用1-MCP处理贮藏过程中挥发性香气物质变化,得到的热图如图3所示。各挥发性成分物质存在明显变化,说明1-MCP处理后猕猴桃的挥发性组成和含量存在显著差异。1-MCP抑制了猕猴桃果实中的香气物质的生成。随着贮藏时间的延长,1-MCP处理可有效保持了香气成分。

综上所述,随着贮藏时间的延长,M2处理组的猕猴桃果实与CK组和M1处理组相比,酯类物质抑制效果明显,保持较高的醛类物质。因此,1-MCP处理可有效维持猕猴桃果实中的“青草”香味,延缓了果实中的“甜香”和“果香”味,而高添加量的1-MCP可维持香气较长时间的存在,并且维持窗口期较长时间的猕猴桃风味。结合图1-A、图1-B可知,1-MCP处理不仅可抑制猕猴桃果实腐烂率和固酸比的增加,同时也可保持猕猴桃果实挥发性成分的变化。

2.4 主成分分析

为了进一步分析不同添加量1-MCP处理的催熟后“红阳”猕猴桃果实之间的差异,对感官(香气)、固酸比和挥发性成分(己醛、(E)-2-己烯醛、1-戊烯-3-酮、丁酸乙酯、丁酸甲酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯)进行了主成分分析法,在主成分分析分布图中,不同样品之间的距离越近,其差异越小。由图4可知,PC1和PC2的贡献率分别为61.2%和19.2%,总贡献率为80.4%,样品之间互不重叠,说明整体区分度较好,可较为全面地反映1-MCP处理后猕猴桃果实贮藏期间的挥发性成分。根据感官评价(表1),CK-20 ℃ 3 d样品的感官分析总分得分最高,此时期的果实无腐烂现象,表明其香气属性最佳,感官品质最好。

由图4可知,与CK-20 ℃ 3 d样品距离最近的是M2-20 ℃ 7 d样品,其次是M1-20 ℃ 3 d和M2-20 ℃ 5 d样品。说明样品之间较为相似,这与感官评价结果一致。另一方面,从果实未出现腐烂现象分析,M1-20 ℃ 3 d和M2-20 ℃ 5 d样品与CK-20 ℃ 3 d样品的挥发性成分最为接近。其中0.5 μL/L 1-MCP处理组果实的货架期(4 ℃ 14 d+20 ℃ 5 d)挥发性成分保留时间最长。因此,0.5 μL/L 1-MCP处理不仅延长催熟后猕猴桃果实的可食窗口期,维持了果实的食用品质,也延缓了果实挥发性物质的变化,可有效维持猕猴桃果实中的“青草”香味,延缓了果实中的“甜香”和“果香”味的产生,香气属性与最佳风味组相近。

3 结论

本研究对乙烯催熟后处于可食窗口期的“红阳”猕猴桃果实进行1-MCP处理,分析1-MCP对即食“红阳”猕猴桃货架寿命与风味影响研究。结果表明,在4 ℃低温贮藏期和20 ℃货架期间,不同添加量的1-MCP 处理对猕猴桃果实生理品质的保鲜效果有积极影响。0.25 μL/L和0.5 μL/L 1-MCP处理都可保持可食窗口期的猕猴桃果实的硬度、延缓固酸比,提高可食猕猴桃的货架寿命,且0.5 μL/L 1-MCP处理效果更显著;0.5 μL/L 1-MCP的可食窗口期为5 d,且有效地延迟了猕猴桃的整体感官评价评分值的变化,进一步延缓了猕猴桃果实的贮藏寿命。20 ℃ 7 d仍保持与20 ℃ 3 d CK相同得分的感官评价。同时,根据GC-MS分析结果,1-MCP处理对果实后熟过程中酯类物质的增加及醛类物质的减少具有一定的抑制作用,延缓猕猴桃“甜香”香气的形成,并且0.5 μL/L 1-MCP处理组的作用效果最为显著,能更好地保持猕猴桃在整个后熟过程中的“青草”香味,延缓了果实中的“甜香”和“果香”香味的产生。由主成分分析可知,1-MCP处理后的可食“红阳”猕猴桃可较长保持果实固有风味。因此,在本实验中,0.5 μL/L 1-MCP被推荐是维持催熟后猕猴桃果实食用品质最佳浓度,不仅延长了果实的货架寿命,还可有效维持“红阳”猕猴桃可食窗口期内(4 ℃ 14 d+20 ℃ 5 d)的风味。

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