不同保鮮處理對葡萄果實采后風味物質的影響

姜沛宏，郭風軍，陳東杰，張玉華，孫崇德

（1.山東商業職業技術學院，山東濟南 250103；2.國家農產品現代物流工程技術研究中心，山東濟南 250103）

鮮食葡萄收獲期集中，含水量大，組織嬌嫩，采后極易出現腐爛、脫粒、干梗、褐變等問題。為保證營養品質和商品價值，通常采用不同的保鮮技術延長其貨架期。隨著采后保鮮技術的應用，現在我國某些葡萄品種的貨架期可長達6 個月[1]。經過長期貯藏，葡萄果粒雖然沒有病原菌導致的腐爛變質，但其感官品質與剛采摘的新鮮葡萄相比有很大差異[2]。對消費者而言，購買前首先考慮的是感官、質地和風味，香氣風味是鮮食水果商品屬性的重要部分，對感官評價起著決定性作用[3]。葡萄的香氣成分是判斷其品質的重要指標之一，主要包括酯類、醇類、醛類、萜烯類化合物等，這些揮發性香氣成分是葡萄典型性風味的主要來源。由于葡萄中揮發性香氣成分含量較低，因此選擇合適的分析方法尤為重要[4-5]。氣相色譜-離子遷 移 譜（gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS）是將頂空的混合氣體化合物首先經過氣相色譜（GC）的毛細管柱，被快速預分離[6]，再依次經離子遷移譜（IMS）電離室氚源輻射的氮氣而被離子化；根據離子質量大小和結構差異在特定漂移電壓的電場中遷移速度不同，而對不同物質、甚至同分異構的物質實現高靈敏度的識別，是檢測揮發性有機化合物的新型技術之一，已應用于食品風味分析、品質評價和環保安全評估等領域[7-8]。

由于葡萄采后仍進行新陳代謝，經過低溫、氣調[9]、化學熏蒸[10]、涂膜[11]等防腐保鮮處理后葡萄揮發性風味物質的種類和數量在采后貯藏過程中不斷變化[12]，因此有必要采取相應的保鮮方式來保護揮發性風味物質，而不同保鮮方式對葡萄揮發性風味物質的影響的相關報道較少。本試驗測定了葡萄采后經傳統SO2熏蒸、1-MCP 和納他霉素復配涂膜三種保鮮方式處理后，在不同冷藏期的貨架品質和揮發性風味物質，分析了不同保鮮處理方式對葡萄采后的保鮮效果，以期明確不同保鮮措施對揮發性風味物質的影響，為進一步開發適合葡萄保鮮的高效、無毒、環保的專用保鮮劑提供數據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗葡萄品種為‘藤稔’，2019 年8 月采自山東長廣農業科技股份有限公司葡萄試驗基地。清晨采后2 h 運至山東省農產品貯運保鮮技術重點實驗室，送達后及時剔除殘次果粒，選擇成熟度、顏色、大小均勻一致，無病蟲害和機械傷的果穗經4 ℃預冷12 h，放于溫度-1～0 ℃，濕度85%～95%，氧氣含量2%～3%，二氧化碳含量3%～5%的氣調冷庫中貯藏。

低密度聚乙烯保鮮袋，由山東省農產品貯運保鮮技術重點實驗室研發提供；SO2緩釋包，由國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津）研發提供；1-MCP 緩釋片，品牌“鮮博士”，購自陜西省禮泉縣化工有限實業公司；納他霉素，購自浙江新銀象生物工程有限公司，純度50%；普魯蘭糖，由山東福瑞達醫藥集團有限公司提供，純度為99%。

1.2 儀器與設備

Flavour Spec 氣相離子遷移譜聯用儀，德國G.A.S 公司；內置500 V/cm 電場強度、300 MBq 輻射氚（H3）、5 kV漂移電壓、98 mm 遷移管的IMS 標準模塊，內徑0.53 mm、1 μm 膜厚、15 m 長的SE-54 型氣相色譜毛細管柱。

1.3 保鮮處理方法

保鮮處理設計4 個試驗組，包裝材料均選用實驗室自制研發的低密度聚乙烯保鮮袋，雙層厚度45 μm。對照組為葡萄采后未經其他處理，預冷后使用保鮮袋包裝貯藏；SO2組和1-MCP 組為預冷后分別采用SO2緩釋包和1-MCP 緩釋片熏蒸處理48 h 后取出，使用保鮮袋包裝貯藏；Nata 組為采前一晚噴涂0.05%納他霉素和0.25%普魯蘭糖復配制成的涂膜保鮮液，待次日早晾干后采摘，經預冷后使用保鮮袋包裝貯藏。

1.4 GC-IMC 測定條件

頂空孵化溫度40 ℃、孵化時間15 min，孵化轉速500 r/min。載氣為高純氮氣（≥99.999%），色譜柱溫度60℃、色譜運行時間20 min，載氣的流速梯度設置為2.00 mL/min，保持2 min，在2 min 內線性增至100.00 mL/min后保持。頂空進樣針溫度45 ℃，進樣量300 μL，采用不分流模式，清洗時間0.50 min。

1.5 檢測方法

將樣品破碎后，稱取5.00 g 置于20 mL 的頂空進樣瓶中孵化，使用加熱的進樣針抽取瓶內的頂空組分，通過氣相離子遷移譜儀分析揮發性組分。

1.6 數據分析方法

使用儀器配套的分析軟件LAV（laboratory analytical viewer）查看分析譜圖；使用Reporter 插件對比樣品之間的譜圖差異（二維俯視圖和三維譜圖）；Gallery Plot 插件用于指紋圖譜對比；Dynamic PCA 插件可進行動態主成分分析；GC×IMS Library Search 應用軟件內置的NIST數據庫和IMS 數據庫可對物質進行定性分析。

2 結果與分析

2.1 葡萄揮發性有機物的二維譜圖分析

圖1 為‘藤稔’葡萄揮發性化合物成分的GC-IMS 二維譜圖，縱坐標表示保留時間，橫坐標表示離子遷移時間，紅色垂直線表示反應離子峰（reaction ion peak，RIP），RIP 右側的每個點代表一種揮發性有機物，藍色為背景，紅色代表物質成分，顏色越深含量越高。由圖可以看出，葡萄揮發性組分可通過GC-IMS 技術很好地分離，使用外標物質作參考計算每種化合物的保留指數，基于樣品氣相色譜保留時間和離子遷移時間可對揮發性組分進行定性分析，對其建立標準曲線后可對揮發物含量進行定量分析。以現有的軟件內置NIST 氣相保留指數數據庫與G.A.S 的IMS 遷移時間數據庫進行二維定性，檢出包括酯類、醇類、萜烯類、醛類、酮類、酸類、吡嗪類7 組，共42 種揮發性風味物質（見第11 頁表1），表中序號與圖1 中編號代表同一種物質。

表1 樣品揮發性組分的GC-IMS 定性Table 1 The sample volatiles identified by GC-IMS

圖1 葡萄的GC-IMS 二維譜圖Fig.1 GC-IMS two-dimensional spectrum of grapes

2.2 葡萄貯藏期風味物質變化

葡萄采后生物體仍在維持新陳代謝，揮發性風味物質隨著成熟度的不同而不斷變化[13]。圖2 為CK 對照組葡萄在不同貯藏時期的GC-IMS 三維譜圖，為方便對比不同貯藏期樣品的揮發性有機物差異，Gallery Pot 插件可將三維譜圖轉換為二維指紋圖譜（見下頁圖3），更清晰地反映各類化合物的變化情況。

圖2 CK 對照組葡萄在不同貯藏時間的GC-IMS 三維譜圖Fig.2 GC-IMS 3D spectra of grapes in CK control group at different storage time

圖3 對照組葡萄在不同貯藏時間的GC-IMS 指紋圖譜Fig.3 GC-IMS fingerprints of grapes in CK at different storage time

由圖3 所示，將CK 對照組葡萄在不同貯藏時間的離子遷移特征峰匯總圖分為A、B、C、D 四個區域。區域A為含量變化相對一致的23 種物質，包括丙酮、乙酸丁酯、正己醇、丁酸丙酯、月桂烯、羅勒烯和乙醇等；區域B 為隨著貯藏期的延長，含量明顯降低的11 種物質，包括甲基丁酯、丙酸乙酯、己酸甲酯等；區域C 為隨著貯藏期的延長逐漸釋放增加的風味物質，主要有正己醇、己酸丙酯和正戊酸3 種；區域D 為直至貯藏末期才出現的5 種物質，包括(E)-2-己烯-1-醇（二聚體）、正戊醇、正己酸乙酯、反-2-辛烯醛和乙酸異丁酯。

2.3 不同保鮮處理葡萄采后風味物質的變化

經過低溫、氣調、化學熏蒸、涂膜等防腐保鮮處理后葡萄揮發性風味物質的種類和數量在采后貯藏過程不斷變化。由圖4 可知，葡萄的主要風味物質為酯類、醇類、醛類和萜烯類物質；1 號區域的1-戊醇、1-己醇、E-2-己烯醇，2 號區域的乙酸丁酯、己酸甲酯、己酸丙酯、3-甲基丁酸乙酯等物質，在CK-0 d 樣品中含量較高，Nata-0 d 中稍低，而后隨著儲存時間的增加而減少；SO2-14 d 與SO2-42 d 樣品中3-己烯醇（3、4 號區域）的含量較高；5號區域的物質是葡萄風味的主要成分，有乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、乙酸丙酯等，28 d 樣品中普遍較低，42 d 樣品中較高，每一批樣品中，SO2保鮮處理的葡萄中風味物質含量稍低；6 號、8 號區域為萜烯類物質，Nata 保鮮處理的葡萄中含量較高，有月桂烯、檸檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、β-羅勒烯等；1-MCP-14 d 樣品中還含有較多的2-甲基丙酸乙酯、乙酸異丁酯（7 號區域）等。相比而言，1-MCP 處理和納他霉素復配涂膜的保鮮方式在儲藏后期，可以更好地保留葡萄原有的風味物質，而經SO2熏蒸后，在貯藏14 d 和42 d 都出現了3-己烯醇等衍生香味物質。

圖4 不同保鮮處理方式下各組樣品隨貯藏時間揮發性風味物質的變化Fig.4 Changes of volatile flavor substances with storage time in each group under different preservation methods

2.4 貨架期分析

PCA 是將多個指標通過降維轉換成少數幾項具有代表性綜合指標的一種多元統計分析方法。通常認為累計貢獻率超過75%，表明基本包含樣品的信息。根據MeV 插件的3D-PCA 分析樣品相關性可知，葡萄不同保鮮處理組的前兩主成分累計貢獻率僅為55%，說明這兩個主成分尚未完全反映葡萄保鮮處理組別間的所有特征。但由圖5 可以看出，同一貯藏階段的葡萄氣味物質譜圖數據大致聚集在一起，不同貯藏期的樣品尚可以得到較好地區分，且沒有明顯重疊區域，說明采用GC-IMS技術結合主成分分析，樣品可按貨架期進行很好的分類。

圖5 不同保鮮處理的貨架期分析Fig.5 Shelf life analysis of different preservation treatments

3 結論

本文采用傳統SO2熏蒸、1-MCP 和納他霉素復配涂膜三種保鮮方式處理鮮食葡萄，通過對不同冷藏期揮發性風味物質的測定和對比，明確了不同保鮮技術對揮發性風味物質的影響。實驗得出，基于GC-IMS 檢測到的42 種揮發性風味物質，主要為酯類、醇類、萜烯類、醛類、酮類、酸類和吡嗪類。隨著貯藏時間的延長，含量變化相對一致的物質包括丙酮、乙酸丁酯、正己醇、丁酸丙酯、月桂烯、羅勒烯和乙醇等；含量明顯降低的物質有甲基丁酯、丙酸乙酯、己酸甲酯等；正己醇、己酸丙酯和正戊酸則隨著貯藏期的延長得以逐漸釋放而增加；(E)-2-己烯-1-醇（二聚體）、正戊醇、正己酸乙酯、反-2-辛烯醛和乙酸異丁酯直至貯藏末期才出現?？傊?，采用GC-IMS 技術結合主成分分析，可為葡萄按貨架期分類的實現提供理論基礎。