番荔枝中风味变化检测方案(离子迁移谱仪)

食品工科技贮运保鲜-Vol.40，No.18，2019 食品业科技一贮远保鲜Science and Technology of Food Industry 基于气相离子迁移谱分析不同贮藏条件下番荔枝的风味变化 李亚会1.2，龚霄1，2，3，*，，程志华1.2，周 伟12，李积华12 (1.中国热带农业科学院农产品加工研究所，农业农村部热带作物产品加工重点实验室，广东湛江524001；2.海南省果蔬贮藏与加工重点实验室，广东湛江524001； 3.岭南师范学院，化学化工学院，广东湛江524037) 摘 要：采用 GC-IMS 技术，对25℃4℃、保鲜剂(1-MCP、SNP)处理下番荔枝不同贮藏时间内挥发性成分进行测定 ，根据指纹图谱及 PCA 分析获得最佳保鲜方法。结果表明，在25℃条件下，番荔枝随着贮藏时间延长，挥发性成分明显增加，其主要挥发性成分为丙醇、戊醛、2，3-乙酰基丙酮等；在4℃条件下采用，1-MCP 和 SNP 两种保鲜剂处理，实验组与对照组(25℃)之间的风味差异较大，直接4℃处理效果不如加入保鲜剂后的效果好，其中1-MCP处理对维持番荔枝果实风味更佳，主要风味物质为丁二酮、苯甲醛、正丁醛、丙酸乙酯等。该结论为番荔枝的贮藏保鲜提供一定的理论基础。 关键词：番荔枝，气相离子迁移色谱，风味，1-甲基环丙烯，外源一氧化氮 Flavor Changes of Annona squamosa L. underDifferent Storage Conditions by GC-IMS LI Ya-huil2，GONG Xiao1，2，3，*，CHENG Zhi-hua2，ZHOU Wei，LI Ji-hua (1.Key Laboratory of Tropical Crop Products Processing of Ministry of Agriculture and Rural Affairs， AgriculturalProducts Processing Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Zhanjiang 524001，China；2.Hainan Key Laboratory of Storage & Processing of Fruits and Vegetables，Zhanjiang 524001，China； 3.School of Chemistry and Chemical Engineering，Lingnan Normal University，Zhanjiang 524037，China) Abstract： Volatile components of Annona squamosa L.were determined during different storage time under 25，4℃ storage andpreservative(1-MCP，SNP) treatment by GC-IMS.The best preservation method was obtained by fingerprint and PCA analysisThe results showed that， the volatile components of Annona squamosa L.increased obviously with the prolongation of storage timeunder 25℃ storage. The main volatile components were propanol，valeraldehyde，2，3-acetylacetone， and others. Under 4 ℃storage，the flavor significant difference between the experimental group treated with 1-MCP and SNP and the control groupindicated that the treatment effect of preservatives was better than 4 C. And the effect of 1-MCP treatment was better formaintaining the flavor of Annona squamosa L.And main volatile components were butanedione，benzaldehyde，n-butyraldehyde，ethyl propionate，and others.It was provided a theoretical basis for storage and preservation of Annona squamosa L. Key words：Annona squamosa L.；GC-IMS；flavor；1-MCP；SNP 中图分类号：TS255.3 文献标识码：A 文章编章：1002-0306(2019)18-0263-05 doi：10.13386/j. issn1002-0306.2019.18.043 引文格式：李亚会，龚霄，程志华，等.基于气相离子迁移谱分析不同贮藏条件下番荔枝的风味变化[J].食品工业科技，2019，40(18)：263-266，272. 番荔枝(Annona squamosa L.)，又称释迦、佛头果、赖球果，是“世界五大热带名果”之一，广泛种植于热带亚热带地区，现我国广东、海南、广西等热区广泛种植1-2。番荔枝果肉鲜嫩、乳白色，味道清甜、口感绵密、香味农郁，不仅含有丰富的蛋白质、必需 氨基酸、维生素、矿物质等物质4]，而且果实中的萜类、番荔枝内酯、生物碱等生物活性物质具有很好的抗氧化和抗肿瘤活性，因此受广大消费者喜爱。番荔枝虽然营养丰富，风味独特，但因其后熟期极短导致采摘后极易腐败变质，从而产生不良风味，其品质 ( 收稿日期：2019-03-11 ) ( 作者简介：李亚会(1989-)，女，硕士研究生，研究方向：食品科学，E-mail：13058369058@qq.com。 ) ( *通讯作者：龚霄(1984-)，男，博士，副研究员，研究方向：食品代谢组学，E-mail： gongxiaocau@ 126.com。 ) ( 基金项目：海南省自然科学基金项目(219QN291，318QN260)；中国热带农业科学院基本科研业务费专项资金(1630122017014)；广东省现代农业产业技术体系创新团队建设项目(2018LM1145)。 ) 也急剧下降，因此在采后保鲜中，其风味也是评价番荔枝的新鲜程度的重要标志。 风味物质分析最常用的方法是气相色谱-质谱联用(GC-MS)法6-7，挥发性物质提取采用顶空固相萃取。传统的 GC-MS法耗时、缺少高灵敏性，因此需要开发一种快速、灵敏、高通量和结果直观的鉴定方法。气相色谱-离子迁移谱联用(gaschromatography ion mobility spectrometry， GC-IMS)是-种用于分析样品中挥发性化合物的检测方法18-91，GC-IMS 首先利用气相色谱对样品进行预分离，然后通过 IMS 检测器进行挥发性组分的分析110J。该方法具有简单、快速、灵敏且对检测样品无损的优点，目前已成功应用于食品风味分析、品质检测等多个领域111-13] 目前国内外对番荔枝挥发性物质的研究相对较少，且有关无损番荔枝果实挥发性成分及其在保鲜过程中风味变化的研究尚未见报道。而研究保鲜过程中番荔枝挥发性风味变化14J，对番荔枝的贮藏保鲜及提高其货架期具有科学的指导意义115-16]。因此，本研究采用 GC-IMS 技术，测定4℃、25℃及保鲜剂三种贮藏方式下番荔枝挥发性成分的变化，进一步通过指纹图谱技术结合主成分分析，研究存放时间及保鲜方式对番荔枝风味影响，为番荔枝采后保鲜措施的制定提供理论支持。 1 材料与方法 1.1 材料与仪器 番荔枝品种为 AP 采摘于中国热带农业科学院南亚热带作物研究所果园，采后立即运回实验室；1-甲基环丙烯(1-MCP)、外源 NO ( SNP) 国药集团化学试剂有限公司。 FlavourSpec@风味分析仪 G.A.S.mbH 德国；BCD-540WKGPZM 冰箱 美的；保鲜盒 上海乐扣贸易有限公司； 1.2 实验方法 1.2.1 样品处理 送选择大小一致，成熟度一致，无病虫害，无机械损伤的番荔枝果实，其果皮呈黄绿色，外观为白粉。将果实随机分成A、B两组(每组24个)，其中直接将A组置于温度25℃(对照组)、湿度80%下贮藏，并在第3、5d取样，每次取样100 g，分别标记为A2、A3，其中对照组为A1(新鲜样品)；B组分别采用0.5 mmol/L外源 NO(SNP)熏蒸[17-18]和0.8 uL/L 甲基环丙烯(1-MCP)浸泡19-201处理后(对照组不采取任何处理)，置于温度4℃、湿度80%下贮藏，并分别在第10、18d取样，标记为实验组B3(SNP-10 d)、B4(SNP-18 d)、B5(1-MCP-10 d)、B6(1-MCP-18 d)，对照组B1(4℃-10 d)、B2(4℃-18 d)。每次取样随机，去皮后用液氮速冻，于-80℃保存备用，取样部位为靠近果皮部分1 cm 的果肉。 1.2.2 挥发性成分分析 GC-IMS 试验条件：色谱柱：FS-SE-54-CB-1，柱温40℃；载气/漂移气：N，分析时间：25 min；采用自动顶空进样，进样体积：500uL，孵育时间：20 min；孵育温度：40℃；进样针 温度：60℃ 1.3 数据处理 GC-IMS数据利用LAV(Laboratory AnalyticalViewer)和三款插件以及 GC×IMS Library Search，可以分别从不同角度进行样品分析。 2结果与分析2 25℃不同存储时间番荔枝中的挥发性有机物分析 2.1.1 气相离子迁移谱分析 从图1中可看出，存放了3d(A2)和存放了5d(A3)的番荔枝中，比新鲜样品(A1)中多了部分挥发性有机物，如图中圆圈中的挥发性有机物的种类明显多于新鲜样品，另还有部分挥发性有机物含量减少，如图中三角标注部分。说明在25℃条件下，随着存放时间的延长，番荔枝挥发性物质发生明显变化。为进一步研究其主要挥发性物质的变化情况[21-24]，选取部分挥发性有机物的信号峰，形成指纹图谱进行对比25. 图1 样品的气相离子迁移谱图 Fig.1 GC-IMS spectrometries of samples 注：RIP峰两侧的每一个点代表一种挥发性有机物。A1：新鲜样；A2：存放3d；A3：存放5d；图3同。 2.1.2 番荔枝25℃下不同贮藏时间挥发性物质指纹图谱分析 由图2可知：在25℃条件下，区域A中标出的物质如丙醇、戊醛、2，3-乙酰基丙酮在新鲜样品中含量很少甚至没有，存放5d后该类挥发性有机物出现且含量大增；区域B中标出的物质如乙酸乙酯、丁二酮、甲基吡嗪、酒酮等物质随着存放时间的延长含量增加；区域C中标出的物质如丙醛、正丁醇、柠檬油精、丙酸乙酯、二甲肼等物质在存放了3d后含量最高，在新鲜样品和存放5d后的样品中含量很少，此类物质可能是构成该时间段风味的主要呈香物质；区域D中标出的物质如丁酮、乙酸丙酯、戊酮、壬醛、戊醇、烯烃类、苯甲醛、丁醇、正丁醛等物质，在新鲜番荔枝中含量最高，随着存放时间的延长，此类挥发性有机物含量逐渐降低；区域E中标出的物质如庚酮、苯乙烯、辛酮、沉香醇、壬酮、己醛、己醇等物质仅在新鲜番荔枝中存在。 由结果可知，新鲜番荔枝的主要挥发性物质为区域D、E中的醇类、酮类、醛类等物质，随着存放时间的延长，经过代谢进而分解为小分子类的醇、酮物质，其中间产物主要为区域C中的物质，存放了5d的番荔枝中主要挥发性物质为区域A中丙醇、戊醛等物质。 图2 番荔枝样品部分挥发性有机物的指纹图谱 Fig.2 Gallery polt of parts volatiles of Annona squamosa L. 2.1.3 番荔枝25℃下不同贮藏时间挥发性物质主成分分析 由主成分分析可知(图3)，25℃条件下贮藏不同时间后的样品之间风味差异较大，随着存放时间的延长，样品在 PCA 图中从右至左分布，即25℃条件下，番荔枝风味随着存放时间延长，其品质降低. 图3 番荔枝挥发性PCA分析 Fig.3 PCA analysis on volatiles in Annona squamosa L. 2.2 4℃及两种保鲜剂处理对番荔枝风味的影响 2.2.D 处理10d后番荔枝样品挥发性有机物指纹图谱分析 从图4可知：区域A标出的物质如柠檬油精、沉香醇等，仅在4℃下，1-MCP保鲜处理的番荔枝样品中存在，这类物质可视为该种保鲜方式在此存储时间段的特征挥发性有机物；区域B中标出的物质如二甲肼等在两种保鲜处理(SNP和1-MCP)的番荔枝样品中存在，在新鲜样品及4℃冷藏样品中含量极少；区域C中标出的物质如丁二酮、苯甲醛、正丁醛、丙酸乙酯、丙醛、乙酸丙酯、乙酸乙酯、戊酮等物质在新鲜样品及两种保鲜剂处理的样品中存在，而直接4℃贮藏的样品中不含此类物质，说明保鲜剂的加入达到了部分保鲜的效果，而直接冷藏保存效果不佳。区域D中标出的物质如乙酰基丙酮等物质在冷藏处理后的三种样品中含量最高，在新鲜样品中该类物质含量较少，即冷藏后该类物质含量增高；新鲜样品、4℃直接冷藏样品及 SNP 处理的样品中均有含量最高的挥发性有机物。 2.2.2 处理10d后番茄枝挥发性有机物 PCA分析 由图5主成分分析可知，经过4℃(B1)、SNP保鲜(B3)和1-MCP保鲜(B5)处理10d后与新鲜样品能较好地分开，说明各样品中风味物质上差异较大，其中加入两种保鲜剂处理的样品风味物质较为相近，但采用1-MCP处理后的风味物质与新鲜番荔枝更为接近。 图5 番荔枝挥发性有机物 PCA 分析 Fig.5 PCA analysis on volatile organiccompounds in Annona squamosa L. 注：A1：新鲜样；B1：4℃贮藏；B3：SNP 处理；B5：1-MCP处理。 2.2.3 处理18d后番荔枝样品挥发性有机物指纹图谱分析 图6中所显示的挥发性有机物：区域A中挥发性有机物如柠檬油精、陈香醇等物质仅在 图4 不同处理后番荔枝样品中部分挥发性有机物指纹图谱 Fig.4 Gallery polt of parts volatiles of Annona squamosa L. with different treatment 图6 不同处理后番荔枝样品中部分挥发性有机物指纹图谱 Fig.6 Gallery polt of parts volatiles of Annona squamosa L.with different treatment 1-MCP保鲜剂处理的样品中存在；区域B中物质如丙醛、丙醇、1，8-桉油酚、α-松等等物质在新鲜及4℃条件下样品中含量较少，而使用SNP 和1-MCP两种保鲜方式处理的样品中含量很高；区域C中挥发性有机物如戊醛、乙酸乙酯、正丁醛、丁二酮、α-松萜、乙酰基丙酮等物质在新鲜样品中含量很少，4℃处理后该类物质含量增高。 2.2.4 处理18d后番茄枝挥发性有机物PCA分析 根据主成分分析可知，经过4℃(B2)、SNP保鲜(B4)和1-MCP保鲜(B6)处理18d后与新鲜样品能较好地分开，实验组与对照组中风味相差较大，4℃处理与采用保鲜剂冷藏的番荔枝也存在差异，相对而言，两种保鲜剂处理的番荔枝在风味上两者的相似度较大，但是1-MCP 处理后的风味物质与新鲜番荔枝更为相近。 图7 番荔枝挥发性有机物 PCA 分析 Fig.7 PCA analysis on volatile organiccompounds in Annona squamosa L. 注：A1：新鲜样；B2：4℃贮藏； B4：SNP处理；B6：1-MCP处理。 3 结论 番荔枝属于呼吸跃变型水果，呼吸期短，根据指纹图谱检测其挥发性成分有乙醇、丙醛、丁二酮、乙酸乙酯、戊二酮等，主要是醇类、醛类、酮类等物质。25℃下，随着贮藏时间延长，其风味差异较大。样品在PCA 上呈现按照存放时间增长，样品按同一个方向改变，即25℃条件下，存放时间对于番荔枝风味变化有较大的影响，因此可以建立不同存储时间的番荔枝模型后，快速判断番荔枝的存放时间。在4℃条件、采用1-MCP 和 SNP 两种保鲜剂处理，实验组与对照组之间的风味差异较大，结果显示其直接4℃处理效果不如加入保鲜剂后的效果好，其中1-MCP处理对维持番荔枝果实风味更佳。其主要风味物质为丁二酮、苯甲醛、正丁醛、丙酸乙酯等。 根据 GC-IMS能有效地对番荔枝贮藏中挥发性组分进行分离，根据指纹图谱中颜色深浅来检测其含量多少，从而得到最佳的保鲜方式，在番荔枝品质评价、加工工艺优化及延长其货架期等方面具有很好的应用前景。 ( 参考文献 ) ( [1]郭文场，刘佳贺，李悦.热带水果番荔枝的品种与特性 [J].特种经济动植物，2017(3)：46-48. ) ( [2]李延辉.中国植物志[M].北京：科学出版社，1979， 30：171. ) ( [3]丁利君，任乃林，周燕芳，等.番荔枝果肉营养成分分析 [J].营养学报，2006，10(3)：275-276. ) ( [4]张福平，陈蔚辉，林建新.番荔枝的营养成分分析[J].食品 研究与开发，2002，6(1)：47-48. ) ( [5]Valente A， Albuquerque T G，Sanches-Silva A， e t al.Ascorbic acid c ontent in exotic fruits：A contribution to p r oduce quality datafor food composition databases [J ] . 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