陳 翰，羅安偉，陳旭蕊，蘇 苗，李 琳，李圓圓

（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

青椒新鮮度與其揮發(fā)性氣味成分的關(guān)系

陳 翰，羅安偉*，陳旭蕊，蘇 苗，李 琳，李圓圓

（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（head space solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）技術(shù)對冰箱保鮮條件下（（4f1） ℃）洛椒6號青椒的揮發(fā)性氣味成分進行了分析，并結(jié)合青椒果實可溶性固形物、質(zhì)量損失率、VC含量等新鮮度指標(biāo)變化及感官變化，探討青椒新鮮度與其揮發(fā)性氣味成分的關(guān)系。結(jié)果表明：青椒在（4f1） ℃條件下的保鮮時間為15 d，新鮮青椒的特征性氣味成分為辛酸己酯、(E,E)-2,4-癸二烯醛和3-辛酮；不新鮮青椒的特征性氣味成分為香葉烯、水芹烯、(E)法尼烯、3-苯基-2-丙烯酸乙酯、棕櫚酸乙基酯、正癸酸，且青椒由新鮮變?yōu)椴恍迈r時其閾值分別為6.54、13.47、32.78、7.74、9.10、17.13 μg/L。研究結(jié)果為通過檢測揮發(fā)性氣味成分判斷青椒新鮮度乃至研發(fā)基于揮發(fā)性成分判斷青椒新鮮度的智能冰箱提供了依據(jù)。

青椒；揮發(fā)性成分；頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法；新鮮度

辣椒果實因果皮含有辣椒素等14 種辣味成分而有辣味，能增進食欲，且含有維生素、有機酸、鈣、磷、蛋白質(zhì)等多種營養(yǎng)成分，其中VC含量居蔬菜之首，青椒是一般以綠色鮮果上市的菜用辣椒品種[1-4]。青椒采收后因水分含量高，新陳代謝旺盛而容易失鮮甚至腐爛[4]。目前，對青椒新鮮度的檢測主要是感官檢測和理化檢測[4-6]。感官檢測主觀因素大，理化檢測耗時且操作繁瑣，不適合冰箱貯藏果蔬新鮮度的在線檢測。因此需要建立新的、準(zhǔn)確快速的檢測方法，對冰箱貯藏的果蔬新鮮度做出客觀評價。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀能夠客觀、準(zhǔn)確、快捷地評價樣品的揮發(fā)性氣體，且重復(fù)性好[7-15]。固相微萃取是在固相萃取基礎(chǔ)上發(fā)展起來的集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體的新型萃取分離技術(shù)，它利用氣相色譜、高效液相色譜等作為后續(xù)分析儀器，實現(xiàn)了對多種樣品的快速分離與分析。利用果蔬介電參數(shù)與其內(nèi)部品質(zhì)有一定相關(guān)性這一特征和果蔬介電特性的特征值電容對新鮮度進行檢測[16-17]，采用電子鼻中傳感器對某些特征性氣味成分進行檢測從而判斷果蔬的新鮮度也成為較為可行的方法[18-20]；利用高光譜成像來辨別蔬菜葉片新鮮度也是可行的[21]。上述方法雖能對新鮮度進行較好判別，但效率低、檢測不精準(zhǔn)、成本高，且不能明確果蔬從新鮮到不新鮮過程中揮發(fā)性成分的具體變化。利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法（head space solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）聯(lián)用技術(shù)，通過揮發(fā)性氣味成分變化判斷青椒新鮮度的研究尚未見報道。本實驗以洛椒6號青椒為原料，通過檢測冰箱保鮮條件下青椒揮發(fā)性氣味成分和新鮮度指標(biāo)（可溶性固形物含量、質(zhì)量損失率、VC含量等）的變化，獲得青椒不新鮮的特征氣味成分及其閾值，為通過揮發(fā)性氣味成分判斷青椒等果蔬新鮮度提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

洛椒6號青椒，挑選鮮綠、硬挺、成熟度一致、大小均勻且無蟲害與機械損傷的果實，帶柄采收，采收當(dāng)天運回西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院果蔬貯藏實驗室。

辛醛（色譜純） 美國Sigma公司；硫代巴比妥酸上?？曝S化學(xué)試劑有限公司；酚酞、氫氧化鈉、草酸、2,6-二氯酚靛酚、30%過氧化氫、三氯醋酸、磷酸二氫鉀、磷酸、氯化鈉均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

ISQ氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Thermo Fisher Scientific公司；HP-INNOWAX彈性石英毛細管柱（60 mh0.25 mm，0.25 μm） 美國安捷倫公司；100 μm PDMS SPME型號纖維萃取頭 上海安譜科學(xué)儀器有限公司；SPME手動進樣手柄 美國Supelco公司；BCD-450ZE9H美菱冰箱 合肥美菱股份有限公司；TA-XT plus質(zhì)構(gòu)分析儀 英國SMS公司；PHS-3C酸度計 杭州錢江儀器設(shè)備有限公司；HR2168飛利浦攪拌機 珠海飛利浦家庭電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

選擇大小均勻、成熟度一致、無病蟲害和機械損傷的洛椒6號青椒，保留果柄，裝入0.03 mm厚PE袋中，稍扎口，每袋裝8 個，共15 袋，防止撞擊、擠壓。置于（4f1） ℃冰箱中冷藏，濕度為冰箱自然濕度（相對濕度75%～80%）。每7 d取樣一次，測量其新鮮度指標(biāo)。同時采用HS-SPME-GC-MS測定揮發(fā)性氣味成分，測定時去除青椒花萼和種子。新鮮度指標(biāo)測定3 次取平均值，揮發(fā)性成分測定一次。

1.3.2 理化指標(biāo)測定

測定青椒果實在低溫保鮮期間的可溶性固形物含量、果實硬度、總酸含量、質(zhì)量損失率、VC含量變化，通常質(zhì)量損失率超過5%及其他新鮮度指標(biāo)顯著變化（差異達到1%顯著水平）認為果實由新鮮變?yōu)椴恍迈r。

可溶性固形物含量：手持式折光儀法[22]；果實硬度：質(zhì)構(gòu)儀法[23]；總酸含量：NaOH滴定法（換算系數(shù)0.067）；VC含量：2,6-二氯靛酚氧化滴定法[22]；質(zhì)量損失率率：質(zhì)量法。

1.3.3 青椒揮發(fā)性氣體測定

固相微萃取：取30 g青椒，去除花萼、果實，使用攪拌機將其攪拌為勻漿，移入250 mL三角瓶，加入0.24 mg/mL辛醛標(biāo)樣20 μL，使用玻璃棒攪勻后，置于加熱板上40 ℃平衡40 min，之后插入100 PDMS SPME萃取頭，萃取40 min[24-26]。

1.3.4 色譜條件

在1.3.3節(jié)操作結(jié)束后將萃取頭插入氣相色譜儀進樣口，220 ℃解吸5 min，在拔出萃取頭時抽回纖維頭，并啟動儀器采集數(shù)據(jù)。

柱型：HP-INNOWAX彈性石英毛細管柱（60.0 mh0.25 mm，0.25 μm）；柱溫：程序升溫，初溫40 ℃保持3 min，然后以5 ℃/min升至150 ℃，接著以10 ℃/min升至250 ℃，保持10 min，再以20 ℃/min升至270 ℃，保持1 min；熱解析進樣口溫度220 ℃，采用不分流，載氣He，流量為1.0 mL/min。解析時間長5 min，自動進樣量為2 mL。

1.3.5 質(zhì)譜條件

傳輸線溫度220 ℃，離子源溫度230 ℃，電子轟擊離子源，電子能量70 eV，質(zhì)量掃描范圍m/z 33～500[27-28]。

1.3.6 數(shù)據(jù)篩選與處理

揮發(fā)性氣味成分：利用隨機Xcalibur工作站NIST2011標(biāo)準(zhǔn)譜庫進行揮發(fā)性成分定性分析，要求正向檢索匹配度和反向檢索匹配度均大于800，才確定為該化合物。按面積歸一化法計算各組分相對含量，以辛醛為標(biāo)樣，采用內(nèi)標(biāo)法進行絕對含量的定量分析。

可溶性固形物含量、果實硬度、總酸含量、VC含量、質(zhì)量損失率測定每次做3 個平行，結(jié)果取平均值。顯著性檢驗為t檢驗。采用Minitab16.0，Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理、制作圖表。

新鮮及不新鮮氣味成分的確定：比較青椒每7 d的揮發(fā)性氣味成分的差異，只有新鮮狀態(tài)存在的氣體即為新鮮青椒的特征氣味成分。在青椒不新鮮狀態(tài)下檢測到而在新鮮狀態(tài)下不存在的或與新鮮狀態(tài)下含量差異顯著的氣味成分，就是不新鮮青椒的特征氣味成分。

2 結(jié)果與分析

2.1 可溶性固形物含量的變化

可溶性固形物含量是青椒的重要品質(zhì)之一，也是影響青椒商品價值的重要因素。（4f1） ℃冰箱低溫保鮮條件下，青椒每貯藏7 d可溶性固形物含量的變化如圖1所示。

圖1 青椒果實可溶性固形物含量隨貯藏時間的變化Fig.1 Relationship between soluble solid content of green pepper and storage time at (4 ± 1) ℃

由圖1可知，貯藏至第8天，青椒中的可溶性固形物含量略有增加，從初始的4.72%上升到4.76%，之后開始快速下降，實驗結(jié)束時下降到4.28%。這是因為呼吸作用和其他生理代謝的作用，消耗了糖等而使果實的可溶性固形物含量在貯藏至第8天后出現(xiàn)一直下降的趨勢。青椒在（4f1） ℃條件下存放一周左右，可溶性固形物含量開始下降，第15天可溶性固形物含量下降到4.58%，與第1天相比降低了3%，差異達到1%顯著水平，表明青椒在第15天進入衰老期，開始失鮮。

2.2 果實硬度的變化

果實硬度是青椒商品性狀的重要指標(biāo)，也是判斷青椒新鮮度的重要感官指標(biāo)之一。（4f1） ℃冰箱低溫貯藏條件下，青椒每7 d果實硬度的變化如圖2所示。

圖2 青椒果實硬度隨貯藏時間的變化Fig.2 Relationship between firmness of green pepper and storage time at (4 ± 1) ℃

由圖2可知，青椒果實硬度在第1天到第8天先增大，達到頂峰值14.10 kg/cm2之后，果實硬度開始下降，在第15天時硬度下降到12.80 kg/cm2，下降了9.2%，并且軟化速率逐漸加快，在第22天下降到10.10 kg/cm2，之后下降速率逐漸減慢。第22天時出現(xiàn)明顯的失水萎蔫及冷害癥狀，硬度從初始的13.40 kg/cm2下降到9.80 kg/cm2。就果實硬度這一指標(biāo)分析，青椒在貯藏第15天開始硬度顯著下降，逐漸失鮮，有的已開始表現(xiàn)出冷害病斑。至第22天降至10.10 kg/cm2，與第一天相比下降了24.6%，差異達到1%顯著水平，冷害情況逐步增多，表明貯藏22 d的青椒已失鮮。

2.3 果實質(zhì)量損失率的變化

果蔬失水皺縮會使水解酶活性提高，影響細胞代謝。嚴重脫水時，有些離子濃度過高會引起細胞中毒，甚至破壞原生質(zhì)的膠體結(jié)構(gòu)，引起脫落酸含量增加和刺激乙烯合成，加速器官的衰老和脫落。因此質(zhì)量損失率是影響果蔬新鮮度的重要指標(biāo)，在（4f1） ℃冰箱低溫貯藏條件下，青椒每7 d的質(zhì)量損失率變化如圖3所示。

圖3 青椒果實質(zhì)量損失率隨貯藏時間的變化Fig.3 Relationship between weight loss ratio of green pepper and storage time at (4 ± 1) ℃

由圖3可知，青椒包裝于PE袋中于（4f1） ℃低溫下貯藏，第15天的質(zhì)量損失率為2.32%；15 d后，青椒質(zhì)量損失率變化明顯加快，第22天時，質(zhì)量損失率達到8.84%，29 d時達到17.65%。第22天時，青椒質(zhì)量損失率超過5%的失鮮標(biāo)準(zhǔn)，差異顯著水平已達1%，且此時已有冷害癥狀出現(xiàn)。表明青椒在第22天時已經(jīng)失鮮，且之后新鮮度下降更為明顯。

2.4 果實總酸含量的變化

總酸含量的變化是評價果實新鮮度的重要指標(biāo)，含量越大，青椒品質(zhì)越差，新鮮度越低。（4f1） ℃冰箱中青椒每7 d果實的總酸含量變化如圖4。

由圖4可知，青椒在冷藏下的總酸含量隨貯藏時間的延長而逐漸增大，前8 d增加較平緩，隨后增加幅度加大。青椒初始酸度為0.11%，第8天時為0.13%，僅上升了0.02%；第22天時增加到0.27%。這是因為貯藏過程中，有機物的分解產(chǎn)生酸及醇、醛等物質(zhì)，使青椒酸度增加，風(fēng)味下降，品質(zhì)降低。就總酸含量這一指標(biāo)分析，青椒在第15天時總酸含量開始極顯著增加，新鮮度急劇下降，第22天與第1天相比已上升145%，差異達到1%顯著水平，表明青椒在第22天已失鮮。

圖4 青椒果實總酸含量隨貯藏時間的變化Fig.4 Relationship between total acid content of green pepper and storage time at (4 ± 1) ℃

2.5 青椒果實VC含量的變化

新鮮青椒中VC含量較高，而貯藏過程中VC會逐漸氧化分解，因此其變化能客觀表明青椒新鮮度的變化。在（4f1） ℃冰箱中，青椒每7 d VC含量的變化如圖5所示。

圖5 青椒果實VC含量隨貯藏時間的變化Fig.5 Relationship between vitamin C of green pepper and storage time at (4 ± 1) ℃

由圖5可知，青椒在貯藏過程中VC含量呈逐漸下降的趨勢。8～15 d時，VC含量下降十分平緩，隨后急劇下降。青椒初始VC含量為67.34 mg/100 g（鮮質(zhì)量，下同），第22天時為59.76 mg/100 g，下降了11%，差異達到1%顯著水平。在整個貯藏過程中，VC含量下降的并不是很大，可能是青椒體內(nèi)由于酸度升高，VC在酸性條件下比較穩(wěn)定，不易分解。就VC含量而言，青椒在貯藏15 d后其下降幅度明顯增大，結(jié)合感官現(xiàn)象，認為青椒22 d后已經(jīng)失鮮。

綜合青椒在冰箱中可溶性固形物含量、果實硬度、總酸含量、質(zhì)量損失率及VC含量變化情況，結(jié)合感官品質(zhì)的變化，和失水萎蔫的輕重程度及冷害癥狀的出現(xiàn)時間，青椒在（4f1） ℃冰箱中可保鮮15 d左右，15 d后，青椒新鮮度開始明顯下降，至22 d失鮮。

2.6 揮發(fā)性氣味成分的變化

青椒在（4f1） ℃條件下冷藏時，前15 d都屬于新鮮青椒，前15 d的GC-MS圖譜除標(biāo)樣外出峰較少，以15 d的圖譜為代表（圖6），22 d以后（包括22 d）即屬于不新鮮到初始腐敗階段的青椒，不新鮮青椒的GC-MS圖譜出峰明顯增多，相對含量也明顯增大，以冷藏22 d的圖譜為代表（圖7）。每7 d測定青椒的揮發(fā)性氣味成分分析見表1。因設(shè)備精度影響，同一物質(zhì)出峰時間略有差異，表1顯示的是青椒冷藏15 d的出峰時間。

圖6 青椒在（4±1）℃條件下冷藏15 d的揮發(fā)性成分GC-MS圖譜Fig.6 GC-MS profile of green pepper stored at （4 ± 1) ℃ for 15 days

圖7青椒在℃條件下冷藏22 d的揮發(fā)性成分GC-MS圖譜Fig.7 GC-MS profile of green pepper stored at （4 ± 1) ℃ for 22 days

表1 青椒在（4±1）℃下貯藏時揮發(fā)性成分和新鮮度的變化Table 1 Changes in volatile component and freshness of green pepper during storage at (4±1) ℃μg/L

續(xù)表1

續(xù)表1

由表1可知，洛椒6號青椒冷藏15 d時共檢測出101 種揮發(fā)性化合物，其中醇類11 種、酮類7 種、醛類7 種、酯類16 種、烷烴類25 種、雜環(huán)類和其他物質(zhì)共35 種。丙氨酰甘氨酸、乙醇、1,1-二乙氧基-辛烷、羅勒烯、2-甲基丁酸己酯、辛酸乙酯、正辛醇、法尼烯在青椒冷藏過程中都能檢出，有的含量變化不明顯且沒有規(guī)律，而有的在青椒變?yōu)椴恍迈r時含量變化明顯。有的揮發(fā)性氣味成分在青椒新鮮狀態(tài)下未檢出，而在青椒不新鮮狀態(tài)時檢出，其中香葉烯、水芹烯、(E)法尼烯、3-苯基-2-丙烯酸乙酯、棕櫚酸乙基酯、正癸酸變化規(guī)律明顯，在青椒失鮮前后含量差異顯著，其閾值（即失鮮時的最低檢出值）分別為6.54、13.47、32.78、7.74、9.10、17.13 μg/L，其中(E)法尼烯對失鮮青椒的氣味構(gòu)成貢獻最大。此外，新鮮青椒的特征性氣味成分主要是辛酸己酯、(E,E)-2,4-癸二烯醛和3-辛酮。乙醇含量雖然較高，但主要是來自溶解標(biāo)樣的溶劑，因此乙醇不是新鮮青椒的特征性氣味成分。

可以根據(jù)本研究中青椒由新鮮變?yōu)椴恍迈r時氣味成分及其閾值制備新鮮度探頭，研發(fā)根據(jù)氣味判斷青椒新鮮度的智能冰箱。但青椒新鮮度探頭具體閾值的設(shè)定還需要進一步的實踐探索。

3 結(jié) 論

在青椒冷藏過程中，通過對可溶性固形物含量、硬度、質(zhì)量損失率、總酸含量、VC含量5 個新鮮度指標(biāo)的測定并結(jié)合感官觀察，發(fā)現(xiàn)青椒在（4f1） ℃條件下的保鮮時間為15 d，15 d后即由新鮮變?yōu)椴恍迈r。

采用HS-SPME-GC-MS測定青椒的揮發(fā)性成分，結(jié)合新鮮度理化指標(biāo)分析，發(fā)現(xiàn)新鮮青椒的特征性氣味成分為辛酸己酯、(E,E)-2,4-癸二烯醛和3-辛酮，不新鮮青椒的特征氣味成分主要是香葉烯、水芹烯、(E)法尼烯、3-苯基-2-丙烯酸乙酯、棕櫚酸乙基酯、正癸酸，可作為檢測辣椒失去新鮮度的特征性氣味，其閾值分別為6.54、13.47、32.78、7.74、9.10、17.13 μg/L。該結(jié)果為通過揮發(fā)性氣味成分判斷青椒等果蔬新鮮度提供了實驗依據(jù)。

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Relationship between Volatile Components of Green Pepper and Its Freshness

CHEN Han, LUO Anwei*, CHEN Xurui, SU Miao, LI Lin, LI Yuanyuan
(College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

The volatile components of green pepper stored in refrigerator at (4 ± 1) ℃ for different periods were evaluated by head space solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS). Soluble solid content, weight loss ratio and vitamin C content and were analyzed to probe into the relationship of pepper freshness and its volatile components. The results showed that green pepper could be kept fresh at (4 ± 1) ℃ for 15 days. The characteristic odor components of fresh green pepper were hexyl octanoate, (E,E)-2,4-decadienal and 3-octanone, whereas those of rotten green pepper weremyrcene,phellandrene, (E)famesene, 2-propenoic acid, 3-phenyl-ethyl ester, hexadecanoic acid, ethyl ester and n-decanoic acid with variation thresholds of 6.54, 13.47, 32.78, 7.74, 9.10, and 17.13 μg/L, respectively. These results can provided a theoretical basis for judging the freshness of pepper by changes of the volatile components and accordingly for developing smart refrigerator to monitor the freshness of green pepper.

green pepper; volatile compounds; head-space solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS); freshness

10.7506/spkx1002-6630-201607013

TS255.3

A

1002-6630（2016）07-0066-06

陳翰, 羅安偉, 陳旭蕊, 等. 青椒新鮮度與其揮發(fā)性氣味成分的關(guān)系[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(7): 66-71. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201607013. http://www.spkx.net.cn

CHEN Han, LUO Anwei, CHEN Xurui, et al. Relationship between volatile components of green pepper and its freshness[J]. Food Science, 2016, 37(7): 66-71. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201607013. http://www.spkx.net.cn

2015-07-20

陜西省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與公關(guān)項目（2015NY051）；大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目（201410712080）

陳翰（1994—），男，本科，研究方向為食品科學(xué)與工程。E-mail：m15209275726@163.com

*通信作者：羅安偉（1971—），男，副教授，博士，研究方向為果品蔬菜貯藏與加工技術(shù)。E-mail：luoanwei@nwsuaf.edu.cn