杏果因色泽艳丽、酸甜可口、风味独特且热量较低,深受消费者喜爱。风味是衡量果实品质的关键指标,可溶性糖、有机酸和挥发性风味物质共同决定了杏果的风味。
一氧化氮(NO)是一种具有氧化还原活性的气态化合物,能够调节植物的各类生理过程。目前NO对果实采后贮藏保鲜的研究已取得显著进展。
北京市农林科学院农产品加工与食品营养研究所的姜元也、白春美、郑鄢燕*等以串枝红杏为实验材料,前期采用不同浓度硝普钠(SNP)溶液(0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mmol/L)处理杏果,通过测定杏果可溶性固形物含量及硬度等指标,确定0.2 mmol/L SNP处理可以有效维持杏果贮藏品质。基于前期研究结果,本研究进一步探究0.2 mmol/L SNP处理后杏果在贮藏期间质量损失率、硬度、可溶性糖、有机酸、相关酶活性及挥发性风味物质的动态变化,旨在明确NO处理对杏果采后风味品质的影响,为NO处理在果蔬采后风味调控中的应用提供理论依据。
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NO处理对杏果质量损失率和硬度的影响
质量损失率是衡量果实贮藏品质下降程度的重要指标。果实硬度与口感相关,可反映果实质地与成熟度。如图1A所示,贮藏期间,两组杏果质量损失率均随时间延长而上升,但CK组上升幅度显著大于SNP组(P<0.05)。第8天时,CK组杏果的质量损失率比SNP组高38.86%。硬度方面(图1B),两组硬度均随贮藏时间延长而下降,SNP组下降速率相对较慢,且贮藏期间SNP组硬度始终显著高于CK组(P<0.05)。第8天时,SNP组硬度比CK组高161.8%。
质量损失率和硬度是决定果实品质的重要指标。果实采后质量损失率的高低与呼吸作用强度密切相关,呼吸作用增强会加速细胞代谢和水分蒸发,从而导致果实质量损失加剧。冯美等研究发现外源NO处理可以抑制果实乙烯的产生和呼吸速率,并降低采后枸杞鲜果的失水率。果实衰老主要由过量活性氧(ROS)导致的氧化损伤引起,而NO作为与ROS通路密切相关的抗氧化剂,能在氧化应激时消灭ROS并减少脂质过氧化,从而维持果实硬度、延缓衰老。石玲等有关甜瓜的研究发现NO处理较好地维持了果实硬度。本研究表明NO处理抑制了杏果采后质量损失和硬度下降。
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NO处理对杏果葡萄糖、蔗糖、果糖含量的影响
蔗糖、果糖和葡萄糖含量是影响杏果甜度及品质的关键指标。如图2A所示,贮藏期间CK组蔗糖含量呈先升后降再升的波动趋势,SNP组上升趋势相对平缓,且CK组含量始终高于SNP组。第8天时,CK组杏果的蔗糖含量比SNP组高2.29%。果糖含量变化(图2B)显示,两组均表现为先升高后降低,CK组在第4天达到峰值后逐步下降,SNP组上升幅度较小,且CK组含量始终显著高于SNP组。第8天时,CK组杏果的果糖含量比SNP组高13.11%。葡萄糖含量变化(图2C)显示,贮藏前期两组变化趋势平缓且含量相近,后期CK组呈快速上升趋势,SNP组上升速率较缓,至贮藏末期CK组葡萄糖含量显著高于SNP组(P<0.05)。第8天时,CK组杏果的葡萄糖含量比SNP组高11.85%。
可溶性糖含量变化不仅决定果实甜味感知,更是风味品质的重要构成要素。在本研究中,随贮藏时间延长,杏果的葡萄糖、蔗糖和果糖含量整体上呈升高趋势。贮藏末期,CK组杏果蔗糖、果糖和葡萄糖含量均高于SNP组,是由果实成熟及失水率高导致。而SNP处理抑制杏果后熟及失水,从而抑制贮藏期间杏果可溶性糖含量升高,维持杏果风味品质。
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NO处理对杏果苹果酸、草酸、柠檬酸含量的影响
苹果酸、柠檬酸和草酸含量是影响杏果风味品质的关键因素。如图3A所示,两组苹果酸含量均呈先升后降再升的波动趋势,且SNP组含量始终显著高于CK组(P<0.01)。第8天时,SNP组杏果的苹果酸含量比CK组高22.34%。柠檬酸含量变化(图3B)显示,前期两组均呈上升趋势,随后CK组持续下降,而SNP组下降速率较缓,贮藏后期两组间差异显著(P<0.05),SNP组含量始终高于CK组。第8天时,SNP组杏果的柠檬酸含量比CK组高13.07%。草酸含量动态变化(图3C)显示,CK组呈持续下降趋势,SNP组则为先降后升,贮藏后期SNP组含量显著高于CK组(P<0.05)。第8天时,SNP组杏果的草酸含量比CK组高10.59%。
有机酸是水果风味特征的核心构成,其成分与含量直接影响果实品质,更通过参与三羧酸循环调控能量代谢及呼吸进程。本研究中,贮藏末期SNP组杏果的苹果酸、草酸、柠檬酸含量均高于CK组。表明SNP处理可以有效延缓杏果杏果成熟衰老,延缓有机酸降解。
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NO处理对杏果NAD-ME和NAD-MDH活性的影响
NAD-ME参与果实贮藏期碳代谢及能量供应,其活性可反映细胞代谢强度;NAD-MDH通过调节胞内代谢物水平抵御氧化胁迫,对维持果实品质具有重要作用。如图4A所示,两组NAD-ME活性前期均变化平缓,随后均显著上升,两组均于第6天达到峰值,但SNP组峰值显著低于CK组(P<0.01),之后两组均快速下降。第6天时,CK组杏果的NAD-ME活性峰值比SNP组高103.36%。NAD-MDH活性结果(图4B)显示,CK组活性于第2天达到峰值后快速下降;SNP组上升速率较缓,第4天升至较高水平。总的来说,CK组杏果的NAD-MDH活性峰值早于SNP组,且CK组酶活性峰值高于SNP组酶活性峰值25.96%。
NAD-MDH与NAD-ME作为苹果酸代谢的关键限速酶,分别调控合成与降解过程。其中NAD-MDH催化苹果酸与草酰乙酸转化,主导苹果酸合成并平衡三羧酸循环和乙醛酸酯循环;而NAD-ME则负责苹果酸降解,果实成熟时苹果酸含量降低通常归因于NAD-ME。本研究中SNP处理抑制了降解酶NAD-ME活性,减少苹果酸分解;贮藏后期增强合成酶NAD-MDH活性,促进苹果酸合成。这种变化使得SNP组苹果酸含量整体高于CK组,体现了SNP处理对杏果苹果酸代谢的调控作用。
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NO处理对杏果LOX和ADH活性的影响
LOX通过催化膜脂过氧化加速细胞膜结构破坏,并参与脂肪酸氧化生成醛酮类风味前体物质,直接影响果实风味;ADH在无氧条件下将C6醛转化为C6醇,其活性与果实风味变化密切相关。如图5A所示,LOX活性在两组中均呈先升后降趋势:CK组活性于第4天达到峰值后急剧下降,SNP组上升速率较缓,第6天达到峰值后回落,贮藏前期两组差异显著(P<0.001)。ADH活性(图5B)显示,贮藏初期两组变化平缓且水平相近,第2天时SNP组活性迅速升高并于第4天达到峰值后显著下降;CK组呈平稳上升趋势,第6天达到峰值后活性下降。
LOX途径作为果实挥发性物质合成的核心通路,其关键酶LOX与ADH直接影响果实香气代谢。LOX参与脂肪酸代谢以合成挥发性物质,本研究中SNP组杏果LOX活性峰值出现较CK组稍晚。同时,朱孝扬等在一项关于香蕉果实香气合成研究中,使用乙烯利结合1-甲基环丙烯处理以及单独1-甲基环丙烯处理香蕉果实,均可以通过延缓LOX基因高峰的出现,但不降低峰值,以保持香蕉果实的重要香气品质。在本研究中,SNP组杏果ADH活性在贮藏前期高于CK组,而在贮藏后期低于CK组。综上所述,SNP处理通过调节LOX及ADH活性,影响杏果醛酮类风味前体物质生成时序性及C6醇类生成量。
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杏果挥发性风味物质差异化谱图分析
采用GC-IMS技术分析SNP处理后杏果贮藏期挥发性化合物,其中横轴为离子迁移时间,纵轴为气相色谱保留时间,纵轴平行红线为反应离子峰,其右侧离散信号点代表不同挥发性化合物,颜色深浅表征浓度(白色为低浓度,红色为高浓度)。以CK-0 d-1样品为参照,其他样品通过扣除参比获得差异化谱图。
CK组结果如图6A所示,贮藏期间信号点颜色、密度及强度呈动态变化贮藏初期部分区域以红色信号点为主,随贮藏时间延长颜色逐渐变浅,且信号点空间分布范围改变,反映自然贮藏下挥发性化合物组成及浓度的动态变化。
如图6B所示,各贮藏时间点呈现明显差异。贮藏2 d时,部分区域信号点颜色深浅与同期CK组不同,部分化合物浓度变化趋势受到抑制,体现了SNP处理的早期调控效应。贮藏4~8 d,SNP组红色信号点数量及强度与CK组对应时间点差异明显,部分区域SNP组维持高浓度红色信号,而CK组同区域颜色较浅;另有区域SNP组蓝色信号更突出,表明对应化合物浓度显著降低。综上,SNP处理对杏果贮藏期香气特征形成差异化影响,可能是改变了杏果挥发性化合物的积累与降解模式。
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杏果挥发性风味物质定性分析
基于保留指数、保留时间和迁移时间匹配NIST与IMS数据库,从杏果中定性分析鉴定出40 种挥发性有机化合物(VOCs),包括14 种酯类、10 种酮类、7 种醛类、5 种醇类及4 种其他(含硫/杂环)类化合物(表1)。酯类以乙酸乙酯(菠萝香)、丁酸乙酯(苹果香)和2-甲基丁酸乙酯(青苹果香)为主;酮类中以2-丁酮、3-戊酮与具有奶油香气的3-羟基-2-丁酮为主;醛类中(Z)-4-庚烯醛和己醛均呈现青草香与脂肪味特征;醇类以带有甜香的3-甲基-3-丁烯-1-醇及具葡萄酒香的2-甲基-1-丙醇为主;含硫/杂环类中,四氢噻吩贡献卷心菜风味,2-甲基吡嗪呈现坚果与烘烤香气,β-罗勒烯赋予柑橘类清香。
杏果香气显著影响其风味,而风味作为感官评价的关键指标,直接关乎商品品质。已有研究表明,杏果实香气成分主要包含C6醇类、C6醛类、酯类、萜烯醇类和酮类。本研究通过GC-IMS技术共鉴定到40 种VOCs,主要包括酯类、酮类、醛类、醇类及其他化合物。分析发现,杏果挥发性风味由酯类甜香、醛类青草香、酮类奶油香及含硫/杂环类特殊香气共同构成,化合物的保留指数差异及风味阈值特性共同决定了其风味复杂性。
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杏果挥发性风味物质指纹图谱
利用GC-IMS分析软件Gallery Plot插件构建杏果挥发性风味物质指纹图谱,用于分析贮藏期VOCs动态变化。如图7所示,图谱中每行代表单个样品的挥发性成分信号峰,每列表示同一化合物在不同样品中的响应强度。基于指纹图谱的空间分布及动态变化特征,结合化合物风味属性,将其划分为8 个特征区域(a~h)。
a区域包含所有样品中稳定存在的物质,且CK组与SNP组含量无显著差异,推测其为杏果的基础香气成分。其中包含丁酸乙酯、2-己酮、丁醛、2-丁基呋喃、2-丁酮、2-甲基丁醛、丙酮、乙酸丙酯、巴豆酸乙酯、乙酸丁酯和己醛。结合杏果VOCs定性分析结果可知,a区域内VOCs呈现出苹果、香蕉等果香与青草香、杏仁香的复合特征。这些物质构成杏果的基础风味框架,其稳定存在表明SNP处理未显著改变杏果核心香气成分。
b区域为SNP-4 d及SNP-6 d杏果样品呈现的特征区域,包含2-甲基丙醛与乙酸甲酯。2-甲基丙醛具麦芽味以及类似青草的味道,乙酸甲酯呈水果香,二者在SNP处理组与CK组间存在差异,显示SNP处理对特定风味物质的调控作用,丰富了杏果风味组成。
c区域为SNP-2 d杏果样品呈现的特征区域,包含丁酸甲酯、甲酸乙酯、3-甲基丁醛、2,3-丁二酮、2-己醇、己酸甲酯、2-甲基-1-丙醇、2-戊酮,其风味呈现水果香、清香、奶油香等特征。这些物质在SNP-2 d样品中含量更高,表明SNP处理在贮藏早期有效促进其积累,提升了水果香、奶油香等愉悦香气的表达,延缓了此类物质在贮藏初期的自然衰减,维持了风味的丰富度。
d区域为CK-2 d杏果样品呈现的特征区域,包含3-庚酮、β-罗勒烯、戊醛,风味呈现强烈青草味、柑橘味及杏仁味等特征。CK-2 d样品中这些物质含量更高,随贮藏时间延长,CK组此类物质波动较明显,而SNP处理组相对稳定。SNP处理抑制了部分物质的过度变化,延缓了风味释放,有效维持了贮藏初期香气品质。
e区域为贮藏初期CK-0 d以及CK-2 d杏果样品呈现的特征区域,包含戊醇、2-甲基吡嗪、2-庚酮、3-戊酮、3-甲基-3-丁烯-1-醇、2-甲基丙酸乙酯、四氢噻吩、3-羟基-2-丁酮、1-丙醇,其风味呈现刺激性、坚果、肥皂、醚味、甜味、黄油味等特征。这些物质在CK-0 d和CK-2 d杏果样品中含量更高,部分物质(如带肥皂味的2-庚酮、卷心菜味的四氢噻吩)可能导致不良风味,而SNP处理有效调控了此类物质变化,抑制了刺激性、肥皂味等不良风味发展,维持了风味稳定性与适宜性。
f区域为CK-2 d以及CK-4 d杏果样品呈现的特征区域,包含乙酸异丁酯与2-甲基丁酸乙酯,分别呈现苹果香、香蕉香及青苹果香特征。这两种物质在CK-2 d和CK-4 d样品中含量更高,表明自然贮藏早期其合成代谢活跃,赋予果实较强的甜香与果香特征。与CK组相比,SNP处理组在相同贮藏阶段未表现出此类物质的显著积累,可能通过抑制酯类合成酶活性或延缓前体物质转化,使果香表达更趋平缓,避免因早期香气过度释放导致后期风味衰减。
g区域为贮藏中后期CK组杏果样品呈现的特征区域,包含乙酸乙酯与丙酸甲酯,其风味以甜香与果香为主要特征。这些物质在CK-4 d、CK-6 d和CK-8 d样品中含量显著高于SNP处理组,表明自然贮藏条件下酯类物质随时间延长呈现积累趋势。SNP处理通过调控代谢,有效延缓此类物质的过度积累,避免贮藏后期果香过于浓郁导致的风味失衡。
h区域为CK-6 d和CK-8 d杏果样品呈现的特征区域,包含(Z)-4-庚烯醛、4-己烯-3-酮及丁酸异丁酯,分别具有脂肪味、青草味及乳制品味特征,刺激性气味、醚味及辛辣味特征,以及过熟水果味、菠萝味及泡泡糖味特征。CK组中该区域物质随贮藏时间延长显著积累,(Z)-4-庚烯醛的脂肪异味与4-己烯-3-酮的刺激性可能削弱果香纯净度,而丁酸异丁酯的过熟果香暗示脂质氧化加剧。SNP处理有效抑制了此类物质生成,(Z)-4-庚烯醛与4-己烯-3-酮丰度显著降低,减轻了青草与辛辣异味,同时丁酸异丁酯的果香特性被保留。凸显了SNP处理在延缓氧化劣变、抑制不良风味产生方面的积极作用。
综合分析指纹图谱各区域变化及LOX途径酶活性结果可知。在贮藏初期(0~4 d),CK组LOX活性高于SNP组,可导致CK组前期生成较多醛类、酮类等物质;而ADH活性显示,贮藏前期(0~2 d)SNP组活性更高,因此SNP组在贮藏前期能够快速将C6醛转化为C6醇。结合指纹图谱发现,2-己醇是c区域中的特征物质,且该区域为SNP-2 d杏果样品呈现的特征区域。此结果说明,贮藏前期,SNP组C6醇的生成量高于CK组,与ADH活性趋势相符。同时,在指纹图谱d、e区域中,发现了在CK-2 d杏果样品中累积的酮类物质,如3-庚酮和2-庚酮,而贮藏前期CK组中LOX活性更高是导致酮类物质累积的原因。在指纹图谱f、g区域中,CK组积累了4 种挥发性酯类物质,但在h区域中,出现了不良气味物质的积累。表明在4~6 d时,CK组风味物质快速释放,8 d时风味品质下降。而SNP处理通过调控相关酶活性,调节风味物质生成和降解速率,延缓杏果风味品质下降,维持杏果风味。
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结 论
本研究揭示了0.2 mmol/L SNP处理对杏果采后风味品质的调控作用。结果表明,SNP处理通过延缓果实后熟,降低了杏果贮藏期间失水率,维持了杏果硬度,抑制了蔗糖、果糖及葡萄糖含量升高;维持了苹果酸、柠檬酸及草酸含量;通过调节NAD-ME及NAD-MDH活性提升了苹果酸含量;通过调节LOX及ADH活性,延缓了贮藏期间杏果香气成分释放,维持了杏果风味稳定性。同时,GC-IMS结果表明,SNP处理能够维持杏果特征香气,并增强贮藏初期乙酸甲酯、2,3-丁二酮等果香与奶油香物质生成,抑制中后期戊醛、四氢噻吩等不良风味物质生成。
引文格式:
姜元也, 白春美, 任逸婷, 等. 外源NO处理调控杏果采后风味品质[J]. 食品科学, 2025, 46(21): 258-266. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250523-153.
JIANG Yuanye, BAI Chunmei, REN Yiting, et al. Exogenous nitric oxide treatment regulated the postharvest flavor quality of apricot fruits[J]. Food Science, 2025, 46(21): 258-266. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250523-153.
实习编辑:李雄;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为汇聚全球智慧共探产业变革方向,搭建跨学科、跨国界的协同创新平台,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心(动物替代蛋白)、中国食品杂志社《食品科学》杂志(EI收录)、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志(SCI收录)、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志(ESCI收录)主办,西南大学、 重庆市农业科学院、 重庆市农产品加工业技术创新联盟、重庆工商大学、重庆三峡学院、西华大学、成都大学、四川旅游学院、西昌学院、北京联合大学协办的“ 第三届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会 ”, 将于2026年4月25-26日 (4月24日全天报到) 在中国 重庆召开。
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