王友升，王郅媛，郭曉敏，李麗萍

(北京工商大學 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京市食品風味化學重點實驗室，北京 100048)

不同揮發(fā)性物質(zhì)對桃果實品質(zhì)及抗氧化活性影響的多變量分析

王友升，王郅媛，郭曉敏，李麗萍

(北京工商大學 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京市食品風味化學重點實驗室，北京 100048)

采用單因素方差分析、主成分分析、相關性分析、偏最小二乘回歸分析、通徑分析5種數(shù)據(jù)分析方法考察1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)、二氧化氯、百里酚和乙醇處理對桃果實品質(zhì)及抗氧化活性的作用效果。結果表明：乙醇處理可顯著抑制常溫貯藏4d后桃果實侵染性病害的發(fā)生，其他處理與空白對照無顯著性差異；1- MCP 處理延緩了桃果皮b*值的升高，乙醇處理提高果皮L*值的同時降低了果皮a*值；與空白對照相比，乙醇、1-MCP及二氧化氯處理對總黃酮含量、總抗氧化能力、清除DPPH自由基能力、清除·OH能力4個指標的影響較為顯著。結合相關性分析與回歸分析可知，腐爛率僅與可溶性固形物含量(SSC)呈顯著負相關；對果皮L*值、果皮a*值、果皮b*值的直接效應最為強烈的參數(shù)分別是總黃酮含量、清除DPPH自由基能力、SSC；總酚含量與清除DPPH自由基能力具有顯著正相關性；總黃酮含量與總抗氧化能力、清除DPPH自由基及·OH能力也存在顯著或極顯著相關性效應。

桃果實；揮發(fā)性物質(zhì)；品質(zhì)；抗氧化活性；多變量分析

桃(Prunus persicaL.)為呼吸躍變型果實，采后在常溫下極易軟化腐爛，品質(zhì)下降[1]。雖然液體殺菌劑如次氯酸鈉、萘乙酸、過氧化氫已被用來評價對食品病原微生物的抑制效果，但這些非揮發(fā)性殺菌劑普遍存在效果差、有殘留等問題，因此許多學者將目光轉向揮發(fā)性物質(zhì)在果蔬保鮮中的應用。1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)是一種乙烯作用抑制劑，對防止果實品質(zhì)下降，延長貯藏期有較明顯的作用[2]；二氧化氯為強氧化劑和殺菌劑，能夠抑制果蔬中的多種病原菌[3]；百里酚(5-甲基-2-異丙基酚)存在于多種植物的精油中[4]，具有殺螨、抑菌等生物活性；乙醇是植物生長過程中的次生代謝產(chǎn)物之一，適量的外源乙醇處理可減少果蔬采后腐爛率及低溫貯藏期間冷害的發(fā)生[5]。目前未見關于百里酚等揮發(fā)性物質(zhì)對桃果實貯藏效果的影響的相關報道。

水果中不僅富含人體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，還含有許多酚類、黃酮類、生物堿等活性成分，這些活性成分因其所具有的抗氧化、抗癌、預防循環(huán)系統(tǒng)疾病以及抗菌等作用，成為目前醫(yī)學、農(nóng)學等學科的研究熱點。桃果實中花青素酚類等活性物質(zhì)含量較高[6-7]，但揮發(fā)性物質(zhì)對桃果實抗氧化能力的影響未見有相關報道。

單因素方差分析、主成分分析、相關性分析、偏最小二乘法回歸、通徑分析是5種常見數(shù)據(jù)分析方法，分別用于判斷顯著差異、區(qū)別主效因子、尋求參數(shù)間聯(lián)系、確定參數(shù)間相關性、辨別直接效應與間接效應，然而單一的分析方法往往不能滿足整體評價及作用機理研究的需要。因此，本研究綜合運用多種方法探討不同揮發(fā)性物質(zhì)對桃果實品質(zhì)及抗氧化活性的影響，以期為桃果實貯藏保鮮技術提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

本研究所用果實為“八月脆”桃，采自北京順義區(qū)果園。采收后迅速運入實驗室，選擇果實大小、色澤、成熟度一致，無病蟲害與無機械傷的樣品。

1,1-苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,4,6-三(2-吡啶)-1,3,5-三嗪(TPTZ) 美國Sigma-Aldrich公司；甲醇、丙酮、硫酸鈦、Fe SO4、H2O2、結晶紫、焦性沒食子酸(均為分析純) 北京北化精細化學品有限責任公司。

T25 型分散機 德國Ultra-turrax公司；F-80C 型制冰機 北京博威興業(yè)科技發(fā)展有限公司；5810R 型離心機 德國Eppendorf公司；TB-214 型分析天平 美國Denver儀器公司；ADCI-60C 型色差計 北京辰泰克儀器技術有限公司；UV-2450 型分光光度計 日本Shimadzu公司；DHG 9145A 型電熱鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司；THZ-C-1 型全溫空氣浴搖床 太倉市實驗設備廠；PR-201手持糖度計 日本Atago公司；CL200＋酸度計 上海三倍儀表廠。

1.2 果實的處理

將桃果實分成5組，其中4組分別用5μg/L 1-MCP、2.9μg/L二氧化氯、7.1×103μg/L百里酚、4.7×104μg/L乙醇在室溫(20℃)條件下熏蒸24h，熏蒸方法為將定量揮發(fā)性物質(zhì)加到培養(yǎng)皿中，再與果實一同放進塑料箱，密封。最后一組為空白對照，不做任何處理，每組40個果實。本研究選擇各處理的濃度均基于前期預備實驗的結果。將所有果品轉入20℃、95%濕度條件下貯藏，4d后測定各項指標。

1.3 提取方法

從10個果實中取10g果肉，加入20mL提取溶液，冰浴下均質(zhì)，在4℃、14000r/min離心1h，取上清液進行測定，其中過氧化氫及花青素用丙酮進行提取，其他活性物用甲醇提取。

1.4 指標的測定

1.4.1 腐爛率、可溶性固形物含量(SSC)與pH值

腐爛率的統(tǒng)計采用觀察法，重復3次，按照下式計算：

將果肉擠壓榨汁，14000r/min離心10min后取上清測定SSC及pH值。SSC采用PR-201手持糖度計，pH值采用CL200＋酸度計進行測定。每次取樣10個果實。

1.4.2 果肉色度

采用ADCI-60C色差計進行果皮及果肉色度的測量[8]，每次測量10個果實。

1.4.3 過氧化氫含量

過氧化氫含量的測定參考Brennan等[9]方法，并有所改進。以每克鮮質(zhì)量樣品的過氧化氫物質(zhì)的量表示(μmol/g)。

1.4.4 總抗氧化能力

參照Benzie等[10]的方法進行，略有改動。樣品總抗氧化能力以每克鮮質(zhì)量樣品中含有的活性單位來表示(U/g)。

1.4.5清除超氧陰離子自由基(O2－·)能力

測定方法參考NBT 光還原法[11]。將對O2－· 50%清除率定義為1個活性單位(U)，清除O2－·能力以每克鮮質(zhì)量樣品中含有的活性單位來表示(U/g)。

1.4.6 清除DPPH自由基能力的測定

清除DPPH能力的測定參考Blois等[12]的方法。將對DPPH自由基50%清除率定義為1個活性單位(U)，清除DPPH自由基清除能力以每克鮮質(zhì)量樣品中含有的活性單位來衡量(U/g)。

1.4.7 清除·OH能力

清除·OH能力的測定參考李莉等[13]的方法進行。以樣品對·OH 50%清除率定義為1個活性單位(U)，清除·OH清除能力的單位為U/g，表示每克鮮質(zhì)量樣品中含有的活性單位。

1.4.8 花青素含量

花青素含量測定參照Wang等[14]的方法。以天竺葵-3-葡萄糖苷作標準曲線，樣品的花青素含量換算為每克鮮質(zhì)量樣品中天竺葵-3-葡萄糖苷的含量(mg/g)。

1.4.9 總酚含量

參照Singleton等[15]的方法并略有改進。以沒食子酸作標準曲線，樣品的總酚含量換算為每克鮮質(zhì)量樣品中沒食子酸的含量(μg/g)。

1.4.10 總黃酮含量

參照朱昱燕等[16]的方法進行總黃酮含量的測定。以蘆丁作標準曲線，樣品中總酚含量換算為每克鮮質(zhì)量樣品中蘆丁的含量(μg/g)。

1.5 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析

采用SPSS軟件對所有數(shù)據(jù)進行鄧肯氏單因素方差分析(P＜0.05)與相關性分析，通過Unscrambler軟件進行主成分分析及偏最小二乘回歸分析，通徑分析采用DPS軟件進行。

2 結果與分析

2.1 單因素方差分析

由表1可知，“八月脆”桃果實在20℃貯藏4d后抗病性急劇下降，腐爛率高達78.95%。4種揮發(fā)性物質(zhì)處理的桃果實腐爛率均小于空白對照果實，比較而言乙醇處理中發(fā)病率最低，且與空白對照的差異達到顯著水平。這表明乙醇熏蒸可顯著抑制常溫貯藏期間桃果實侵染性病害的發(fā)生。分析可知，1-MCP、二氧化氯、乙醇3種處理均可有效延緩采后桃果實SSC的下降。不同的是，1-MCP、二氧化氯與百里酚提高了桃果實pH值，乙醇則降低了桃果實pH值。在20℃貯藏4d后，桃果實果皮和果肉的b*值與剛采收時相比均顯著升高。1-MCP處理延緩了桃果皮和果肉b*值的升高；二氧化氯處理則降低了果肉a*值與b*值；百里酚處理也降低了果肉b*值；乙醇處理提高果皮L*值的同時降低了果皮a*值、果肉b*值。

表1 不同處理對“八月脆”桃果實腐爛率、SSC、pH值及果實色度的影響Table 1 Effects of different volatile compounds on decay rate, SSC,pH and skin color of Bayuecui peach

由表2可知，空白對照桃果實過氧化氫含量在貯藏4d后保持穩(wěn)定， 1-MCP處理中桃果實過氧化氫含量與空白對照相比降低了28%，其他處理與空白對照無顯著差異?？瞻讓φ仗夜麑嵖偡雍吭谫A藏4d內(nèi)呈下降趨勢，二氧化氯與乙醇處理均顯著促進了總酚含量的下降；空白對照桃果實總黃酮含量在貯藏期間保持穩(wěn)定，乙醇、1-MCP、二氧化氯處理與空白對照比較，分別使桃果實總黃酮含量降低了41%、20%、12%，但百里酚處理對桃果實黃酮類物質(zhì)的積累具有促進作用；貯藏4d后空白對照桃果實花青素含量顯著升高，二氧化氯與乙醇處理均顯著延緩了花青素的積累。 在貯藏4d時空白對照桃果實總抗氧化能力顯著下降，百里酚處理可有效延緩總抗氧化能力的下降，其余3種處理卻促進了桃果實總抗氧化能力的降低；貯藏4d后空白對照桃果實清除DPPH自由基能力由2.27U/g下降至2.00U/g，各處理中清除DPPH自由基能力的變化規(guī)律與對總抗氧化能力相似；空白對照桃果實清除O2－·在貯藏期間升高了8%，二氧化氯與百里酚處理均可顯著延緩清除O2－·能力的上升；在20℃貯藏4d后，空白對照桃果實清除·OH能力保持穩(wěn)定，1-MCP、二氧化氯、乙醇處理均顯著提高了桃果實清除·OH能力，但百里酚則降低了清除·OH能力。

表2 不同處理對“八月脆”桃果實抗氧化活性及其相關組分的影響Table 2 Effects of different volatile compounds on antioxidant capacity and related constituents of Bayuecui peach

2.2 主成分分析

圖1 “八月脆”桃果實因子載荷與樣本得分的雙標圖Fig.1 Factor loading and scores from PCA of Bayuecui peach

對不同貯藏時間、不同處理下的桃果實進行主成分分析，得到PC1、PC2、PC3三個主成分的累計貢獻率為86%，因此設定這3個主成分即能夠代表整體數(shù)據(jù)的信息特征。圖1為表征各生理生化指標在主成分上載荷與樣本得分的PCA雙標圖。

由圖1A可知，PC1、PC2分別解釋了變量的51%、24%?？瞻讓φ张c百里酚均分散于PC1的負向方向，相反的則是乙醇、1-MCP與二氧化氯處理則投映在PC1右側，說明后者對果皮a*值、總黃酮含量、總抗氧化能力、清除DPPH自由基能力、果皮L*值、果肉L*值、清除·OH能力的影響較為顯著。常溫貯藏4d后，所有處理的桃果實與采收時可被PC2較好地區(qū)分，而這種差異主要通過腐爛率與SSC體現(xiàn)。

由圖1B可知，PC3解釋了變量的11%，1-MCP與二氧化氯處理的桃果實在PC3上有所區(qū)分，二者過氧化氫含量的差異最為顯著，1-MCP處理對桃果實花青素含量、pH值的作用也不同于二氧化氯。

2.3 相關性分析

表3顯示了桃果實在后熟衰老過程中，各參數(shù)的變化具有一定的相關性。腐爛率與SSC的相關性為負，相關系數(shù)為0.982，達到極顯著水平(P＜0.01)。果皮b*值與腐爛率具有顯著正相關性關系(P＜0.05)，而與SSC呈現(xiàn)出顯著負相關性效應?？偡雍颗c果皮a*、b*值均存在顯著相關關系，總黃酮含量則與果皮L*、a*值、果肉L*值表現(xiàn)出顯著或極顯著相關關系。

在20℃貯藏期間，桃果實腐爛率、SSC、pH值與抗氧化能力的相關性不顯著。但是，果皮L*、a*值均與總抗氧化能力、清除DPPH自由基及清除·OH能力存在極顯著相關關系，果肉L*值與清除DPPH自由基及清除·OH能力表現(xiàn)出顯著或極顯著相關性效應?？偡雍颗c清除DPPH自由基能力的相關性為正，相關系數(shù)為0.864，達到顯著水平，總黃酮含量與總抗氧化能力、清除DPPH自由基及清除·OH能力存在顯著或極顯著相關性效應。

表3 “八月脆”桃果實品質(zhì)與抗氧化活性的相關性分析Table 3 Correlation between quality parameters and antioxidant capacity of Bayuecui peach

2.4 偏最小二乘法回歸分析

選取腐爛率、果皮L*、a*、b*值為因變量(Y)，其他指標為自變量(X)，建立PLSR模型(圖2)。由圖2可知，該模型中59%的X變量解釋了95%的

圖2 基于主成分1與2的PLSR回歸模型的相關載荷Fig.2 Loading plot of PLS model based on PC1 and PC2

Y變量。其中，腐爛率與SSC呈負相關；果皮L*值與總黃酮含量、總抗氧化能力、清除DPPH自由基能力存在負相關關系，而與果肉L*值、清除·OH能力呈正相關；相反的是，果皮a*值與果肉L*值、清除·OH

能力均表現(xiàn)出顯著負相關效應，而與總黃酮含量、總抗氧化能力、清除DPPH自由基能力的相關性為正；果皮b*值與SSC、總酚含量均存在負相關關系。

2.5 通徑分析

表4 以腐爛率為因變量的通徑分析結果Table 4 Path analysis using decay rate as the dependent variable

由表4可知，各因子對腐爛率的直接通徑系數(shù)排序為SSC＞清除O2－·能力＞總抗氧化能力＞清除·OH能力。比較而言，SSC、清除O2－·能力與總抗氧化能力對腐爛率的直接效應系數(shù)均大于間接效應系數(shù)。不同的是，清除·OH能力對腐爛率的直接作用很小(通徑系數(shù)為0.0937)，但其對SSC、總抗氧化能力的正效應與對清除O2－·能力的負效應均大于0.1。以上結果表明，SSC對腐爛率的直接效應最強，而清除·OH能力對腐爛率的作用主要通過間接效應表達。

表5 以果皮L*值為因變量的通徑分析結果Table 5 Path analysis using skin L* value as the dependent variable

由表5可知，總黃酮含量對果皮L*值具有明顯的直接負向效應，并且直接通徑系數(shù)遠大于3個間接通徑系數(shù)。 然而，果皮a*值、花青素含量及清除O2－·能力對果皮L*值的影響則主要通過作用于總黃酮含量來實現(xiàn)。

表6 以果皮a*值為因變量的通徑分析結果Table 6 Path analysis using skin a* value as the dependent variable

由表6可知，通過通徑篩選的4個自變量中清除DPPH自由基能力對果皮a*值的直接影響最為強烈，直接作用系數(shù)高達0.9227，而間接作用系數(shù)均小于0.1。不同的是，果肉b*值、pH值與清除O2－·能力主要通過清除DPPH自由基能力間接影響果皮a*值。

表7 以果皮b*值為因變量的通徑分析結果Table 7 Path analysis using skin b* value as the dependent variable

由表7可知，對果皮b*值直接作用最大的是SSC，直接效應系數(shù)為－0.9046。類似的，總抗氧化能力對果皮b*值的直接作用系數(shù)也高于間接效應系數(shù)。然而，果肉b*值與花青素含量主要通過作用于SSC間接影響果皮b*值。

3 討 論

主成分分析結果顯示，常溫貯藏4d后“八月脆”桃果實腐爛率與SSC發(fā)生較大變化，這表明后熟期間桃果實品質(zhì)劣變的主要癥狀是侵染性病害的發(fā)生與可溶性固含量下降。因此，防治采后侵染性病害與保持可溶性糖含量是桃果實保鮮措施的重要內(nèi)容。

單因素方差分析表明乙醇處理可有效延緩常溫貯藏期間“八月脆”桃果實腐爛，與前人在蘋果、葡萄、芒果等水果中的研究[17-20]結論一致。有報道[21]認為，采后果蔬抗病性下降與活性氧代謝失衡有關，但本研究中偏最小二乘回歸分析得到腐爛率僅與SSC呈顯著負相關，與過氧化氫含量、抗氧化能力、抗氧化物質(zhì)含量的相關性均不顯著，推論乙醇能夠降低桃果實腐爛率可能歸因于乙醇的直接殺菌作用。

果實色澤是果品品質(zhì)特征之一，對吸引消費者極為重要。本研究結果顯示，1-MCP處理延緩了桃果實果皮b*值的升高，支持了Sharma[22]、Carrillo[23]等得出的1-MCP可以抑制果實色澤變化的結論。相關性分析結果表明，桃果實果皮色澤與總酚含量及總黃酮含量有關，而果肉色澤與花青素、總酚及總黃酮含量均具有一定的相關性，表明花青素、酚類及黃酮類物質(zhì)均參與了后熟過程中的果實轉色。另外，結合偏最小二乘回歸分析與通徑分析可知，總黃酮含量、清除DPPH自由基能力、SSC分別對果皮L*值、果皮a*值、果皮b*值的直接效應最為強烈，暗示了果皮色度在果實品質(zhì)預測模型中的重要地位及潛在作用。

相關性分析顯示，酚類物質(zhì)與清除DPPH自由基能力具有顯著正相關性，黃酮類物質(zhì)與總抗氧化能力、清除DPPH自由基及清除·OH能力也存在顯著或極顯著相關性效應，說明二者可能具有一定的抗氧化功效，與前人的報道[24]相符。

然而，主成分分析結果顯示：乙醇、1-MCP及二氧化氯處理與空白對照的差異主要體現(xiàn)在果皮a*值、果皮L*值、果肉L*值、總黃酮含量、總抗氧化能力、清除DPPH自由基能力、清除·OH能力7個參數(shù)，但是通過單因素方差分析可知該3種處理僅對桃果實的總黃酮含量、總抗氧化能力、清除DPPH自由基能力、清除·OH能力4個指標的影響較為顯著。這表明主成分分析只是大體上比較了樣本間的主要區(qū)別，至于樣本間各參數(shù)的差異是否達到顯著水平仍需要單因素方差分析來進一步驗證。此外，偏最小二乘回歸分析與通徑分析得到的腐爛率、果皮色澤與其他指標的相關性也并不完全一致，因此如何確定抗氧化活性相關組分在果實腐爛及色澤轉變過程中的作用尚需要深入細致的討論。

4 結 論

4.1 乙醇處理可顯著抑制常溫貯藏4d后桃果實侵染性病害的發(fā)生，其他處理與空白對照無顯著性差異。

4.2 1-MCP處理延緩了桃果皮b*值的升高，乙醇處理提高果皮L*值的同時降低了果皮a*值。

4.3 與空白對照相比，乙醇、1-MCP及二氧化氯處理對總黃酮含量、總抗氧化能力、清除DPPH自由基能力、清除·OH能力4個指標的影響較為顯著。

4.4 腐爛率僅與SSC呈顯著負相關；對果皮L*值、果皮a*值、果皮b*值直接效應最為強烈的參數(shù)分別是總黃酮含量、清除DPPH自由基能力、SSC含量；酚類物質(zhì)與清除DPPH自由基能力具有顯著正相關性；黃酮類物質(zhì)與總抗氧化能力、清除DPPH自由基及·OH能力也存在顯著或極顯著相關性效應。

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Multivariate Analysis of Fruit Quality and Antioxidant Properties of Peach Treated with Different Volatile Compounds

WANG You-sheng，WANG Zhi-yuan，GUO Xiao-min，LI Li-ping
(Beijing Key Laboratory of Food Flavor Chemistry, Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

The effects of individual treatments with different volatile compounds (1-MCP, chlorine dioxide, thymol and ethanol)on fruit quality and antioxidant properties of peach were analyzed by one-way analysis of variance, principal component analysis (PCA), correlation analysis, partial least squares regression (PLSR), and path analysis (PA). The results indicated that ethanol treatment could alleviate peach decay rate after 4 days of storage at 20 ℃. In addition, an increase trend ofb* value in fruit skin was observed in peach treated with 1-methylcyclopropene (1-MCP), whereas ethanol treatment resulted in increasedL* value and decreaseda* value in peach fruit skin. In comparison with control fruits, 1-MCP, ethanol and chlorine dioxide treatments had significant effects on total flavonoid content, total antioxidant capacity, and DPPH and hydroxyl free radical scavenging capacities. Collectively, the PLSR and PA results demonstrated that the decay rate of peach fruits was negatively correlated with soluble solid content (SSC). In addition, total flavonoid content, DPPH radical scavenging capacity and SSC revealed the strongest direct impact on fruit skinL*,a* andb* values, respectively. Moreover, the correlation analysis indicated that total phenol content was positively correlated with DPPH radical scavenging capacity. Furthermore, total flavonoid content revealed a significant or highly significant correlation with total antioxidant capacity or scavenging capacity against DPPH and hydroxyl free radicals.

peach fruit；volatile compounds；fruit quality；antioxidant properties；multivariate analysis

S609.3

A

1002-6630(2012)15-0083-07

2011-07-06

北京市科技新星項目(2007B011)；北京市屬高等學校人才強教計劃資助項目(PHR201108082)

王友升(1976—)，男，副教授，博士，研究方向為食品生物技術。E-mail：wangys@th.btbu.edu.cn