张 鹏，陈曦冉，贾晓昱，李江阔,
（1.天津市农业科学院农产品保鲜与加工技术研究所，国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津），农业农村部农产品贮藏保鲜重点实验室，天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室，天津 300384；
2.沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳 110866）
软枣猕猴桃（Actinidia arguta）又称软枣子、奇异莓，广泛分布于我国东北、华北、西北各地，以东北地区资源最为丰饶[1]。其营养丰富、味美多汁、酸甜适口、香气浓郁，具有抗氧化、抗炎、降血糖等保健功效，倍受消费者的青睐[2]。软枣猕猴桃上市集中、不耐贮运，易出现软化、酒化等不良现象，因此在延缓果实衰老的同时也需保持较好的果品风味。
自发气调包装（modified atmosphere package，MAP）作为一种方便且无毒的物理保鲜技术，可通过果实自身呼吸代谢，平衡贮藏环境中CO2和O2的浓度比例，进而抑制果实呼吸作用，减缓生理代谢速度，达到提高果实贮藏品质的目的[3]，此方法在李[4]、翠香猕猴桃[5]等果蔬中均证实有效。不同果实对CO2耐受程度不同，贮藏过程中若处理不当，形成不适宜的气体组分则会产生负面影响。O2过低或CO2过高均会破坏果实品质，阻碍呼吸代谢，引起组织损伤，影响果品风味，最终丧失商品性。孙兴盛等[6]发现在16% O2+3% CO2的气调条件下软枣猕猴桃保鲜效果最好。冉昪等[7]采用0.05 mm聚乙烯（polyethylene，PE）包装袋对“绿迷一号”软枣猕猴桃进行贮藏，环境稳定时测得O2含量在5.68%～9.38%之间波动，CO2含量在7.27%～11.78%之间波动，结果表明50 d时果实发黄，膜脂过氧化加重，伴有较为严重的发酵气味，表现为CO2伤害症状。多项研究表明不适宜的贮藏环境会引起果蔬CO2伤害，缩短贮藏期，但对软枣猕猴桃风味品质的具体变化情况尚不明确。
风味作为果实品质的重要组成部分，其中挥发性气味尤其是香气物质的影响至关重要。目前，电子鼻结合顶空固相微萃取（head space solid-phase microextraction，HS-SPME）和气相色谱-质谱（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）分析技术广泛应用于桃[8]、葡萄[9]、香蕉[10]等水果挥发性物质的检测。电子鼻作为一种有效的无损检测技术，通过模拟动物嗅觉系统，利用传感器的响应图谱识别样品香气物质，具有操作简便、准确性高、重复性好等优点；
HS-SPME-GC-MS作为检测挥发性成分的常用技术手段，可以在较短时间内完成样品的分离及定性定量分析，具有分辨率高、灵敏度强的优点，两种技术结合使用，可以相互验证和补充，提高检测的准确性。
本实验采用气调包装对软枣猕猴桃进行贮藏，TR组为CO2伤害组，探究CO2伤害对果实挥发性成分及品质变化的影响，为软枣猕猴桃气体伤害风味研究提供依据，为快速监测和提前预警果蔬品质变化提供数据参考。
1.1 材料与仪器
“龙成二号”软枣猕猴桃 产自辽宁省丹东市，采摘时间为2020年9月，挑选可溶性固形物含量在6.5%～7.0%之间，大小均一，无明显损伤的果实为试材。气调箱（箱体规格：28 cm×22 cm×12 cm，箱体两侧通风口规格：20 mm×15 mm，气调元件：PE 透气膜，厚度0.02 mm） 宁波国嘉农产品保鲜包装技术有限公司；
草酸、钼酸铵、偏磷酸、氯化钠、95%乙醇天津市大茂化学试剂厂；
氢氧化钠、EDTA、冰乙酸、硫酸 天津市江天化工有限公司；
以上试剂均为国产分析纯。
3-30K型高速离心机 德国Sigma离心机有限公司；
Synergy H1型全功能微孔板检测酶标仪 美国伯腾仪器有限公司；
HH-1型恒温水浴锅 金坛市金南仪器制造有限公司；
PAL-1型便携式手持折光仪 日本爱宕公司；
916Ti-Touch型电位滴定仪 瑞士万通中国有限公司；
TA.XT.Plus型物性仪 英国SMS公司；
PEN3型便携式电子鼻 德国Airsens公司；
SPME Fiber型固相微萃取手柄、50/30 μm PDMS/CAR/DVB型固相微萃取纤维头 美国Supleco公司；
Trace DSQ MS型气相色谱－质谱联用仪 美国Finnigan公司。
1.2 实验方法
1.2.1 处理方法 果实采摘后采用冷链物流车（0～4 ℃）12 h 内运回实验室，在冰温库（-0.8～-0.2 ℃）内充分预冷后分装为每箱约2.2 kg，封盖贮藏60 d，每15 d各拿出3箱果实测定相关指标；
本实验设置2个处理，对照组（CK）不粘贴气调元件（以空气为对照，O2含量：20.90%，CO2含量：0.03%），伤害组（TR）粘贴气调元件，箱内气体含量稳定时O2含量为11.22%～15.55%、CO2含量为9.00%～11.93%。
1.2.2 测定指标与方法
1.2.2.1 叶绿素含量的测定 参考李合生[11]的方法制取叶绿素提取液，取1.0 g果实匀浆，加入10 mL 95%乙醇溶液，暗处提取24 h后，于波长665和649 nm 下测定叶绿素含量。
式中：C1、C2分别为叶绿素a、叶绿素b浓度（mg/L）。
1.2.2.2 可溶性固形物（total soluble solids，TSS）含量的测定 将果实匀浆通过4层纱布过滤，取0.2 mL滤液采用手持折光仪测定TSS含量。
1.2.2.3 可滴定酸（titrable acid，TA）含量的测定取20.0 g 果实匀浆加入蒸馏水定容至250 mL，水浴加热30 min 冷却至室温，脱脂棉过滤，取20 mL 滤液与40 mL 蒸馏水混合，采用电位滴定仪[12]测定TA含量。
1.2.2.4 维生素C（vitamin C，VC）含量的测定 采用钼蓝比色法[13]测定VC含量。
1.2.2.5 硬度的测定 软枣猕猴桃每个处理取6个（单果约重25 g）果实采用物性仪测定硬度，探头型号P/2，直径2 mm，测试速度2.00 mm/s，测定深度10 mm，最小感知力5 g。
1.2.2.6 挥发性成分的测定 电子鼻检测方法：选取7个大小均一的软枣猕猴桃（总重约180 g）放入500 mL烧杯中用保鲜膜密封，在常温（18～22 ℃）下放置5 min 后采用顶空吸气法进行电子鼻检测分析。检测条件为：样品测试时间50 s，样品准备时间5 s，自动调零时间10 s，传感器清洗时间220 s，内部流量100 mL/min，进样流量100 mL/min，选取检测过程中第48～50 s的G/G0值进行分析。电子鼻10个传感器名称以及响应成分见表1。
表1 电子鼻传感器名称与其响应成分Table 1 Electronic nose sensors and their response to odorant compounds
顶空固相微萃取（HS-SPME）和气相色谱-质谱分析（GC-MS）检测方法：软枣猕猴桃打浆离心10 min（10000 r/min）后，取8 mL上清液和2.5 g NaCl于15 mL顶空瓶内，采用Thermo Triplus RSH自动进样装置进行固相微萃取及进样操作，选用100 μm PDMS 萃取头；
气相色谱条件：HP-INNOWAX色谱柱（30 m×20.25 mm×0.25 μm）；
载气为He，流速1 mL/min，不分流；
质谱条件：连接杆温度280 ℃，电离方式为EI，离子源温度200 ℃，质量扫描范围m/z 35～350；
程序升温：40 ℃保留3 min，然后以4 ℃/min升至120 ℃保留0 min，再以5 ℃/min至210 ℃保留5 min。传输线温度为250 ℃。
1.3 数据处理
每个试验重复测定3次；
采用 Excel 2010进行数据汇总处理与分析、SPSS 19.0进行差异显著性分析（P＜0.05表示差异显著）；
电子鼻数据使用Winmuster软件进行线性判别分析（linear discriminant analysis，LDA）和载荷分析（loading analysis，LA）；
香气成分结果通过NIST/Wiley标准谱库检索，根据保留时间结合文献的标准图谱，选择正反匹配度大于800的挥发性物质进行定性分析，并用峰面积归一法测算各化学成分的相对含量。
2.1 CO2伤害对软枣猕猴桃感官和叶绿素含量的影响
由图1可知，贮藏初期软枣猕猴桃果肉为绿色，质地均匀。CK组45 d时部分果实出现软化现象，伴随着贮藏时间的延长，末期果实质地变得松散、果肉颜色加深、软果数量增加、软化程度加重；
TR组45 d时果肉颜色发生改变，60 d时颜色转变发展到整个果实，出现较为典型的CO2气体伤害症状，张鹏等[14]的研究表明在CO2含量为4.3%～5.0%时，“长江一号”软枣猕猴桃出现CO2伤害症状，与本研究现象相似。
叶绿素为软枣猕猴桃果实绿色的重要来源[15]，主要由叶绿素a和叶绿素b构成，果实衰老过程中叶绿素发生降解引起黄化。由图2可知，贮藏期间TR 组软枣猕猴桃叶绿素含量表现为先升高再降低的趋势，贮藏15 d时TR组叶绿素含量较CK组高4.17 mg/g，说明在短时间内环境中CO2浓度较高有利于保持果实色泽；
伴随着时间的延长CO2伤害加重，果肉颜色发生改变，叶绿素含量出现下降，而CK组伴随着果实的成熟，叶绿素含量稍有升高；
60 d时CK组叶绿素含量显著（P＜0.05）高于TR组，此时CK、TR组叶绿素含量分别为38.28、22.09 mg/g，CK 组含量为TR组的1.73倍。结合感官效果图（图1）可知，TR组可加速果实叶绿素分解转黄，果实颜色发生较大改变，贮藏后期丧失商品性。
图1 CO2 伤害对软枣猕猴桃的感官效果图Fig.1 Sensory effect of CO2injury to Actinidia arguta
图2 CO2 伤害对软枣猕猴桃叶绿素含量的影响Fig.2 Effects of CO2 injury on chlorophyll content of Actinidia arguta
2.2 CO2伤害对软枣猕猴桃贮藏品质的影响
果实在成熟衰老过程中伴随着糖、酸及其他营养物质的合成与分解，其含量直接影响果实的风味和品质。可溶性固形物是衡量果蔬成熟度、品质及风味的重要指标之一。由表2可以看出，在贮藏期间果实的 TSS 含量呈现先上升后下降的趋势，贮藏初期含量为6.88%，60 d时CK、TR组TSS含量分别为13.27%和11.58%；
CK组末期TSS含量较高，成熟速度较快，TR组上升幅度较小，说明CO2伤害可抑制果实TSS含量的升高，阻碍可溶性糖的转化。
可滴定酸含量与果实的口感密切相关，同时可以作为呼吸底物为生理活动提供能量[16]。由表2可以看出，软枣猕猴桃TA含量呈现下降趋势，但贮藏60 d时TR组其含量稍有增加，较45 d升高0.03%，可能是由于该组果实细胞pH下降引起的，使测得的TA含量增加；
60 d时CK、TR组较贮藏初期TA含量分别下降了0.54%、0.29%，下降幅度CK组＞TR组。综上，CK组TA含量消耗速度较快，TR组则会引起60 d含量小幅度的升高，可能对果品产生负面影响。
VC含量是衡量果实品质的常用指标之一，其含量的变化可作为判断贮藏期品质的重要依据[17]。贮藏15 d时CK、TR组VC含量峰值分别为90.72、89.39 mg/100 g，伴随着贮藏时间的延长其含量开始下降，末期各组含量分别下降至36.84、30.66 mg/100 g，CK组含量显著（P＜0.05）高于TR组，说明CO2伤害加快果实VC含量的下降。
软枣猕猴桃在成熟过程中发生软化，硬度对其品质的影响十分重要。由表2可知，初期果肉平均硬度较大，伴随着贮藏时间的延长硬度持续下降；
60 d时CK组软化现象最为明显，果肉平均硬度仅为72.89 g，此时TR组为93.72 g较CK组高20.83 g，组间差异显著（P＜0.05）。TR组可延缓果肉硬度的下降，可能是因为软枣猕猴桃受到CO2伤害后代谢受阻造成的，王杰等[18]的研究也表明，苹果在受到CO2伤害时果实硬度下降不明显。
表2 CO2 伤害对软枣猕猴桃贮藏品质的影响Table 2 Effects of CO2 injury on storage quality of Actinidia arguta
2.3 CO2伤害对软枣猕猴桃电子鼻检测分析
LDA分析本质上是一种投影，通过所采集的挥发性物质成分响应值在空间中的分布状态及彼此之间的距离来反应样品气味的变化速率[19]。由图3A可知，LD1的贡献率为55.61%，LD2的贡献率为31.47%，总贡献率为87.08%，基本可以代表样品信息。从椭圆区域间的距离看，15 d时CK、TR挥发性成分所代表的椭圆相互重叠，说明此时组间挥发性成分相近；
30 d以后2组椭圆距离逐渐增大，相互独立，不发生重叠，并且60 d的TR组椭圆距此时CK组椭圆距离最远，完全区分，说明TR组对软枣猕猴桃挥发性成分有很大的改变。从椭圆区域随时间变化的分布位置看，CK组在贮藏0～45 d时沿LD1正方向变化，45～60 d时沿LD2负方向变化，TR组在贮藏0～30 d时与CK组变化方向相同，30～60 d时沿LD2负方向变化；
由此看来，CK组贮藏45 d是软枣猕猴桃挥发性物质发生变化的时间点即为新鲜度的拐点，而TR组在30 d时就出现该点。综上，TR组在贮藏30 d时挥发性成分开始发生变化，贮藏末期情况加剧、品质降低、风味变化严重。
图3 CO2 伤害软枣猕猴桃挥发成分线性判别分析（A）和载荷分析（B）Fig.3 Linear discriminant analysis (A) and loading analysis (B) of volatile components of Actinidia arguta with CO2 injury
LA分析是对传感器贡献率进行分析，距离原点越远传感器负载参数越大，则该传感器在模式识别中发挥的作用越大，反之作用越小可以忽略[20]。由图3B可知，第一主成分的贡献率为99.54%，第二主成分的贡献率为0.29%，总贡献率为99.83%，基本代表了样品的全部特征。由图3B可知，W5S（对氮氧化物敏感）对第一主成分贡献最大，其次为W1W（对硫化物敏感），W1S（对烃类敏感）对第二主成分敏感、其次为W2S（对醇类敏感）。
2.4 CO2伤害软枣猕猴桃GC-MS检测分析
软枣猕猴桃在整个贮藏期间共检测出30种挥发性成分，GC-MS对样品的解析均在94%以上，可代表整个样品数据，各组挥发性物质具体变化情况见表3。
醛类物质气味阈值较低，对总体挥发性贡献较大，其中C6～C9的醛类具有青草香、水果香、坚果香风味[21]。由表3可见，醛类主要为2-己烯醛（59.75%～80.19%）和己醛（6.16%～12.27%），果实表现为青草及苹果香味；
贮藏初期2-己烯醛相对含量为80.19%，伴随着贮藏时间的延长各组其相对含量逐渐下降，其中TR组下降幅度最大，45 d时相对含量仅为59.75%，末期未能检测到，此时CK组该挥发性成分依旧保持较高水平为75.14%；
己醛作为新鲜果实的主要呈味物质其含量逐渐升高，使特有的清香风味更加突出，但60 d时TR组同样未能检测到该物质。
表3 CO2 伤害软枣猕猴桃贮藏期挥发性成分相对含量变化Table 3 Changes of relative volatile components in Actinidia arguta during storage by CO2 injury
醇类物质作为果实风味物质的重要组成部分，其前体物质多为不饱和脂肪酸[22]。期间共检测出5种醇类物质，其中芳樟醇（玫瑰香气）仅在0 d检测到0.12%，此外2组均检测到具有蘑菇香和清香的1-辛烯-3-醇、有甜味和较淡花香的2-乙基己醇以及表现为油脂和草药香味的3-辛醇；
仅TR组在贮藏45 d时检测到相对含量为11.71%的乙醇，伴随着贮藏时间的延长乙醇含量迅速增加，末期相对含量升高至37.68%，成为该组中含量最高的挥发性化合物，而CK 组未检测到。
酯类物质是大多数水果特有且典型的果香味和甜味的来源，是由醇类物质、羧酸及乙酰辅酶A在酰基转移酶作用下转化而成的[23]。初期软枣猕猴桃果实组织中未检测到酯类物质，随着贮藏时间的延长，2组中均检测出具有香蕉气味的乙酸叶醇酯，清香及水果清甜味道的乙酸己酯、苯甲酸乙酯和邻苯二甲酸二丁酯，其中乙酸己酯相对含量最高（0.34%～1.59%）对果实风味贡献较大；
而贮藏末期只有 TR 组检测出具有强烈甜果香的丁酸乙酯（0.81%）、香蕉味道的乙酸异戊酯（0.49%）及（Z）-2-戊烯醇乙酸酯（0.63%）占总酯相对含量的37.76%；
60 d果实酯类相对含量排序为TR组＞CK组，TR组酯类物质的增加可能是贮藏末期乙醇相对含量的升高促进酯化反应引起的。
烃类物质在贮藏期间均仅检测到2种物质且含量较低。贮藏初期甲苯及苯乙烯含量分别为1.12%和3.88%，伴随着贮藏时间的延长各含量逐渐下降，15 d后甲苯含量下降至检测水平以下；
苯乙烯相对含量最高的为CK组，其次为TR组。酸类物质相对含量较低，果实组织中仅检测到甲基牛磺酸，酸类物质在贮藏前中期逐渐升高，至贮藏结束时降至检测水平以下，但TR组下降速度最快。
此外，TR组在45 d时检测到含量为1.54%的3-羟基-2-丁酮及4.75%的2-羟基-丙酰胺，60 d时两种物质相对含量升高至15.39%和21.11%，并新检测到4.45%的3,4-环氧-3-乙基-2-丁酮，酮类物质相对含量的升高可能是由于不饱和脂肪酸降解和氨基酸分解所引起的[24]，此时这3种化合物含量累计为40.95%，占该组果实挥发性物质相对含量近半；
甲氧基苯肟在各组均有发现，含量较低且稳定，但在TR组末期该物质有一个小幅度的升高；
以上这些挥发性成分可能会对果品产生负面影响，这可能是果实异味的主要来源。
综上，CK组在贮藏末期己醛、2-己烯醛相对含量分别为11.00%和75.14%，可以较好地维持果实原有风味，酯类物质生成较少，果实后熟进程发展较为缓慢；
相反在TR组条件下的软枣猕猴桃贮藏末期失去果实原有清香风味，60 d时未检测出己醛和2-己烯醛，而乙醇相对含量达到37.68%，果实酸败严重、异味明显、品质降低、失去食用性。
2.5 CO2伤害对软枣猕猴桃挥发性成分类别相对含量的影响
软枣猕猴桃贮藏期间挥发性类别相对含量变化见图4。由图4可知，果实香气成分中醛类物质占比较高（3.05%～91.69%），CK组含量高于TR组，TR组45 d含量下降到72.99%，贮藏结束时仅检测到3.05%，说明贮藏环境中过高的CO2含量则会加快醛类物质的消耗，并且伴随着伤害加重下降速度加快；
TR组醇类物质在45 d（13.37%）及60 d（43.74%）时上升较快，其中乙醇相对含量占主导，组织中产生大量的乙醇不仅对果实产生伤害并且严重影响果品风味；
酯类物质在末期小幅度上升，且相对含量略高于CK组；
与醇类物质相同，末期酮类物质和2-羟基-丙酰胺含量大幅度升高。综上，TR组虽可促进醇、酯、酮及其他物质的生成，但乙醇含量大幅度升高会使果实产生异味[25]，不利于其品质，并且具有果实特征风味的醛类物质，末期下降至检测水平以下，故TR组对果实贮藏期风味品质带来较大的负面影响。
图4 CO2伤害对软枣猕猴桃挥发性成分类别相对含量的影响Fig.4 Effects of CO2 injury on the relative contents of volatile components in Actinidia arguta
软枣猕猴桃颜色为翠绿色，在果实发生衰老时，活性氧积累，发生膜脂过氧化，导致细胞膜的透过性增加，加快色素的降解，影响果实外观品质[26]。陈勇等[27]研究表明，不适宜的贮藏气体组分会引起西兰花 MDA含量升高和叶绿素的下降。本研究发现，CK组伴随着果实的成熟，果肉颜色加深，叶绿素含量升高，并且末期时果实软化现象明显，果肉平均硬度下降较快；
TR组软枣猕猴桃45 d时果肉颜色发生轻微改变，60 d时情况加剧，果组织变为黄褐色，说明CO2伤害会引起软枣猕猴桃叶绿素快速降解，对果实颜色的改变起到关键作用。
风味是评价果实品质的重要指标之一，甜味和酸味决定着食用口感。TSS主要为糖类物质，是甜味的重要来源，一般来说含量越高其食用性越好；
适宜的酸类物质可以更好的体现果品风味，水果中有机酸主要有苹果酸、柠檬酸、酒石酸[28]，随着后熟作用逐渐降低。魏宝东等[29]在采用不同保鲜膜对“阳光玫瑰”葡萄品质的研究中指出，PE薄膜可以延缓TA含量的下降，贮藏效果最优。本研究发现，末期CK、TR组TSS含量差异显著（P＜0.05），分别为13.27%、11.58%；
TR组60 d时TA含量为0.99%较45 d升高0.03%，其含量升高可能是由于糖酵解末端产物有机酸发生积累，同时产生的乳酸也会引起细胞中pH的下降[30]；
研究表明合理气调包装有利于保持猕猴桃果实VC含量[31]，在本研究中CK和TR组均会引起VC含量大幅度下降，其中TR组下降较快，末期含量仅为32.83 mg/100 g，可能是CO2伤害加速其含量的消耗。综上，TR组抑制TSS含量的升高，加快VC含量的消耗，促进TA含量的增加，不利于软枣猕猴桃的贮藏。
果实香气物质来源于挥发性化合物，挥发性物质主要包括醛、醇、酯、酮、烯萜类[32]，而特征芳香物质的种类和含量决定果实的代表风味。本研究表明，2-己烯醛、己醛在软枣猕猴桃贮藏期间相对含量较高，果实表现为独特的青草和水果香，与前人的研究相似[33]。同时本研究发现，贮藏45 d时仅TR组检测到11.71%乙醇，可能是环境中CO2浓度升高使果实呼吸代谢途径发生改变引起的[34]；
伴随着伤害的加深，影响软枣猕猴桃风味及品质的挥发性成分含量快速升高，贮藏结束时，乙醇相对含量积累为37.68%，2-羟基-丙酰胺升高至21.11%，两种物质占总挥发性成分的58.79%，此时2-己烯醛、己醛相对含量均下降至检测水平以下，软枣猕猴桃原有的青草香味被带有发酵类异味所取代，Mattheis等[35]的研究表明，在贮藏过程中CO2含量过高，会引起CO2伤害形成异味，吕凤艳等[36]在对西兰花保鲜的研究中发现，当贮藏环境中O2比例过低，会引起组织中乙醛、乙醇相对含量升高，与本研究结果相近；
同时电子鼻检测分析表明，30 d为TR组果实新鲜度的拐点，45 d时果品风味开始发生明显变化，60 d情况加剧，与GCMS结果相同。综上，说明在TR组下形成的高浓度CO2贮藏环境，果实呼吸途径发生改变，末期发生乙醇等有害物质的积累，果实组织产生伤害，对果品风味的形成与表达产生不良影响。
TR组的软枣猕猴桃贮藏在较高CO2浓度环境中（O2：11.22～15.55%，CO2：9.00～11.93%），在该条件下果实在贮藏45 d时发生CO2伤害，后期发展逐渐严重，加快叶绿素和VC含量的下降，抑制TSS含量升高，提高末期TA含量，促进乙醇的形成并且加速果实特征风味挥发性物质2-己烯醛和己醛含量的减少，不利于维持果实贮藏品质，对果品产生负面影响，破坏原有风味、酒化严重、异味增加、失去食用性。本研究为软枣猕猴桃合理气调提供理论依据，为实现快速监测、提前预警果品变化提供数据支撑；
但仍存在局限，今后可更加深入探究不同环境作用伤害的时间与程度，为将来优化贮藏环境、预警伤害发生时间提供基础。