基于代谢组学技术探究赣南脐橙储存过程中成分变化及其产品深加工

赣南脐橙(Citrus sinensis OsTofacitinibbeck)作为江西省最具特色的地理标志农副产品,其产量正在逐年增加。脐橙外表光鲜,果香浓郁,酸甜多汁,口感尤佳,在中国及海外市场上长久以来享有盛誉。脐橙富含精油,类黄酮、类胡萝卜素、酚酸、柠檬苦素以及维生素等多种营养成分,具有抗癌、抗氧化、抗炎、降低胆固醇水平及调节免疫力等生理功效,因此多食用脐橙对人体健康十分有利。脐橙作为季节性水果,因其产量在逐年增加,所以货架期也在不断延长。脐橙在储存期间其品质在不断发生变化,包括挥发性成分、非挥发性成分以及其中的活性成分。脐橙的储存也受到储存环境和储存条件以及保鲜剂等的干扰。目前,国内外关于通过改变脐橙储存条件和利用保鲜剂等对储存的影响进行了大量研究,但对于脐橙自然条件储存下的成分动态研究仍然较少,不够深入全面。因此本研究采用色谱质谱技术结合化学计量学方法对储存过程中赣南脐橙的挥发性成分和非挥发性成分种类和含量变化以及其中的抗氧化酶活性变化进行了研究,明确脐橙化学成分和抗氧化酶体系在储存过程中变化情况。主要研究内容如下:(1)采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱-质谱联用技术对赣南脐橙储存过程中的挥发性成分变化进行了研究。通过NIST数据库以及借助相关文献共鉴定出62种化合物,主成分分析表明其中挥发性成分差异VP-16配制明显。另外,探究出整个储存过程中化合物种类和相对含量在不断发生变化,对其中具有香气特点的化合物进行了描述。根据FC值>2或<0.5以及p<0.05筛选共有32种VOCs在储存前后具有明显差异,其中11种下调,21种上调。此外,筛选出19种代谢差异物并进行相关性聚类分析,结果醇类和醛类都被聚类分为两类,酯类化合物和萜烯类都被聚类归为一类,其含量变化趋势并不相同。但后期其含量和香气风味整体下降。(2)采用超高效液相串联飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS)对不同储存期赣南脐橙果肉的非挥发性化合物进行监测。经鉴定共有68种非挥发性成分被识别。PCA结果表明不同的储存期下的脐橙被明显区分开;利用偏最小二乘法判别分析以及单因素方差分析共在不同储存期的脐橙中筛选出27种差异代谢物,其中类黄酮化合物为主要的代谢差异物,相关性热图表明它们具有较高的相关性,在储存期内含量先升高后降低。KEGG富集到6条主要的代谢通路,结果表明影响差异代谢物产生的主要代谢途径是类黄酮生物合成(map00941)。(3)脐橙在储存期间会发生氧化,受到氧化应激会产生氧自由基,直接促进细胞的衰老和化合物的氧化,大大降低了脐橙的品质。本研究测定了不同储存期内脐橙果肉和果皮中的MDA含量以及酶活性,包括SOD、POD、CAT、APX、PPO,其中MDA的含量在整个储存期内呈现下降现象,且果皮和果肉都在第6周到第9周时下降幅度最大。SOD、POD、APX、CAT等抗氧化酶在储存期表现出不相同的活性变化趋势,这几个处于抗氧化第一道防御线的酶在第三周时果肉均表现出降低的活性,而果皮中除APX和PPO外的酶活性一般均高于果肉中。PPO在果皮中其活性波动变化,但在果肉中却表现出后期迅速升高。相关性结果表明,APX、POD和PPO具有较高的相关性,但CAT和MDA以及SOD同时都保持着较高的相关性。这些结论为脐橙储存中的抗氧化酶体系研究提供了基础。(4)脐橙作为农副产品selfish genetic element其开发利用的空间巨大,本研究针对脐橙的产品深加工进行了一系列的研究,以脐橙的果酱制作为开发方向进行了工艺优化改进。通过三因素五水平的单因素变量研究来选择合适的条件水平并设计正交实验。通过感官评价等方式对脐橙果酱进行综合评定,最终确定CMC添加量为2.5%,蔗糖添加量为25%,料液比为1:1时可以获得最佳的脐橙果酱品质。