包埋精油活性纸垫在冷藏及货架模拟期间保持伽利甜瓜（Cucumis melo L. var. reticulatus）挥发性香气特征的研究

《Postharvest Biology and Technology》：Active paper sheets incorporating encapsulated essential oils preserve the volatile profile of melon galia ( Cucumis melo L. var. reticulatus) during storage

　　

摘要专业翻译 包埋精油的活性纸垫在冷藏及货架模拟期间保持伽利甜瓜（Cucumis melo L. var. reticulatus）的挥发性香气特征 • 含包埋精油的活性纸垫被用于伽利甜瓜的贮藏试验。 • 活性包装在货架期内保持了以酯类为主的挥发性香气特征。 • 丁子香酚和百里酚向瓜果肉中的转移仅为微量。 • 使用活性纸垫后，嗜中温微生物载量降低达1.7个对数单位。 • 腐烂发生率降低，香气和风味的可接受性提高。 1.引言 甜瓜（Cucumis melo L.）隶属于葫芦科（Cucurbitaceae），是全球农业格局中消费量最大的水果之一。2025年，全球甜瓜市场（包括哈密瓜、白兰瓜、伽利瓜及其他甜瓜品种，不含西瓜）年产量约为2900万公吨，其中亚洲（尤其是中国）持续占据主导地位。西班牙仍是全球领先的甜瓜出口国之一，也是欧洲市场春夏两季的关键供应国，2024年总产量为594,010吨，仅次于意大利，位居第二（FAO，2025；OECD and Nations，2025）。如此庞大的产量和消费量源于甜瓜的感官特性——甜味与温和酸度相平衡，可溶性固形物含量为100–150 g kg?1，酸度仅为0.5–2 g kg?1，具体因品种而异（Farcuh et al., 2020）。特别是伽利甜瓜（C. melo L. var. reticulatus）因其理想的风味和香气、良好的外观以及圆润的果形而在市场中脱颖而出，吸引了来自不同国家（主要来自欧洲）消费者的关注（de Paiva et al., 2020）。 香气是成熟水果感官属性中影响消费者偏好的关键因素（El Hadi et al., 2013）。大多数挥发性化合物在成熟过程中合成，其在成熟期的释放是果实成熟的标志（Visai and Vanoli, 1997）。在不同甜瓜品种中已鉴定出240种挥发性化合物，包括挥发性醛类、醇类以及大量酯类（Perry et al., 2009）。芳香化合物的组成因甜瓜类型而异。在最具芳香性的品种（如伽利甜瓜）中，部分挥发性化合物以酯化形式存在，其浓度高于芳香性较弱的品种。支链和直链酯类是决定香气最重要的因素（Perry et al., 2009）。此外，含硫芳香化合物、倍半萜烯、降异戊二烯类、短链醇和醛类在这些物种中也占主导地位。这些芳香化合物来源于氨基酸（Burger et al., 2006）。 尽管伽利甜瓜的感官属性十分重要，但其代谢旺盛，采后5 °C条件下的货架期仅为14天（Fallik et al., 2005）。因此，需要适当的采后技术来延长其货架期，有助于减少全球范围内严重的食物浪费（Wang et al., 2024）。具体而言，受影响的主要采后品质参数包括重量损失（导致脱水）、香气特征变化（从典型的挥发性化合物特征转变为衰老早期阶段产品的特征）以及果肉软化，这些都给商业化带来了挑战（Chaparro-Torres et al., 2016；Farcuh et al., 2020）。 在栽培、处理和运输阶段，果实易受机械损伤和病原体（尤其是真菌和细菌）的侵袭，这成为生产链中的重要瓶颈，特别是在长途出口的情况下（Zhang et al., 2025；Zhao et al., 2025）。这些因素损害了果实的完整性，促进了结构膜降解和必需挥发性化合物的损失，导致重大经济损失，因此必须保持品质直至到达目的地（Wang et al., 2024）。在其他后果中，产品的挥发性特征受到影响。特别是，在此过程中降解的主要挥发性化合物是短链酯类——主要产生初级芳香气息和果香风味——其次是果实膜的脂质氧化，产生醛类和脂肪酸等化合物，从而损害果实的感官接受度和商业价值（Farcuh et al., 2020）。从这个意义上说，监测果实的挥发性特征作为品质指标以及所采用的采后技术对延长货架期有效性的指标，具有重要意义。 在用于甜瓜保鲜的采后技术中，冷藏和气调贮藏是主要的，它们能降低果实的代谢（Ju et al., 2025）。带微孔塑料薄膜的气调包装在甜瓜商业化中仍占主导地位，但尽管其有效性已得到证实，大多数塑料薄膜不可生物降解，可能对环境造成影响并对人体健康产生危害（de Paiva et al., 2020）。此外，传统上使用化学消毒剂来减少采后病害，但真菌耐药性正在引发健康和环境问题。因此，有必要寻找更新、更安全且更环保的方法来治疗真菌感染（Shi et al., 2023）。 精油（EOs）具有公认的抗菌活性，是植物为防御胁迫和损伤而产生的。精油的优点包括在食品工业中被认为是安全的，并且由于其挥发性和抗菌、抗氧化活性，适合用于活性包装（Cebi et al., 2020）。由于精油的挥发性，需要有效的包封技术才能应用于活性包装。因此，具有两亲性质的环糊精可以在其内部容纳精油分子，而其外部部分使所得包合物具有水溶性（Chen and Liu, 2016）。包合物还将使精油分子能够向周围大气中延长控制释放（Wang et al., 2020）。先前的研究显示精油活性包装对蓝莓、黑莓和扁桃等水果具有积极效果（López-Gómez et al., 2023；López-Gómez et al., 2020）。在一项将活性包装与气调相结合的科学研究中，观察到微生物生长减少；硬度和感官品质得到更好的保持，鲜切甜瓜的货架期得到延长（Morgado et al., 2016）。鲜切甜瓜是研究活性包装的理想产品，因为它具有高水分活度、切割后迅速变质，并且极易受到微生物污染。一种含有ZnO纳米颗粒的可生物降解活性膜抑制了微生物生长，延长了货架期，并保持了冷藏甜瓜的pH值和品质（Mendes et al., 2026）。活性PLA包装改善了微生物学指标并延长了货架期（Lorite et al., 2017）。活性包装方案旨在与包装内部环境进行生化相互作用，对果实的生理需求提供动态响应，超越简单的传统物理屏障。此外，精油不仅能保持品质，还能恢复产品的芳香特征，因为其应用通过抗氧化细胞反应刺激挥发性有机化合物的生物合成，抵消采后处理过程中发生的香气损失（Martínez-Hernández et al., 2021）。 鉴于上述情况，研究人员在本研究中假设，使用含有微囊化精油的活性纸垫有利于伽利甜瓜的风味和香气保持，同时维持其理化品质和微生物安全性。预期活性纸垫表面的活性化合物的控制释放作用于果实中挥发性化合物的代谢，延缓挥发性酯类的降解，并抑制可能影响产品最终品质的脂质氧化产物的形成。 因此，本研究旨在调查在冷藏期（5 oC下7天）和随后的商业化模拟期（24 oC下4天）期间，使用精油活性纸垫包装的伽利甜瓜的品质和挥发性化合物特征的变化，模拟伽利甜瓜的物流链。此外，还研究了甜瓜的采后品质（理化、微生物和感官）。

论文解读

一、研究背景与意义

甜瓜（Cucumis melo L.）是全球消费量最大的水果之一，2025年全球产量约2900万吨，亚洲尤其是中国占据主导地位。伽利甜瓜（Cucumis melo L. var. reticulatus）因其理想的风味、香气和外观而备受欧洲消费者青睐。然而，伽利甜瓜采后代谢旺盛，5 °C条件下货架期仅14天。采后主要品质损失包括重量下降、香气特征劣变（从典型挥发性化合物特征转向衰老早期特征）以及果肉软化。此外，在栽培、处理和运输过程中，果实易受机械损伤和病原体侵袭，特别是真菌和细菌感染，这成为长途出口的重要瓶颈。挥发性短链酯类——主要贡献果实的甜香和果香——在采后处理中降解尤为明显，同时膜脂氧化产生的醛类和脂肪酸进一步损害感官接受度和商业价值。

目前甜瓜保鲜主要依赖冷藏和气调贮藏，微孔塑料薄膜气调包装虽有效但不可生物降解，存在环境和健康隐患；传统化学消毒剂则面临真菌耐药性问题。因此，寻找更安全、更环保的保鲜技术十分必要。精油（essential oils, EOs）具有公认的抗菌活性和安全性，适合用于活性包装。但由于精油具有挥发性，需要有效的包封技术。环糊精（cyclodextrin）具有两亲性质，可在内部容纳精油分子，外部则使包合物水溶，并能实现精油的持续控制释放。本研究假设：使用含有微囊化精油的活性纸垫有利于伽利甜瓜的风味和香气保持，同时维持理化品质和微生物安全性。该研究旨在调查伽利甜瓜在模拟冷链（5 oC冷藏7天+24 oC商业化模拟4天）条件下，精油活性纸垫包装对其品质和挥发性化合物特征的影响。

二、主要技术方法

研究人员从摩洛哥阿加迪尔运输伽利甜瓜（Cat I级；Cal-5规格：900–1150 g）至西班牙穆尔西亚地区的包装厂，48个包装随机分为对照组（CTRL，无活性纸垫）和活性包装组（ACT，含精油活性纸垫iFresher?，由Bio-iPack公司提供）。挥发性化合物分析采用搅拌棒吸附萃取（SBSE）结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术，挥发性物质经热脱附后在HP5MS-UI色谱柱上分离，质谱匹配Wiley 10th–NIST 11b谱库进行定性鉴定。表面微生物分析采用无菌棉签擦拭法，分别对嗜中温菌、霉菌和酵母菌进行培养计数。理化品质分析包括pH、可滴定酸度（titratable acidity, TA）、可溶性固形物含量（soluble solids content, SSC）和成熟度指数（ripeness index, RI）的测定。果皮和果肉颜色采用色度计测定CIE Lab色空间参数。质地分析使用质构仪对果肉立方体进行75%形变压缩测试。感官评价由未经培训的品评小组采用5分制喜好标度进行。

三、研究结果

3.1 挥发性化合物

经色谱峰对齐和合并后共鉴定出66种挥发性化合物，归类为酯类、萜类、醛类、醇类、酮类、苯丙素类、含硫化合物、脂肪酸和烃类。酯类是绝对优势类别，冷藏后占总面积54–63%，商业化结束时占55–65%。其中乙酸3-甲基丁酯（isoamyl acetate）是每种处理中含量最高的单一挥发性物质（20.6–25.6%），其次为乙酸异丁酯（7.7–14.4%）、乙酸乙酯（1.3–9.5%）、乙酸己酯（4.4–5.5%）等。商业化结束时，ACT包装下总酯类丰度（约65%）高于CTRL包装（约55%），表明活性纸垫有助于在货架期保持酯类组分。萜类是第二大类别，以D-香芹酮、桉叶油素、D-柠檬烯和四氢芳樟醇为主，主要为果实内源成熟相关来源。醛类和脂肪酸含量始终较低（分别约占总面积1.6–2.4%和2.5–3.5%），未出现与膜脂降解相关的明显积累。含硫化合物虽然丰度低（≤0.8%），但因极低的嗅阈值而对甜瓜特征香气贡献显著。值得注意的是，活性纸垫中的丁子香酚（eugenol）和百里酚（thymol）向果肉转移极为有限——丁子香酚在两种包装处理中含量相近且CTRL略高，表明ACT包装对香气特征的积极影响主要来自对果实自身香气代谢的调节，而非精油成分的直接掺入。

3.2 微生物品质

第0天甜瓜表面嗜中温菌、霉菌和酵母菌初始计数分别为4.7–5.2、3.9–4.1和2.1–3.6 log CFU cm?2。ACT包装释放的精油在整个贮藏期间有效控制了微生物生长：商业化期结束后，ACT包装下嗜中温菌载量比CTRL低1.7个对数单位，霉菌和酵母菌分别低约2和约1个对数单位。这与腐烂发生率结果一致：商业化结束时CTRL腐烂率为36.0%，而ACT仅为约25.0%，表明精油活性纸垫有效抑制了采后病害真菌的生长。

3.3 理化品质

两种包装处理下甜瓜初始pH接近中性（6.8±0.1），与甜瓜低酸度（0.6–0.8 g kg?1）一致。CTRL甜瓜的可滴定酸度在贮藏期间显著下降（从0.8降至0.4 g kg?1），归因于有机酸在呼吸作用中的氧化降解。初始SSC为14.4–15.0%，处于伽利甜瓜商业成熟度范围（>10%）。商业化结束后，CTRL的成熟度指数（RI）从初始192.3±29.9升至329.9±71.2，表明成熟度明显推进；而ACT的RI为283.6±14.9，相对较低，说明活性纸垫有助于延缓成熟进程。重量损失在冷藏后约1.3%，商业化后增至约3.3%，两种包装处理间无显著差异。

3.4 颜色分析

ACT包装下甜瓜果皮亮度（L）在贮藏期间保持稳定（59.8–66.4范围），而CTRL果皮颜色略暗。冷藏后，ACT果皮呈现更绿的色调（a为负值），CTRL则更黄（b*更高），表明CTRL成熟度更推进。商业化结束后ACT果皮仍比CTRL更亮，显示更新鲜、氧化程度更低的外观。果肉颜色在两种处理间差异不显著，但存在一定批次异质性。

3.5 质地分析

第0天CTRL（1000.3±58.8 g）与ACT（688.8±44.0 g）果肉硬度存在显著差异，反映样品间成熟度异质性。冷藏后两种处理硬度均显著下降且无差异；商业化结束后ACT进一步软化，但两种处理间仍无显著差异。活性纸垫未对质地产生不利影响，这归因于精油对乙烯生物合成和呼吸活性的调节作用。

3.6 感官品质

冷藏后，ACT样品在香气强度、风味可接受性和强度方面优于CTRL，整体可接受性更高，与ACT中更丰富的酯类丰度一致。商业化结束后，ACT样品在香气和风味的可接受性及强度方面均显著优于CTRL，整体接受度更高。CTRL较低的接受度主要与其酯类香气减少有关，而非醛类或脂肪酸的积累（两者在两种处理中均保持低水平）。

3.7 理化参数、挥发性化合物与感官属性的关系

ACT包装下甜瓜呈现以酯类为主导的香气特征，醛类和脂肪酸保持低水平，直接反映在更高的感官接受度上。CTRL处理中SSC和可滴定酸度下降、RI升高，表明糖消耗更多、成熟进程更推进，这与呼吸代谢增强相关，可能减少酯类合成并促进脂质衍生挥发性化合物形成。ACT包装通过调节采后代谢、减少脂质氧化并维持理想挥发性化合物，实现了更好的感官品质保持。

四、讨论与结论

讨论部分指出，精油活性纸垫对伽利甜瓜挥发性特征的积极影响主要源于对果实自身香气代谢的调节，而非精油成分的直接转移。丁子香酚和百里酚向果肉的转移仅为微量，而丁子香酚本身是甜瓜的内源挥发性成分。酯类作为甜瓜甜香和果香的主要贡献者，在ACT包装下得到更好的保持，而醛类和脂肪酸等脂质氧化产物在两种处理中均保持低水平。微生物控制效果与腐烂率降低相一致，精油对采后病原真菌具有广谱抑制作用。最显著的质量损失发生在商业化模拟阶段（24 oC下4天），而非冷藏阶段（5 oC下7天），突出了该技术在商业化阶段的应用价值。

研究结论：含有包埋精油的活性纸垫有助于在模拟冷链期间保持伽利甜瓜以酯类为主导的特征性挥发性香气特征，ACT包装下酯类丰度更高，而次要挥发性类别（醛类、脂肪酸等）在两种处理中均保持低水平。由于纸垫中的酚类活性物质（丁子香酚和百里酚）仅微量转移至果肉，该效果最好解释为对果实自身香气代谢的调节而非精油成分的直接掺入。这一行为伴随着更低的表面微生物载量和腐烂发生率，以及更好的香气和风味感官接受度，且对重量损失无不利影响。总体而言，基于微囊化精油的活性包装是保持伽利甜瓜品质和延长货架期的一种有前景、可持续且易于实施的替代方案。部分响应（特别是果皮和果肉颜色）以及果实批次间的初始异质性，有待更大规模和经过培训的感官小组进一步确认。