Investigation on Volatile Compounds in Bell Peppers Inoculated with Fungal Pathogens during Decay

Abstract

Bell peppers are susceptible to spoilage during storage because of food-borne pathogens, which can lead to the formation of various volatile organic compounds (VOCs). In this study, three major pathogens isolated from bell peppers, such as Botrytis cinerea, Fusarium lactis and Fusarium proliferatum, were inoculated onto disease-free bell peppers, respectively. Then VOCs of the spoiled bell peppers were extracted and analyzed using GC-MS combined by solid phase micro-extraction (SPME) during decay. All the datasets obtained were processed by multivariate data analyses such as principal component analysis (PCA) and partial least square-discriminant analysis (PLS-DA), and univariate analysis such as ANOVA. The major VOCs related to the discrimination according to fungi were mainly terpenes such as β-elemene, α-muurolene and β-seliene. On the other hand, hydrocarbons such as octane, dodecane, 4-methyldecane, 6-ethyl-2-methyloctane, benzenes such as benzene, ethylbenzene, styrene and toluene, terpenes such as dl-limonene, α-copaene, β-elemene and α-murrolene, and furans such as 2-methylfuran, 3,4-dihydro-2H-pyran and tetrahydrofuran were detected as main volatile compounds during decay. In all bell peppers, benzenes were dominant in red bell peppers during decay, whereas sesquiterpenes increased considerably in yellow and orange bell peppers. In particular, 1-methylpyrrole and dl-limonene were gradually increased only in the spoiled red bell peppers, whereas β-elemene and α-muurolene increased in all bell peppers, except for red bell peppers inoculated with B. cinerea. As a result, this study can be applied to understand changes of volatile compounds in bell peppers according pathogens and decay index. ;파프리카는 자체가 가지고 있는 병원균에 의해 저장 기간 동안 부패가 발생하게 되는데 이 때 이 병원균에 의해 다양한 향기 성분이 형성된다. 이 연구에서는 부패한 파프리카에서 분리 동정한 Botrytis cinerea, Fusarium lactis, Fusarium proliferatum을 파프리카에 인공 접종하여 변화하는 휘발성 향기 성분을 분석하고 각 부패 단계별, 균주 별로 어떤 차이가 있는지 살펴보았다. 부패된 파프리카에서 발생한 휘발성 향기성분은 solid-phase micro extraction (SPME) 방법을 통해 추출하였고, gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)를 이용하여 분석하였다. 모든 데이터 처리는 principal component analysis (PCA)와 partial least square-discriminant analysis (PLS-DA)와 같은 다변량 통계 분석과 단변량 분석으로 ANOVA를 사용하였다. 그 결과 β-elemene, α-muurolene, β-seliene 등의 terpenes는 부패 단계별에 따른 차이에 영향을 끼치는 주요 성분이었다. 또한 octane, dodecane, 4-methyldecane, 6-ethyl-2-methyloctane 등의 hydrocarbones와 benzene, ethylbenzene, styrene, toluene 등의 benzenes와 dl-limonene, α-copaene, β-elemene, α-murrolene 등의 terpenes와 2-methylfuran, 3,4-dihydro-2H-pyran, tetrahydrofuran 등의 furans은 부패 기간 동안에 주로 검출되는 성분들 이었다. 빨간색 파프리카에서는 benzenes이 가장 많이 검출되었고 1-methylpyrrole과 dl-limonene 이 부패가 진행될수록 증가하였다. 이와 다르게 노란색과 오렌지색 파프리카에서는 β-elemene, α-muurolene 등의 sesquiterpenes이 눈에 띄게 증가하였다. 이러한 결과를 바탕으로 이 연구는 부패 단계와 균주에 따른 파프리카의 휘발성 향기성분의 변화를 이해하는 데 이용될 수 있다.