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(1. 河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,河北石家莊 050018; 2. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,湖北武漢 430070)

柑橘是世界上年貿(mào)易額最大的水果,主要分布在亞熱帶和熱帶的一些國(guó)家和地區(qū)[1]。溫州蜜柑(Satsumamandarin)大葉尾張(Owari)作為我國(guó)最主要的柑橘種類(lèi),果實(shí)具有色香味美、高營(yíng)養(yǎng)、高品質(zhì)的特點(diǎn)[2 - 3]。榨汁是其最普遍的食用方式,不但保留了原有果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)成分,并為其食用提供了多種可能,深受消費(fèi)者喜愛(ài)。香氣是影響蜜柑果汁質(zhì)量的最重要的因素,直接決定果汁的品質(zhì)好壞[4 - 5]。檸檬烯、γ - 松油烯、α - 松油醇、香芹醇、β - 甜橙醛、乙酸乙酯等是蜜柑的揮發(fā)性特征風(fēng)味物質(zhì),對(duì)柑橘的食用和加工品質(zhì)有重要的影響[6 - 8]。因此,除了果汁的口感外,研究果汁中的香氣組成,對(duì)通過(guò)不同成熟度的香氣組成提高果汁的風(fēng)味品質(zhì)有重要意義。果實(shí)的成熟度是決定果汁中風(fēng)味物質(zhì)及果汁物化特性的最重要的因素,果蔬中的揮發(fā)性風(fēng)味化合物種類(lèi)及數(shù)量隨其成熟度不斷發(fā)生變化,如在葡萄成熟過(guò)程中,成熟階段只有少量的芳樟醇,隨果實(shí)成熟其含量逐漸增加;醛類(lèi)和醇類(lèi)是未成熟桃果類(lèi)的主要風(fēng)味物質(zhì),但是其含量會(huì)隨成熟度的增加逐漸減少[9 - 10]。現(xiàn)階段對(duì)不用成熟度果實(shí)揮發(fā)性風(fēng)味化合物的分析主要集中在桃、杏、櫻桃、獼猴桃等[11 - 13],對(duì)于柑橘果實(shí)發(fā)育過(guò)程中香氣組分的研究鮮有報(bào)道,而對(duì)不同成熟度的溫州蜜柑果實(shí)果汁香氣成分的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本研究以溫州蜜柑品種大葉尾張品系為材料,對(duì)不同成熟度蜜柑果汁香氣成分進(jìn)行定性和定量分析比較,為柑橘原料的適時(shí)采收和分級(jí)挑選等環(huán)節(jié)提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 材料與儀器

蜜柑果 屬于溫州蜜柑大葉尾張品系,湖北松滋洈水柑橘?gòu)S趙野橘園;環(huán)己酮 色譜純,美國(guó)Fluka試劑公司;NaCl等常規(guī)化學(xué)試劑 分析純級(jí)。

Finnigan Trace MS氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用儀(配有PAL Autosampler三合一自動(dòng)進(jìn)樣器) 美國(guó)菲尼根公司;2000JP離心式榨汁機(jī) 南通金橙機(jī)械有限公司;DVB/CAR/PDMS 50/30μm(二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷) 美國(guó)SUPELCO公司;Orion410A酸度計(jì) 美國(guó)奧立龍公司;手持糖度計(jì) 昆山鼎品電子科技有限公司。

1. 2 實(shí)驗(yàn)方法

1. 2. 1 蜜柑果汁的制備 選取同齡、結(jié)果正常、產(chǎn)量穩(wěn)定的果樹(shù)取果。根據(jù)果實(shí)顏色及其物化性質(zhì),分別選取果園中過(guò)熟果、成熟果、未成熟果三種柑橘果實(shí)10kg備用,并進(jìn)行分析。

采收后的蜜柑果使用離心式榨汁機(jī)進(jìn)行榨汁,收集于250mL的玻璃瓶中,冷凍儲(chǔ)藏備用。

1. 2. 2 揮發(fā)性風(fēng)味成分的提取 根據(jù)文獻(xiàn)[3]，將5kg果實(shí)在組織搗碎機(jī)中搗碎,稱(chēng)取3g果肉于20mL螺口樣品瓶中,加入10μL內(nèi)標(biāo)環(huán)己酮和3mL飽和NaCl溶液,用聚四氟乙烯隔墊密封,于40℃磁力攪拌器上加熱平衡15min后,使用DVB/CAR/PDMS50/30μm(二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷,美國(guó)SUPELCO公司)萃取頭,40℃萃取40min后,將萃取頭插入GC進(jìn)樣口,解析5min。

1. 2. 3 風(fēng)味成分鑒定 實(shí)驗(yàn)中揮發(fā)性風(fēng)味成分采用氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC - MS)[3]。

氣相色譜條件:彈性石英毛細(xì)管柱DB - 5(5%聯(lián)二苯 - 95%二甲基聚硅氧烷),0. 25mm×30m×0. 25μm,He流量1mL/min,分流比10∶ 1,進(jìn)樣口溫度250℃,進(jìn)樣量1μL。程序升溫過(guò)程:起始柱溫30℃保持1min,升溫速率6℃/min,最終溫度180℃保持3min。

質(zhì)譜條件:EI離子源,電子能量70eV,離子源溫度200℃,燈絲發(fā)熱電流0. 25mA,電子倍增器電壓1000V,接口溫度250℃,掃描速度全程40 ～400AMU/sec。

定性分析:香氣成分經(jīng)氣相色譜分離,不同組分會(huì)形成其各自的色譜峰,用氣相色譜 - 質(zhì)譜 - 計(jì)算機(jī)聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定各自的成分。所得分析結(jié)果運(yùn)用計(jì)算機(jī)譜庫(kù)(NIST/WILEY)進(jìn)行初步檢索及資料分析,再結(jié)合參考文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析,確認(rèn)香氣物質(zhì)的各個(gè)化學(xué)組成。

定量分析:采用環(huán)己酮內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析。計(jì)算公式為:各香氣成分含量(μg/mL)=各組分的峰面積×內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量(μg)/(內(nèi)標(biāo)物峰面積×樣品量(mL))。

1. 2. 4 蜜柑果汁的物化特性分析 分別對(duì)不同成熟度蜜柑果汁的成熟度(色澤)、固形物含量、總酸、pH、固/酸比、出汁率分析蜜柑果汁的物化特性,平行測(cè)定三次。

固形物含量測(cè)定:參照GB/T 12143. 1 - 1989 軟飲料中可溶性固形物的測(cè)定方法測(cè)定。

總酸測(cè)定:參照GB/T 12456 - 2008滴定法測(cè)定總酸含量。

pH測(cè)定:參照GB/T 10468 - 1989方法測(cè)定。

固/酸比測(cè)定:固形物含量與可滴定酸含量之比。

出汁率測(cè)定:出汁率=(全果重 - 果皮果渣重)/全果重[23]。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,origin8. 0進(jìn)行作圖分析,用SAS 9. 2進(jìn)行ANOVA分析,不同平均值之間利用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(n=3)。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同成熟度蜜柑果汁物化特性分析結(jié)果

表1為不同成熟度蜜柑果及及其果汁的物化特性分析,從表中可以看出,不同成熟度的蜜柑果汁在成熟過(guò)程中經(jīng)歷了由青到黃的過(guò)渡,不同成熟度的果實(shí)色澤略有差異,與王元貴對(duì)荊州地區(qū)柑橘果的研究結(jié)果相似[14];在對(duì)固形物、固酸比的測(cè)定中得出,充分成熟的蜜柑果最大,并且在蜜柑果成熟充分時(shí),出汁率略大于過(guò)熟果和未成熟果,并且隨著成熟度的增加,果汁的pH也逐漸變大(p<0. 05)。因此在蜜柑的采摘過(guò)程中成熟度的把握對(duì)最終產(chǎn)品的品質(zhì)有重要的作用。通過(guò)對(duì)物化特性結(jié)果對(duì)比可以看出,蜜柑果成分成熟對(duì)提高其品質(zhì)具有重要的作用。

表1 三種成熟度蜜柑果汁的物化特性Table 1 Characteristics of orange juice in various maturity

注:同列中不同字母(a. b. c…)表示差異顯著(p<0. 05)。

2. 2 不同成熟度蜜柑果汁揮發(fā)性成分種類(lèi)變化

對(duì)于蜜柑在成熟過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)主要是醛類(lèi)、酮類(lèi)、酯類(lèi)、烴類(lèi)、醇類(lèi)化合物,其中該類(lèi)果實(shí)中烴類(lèi)化合物,尤其是烯類(lèi)為主要的揮發(fā)性物質(zhì),對(duì)果汁香氣有重要的貢獻(xiàn)作用。三種不同成熟度的大葉尾張蜜柑果汁的主要揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類(lèi)如圖1所示,在整個(gè)成熟過(guò)程中共檢測(cè)出37種揮發(fā)性成分。從圖中可以看出,隨著成熟度的增加,揮發(fā)性化合物的成分種類(lèi)相似(未成熟果34,成熟果32,過(guò)熟果33)。另外,在不同成熟階段的產(chǎn)品中,烴類(lèi)物質(zhì)為主要的揮發(fā)性物質(zhì),種類(lèi)約為總揮發(fā)性成分的一半,其中烯烴類(lèi)化合物(如萜烯類(lèi))是烴類(lèi)成分的重要組成部分,與胡柚果汁中風(fēng)味成分結(jié)果相似[15]。在酯類(lèi)成分中,其種類(lèi)在過(guò)熟果中都有下降,而酯類(lèi)是果汁香氣的重要組成成分。因此,在蜜柑果成熟過(guò)程中要控制其采摘成熟度對(duì)果品分級(jí)有重要的作用。

圖1 不同成熟度蜜柑果汁主要揮發(fā)性化合物種類(lèi)變化Fig. 1 The varieties change of volatile compounds in orange juice with different maturity

對(duì)于不同成熟度的蜜柑果汁中揮發(fā)性物質(zhì)主要是醛類(lèi)、酮類(lèi)、酯類(lèi)、烴類(lèi)、醇類(lèi)化合物,這些揮發(fā)性化合物分別占總量的98. 8%、98. 1%、99. 3%(未成熟果、成熟果、過(guò)熟果)。隨著蜜柑成熟度的增加,果汁中風(fēng)味化合物的含量有明顯的變化,但是在整個(gè)成熟過(guò)程中烴類(lèi)化合物為含量最高的揮發(fā)性風(fēng)味化合物,其含量在成熟過(guò)程中出現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。在蜜柑成熟過(guò)程中,醇類(lèi)、酯類(lèi)、醛類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有相同的變化趨勢(shì),都出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。酮類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味化合物含量逐漸減少,在過(guò)熟果中含量約為22. 72μg/mL。由此可以得到,在蜜柑果成熟過(guò)程中,不同的成熟階段果實(shí)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有較大差異,并呈現(xiàn)不同的風(fēng)味,可以綜合物化性質(zhì)并根據(jù)不同階段果實(shí)的風(fēng)味特點(diǎn)對(duì)品種進(jìn)行選育及對(duì)果實(shí)的深加工。

2. 3 不同成熟度蜜柑果汁揮發(fā)性風(fēng)味化合物變化分析

表2 不同成熟度大葉尾張蜜柑果汁的主要香氣成分及其含量Table 2 Main aroma compounds and contents in different maturity Owari juice

注:“-”表示未檢出。

蜜柑果汁中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的含量變化隨成熟度的變化結(jié)果見(jiàn)表1。從表中可以看出,不同成熟度的蜜柑果汁檢出的成分種類(lèi)差別比較小,但相同成分在不同成熟階段的含量確有明顯的差異。

烴類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味化合物廣泛存在于蜜柑果的成熟過(guò)程中,是蜜柑果中含量最高的香氣成分。其中飽和烴類(lèi)閾值較高,對(duì)果汁中整體的風(fēng)味貢獻(xiàn)較小[16]。在不飽和烴類(lèi)香氣成分中,檸檬烯具有典型的柑橘香氣,被認(rèn)為是溫州蜜柑的特征性風(fēng)味物質(zhì)[17],是蜜柑果成熟過(guò)程中含量最多的烯烴類(lèi)物質(zhì);1R - α - 蒎烯和γ - 松油烯分別具有松油味和香膏味,也被證實(shí)為是溫州蜜柑果中重要的特征風(fēng)味物質(zhì)[18],在成熟過(guò)程中均出現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì),兩類(lèi)物質(zhì)均為單萜烯類(lèi)風(fēng)味物質(zhì),閾值較低,具有較高的香氣值。巴倫西亞橘烯是含量最高的倍半萜烯類(lèi)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),在成熟過(guò)程中含量逐漸減少,與成熟果相比,在過(guò)度成熟后蜜柑果汁中巴倫西亞橘烯由(7. 474±0. 285)g/mL降低到(5. 830±0. 147)μg/mL,而該類(lèi)物質(zhì)含量的多少對(duì)蜜柑果汁風(fēng)味的變化有高度的相關(guān)性,也作為果汁品質(zhì)劣變的重要指標(biāo)[19]。1,3,8 - 對(duì) - 孟三烯是在溫州大葉尾張蜜柑果中特有的成分,在國(guó)內(nèi)外柑橘品種的香氣物質(zhì)組成中未見(jiàn)報(bào)道,在成熟過(guò)程中出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。綜合上述分析得出,檸檬烯、1R - α - 蒎烯、γ - 松油烯、巴倫西亞橘烯柑橘中主要的揮發(fā)性烯烴化合物,主要是因?yàn)槠溟撝递^低,并且成熟過(guò)程中含量較高;另外,由于不飽和烴類(lèi)化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,在成熟過(guò)程中容易氧化分解,降解為醇類(lèi)、醛類(lèi)及酮酸類(lèi)等對(duì)果汁品質(zhì)有重要貢獻(xiàn)的風(fēng)味物質(zhì),多種烯烴先升高后降低的趨勢(shì)也可以說(shuō)明。

醇類(lèi)、醛類(lèi)、酯類(lèi)揮發(fā)性化合物部分由烴類(lèi)物質(zhì)氧化后產(chǎn)生,其中三種物質(zhì)均為在充分成熟果中含量最高,與成熟過(guò)程中不同風(fēng)味成分氧化還原反應(yīng)有重要的關(guān)系,對(duì)果實(shí)風(fēng)味有重要的作用。對(duì)于醇類(lèi)揮發(fā)性物質(zhì),含量最高的為α - 松油醇,是柑橘果中重要的風(fēng)味物質(zhì),為檸檬烯氧化分解后產(chǎn)生[16],成熟果中檸檬烯含量的降低也證明了此現(xiàn)象,但是含量過(guò)高也會(huì)產(chǎn)生不愉快的風(fēng)味[20];另外,香芹醇也是蜜柑果汁中特有的香氣物質(zhì)[3],在過(guò)程中有明顯的增加過(guò)程。在蜜柑成熟過(guò)程中分別檢測(cè)到α - 甲基肉桂醛和β - 甜橙醛,含量遠(yuǎn)高于另外兩種成熟果。其中,β - 甜橙醛是柑橘果成熟的重要標(biāo)識(shí),具有濃郁的蜜柑香氣,對(duì)成熟的蜜柑果風(fēng)味有重要的貢獻(xiàn)[18]。酯類(lèi)揮發(fā)性化合物具有特殊香甜的果香氣,是蜜柑果香氣的重要組成部分,主要由醇類(lèi)和酮酸類(lèi)酯化形成,性質(zhì)相對(duì)其他風(fēng)味物質(zhì)不夠穩(wěn)定,在果蔬成熟過(guò)程中容易分解;在檢測(cè)到的酯類(lèi)中,充分成熟果含量最豐富,這也是充分成熟果中香氣濃郁、未成熟蜜柑和過(guò)熟果蜜柑香味較淡的原因;這與陳美霞[21]所報(bào)道的在新世紀(jì)杏中酯類(lèi)揮發(fā)性物質(zhì)隨著果實(shí)的成熟度的增加而升高的結(jié)果不同,主要的原因是在蜜柑果中,未成熟果實(shí)具有較低的酯類(lèi)合成前體物質(zhì)及合成酶的活性,而部分過(guò)熟果實(shí)的酯類(lèi)物質(zhì)會(huì)發(fā)生分解或轉(zhuǎn)化[22];另外,十八烷酸丙酯在成熟過(guò)程中先升高后降低,柑橘品種的香氣物質(zhì)組成中未見(jiàn)報(bào)道。酮類(lèi)物質(zhì)是氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)物,是典型的風(fēng)味物質(zhì),酮類(lèi)物質(zhì)的閾值要高于其同分異構(gòu)體醛,其中不飽和酮類(lèi)具有較高的揮發(fā)性,對(duì)蜜柑果汁香氣貢獻(xiàn)明顯,2,5 - 雙(1,1 - 二甲丙基) - 2,5 - 環(huán)己二烯 - 1,4 - 二酮只存在于充分成熟果中,3,5 - 二叔丁基 - 4 - 羥基苯乙酮在充分成熟果未檢測(cè)到。

綜上所述,三種不同成熟度的大葉尾張蜜柑(未熟果,充分成熟果及過(guò)度成熟果)果汁中檢測(cè)的成分變化比較小,但不同成熟度蜜柑果汁中揮發(fā)性風(fēng)味化合物含量有明顯的差異,在果汁中,酯類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)等揮發(fā)性風(fēng)味化合物的不同濃度含量以及構(gòu)成比例可構(gòu)成其特有的風(fēng)味,例如在充分成熟果中有明顯的萜烯類(lèi)化合物和醇、醛類(lèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)換,對(duì)果汁香氣有重要的作用[16]。

3 結(jié)論

不同成熟度的蜜柑果汁的物化特性有顯著的差異(p<0. 05),通過(guò)HS - SPME - GC - MS法在果汁中共檢測(cè)出37種不同揮發(fā)性風(fēng)味化合物,主要包括酯類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)和烴類(lèi);三種不同成熟度的果汁中分別檢出34、32、33種香氣成分;其中,反式 - 3 - 蒈烯 - 2 - 醇,十八烷酸丙酯,1,3,8 - 對(duì) - 孟三烯,在柑橘品種的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成中未見(jiàn)報(bào)道;數(shù)據(jù)顯示,成熟度引起的揮發(fā)性風(fēng)味化合物種類(lèi)變化較小,但是諸如檸檬烯、γ - 松油烯、α - 松油醇、香芹醇、β - 甜橙醛等特征性風(fēng)味物質(zhì)含量有明顯的變化;其中,醇類(lèi)、醛類(lèi)、酯類(lèi)揮發(fā)性化合物均為在充分成熟果中含量最高。結(jié)合對(duì)果汁的物性分析得出,充分成熟果能夠保持大葉尾張蜜柑的香氣特征。

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