郭曉暉，方國(guó)姍，唐會(huì)周，令 博，明 建,2,*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715)

超高壓處理對(duì)草莓漿香氣成分的影響

郭曉暉1，方國(guó)姍1，唐會(huì)周1，令 博1，明 建1,2,*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715)

為了探討超高壓(UHP)處理對(duì)草莓漿香氣成分的影響，將鮮榨草莓漿經(jīng)不同壓力高壓處理后，采用頂空固相微萃取(SPME)富集，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)檢測(cè)超高壓處理前后草莓漿香氣成分的變化，并用面積歸一化法測(cè)定各種成分的相對(duì)含量。結(jié)果表明：超高壓處理后草莓漿香氣成分發(fā)生明顯改變，其中以丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸乙酯、2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮等發(fā)揮主導(dǎo)作用的酯類(lèi)和醛類(lèi)等香氣物質(zhì)含量增加最為顯著，說(shuō)明超高壓處理可有效增強(qiáng)草莓漿的特征香氣。綜合分析可得，300MPa超高壓處理可有效保留和增強(qiáng)草莓漿主要香氣成分含量和種類(lèi)。因此對(duì)草莓加工而言，超高壓處理是一種很有前景的冷加工技術(shù)。

草莓漿；固相微萃取；超高壓；香氣成分；氣-質(zhì)聯(lián)用

草莓屬薔薇科，多年生宿根性草本植物，其果實(shí)具有色紅艷麗、柔嫩多汁、酸甜可口、濃郁芳香且營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)。此外，草莓對(duì)人體還可發(fā)揮清熱解毒、生津止渴和利尿止瀉等多種健康功效，因此有“水果皇后”之美稱(chēng)[1]。然而，草莓果實(shí)具有收獲季節(jié)性強(qiáng)、時(shí)間短，且不耐貯存和運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)，給鮮銷(xiāo)草莓帶來(lái)很大困難，所以目前主要采用榨汁并經(jīng)高溫殺菌的方式予以解決，但草莓屬熱敏性水果，高溫殺菌后往往會(huì)減弱其香氣濃度，并伴隨異味的產(chǎn)生，將嚴(yán)重影響產(chǎn)品的可接受程度[2]。高流體靜壓又稱(chēng)超高壓(ultra high pressure，UHP)，是指在室溫或較低溫度條件下將物料放入液體介質(zhì)中，利用100～1000MPa壓力產(chǎn)生的極高靜壓影響細(xì)胞形態(tài)，使形成生物高分子立體結(jié)構(gòu)的氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價(jià)鍵發(fā)生變化，達(dá)到殺菌、鈍酶以及物料改性的目的。作為一種純物理加工過(guò)程，該技術(shù)可有效保持食品的色香味形并可降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，因此是目前研究最多、產(chǎn)業(yè)化程度最高的非熱加工技術(shù)之一[3]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已利用超高壓技術(shù)對(duì)果蔬制品開(kāi)展了多項(xiàng)研究，通過(guò)研究顯示，水果果肉或果汁經(jīng)超高壓處理后不僅起到了殺菌并延長(zhǎng)保鮮期的目的，而且其原有營(yíng)養(yǎng)成分和色澤也可得以較好保留。此外，與傳統(tǒng)熱加工方式相比，由于超高壓技術(shù)在低溫下進(jìn)行，不僅避免了加工過(guò)程中的香氣損失，而且可激活某些酶的活性，使果蔬汁的某些潛在香味成分得以釋放，因此超高壓技術(shù)在果蔬制品的加工中具有廣闊的應(yīng)用前景[4-7]。

本研究以新鮮草莓為原料，經(jīng)榨汁后通過(guò)不同條件超高壓處理，利用頂空固相微萃取(SPME)裝置提取超高壓處理前后草莓漿的揮發(fā)性成分，并對(duì)其香味成分的變化進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)分析，旨在為超高壓技術(shù)在果蔬汁中的應(yīng)用研究以及草莓深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

草莓，品種為“豐香”，采于重慶市江津區(qū)慈云鎮(zhèn)草莓果園，全熟，無(wú)損傷、無(wú)病蟲(chóng)害，當(dāng)天運(yùn)回立即處理。

HPP-L3型超高壓處理設(shè)備 天津華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司；GC-MS-QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀日本島津公司；固相微萃取裝置、50/30μm萃取頭(二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷，DVB/CAR/ PDMS)、樣品瓶(15mL帶聚四氟乙烯瓶蓋) 美國(guó)Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 草莓漿的制備

選取成熟度適中，形態(tài)良好，無(wú)損傷、無(wú)病蟲(chóng)害的草莓果實(shí)，去蒂，打汁后，裝于聚乙烯的塑料袋中，用真空封口機(jī)封口，貯藏于4℃的冰箱內(nèi)，次日清晨進(jìn)行超高壓處理。

1.2.2 超高壓處理

將包裝好的樣品置于高壓容器內(nèi)，密閉，采用高壓泵由底部輸送傳壓介質(zhì)，樣品采用固定保壓時(shí)間20min，選取 200、300、400、500MPa四個(gè)壓力等級(jí)進(jìn)行超高壓處理，以上操作溫度均為25℃，超高壓處理后的樣品于4℃的冰箱內(nèi)保存。以未經(jīng)過(guò)超高壓處理組為空白對(duì)照組。

1.2.3 香氣成分的測(cè)定

1.2.3.1 樣品的制備

采用固相微萃取方法制備樣品：稱(chēng)取5g待測(cè)樣品，研磨均勻，轉(zhuǎn)移至15mL頂空瓶中，加入磁力攪拌子，使用50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭、固相微萃取裝置在40℃條件下頂空吸附30min后，將萃取頭插入GC進(jìn)樣口，解析5min。

1.2.3.2 色譜條件

色譜柱：DB-FFAP 石英毛細(xì)柱(30m×0.25mm，0.25μm)；載氣：氦氣；進(jìn)樣口溫度：230℃，無(wú)分流進(jìn)樣。升溫程序：起始溫度4 0℃，保持2 min，以4℃/min升至80℃不保持，再以10℃/min升至240℃，保持5min。

1.2.3.3 質(zhì)譜條件

接口溫度230℃，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，離子化方式EI，電子能量70eV，質(zhì)量掃描范圍35～350m/z。

(1)展柜的全封閉照明。全封閉照明的展柜常見(jiàn)于博物館和珠寶首飾店的珍品展示。大多采用上部照明，主燈光放在展柜的頂部，再通過(guò)均光片磨砂玻璃用于均勻光源，光源采用投光式、上下四槽隱光燈型等，同時(shí)展柜內(nèi)配合低壓鹵素射燈，用以避免對(duì)參觀者造成炫光。

1.2.3.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用計(jì)算機(jī)檢索并與圖譜庫(kù)(NIST05)的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖對(duì)照，結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)[8-11]，確認(rèn)香氣物質(zhì)的各個(gè)化學(xué)成分，按峰面積歸一化法算出樣品中各個(gè)組分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同壓力對(duì)草莓漿香氣成分的影響

表1 不同超高壓處理對(duì)草莓漿香氣成分的相對(duì)含量Table 1 Aroma components of strawberry juice subjected to various UHP treatments %

續(xù)表1 %

由表1可知，各組草莓漿中香氣成分主要由酯類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)和芳香族類(lèi)物質(zhì)所構(gòu)成，其中酯類(lèi)和醛類(lèi)物質(zhì)含量達(dá)到了總量的一半以上，這些物質(zhì)呈現(xiàn)出似清鮮香、花香、果香及蜜甜等香味，它們混合構(gòu)成了草莓特有的香味和風(fēng)格，草莓原漿中共鑒定出34種物質(zhì)，其中酯類(lèi)物質(zhì)(20種)占45.79%，醛類(lèi)物質(zhì)(3種)占44.22%，醇類(lèi)物質(zhì)(1種)占3.16%，萜烯類(lèi)物質(zhì)(1種)占0.34%，酮類(lèi)物質(zhì)(2種)占0.46%，烷烴類(lèi)物質(zhì)(2種)占1.27%，酸類(lèi)物質(zhì)(1種)占0.15%，芳香族物質(zhì)(1種)占2.46%，其他類(lèi)物質(zhì)(2種)占0.84%，與草莓原漿相比，經(jīng)不同壓力處理后各組草莓漿香氣成分種類(lèi)增加，其中300MPa和400MPa樣品中香氣物質(zhì)的種類(lèi)最多，達(dá)到了51種，占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的99.00%和98.38%，其他壓力條件下樣品的香氣物質(zhì)含量依次為500MPa時(shí)47種，相對(duì)含量98.77%；200MPa時(shí)39種，相對(duì)含量98.80%。而與草莓原漿中各類(lèi)香氣物質(zhì)相比，超高壓處理后各樣品中酯類(lèi)和醛類(lèi)變化最為顯著，其中200MPa樣品的酯類(lèi)物質(zhì)(21種)占53.6%， 醛類(lèi)物質(zhì)(4種)占37%；300MPa樣品的酯類(lèi)物質(zhì)(26種)占52.07%，醛類(lèi)物質(zhì)(8種)占36.82%；400MPa樣品的酯類(lèi)物質(zhì)(23種)占54.41%，醛類(lèi)物質(zhì)(9種)占37.64%；500MPa樣品的酯類(lèi)物質(zhì)(23種)占51.61%，醛類(lèi)物質(zhì)(5種)占36.68%，其他各類(lèi)物質(zhì)的變化均不明顯。

草莓果實(shí)有自己獨(dú)特的香型，至今已知草莓香氣中的化合物在300種以上，草莓在加工過(guò)程中，其香氣成分很容易改變，國(guó)內(nèi)外研究工作者對(duì)草莓和草莓漿中的香氣成分研究報(bào)道較多，草莓的香氣成分以酯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)和羧酸類(lèi)為主[12-14]，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。據(jù)報(bào)道[15-17]，丁酸和己酸甲酯或己酸乙酯、4-甲氧基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮、2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮等是草莓果實(shí)中最主要的香氣成分，除2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮外，本實(shí)驗(yàn)均有檢出。

2.2 草莓漿中主要的特征香氣成分

不同超高壓壓力梯度草莓漿通過(guò)分析檢測(cè)，確定了草莓漿中的主要特征香氣成分作為考察對(duì)象，草莓漿特征香氣成分都是香氣物質(zhì)各類(lèi)別含量靠前的成分，本實(shí)驗(yàn)著重研究超高壓處理過(guò)程中這些特征香氣成分的變化情況。

圖1 超高壓處理對(duì)主要酯類(lèi)相對(duì)含量的影響Fig.1 Effect of UHP on relative contents of major esters

由圖1可知，超高壓處理對(duì)草莓漿中酯類(lèi)香氣成分影響較大。與空白對(duì)照組相比，200MPa處理后乙酸甲酯相對(duì)含量明顯下降，但隨著壓力的增加，在300MPa時(shí)下降不明顯，當(dāng)壓力增加到400MPa和500MPa時(shí)，乙酸甲酯相對(duì)含量比300MPa更高，在300MPa時(shí)乙酸甲酯的相對(duì)含量最低，丁酸甲酯變化趨勢(shì)與乙酸甲酯相同；草莓漿經(jīng)不同超高壓處理后，隨壓力增加，乙酸乙酯相對(duì)含量呈增加趨勢(shì)，與空白對(duì)照相比，200MPa時(shí)增加明顯，但隨著壓力的增加，上升趨勢(shì)減緩，300MPa時(shí)較200MPa其相對(duì)含量有所降低，400MPa時(shí)其相對(duì)含量最高，500MPa處理比400MPa處理更低。草莓漿經(jīng)超高壓處理后，己酸甲酯相對(duì)含量增加，但受壓力影響不大。

2.2.2 超高壓處理對(duì)草莓漿中主要醛類(lèi)成分的影響

圖2 超高壓處理對(duì)主要醛類(lèi)相對(duì)含量的影響Fig.2 Effect of UHP on relative contents of major aldehydes

由圖2可知，不同壓力梯度超高壓處理草莓汁，對(duì)己醛的相對(duì)含量影響不大，草莓漿經(jīng)400MPa處理后，略高于其他壓力梯度。反-2-己烯醛是草莓漿中含量最多的香氣成分，與空白對(duì)照組相比，草莓漿經(jīng)200MPa處理后反-2-己烯醛的相對(duì)含量有所下降，但隨著壓力增加，相對(duì)含量變化不明顯。

2.2.3 超高壓處理對(duì)草莓漿中主要酮類(lèi)和醇類(lèi)成分的影響

圖3 超高壓處理對(duì)草莓漿中主要酮類(lèi)和醇類(lèi)相對(duì)含量的影響Fig.3 Effect of UHP on relative contents of major ketones and alcohols

由圖3可知，草莓漿受超高壓處理后，沉香醇相對(duì)含量沒(méi)有固定的變化趨勢(shì)，與空白對(duì)照組相比，經(jīng)200MPa處理的草莓漿沉香醇相對(duì)含量比空白對(duì)照組多，在所有的壓力梯度中，300MPa處理后的草莓漿沉香醇相對(duì)含量最高。草莓漿香氣成分中4-甲氧基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮相對(duì)含量較小(0.28%)，經(jīng)200MPa超高壓處理后上升至0.43%，上升幅度大，隨著壓力的增加，相對(duì)含量變化不明顯。

3 結(jié) 論

草莓漿含有香氣成分34種，經(jīng)超高壓處理后香氣成分種類(lèi)增加，以300MPa和400MPa處理后增加的種類(lèi)最多，達(dá)到51種。超高壓處理可有效增強(qiáng)草莓漿的丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸乙酯、2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮等特征香氣的相對(duì)含量。酯類(lèi)成分相對(duì)含量在高壓處理下有所增加，幾種特征酯類(lèi)也有同樣趨勢(shì)，但乙酸甲酯與其相反。超高壓處理果漿壓力一般大于300MPa，研究發(fā)現(xiàn)，一些特征香氣成分相對(duì)含量在壓力增大時(shí)有減少的趨勢(shì)，400MPa處理和300MPa處理后香氣差異不明顯，從能源節(jié)約角度出發(fā)，超高壓處理草莓漿選擇300MPa為宜。

[1]阮美娟, 趙晉府, 劉晨燕, 等. 草莓汁色澤的研究[C]//2003年國(guó)際飲料科技報(bào)告會(huì)論文集. 北京: 中國(guó)飲料工業(yè)協(xié)會(huì), 2003: 46-48.

[2]金江濤, 鄭必勝, 肖凱軍. 強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)對(duì)草莓過(guò)氧化物酶的鈍化及對(duì)草莓汁的殺菌效果研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2010, 31(3): 99-105.

[3]令博, 吳洪斌, 明建, 等. 高壓技術(shù)在膳食纖維改性中的應(yīng)用[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(15): 312-316.

[4]劉長(zhǎng)姣, 張守勤, 吳華, 等. 超高壓技術(shù)在五味子飲料加工中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2006, 22(6): 227-229.

[5]黃麗, 孫遠(yuǎn)明, 潘科, 等. 超高壓處理對(duì)荔枝果汁品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2007, 23(2): 259-262.

[6]潘見(jiàn), 張文成, 陳從貴, 等. 飲料超高壓殺菌實(shí)用性工藝及設(shè)備探討[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2000, 16(1): 125-128.

[7]肖麗霞, 陳計(jì)巒, 趙曉丹, 等. 綠竹筍超高壓處理和熱處理加工品品質(zhì)比較研究[J]. 食品科學(xué), 2005, 26(3):148-150.

[8]張晉芬, 龐維玨, 冷平, 等. MAE-SPME聯(lián)合提取GC-MS檢測(cè)草莓果實(shí)中的香氣成分[J]. 精細(xì)化工, 2009, 26(8): 788-792.

[9]張運(yùn)濤, 王桂霞, 董靜, 等. 草莓5個(gè)品種的果實(shí)香味成分分析[J].園藝學(xué)報(bào), 2008, 35(3): 433-437.

[10]張晉芬, 龐維玨, 冷平, 等. 基于SPME的樣品前處理對(duì)GC-MS檢測(cè)草莓香氣的影響[J]. 精細(xì)化工, 2009, 26(4): 382-385.

[11]姜遠(yuǎn)茂, 彭福田, 劉松忠, 等. 栽培草莓品種果實(shí)香氣特性研究[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào), 2004, 23(2): 56-60.

[12]HOLT R U. Mechanisms effecting analysis of volatile flavour components by solid-phase microextraction and gas chromatography[J]. Journal of Chromatography A, 2001, 937(1/2): 107-114.

[13]姜遠(yuǎn)茂, 彭福田, 劉松忠, 等. 栽培草莓品種果實(shí)香特性研究[J]. 分析測(cè)試學(xué)報(bào), 2004, 23(2): 56-60.

[14]李景明, 閻紅, 倪元穎, 等. 嗅探分析(sniffing)在草莓汁芳香成分研究中的應(yīng)用[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2004, 30(3): 1-4.

[15]CHRISTOFFERS J, WERNER T. Cerium-catalyzed α-oxidation of β-dicarbonyl compounds with molecular oxygen[J]. Synlett, 2002(1): 119-121.

[16]CHRISTOFFERS J, WERNERB T, FREY W, et al. Straightforward synth of (R)-(-)-kjellmanianone[J]. Chemistry, 2004, 10(4): 1042-1045.

[17]CHRISTOFFERS J, WERNER T, UNGER S, et al. Formation of quaternary stereocenters by copper-catalyzed michael reactions with L-valine amides as auxiliaries[J]. Chemistry, 2003, 9(20): 4862-4867.

Effect of Ultra High Pressure Treatment on Aroma Components of Strawberry Juice

GUO Xiao-hui1，F(xiàn)ANG Guo-shan1，TANG Hui-zhou1，LING Bo1，MING Jian1,2,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China；2. Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, Chongqing 400715, China)

In order to explore the effect of ultra high pressure (UHP) treatment on aroma components of strawberry juice, fresh strawberry juice was subjected to UHP treatment under different pressure levels. The volatile aromatic compounds of strawberry juice were isolated by solid-phase microextraction (SPME) and analyzed by capillary gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The relative contents of aroma components were determined by area normalization method. The results showed that UHP treatment caused great changes to aroma components of strawberry juice. The predominant aroma compounds including butyric acid methyl ester, caproic acid methyl ester, caproic acid ethyl ester and 2,5-2 methyl-4-hydroxyl-3(2H)-furan ketone were increased most obviously. Thus, UHP treatment is effective in enhancing the characteristic aroma of strawberry juice. Collectively, our findings indicate that the kinds and amounts of predominant aromatic components in strawberry juice can be effectively retained or even increased during 25 min of UHP treatment at 300 MPa. In conclusion, UHP treatment holds promise as a cold processing technique for strawberry juice.

strawberry juice；solid-phase microextraction；ultra high pressure；aroma components；GC-MS

R972.6

A

1002-6630(2012)11-0039-04

2012-03-13

郭曉暉(1986—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)。E-mail：guo-xiaohui@163.com

*通信作者：明建(1972—)，男，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)。E-mail：mingjian1972@163.com