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(1. 河北科技大學生物科學與工程學院,河北石家莊 050018; 2. 華中農(nóng)業(yè)大學食品科技學院,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家和地區(qū)[1]。溫州蜜柑(Satsumamandarin)大葉尾張(Owari)作為我國最主要的柑橘種類,果實具有色香味美、高營養(yǎng)、高品質(zhì)的特點[2 - 3]。榨汁是其最普遍的食用方式,不但保留了原有果實的營養(yǎng)成分,并為其食用提供了多種可能,深受消費者喜愛。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)性特征風味物質(zhì),對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,對通過不同成熟度的香氣組成提高果汁的風味品質(zhì)有重要意義。果實的成熟度是決定果汁中風味物質(zhì)及果汁物化特性的最重要的因素,果蔬中的揮發(fā)性風味化合物種類及數(shù)量隨其成熟度不斷發(fā)生變化,如在葡萄成熟過程中,成熟階段只有少量的芳樟醇,隨果實成熟其含量逐漸增加;醛類和醇類是未成熟桃果類的主要風味物質(zhì),但是其含量會隨成熟度的增加逐漸減少[9 - 10]?，F(xiàn)階段對不用成熟度果實揮發(fā)性風味化合物的分析主要集中在桃、杏、櫻桃、獼猴桃等[11 - 13],對于柑橘果實發(fā)育過程中香氣組分的研究鮮有報道,而對不同成熟度的溫州蜜柑果實果汁香氣成分的研究還未見報道。本研究以溫州蜜柑品種大葉尾張品系為材料,對不同成熟度蜜柑果汁香氣成分進行定性和定量分析比較,為柑橘原料的適時采收和分級挑選等環(huán)節(jié)提供科學理論依據(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,湖北松滋洈水柑橘廠趙野橘園;環(huán)己酮 色譜純,美國Fluka試劑公司;NaCl等常規(guī)化學試劑 分析純級。

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

1. 2 實驗方法

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

采收后的蜜柑果使用離心式榨汁機進行榨汁,收集于250mL的玻璃瓶中,冷凍儲藏備用。

1. 2. 2 揮發(fā)性風味成分的提取 根據(jù)文獻[3]，將5kg果實在組織搗碎機中搗碎,稱取3g果肉于20mL螺口樣品瓶中,加入10μL內(nèi)標環(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SUPELCO公司)萃取頭,40℃萃取40min后,將萃取頭插入GC進樣口,解析5min。

1. 2. 3 風味成分鑒定 實驗中揮發(fā)性風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,進樣口溫度250℃,進樣量1μL。程序升溫過程: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,不同組分會形成其各自的色譜峰,用氣相色譜 - 質(zhì)譜 - 計算機聯(lián)用儀進行分析鑒定各自的成分。所得分析結(jié)果運用計算機譜庫(NIST/WILEY)進行初步檢索及資料分析,再結(jié)合參考文獻進行人工譜圖解析,確認香氣物質(zhì)的各個化學組成。

定量分析:采用環(huán)己酮內(nèi)標法進行定量分析。計算公式為:各香氣成分含量(μg/mL)=各組分的峰面積×內(nèi)標物質(zhì)量(μg)/(內(nèi)標物峰面積×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,平行測定三次。

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

總酸測定:參照GB/T 12456 - 2008滴定法測定總酸含量。

pH測定:參照GB/T 10468 - 1989方法測定。

固/酸比測定:固形物含量與可滴定酸含量之比。

出汁率測定:出汁率=(全果重 - 果皮果渣重)/全果重[23]。

1. 3 統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel進行統(tǒng)計處理,origin8. 0進行作圖分析,用SAS 9. 2進行ANOVA分析,不同平均值之間利用LSD法進行差異顯著性檢驗(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程中經(jīng)歷了由青到黃的過渡,不同成熟度的果實色澤略有差異,與王元貴對荊州地區(qū)柑橘果的研究結(jié)果相似[14];在對固形物、固酸比的測定中得出,充分成熟的蜜柑果最大,并且在蜜柑果成熟充分時,出汁率略大于過熟果和未成熟果,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程中成熟度的把握對最終產(chǎn)品的品質(zhì)有重要的作用。通過對物化特性結(jié)果對比可以看出,蜜柑果成分成熟對提高其品質(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)性成分種類變化

對于蜜柑在成熟過程中揮發(fā)性物質(zhì)主要是醛類、酮類、酯類、烴類、醇類化合物,其中該類果實中烴類化合物,尤其是烯類為主要的揮發(fā)性物質(zhì),對果汁香氣有重要的貢獻作用。三種不同成熟度的大葉尾張蜜柑果汁的主要揮發(fā)性風味化合物的種類如圖1所示,在整個成熟過程中共檢測出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相似(未成熟果34,成熟果32,過熟果33)。另外,在不同成熟階段的產(chǎn)品中,烴類物質(zhì)為主要的揮發(fā)性物質(zhì),種類約為總揮發(fā)性成分的一半,其中烯烴類化合物(如萜烯類)是烴類成分的重要組成部分,與胡柚果汁中風味成分結(jié)果相似[15]。在酯類成分中,其種類在過熟果中都有下降,而酯類是果汁香氣的重要組成成分。因此,在蜜柑果成熟過程中要控制其采摘成熟度對果品分級有重要的作用。

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

對于不同成熟度的蜜柑果汁中揮發(fā)性物質(zhì)主要是醛類、酮類、酯類、烴類、醇類化合物,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、過熟果)。隨著蜜柑成熟度的增加,果汁中風味化合物的含量有明顯的變化,但是在整個成熟過程中烴類化合物為含量最高的揮發(fā)性風味化合物,其含量在成熟過程中出現(xiàn)先降低后升高的趨勢。在蜜柑成熟過程中,醇類、酯類、醛類揮發(fā)性風味物質(zhì)有相同的變化趨勢,都出現(xiàn)先升高后降低的趨勢。酮類揮發(fā)性風味化合物含量逐漸減少,在過熟果中含量約為22. 72μg/mL。由此可以得到,在蜜柑果成熟過程中,不同的成熟階段果實的揮發(fā)性風味物質(zhì)有較大差異,并呈現(xiàn)不同的風味,可以綜合物化性質(zhì)并根據(jù)不同階段果實的風味特點對品種進行選育及對果實的深加工。

2. 3 不同成熟度蜜柑果汁揮發(fā)性風味化合物變化分析

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)性風味化合物的含量變化隨成熟度的變化結(jié)果見表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。

烴類揮發(fā)性風味化合物廣泛存在于蜜柑果的成熟過程中,是蜜柑果中含量最高的香氣成分。其中飽和烴類閾值較高,對果汁中整體的風味貢獻較小[16]。在不飽和烴類香氣成分中,檸檬烯具有典型的柑橘香氣,被認為是溫州蜜柑的特征性風味物質(zhì)[17],是蜜柑果成熟過程中含量最多的烯烴類物質(zhì);1R - α - 蒎烯和γ - 松油烯分別具有松油味和香膏味,也被證實為是溫州蜜柑果中重要的特征風味物質(zhì)[18],在成熟過程中均出現(xiàn)先降低后升高的趨勢,兩類物質(zhì)均為單萜烯類風味物質(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揮發(fā)性風味物質(zhì),在成熟過程中含量逐漸減少,與成熟果相比,在過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,而該類物質(zhì)含量的多少對蜜柑果汁風味的變化有高度的相關性,也作為果汁品質(zhì)劣變的重要指標[19]。1,3,8 - 對 - 孟三烯是在溫州大葉尾張蜜柑果中特有的成分,在國內(nèi)外柑橘品種的香氣物質(zhì)組成中未見報道,在成熟過程中出現(xiàn)先升高后降低的趨勢。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,主要是因為其閾值較低,并且成熟過程中含量較高;另外,由于不飽和烴類化學性質(zhì)不穩(wěn)定,在成熟過程中容易氧化分解,降解為醇類、醛類及酮酸類等對果汁品質(zhì)有重要貢獻的風味物質(zhì),多種烯烴先升高后降低的趨勢也可以說明。

醇類、醛類、酯類揮發(fā)性化合物部分由烴類物質(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,與成熟過程中不同風味成分氧化還原反應有重要的關系,對果實風味有重要的作用。對于醇類揮發(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,但是含量過高也會產(chǎn)生不愉快的風味[20];另外,香芹醇也是蜜柑果汁中特有的香氣物質(zhì)[3],在過程中有明顯的增加過程。在蜜柑成熟過程中分別檢測到α - 甲基肉桂醛和β - 甜橙醛,含量遠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識,具有濃郁的蜜柑香氣,對成熟的蜜柑果風味有重要的貢獻[18]。酯類揮發(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,主要由醇類和酮酸類酯化形成,性質(zhì)相對其他風味物質(zhì)不夠穩(wěn)定,在果蔬成熟過程中容易分解;在檢測到的酯類中,充分成熟果含量最豐富,這也是充分成熟果中香氣濃郁、未成熟蜜柑和過熟果蜜柑香味較淡的原因;這與陳美霞[21]所報道的在新世紀杏中酯類揮發(fā)性物質(zhì)隨著果實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,未成熟果實具有較低的酯類合成前體物質(zhì)及合成酶的活性,而部分過熟果實的酯類物質(zhì)會發(fā)生分解或轉(zhuǎn)化[22];另外,十八烷酸丙酯在成熟過程中先升高后降低,柑橘品種的香氣物質(zhì)組成中未見報道。酮類物質(zhì)是氧化反應的最終產(chǎn)物,是典型的風味物質(zhì),酮類物質(zhì)的閾值要高于其同分異構體醛,其中不飽和酮類具有較高的揮發(fā)性,對蜜柑果汁香氣貢獻明顯,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,充分成熟果及過度成熟果)果汁中檢測的成分變化比較小,但不同成熟度蜜柑果汁中揮發(fā)性風味化合物含量有明顯的差異,在果汁中,酯類、醛類、醇類、酮類等揮發(fā)性風味化合物的不同濃度含量以及構成比例可構成其特有的風味,例如在充分成熟果中有明顯的萜烯類化合物和醇、醛類物質(zhì)的轉(zhuǎn)換,對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HS - SPME - GC - MS法在果汁中共檢測出37種不同揮發(fā)性風味化合物,主要包括酯類、酮類、醛類、醇類和烴類;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 - 孟三烯,在柑橘品種的揮發(fā)性風味物質(zhì)組成中未見報道;數(shù)據(jù)顯示,成熟度引起的揮發(fā)性風味化合物種類變化較小,但是諸如檸檬烯、γ - 松油烯、α - 松油醇、香芹醇、β - 甜橙醛等特征性風味物質(zhì)含量有明顯的變化;其中,醇類、醛類、酯類揮發(fā)性化合物均為在充分成熟果中含量最高。結(jié)合對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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