施盧晉， 孫金才， 陳 珊， 婁永江

（1.寧波大學(xué) 海洋學(xué)院，浙江 寧波 315200；2.浙江海通食品集團(tuán)有限公司，浙江 寧波315200）

橙子由于其可口的味道而備受消費(fèi)者喜愛(ài)，雖然它的保鮮期短，但是它富含各種營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)口感新鮮，使其成為世界上消費(fèi)最多的水果之一。橙子在加工過(guò)程中顏色會(huì)變深，營(yíng)養(yǎng)成分也會(huì)有一定的損失，而非熱力加工技術(shù)在保持產(chǎn)品新鮮度的同時(shí)又可以保持營(yíng)養(yǎng)成分，因此它對(duì)開(kāi)發(fā)新鮮、自然、安全的果汁具有重要意義。就目前的非熱力殺菌技術(shù)而言，超高壓技術(shù)是最為成熟的，它可以在較低溫度下殺死微生物[1-2]、延長(zhǎng)貨架期、抑制酶活性或直接滅酶[3-4]、改變生物大分子的結(jié)構(gòu)[5]、保持果汁原有色澤[6]，又能有效保持果汁的新鮮度和原有的營(yíng)養(yǎng)成分[7]，對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分中的還原型維生素C保留率達(dá)94.92%[8]，因此能夠在較大限度上滿足廣大需求人群對(duì)果汁自然、安全、新鮮的要求。作者以南非進(jìn)口臍橙為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，研究超高壓處理對(duì)橙囊胞飲料中香氣成分的影響，以期為開(kāi)發(fā)高品質(zhì)飲料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南非進(jìn)口臍橙；DJ14B-D06D榨汁機(jī)：九陽(yáng)股份有限公司；HPP.M1-600/5超高壓設(shè)備：天津華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司；DZQ400-10真空包裝機(jī)：南京星火包裝機(jī)械有限公司；安捷倫6890-5975型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀器：美國(guó)安捷倫公司制造。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備 將臍橙清洗、瀝干水分后，一部分經(jīng)剝皮、榨汁、過(guò)濾制得純橙汁，另一部分經(jīng)漂燙和酸堿處理后得到橙囊胞。將制得的橙囊胞和純橙汁以6.8∶3.2的比例混合均勻并分組，真空包裝冷藏備用，并于當(dāng)天進(jìn)行超高壓處理。

1.2.2 樣品處理與分析 在室溫條件下，取適量預(yù)先制得的樣品在100、300、500 MPa等三種壓力下分別處理5、10、15 min，共計(jì)9組實(shí)驗(yàn)，分析每組實(shí)驗(yàn)樣品中香氣成分的變化，并作對(duì)照。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)測(cè)量3次，取其平均值。

1.3 分析測(cè)定

1.3.1 香氣成分檢測(cè) 采用氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用分析法測(cè)定香氣成分。

色譜條件：HP-5彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 um）；載氣為高純氦氣，分流進(jìn)樣，分流比10∶1，流量 1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度 250 ℃；升溫程序：60℃保留2 min，3℃/min速率升溫至150℃，保留2 min，8℃/min的速率升溫至230℃，保留5 min。

質(zhì)譜條件：離子源 EI（70 eV），發(fā)熱電流 0.25 mA，電子倍增器電壓（EM）1 000 V，質(zhì)量掃描范圍50～500 AMU。接口溫度280℃，離子溫度230℃。

定量分析：采集的質(zhì)譜圖用計(jì)算機(jī)譜庫(kù)（nist02）進(jìn)行檢索，再結(jié)合樣品保留時(shí)間、質(zhì)譜和文獻(xiàn)進(jìn)一步定量分析。

1.3.2 分析軟件 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SAS-9.1軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 橙囊胞的主要香氣成分

橙囊胞的主要香氣成分?jǐn)?shù)見(jiàn)表1。

表1 橙囊胞的主要香氣成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 1 Percentage of the key aroma compounds in the orange cyst

對(duì)照樣品中共檢測(cè)出72種物質(zhì)，其中醇類8種，烯類19種，醛酮類13種，酯類10種，烷烴類20種，羧酸類2種。主要香氣成分有檸檬烯、凡倫橘烯、人參烯、丁酸乙酯、葵醛、香芹酮、芳樟醇和松油醇，占所有檢測(cè)成分的90.11%。蔣和體[9]在研究超高壓處理對(duì)忠縣柑橘基地品種園的臍橙橙汁品質(zhì)影響的研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)橙汁香氣成分起主要作用的是芳樟醇、檸檬烯、β-水芹烯、松油烯-4-醇、乙酸乙酯和3-羥基己烯。

2.2 超高壓處理對(duì)烯類物質(zhì)的影響

檸檬烯是橙囊胞中最主要的香氣成分，由圖1可知，對(duì)照樣品中檸檬烯占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的62.68%，100 MPa、5 min處理后的樣品中的檸檬烯減少了2.9%，300 MPa、5 min 處理后的樣品和 300 MPa、10 min處理后的樣品分別增加了2.2%和0.6%，其他高壓處理后的樣品中檸檬烯均大幅度減少50%以上。研究表明，檸檬烯雖然具有一定的抗氧化活性[10]，在儲(chǔ)藏過(guò)程中會(huì)和空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)[11]，盡管反應(yīng)速度很慢，也會(huì)導(dǎo)致檸檬烯的損失。而在高壓條件下，氧氣濃度雖不變，但空間受壓致使局部空間的氧氣濃度增加，從而加快了檸檬烯的氧化，檸檬烯作為橙囊胞最主要的香氣成分，它的損失對(duì)橙囊胞香氣品質(zhì)有很大影響。同時(shí)在酸的作用下，檸檬烯容易發(fā)生水合反應(yīng)生成α-松油醇[12]，而在高壓環(huán)境下，橙囊胞中檸檬烯的氧化和水合反應(yīng)速度都會(huì)加快，造成檸檬烯的大量損失。凡倫橘烯和人參烯作為重要的烯類香氣成分，他們的總體變化趨勢(shì)有升有降，雖然變化顯著，但是沒(méi)有一定的規(guī)律，具體有待進(jìn)一步研究。烯類物質(zhì)是橙囊胞中最主要的香氣成分，它的損失對(duì)其香味和口味都會(huì)產(chǎn)生重要影響，其中又尤其以檸檬烯最為顯著。

圖1 超高壓處理對(duì)檸檬烯、凡倫橘烯和人參烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.1 Effect of high hydrostatic pressure on contents of limonene，fanlun orange vinyl and ginseng squalene

2.3 超高壓處理對(duì)酯類物質(zhì)的影響

酯類物質(zhì)大多散發(fā)愉快的花香果氣，橙囊胞香氣成分中的主要酯類成分是丁酸乙酯。由圖2可知，丁酸乙酯在300 MPa、10 min處理后的樣品中增加9.61%，100 MPa高壓處理5 min和300 MPa高壓處理5 min的樣品均減少25%，其他樣品中均未檢測(cè)到丁酸乙酯。超高壓處理也使得樣品中的酯類物質(zhì)種數(shù)減少，隨著時(shí)間壓力的不同而不同程度減少。在300 MPa為最優(yōu)值。而在同一壓力下，隨著時(shí)間的增加，酯類種類會(huì)減少?？芍?00 MPa、5 min時(shí)，酯類物質(zhì)的保留效果最佳。高壓條件會(huì)給酯類成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)帶來(lái)影響?，F(xiàn)有的研究結(jié)果表明，高壓對(duì)果汁中合成酯的酶有一定影響，表現(xiàn)鈍化或者是激活作用[13-14]，同時(shí)酯類物質(zhì)在有水分和加壓條件下易發(fā)生水解反應(yīng)而減少。

圖2 超高壓處理對(duì)丁酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.2 Effect of high hydrostatic pressure on content of ethyl butyrate

2.4 超高壓處理對(duì)醛酮類物質(zhì)的影響

構(gòu)成橙囊胞香氣成分的醛類物質(zhì)主要包括葵醛和香芹酮，葵醛具有洋甘菊油香氣，香芹酮呈香芹、蒔蘿籽和黑面包香味。高壓處理使醛酮類質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，在300 MPa高壓處理5 min的樣品中檢測(cè)到醛酮種類最多，達(dá)到10種。由圖3可知，同對(duì)照樣品相比，高壓處理后的樣品中葵醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)均增加，其中500 MPa處理15 min后，樣品中葵醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到原來(lái)的1.25倍。香芹酮是橙汁陳化的指標(biāo)，經(jīng)過(guò)高壓處理，香芹酮被檢測(cè)到，在100 MPa下處理10 min的樣品中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)到0.2%。因此，高壓處理在加速檸檬烯氧化的同時(shí)也會(huì)造成香芹酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上升，這些都會(huì)給橙囊胞的香氣帶來(lái)不良的影響。

圖3 超高壓處理對(duì)葵醛和香芹酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.3 Effect of high hydrostatic pressure on contents of sunflower aldehyde and carvone

2.5 超高壓處理對(duì)醇類物質(zhì)的影響

構(gòu)成橙囊胞香氣成分的醇類物質(zhì)主要包括芳樟醇和松油醇，芳樟醇具有鈴蘭香氣，松油醇具有強(qiáng)烈的柚子香氣，經(jīng)高壓處理后這2種物質(zhì)的成分均增加。由圖4可知，在500 MPa高壓下處理15 min后的樣品中，芳樟醇和松油醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)都達(dá)到最大值，分別為對(duì)照樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)的3.64倍和10.2倍。松油醇是衡量橙囊質(zhì)變的重要指標(biāo)，大幅度的增加不利于橙囊胞的香氣風(fēng)味。研究表明，一些有機(jī)反應(yīng)雖然在常壓條件下進(jìn)行緩慢或者不能進(jìn)行，但在高壓下可以順利進(jìn)行這些反應(yīng)。所以高壓更有利于檸檬烯發(fā)生水合反應(yīng)生成α-松油醇，使其質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，從而不利于橙囊胞的香氣風(fēng)味。同時(shí)超高壓處理會(huì)激活一些糖苷酶活性，使結(jié)合醇類物質(zhì)分解，而壓力增加導(dǎo)會(huì)致溫度升高，酶活性增強(qiáng)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)反應(yīng)速率會(huì)加快，因而500 MPa高壓處理15 min后的樣品中醇類物質(zhì)增加的最多。

圖4 超高壓處理對(duì)芳樟醇和松油醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.4 Effect of high hydrostatic pressure on contents of linalool and terpineol

超高壓處理過(guò)程中，壓力每提高100 MPa，超高壓室內(nèi)溫度會(huì)提高2～3℃，600 MPa高壓處理時(shí)，溫度會(huì)提高12～18℃，溫度的升高會(huì)造成化合物的分解和氧化[15]，導(dǎo)致酯、烯類物質(zhì)在種類和數(shù)量上有所下降，同時(shí)會(huì)造成醛酮類物質(zhì)種類和數(shù)量上有所上升。

此外，為了更準(zhǔn)確的確定最佳的處理壓力和處理時(shí)間，作者還對(duì)樣品中的囊胞破碎率、VC、還原糖、色澤等指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定。在用1%甲基藍(lán)測(cè)定樣品中囊胞破碎率時(shí)發(fā)現(xiàn)，壓力越大，處理時(shí)間越長(zhǎng)，囊胞破碎率越高，500 MPa高壓處理15 min的樣品破碎率達(dá)到11.7%；在用2，6-二氯靛酚法測(cè)定樣品中VC時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著壓力增大，處理時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品中VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖有小幅度減少，但VC保留率保持在92%～95%的較高水平；在用直接滴定法測(cè)定樣品中還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，處理壓力和處理時(shí)間對(duì)還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不顯著 （P>0.05）；在用TCP2測(cè)色色差計(jì)測(cè)定樣品色澤變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，100 MPa和300 MPa對(duì)樣品色澤影響不顯著（P>0.05），但是當(dāng)壓力達(dá)到500 MPa時(shí)，色澤變暗，說(shuō)明壓力不宜選擇500 MPa。

3 結(jié)語(yǔ)

橙囊胞的主要香氣成分為檸檬烯、凡倫橘烯、人參烯、丁酸乙酯、葵醛、香芹酮、芳樟醇和松油醇，其中檸檬烯占62.68%，是最主要的香氣成分。超高壓處理后，香氣成分發(fā)生變化，醇類質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化相對(duì)較少，烯類、酯類物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所下降，相反醛酮類則增加，這些都與高壓造成的溫度上升有關(guān)。檸檬烯是主要香氣成分之一，在未經(jīng)高壓處理的樣品中達(dá)到62.68%，高壓處理后，在300 MPa、5 min，300 MPa、10 min兩個(gè)樣品中分別增加2.2%和0.6%，在100 MPa、5 min處理的樣品中減少2.9%，其他樣品中均減少50%以上。500 MPa超高壓處理時(shí)樣品中產(chǎn)生了較多的烷烴類物質(zhì)，而烷烴類物質(zhì)是由于烯類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的不利風(fēng)味物質(zhì)，說(shuō)明壓力不宜選擇500 MPa。處理時(shí)間越長(zhǎng)，烯類、酮類、酯類物質(zhì)均減少，烷烴類物質(zhì)增加，因此處理5 min較有利于橙囊胞香氣成分的保留。此外，在測(cè)定樣品中囊胞破碎率時(shí)發(fā)現(xiàn)，壓力越大，處理時(shí)間越長(zhǎng)，囊胞破碎率越高，500 MPa高壓處理15 min的樣品破碎率達(dá)到11.7%；在測(cè)定樣品中VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著壓力增大，處理時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品中VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖有小幅度減少，但VC保留率保持在92%～95%的較高水平；在測(cè)定樣品中還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，處理壓力和處理時(shí)間對(duì)還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不明顯（P>0.05）；在用TCP2測(cè)色色差計(jì)測(cè)定樣品色澤變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，100 MPa和300 MPa對(duì)樣品色澤影響不顯著（P>0.05），但是當(dāng)壓力達(dá)到500 MPa時(shí)，樣品色澤變暗。綜上所述，在實(shí)際生產(chǎn)中，最佳的處理壓力是300 MPa，最佳處理時(shí)間為5 min。

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