曾 鳴，崔翠翠，王 冬，劉傳備，李 開，宋 昊

（1.北京一輕研究院，北京 101111；2.北京一輕食品集團(tuán)有限公司，北京 102600）

紅橘是蕓香科柑橘屬的一種水果，其重要品種之一大紅袍（Citrus reticulateBlanco ‘Dahongpao’）被廣泛種植于川渝地區(qū)。大紅袍果實(shí)呈正圓形或扁圓形，個頭較大，果皮顏色鮮紅，果肉細(xì)嫩化渣，汁多，風(fēng)味濃郁。采用大紅袍紅橘濃縮汁加工所得的系列食品深受廣大消費(fèi)者喜愛。

風(fēng)味變化是柑橘汁加工貯藏過程中的一大重要問題，表現(xiàn)為特征香氣減弱、產(chǎn)生蒸煮異味等[1-2]。濃縮柑橘汁貯藏過程中的風(fēng)味變化問題更難應(yīng)對，因?yàn)楦鞣N底物經(jīng)濃縮后濃度較高，導(dǎo)致各類化學(xué)反應(yīng)更易發(fā)生[3-5]。

近些年柑橘汁風(fēng)味變化研究主要集中在鮮榨橙汁、市售橙汁等方面。Li Xiao等[6]對比了鮮榨橙汁在不同溫度貯藏后產(chǎn)生異味物質(zhì)的差別，發(fā)現(xiàn)溫度越高、貯藏期越長，橙汁中生成的異味物質(zhì)越多。林雯雯[7]研究表明超聲處理可以使鮮榨橙汁中的醇醛類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為酯類物質(zhì)，且會加速橙汁中檸檬烯的氧化。王珺等[8]研究了超高壓殺菌、熱殺菌對酶法去皮甜橙全果揮發(fā)性風(fēng)味的不同影響，發(fā)現(xiàn)超高壓殺菌會使醇醛類物質(zhì)增加，而熱殺菌則相反。郭莉等[9]研究了不同加工單元操作對塔羅科血橙汁香氣成分的影響。牛云蔚等[10]發(fā)現(xiàn)市售橙汁在貯藏過程中主要香氣成分含量呈下降趨勢。目前，針對濃縮柑橘汁風(fēng)味物質(zhì)變化及其機(jī)制的研究還相對欠缺。

因此，本實(shí)驗(yàn)以濃縮紅橘汁為研究對象，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜[6-10]聯(lián)用技術(shù)分析濃縮紅橘汁貯藏過程中的風(fēng)味物質(zhì)變化，歸納濃縮紅橘汁的風(fēng)味變化路徑，并結(jié)合主成分分析（principal component analysis，PCA） 、相關(guān)性分析，為研究柑橘汁貯藏期風(fēng)味變化機(jī)制、開發(fā)風(fēng)味劣變控制方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

濃縮紅橘汁（60 °Brix，滅酶，品種為大紅袍）南充佳美食品工業(yè)有限公司；C7～C30飽和正構(gòu)烷烴美國Supelco公司；環(huán)己酮（純度＞99.0%） 美國TCI公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司；手動進(jìn)樣器及萃取頭（50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷） 美國Supelco公司；Ci7800色差儀 美國X-Rite公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

將濃縮紅橘汁樣品裝于鋁箔袋中，抽真空密封，置于37 ℃貯藏，貯藏時間分別為7、14、21、28、35 d。每份樣品取3 個平行，測定結(jié)果取均值。

1.3.2 顏色測定

將濃縮紅橘汁樣品放入石英皿，用Ci7800色差儀測定各樣品顏色，并根據(jù)式（1）計(jì)算不同貯藏期樣品與初始樣品之間的色差ΔE：

式中：L*、a*、b*分別為貯藏一段時間后樣品的亮度值、紅綠值、黃藍(lán)值；L0*、a0*、b0*分別為初始樣品的亮度值、紅綠值、黃藍(lán)值。

1.3.3 頂空-固相微萃取

取5 g濃縮紅橘汁樣品，置于15 mL專用樣品瓶中，加入內(nèi)標(biāo)物環(huán)己酮，密封，置于50 ℃水浴中平衡15 min，將老化好的萃取頭插入樣品瓶中，置于50 ℃水浴中頂空萃取40 min，將萃取頭插入氣相色譜儀進(jìn)樣口，240 ℃解吸5 min，進(jìn)行分析。

1.3.4 氣相色譜-質(zhì)譜檢測條件

氣相色譜條件：DB-WAX石英毛細(xì)管色譜柱（30 m×320 μm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度240 ℃；升溫程序：40 ℃保持3 min，以5 ℃/min升至120 ℃，保持4 min，10 ℃/min升溫至200 ℃，保持4 min，20 ℃/min升至240 ℃，保持8 min；載氣氦氣（He）流速1.5 mL/min，不分流。

質(zhì)譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度240 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z30.00～500.00。

1.4 數(shù)據(jù)處理

定性分析：利用安捷倫質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)結(jié)合NIST 11標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫對各化合物進(jìn)行檢索，并通過C7～C30飽和正構(gòu)烷烴作為對照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算保留指數(shù)，參照相關(guān)文獻(xiàn)報道，綜合定性。

定量分析：采用內(nèi)標(biāo)法半定量，各樣品風(fēng)味物質(zhì)含量按式（2）計(jì)算：

2 結(jié)果與分析

2.1 濃縮紅橘汁貯藏過程中的顏色變化

圖1 濃縮紅橘汁貯藏過程中的顏色變化Fig. 1 Color changes of red orange juice concentrate during storage

采用色差儀測定柑橘汁的色值變化可有效評價柑橘汁的品質(zhì)變化[11]。如圖1所示，隨著貯藏時間的延長，濃縮紅橘汁樣品的亮度值、紅特征值、黃特征值均下降，與初始樣品的色差越來越大，說明樣品在不斷劣變，視覺表現(xiàn)為樣品由鮮明的橘紅色逐漸變?yōu)榘党恋淖睾稚?/p>

2.2 濃縮紅橘汁貯藏過程中的風(fēng)味物質(zhì)變化

通過譜庫檢索和保留指數(shù)對比，鑒定出濃縮紅橘汁貯藏過程中發(fā)現(xiàn)的61 種風(fēng)味物質(zhì)，主要為萜類、醇類、醛類、酮類、酸類、酯類物質(zhì)，并采用內(nèi)標(biāo)法確定相對含量，結(jié)果如表1所示。

表1 濃縮紅橘汁貯藏過程中的風(fēng)味物質(zhì)變化Table 1 Flavor changes of red orange juice concentrate during storage

續(xù)表1

由表1可知，濃縮紅橘汁在貯藏過程中有大量風(fēng)味化合物的含量發(fā)生了變化，例如檸檬烯等化合物的含量明顯降低，而糠醛等化合物的含量明顯升高。通過歸納分析含量發(fā)生變化的化合物，推測出5 條風(fēng)味物質(zhì)變化路徑。

2.2.1 萜類和類胡蘿卜素的前體降解

柑橘類水果中具有豐富的萜類[12]和類胡蘿卜素[13]，其合成涉及一系列復(fù)雜過程[14-15]。異戊烯焦磷酸作為活性前體之一，在萜類、類胡蘿卜素合成過程中都有重要作用[14-15]。由表1可知，濃縮紅橘汁在貯藏過程中產(chǎn)生了異戊烯焦磷酸的降解產(chǎn)物異戊烯醇[16]，及異戊烯焦磷酸異構(gòu)物二甲基烯丙基焦磷酸的降解產(chǎn)物甲基丁烯醇[17]。這也是首次在柑橘汁貯藏過程中發(fā)現(xiàn)異戊烯醇、甲基丁烯醇的積累，說明濃縮紅橘汁中可能有部分前體存在并發(fā)生了降解，它們的具體含量變化及降解機(jī)理有待進(jìn)一步研究。異戊烯醇具有濃酯氣息，氣味閾值在1 μg/mL左右[18]，甲基丁烯醇也有特殊刺激性氣味，它們可能對濃縮紅橘汁的風(fēng)味有一定的負(fù)面作用。

2.2.2 柑橘典型香氣化合物降解

柑橘汁中具有豐富的揮發(fā)性化合物，包括萜類、醛類、酯類等典型香氣化合物[19-21]。檸檬烯是濃縮紅橘汁中含量最高的風(fēng)味成分，它是柑橘汁中重要香氣物質(zhì)，但氣味閾值也較高[20]，故對濃縮紅橘汁風(fēng)味只有部分貢獻(xiàn)。γ-松油烯、α-松油烯、巴倫西亞橘烯具有明顯柑橘香氣，對濃縮紅橘汁香氣有重要貢獻(xiàn)[19-21]。β-月桂烯、α-蒎烯具有令人愉快的香脂香氣[19-21]，對濃縮紅橘汁風(fēng)味具有重要的修飾作用。己醛、辛醛、癸醛、丁酸乙酯、乙酸丁酯等含量較少，但它們大都有強(qiáng)烈的水果香氣[19-21]，對濃縮紅橘汁風(fēng)味也有一定貢獻(xiàn)。由表1可知，檸檬烯、γ-松油烯、α-松油烯、β-月桂烯、α-蒎烯、巴倫西亞橘烯、己醛、辛醛、癸醛、丁酸乙酯、乙酸丁酯等柑橘典型香氣化合物發(fā)生了明顯降解。檸檬烯、γ-松油烯、β-月桂烯等萜烯類物質(zhì)含有不飽和雙鍵，容易在酸性條件下發(fā)生水合、水解反應(yīng)，生成α-松油醇、β-松油醇、反式香芹醇、順式香芹醇等對濃縮紅橘汁香氣有負(fù)面作用的萜醇類物質(zhì)[22-24]。

2.2.3 糖類降解

柑橘類水果含有豐富的多糖和單糖[25]，它們在濃縮過程中會被富集，包括纖維素、半纖維素、果膠、蔗糖、葡萄糖、果糖等。半纖維素、果膠等多糖能在酸性條件下部分降解[26-29]，生成木糖、阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖醛酸等五碳糖、甲基五碳糖、糖醛酸，并進(jìn)一步變化產(chǎn)生糠醛、5-甲基糠醛等呋喃類化合物[26-29]以及副產(chǎn)物乙酸。纖維素、蔗糖等在酸性條件下會部分降解生成葡萄糖、果糖，并與柑橘汁中原始存在的葡萄糖、果糖等六碳糖進(jìn)一步變化產(chǎn)生5-羥甲基糠醛等[26-29]。盡管柑橘汁貯藏過程中糖的酸催化降解機(jī)制已較為明確[30-31]，但濃縮紅橘汁中發(fā)生降解的具體糖類成分還有待進(jìn)一步測定。

由表1可知，濃縮紅橘汁在貯藏過程中生成了大量的糠醛，以及相對少量的2-乙?；秽?-甲基糠醛、5-羥甲基糠醛、糠醇等呋喃類化合物。糠醛具有類似苦杏仁的氣味，氣味閾值不高，在濃縮紅橘汁貯藏過程中大量產(chǎn)生，對香氣有顯著的負(fù)面影響。

2.2.4 類胡蘿卜素降解

類胡蘿卜素廣泛存在于柑橘果肉、果皮中[32]，包括葉黃素、玉米黃素、β-隱黃質(zhì)、β-胡蘿卜素等。類胡蘿卜素含有多個不飽和共軛雙鍵，在不同位置斷裂會生成異佛爾酮、藏花醛、甲基庚烯酮、環(huán)檸檬醛、二氫獼猴桃內(nèi)酯、香葉基丙酮、橙花醛等不同化合物[33-34]。

由表1可知，上述降解產(chǎn)物在濃縮紅橘汁中均被檢出，其中在貯藏過程中含量明顯升高的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物主要為異佛爾酮、藏花醛、4-氧代異佛爾酮。這也是首次在柑橘類果汁貯藏過程中發(fā)現(xiàn)類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的積累，結(jié)合相關(guān)研究報道過濃縮橙汁貯藏過程中類胡蘿卜素總量在不斷下降[5]，后續(xù)可深入研究柑橘汁貯藏期類胡蘿卜素具體降解機(jī)理。異佛爾酮帶有薄荷或樟腦氣味，其香氣閾值較低[35]，藏花醛具有木香、藥香氣味，它們對濃縮紅橘汁的風(fēng)味有一定的負(fù)面作用。

2.2.5 阿魏酸降解

阿魏酸是柑橘果肉、果皮中的主要酚酸之一[36]。除了游離狀態(tài)，阿魏酸還主要通過醚化、酯化、糖苷化形式與多聚糖、木質(zhì)素結(jié)合[37]。在濃縮柑橘汁中，酸性環(huán)境能使上述共價鍵發(fā)生斷裂，釋放出阿魏酸[38]。阿魏酸經(jīng)過脫羧反應(yīng)，產(chǎn)生4-乙烯基愈創(chuàng)木酚[39-40]。

由表1可知，濃縮紅橘汁在貯藏過程中不斷生成4-乙烯基愈創(chuàng)木酚，其香味閾值較低，是濃縮紅橘汁貯藏過程中生成的主要異味物質(zhì)之一，添加100 μg/L就能使新鮮橙汁產(chǎn)生陳舊、腐敗的味道[41]。

2.3 PCA與相關(guān)性分析

表2 主成分特征值及貢獻(xiàn)率Table 2 Eigenvalue and contribution rates of principal components

對不同貯藏期濃縮紅橘汁的61 種風(fēng)味物質(zhì)含量進(jìn)行PCA[42-44]。將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)果如表2所示，3 個主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到89.202%，可以反映原始變量的絕大部分信息，其中PC1特征值為39.049，貢獻(xiàn)率高達(dá)64.015%。

圖2 PCA載荷圖Fig. 2 PCA loading plots

各變量對各主成分的影響則可由主成分載荷圖反映，載荷系數(shù)越接近1或-1，說明該主成分對該變量的代表性越強(qiáng)。由圖2可以看出，異戊烯醇、甲基丁烯醇、α-松油醇、β-松油醇、順式香芹醇、反式香芹醇、糠醛、2-乙?；秽?、5-甲基糠醛、5-羥甲基糠醛、糠醇、異佛爾酮、藏花醛、4-氧代異佛爾酮、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚等異味物質(zhì)與PC1高度負(fù)相關(guān)（載荷系數(shù)＜-0.8），檸檬烯、γ-松油烯、β-月桂烯、α-蒎烯、巴倫西亞橘烯、己醛、癸醛、丁酸乙酯等柑橘典型香氣化合物與PC1高度正相關(guān)（載荷系數(shù)＞0.8）。上述結(jié)果說明PC1反映的是濃縮紅橘汁貯藏過程中含量發(fā)生明顯變化的風(fēng)味物質(zhì)集合，PC2、PC3則主要反映含量沒有明顯變化的物質(zhì)。

圖3 濃縮紅橘汁貯藏過程中的PC1綜合得分Fig. 3 PC1 scores of red orange juice concentrate during storage

將標(biāo)準(zhǔn)化后的風(fēng)味物質(zhì)含量數(shù)據(jù)與成分得分系數(shù)矩陣結(jié)合，可計(jì)算出各主成分的綜合得分，結(jié)果如表3所示。其中PC1綜合得分隨貯藏時間的變化曲線如圖3所示，可以看出，隨著濃縮紅橘汁貯藏時間不斷延長，PC1得分在不斷降低，說明PC1得分變化跟濃縮紅橘汁品質(zhì)變化有一定的關(guān)系。

表4 濃縮紅橘汁色差與主成分得分的相關(guān)性Table 4 Correlation between color difference and principal component scores of red orange juice concentrate

對主成分綜合得分?jǐn)?shù)據(jù)與濃縮紅橘汁色差數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson分析，結(jié)果如表4所示，得出PC1綜合得分與色差的相關(guān)系數(shù)為-0.973，呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明PC1所代表的濃縮紅橘汁風(fēng)味物質(zhì)變化與色差變化一樣能有效反映濃縮紅橘汁的品質(zhì)變化。

3 結(jié) 論

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，內(nèi)標(biāo)法半定量分析了濃縮紅橘汁貯藏過程中主要風(fēng)味化合物的變化。通過成分變化推測出5 條風(fēng)味物質(zhì)變化路徑：萜類和類胡蘿卜素的前體降解、柑橘典型香氣物質(zhì)降解、糖類降解、類胡蘿卜素降解、阿魏酸降解。其中已有柑橘汁相關(guān)研究報道、機(jī)制較為明確的是柑橘典型香氣物質(zhì)，如檸檬烯等降解生成松油醇和香芹醇[22-24]、糖類降解生成呋喃類化合物[30-31]、阿魏酸降解生成4-乙烯基愈創(chuàng)木酚[39-40]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)異戊烯醇、甲基丁烯醇的累積，推測出萜類和類胡蘿卜素的前體降解，還需開發(fā)精密方法測定異戊烯焦磷酸、異構(gòu)物二甲基烯丙基焦磷酸含量變化來進(jìn)一步驗(yàn)證。類胡蘿卜素降解有少數(shù)柑橘汁研究報道[5]，但側(cè)重于總量變化，未涉及產(chǎn)物分析。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明類胡蘿卜素降解產(chǎn)物異佛爾酮、藏花醛的積累，其中異佛爾酮可能是由葉黃素降解產(chǎn)生[33]，藏花醛可能是由玉米黃素降解產(chǎn)生[34]，進(jìn)一步揭示了相關(guān)機(jī)制。

總體來看，濃縮紅橘汁貯藏過程中生成了大量的異味物質(zhì)，如異戊烯醇、甲基丁烯醇、α-松油醇、β-松油醇、順式香芹醇、反式香芹醇、糠醛、2-乙?；秽?-甲基糠醛、5-羥甲基糠醛、糠醇、異佛爾酮、藏花醛、4-氧代異佛爾酮、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚，遠(yuǎn)多于鮮榨橙汁和市售橙汁貯藏研究中常報道的數(shù)種異味物質(zhì)[1,6,10,38]，如α-松油醇、4-松油烯醇、糠醛、4-乙烯基愈創(chuàng)木酚、香芹酮。這說明以濃縮汁為研究對象可能更有利于探究柑橘汁風(fēng)味劣變規(guī)律，但需研究更多不同品種柑橘的濃縮汁進(jìn)行驗(yàn)證。此外，PCA和相關(guān)性分析結(jié)果表明，濃縮紅橘汁貯藏過程中風(fēng)味物質(zhì)的變化可以有效反映其品質(zhì)變化。研究結(jié)果對探明濃縮紅橘汁貯藏期風(fēng)味變化機(jī)制，并進(jìn)一步開發(fā)品質(zhì)劣變控制方法，有一定的參考價值。