鄒雪梅張馨予陳 芳李麗娜卜慶狀

(遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所,遼寧 沈陽 110161)

南果梨是秋子梨的下屬分支,歸類于薔薇科梨屬[1],在遼寧鞍山、海城、遼陽等地級市廣泛種植[2～3],最有名的鞍山南果梨作為地標(biāo)產(chǎn)品在2019年入選中國農(nóng)業(yè)品牌目錄。南果梨觀之金黃誘人、聞之酒香四溢、嘗之酸甜適口[4～5],具有獨(dú)特的風(fēng)味,與庫爾勒香梨、巴梨和錦豐梨共同組成中國四大名梨,富有“梨中之王”的盛名[6～8]。

水果的香氣絕大部分是通過多種多樣的揮發(fā)性物質(zhì)互相混合形成[9],是評價(jià)水果品質(zhì)的主要指標(biāo)[10],為了更好地選育良種南果梨以及促進(jìn)南果梨的深加工,有必要對南果梨獨(dú)特的香氣成分進(jìn)行分析。水果中香氣成分鑒定常用的分析方法是頂空固相微萃取(headspace solid phase microextraction,HS-SPME)配搭氣相色譜—質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)聯(lián)用法,HSSMPE是一項(xiàng)以固相萃取為基礎(chǔ),利用固—液吸附平衡原理,富合并聚集待提取樣品中揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物的方法[11],與蒸餾萃取法[12]、有機(jī)溶劑提取法[13]、超臨界萃取法等萃取技術(shù)相比[14],HS-SPME方法可操作性高、效率高效、檢測反應(yīng)靈敏、沒有有機(jī)試劑的參與[15],對醛、酮、醇類香氣成分提取效果好[16],對環(huán)境友好[17],適合用于各類復(fù)雜基質(zhì)中風(fēng)味物質(zhì)的提取[18～20],其影響因素基本上與萃取溫度、萃取時(shí)間、電解質(zhì)濃度和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)等有關(guān)[21～22]。郅學(xué)超等利用SPME-GC-MS方法鑒定了6種沙梨的主效香氣成分,最終得出不同種類的沙梨,香氣成分組成有所不同的結(jié)論[9]。王穎等建立了分析金川雪梨和秦酥香氣成分的SPME-GC-MS檢測方法,分別檢測出63種、46種香氣成分[21]。劉志剛等則構(gòu)建了一種利用HS-SPME-GC-MS檢驗(yàn)香味成分的方法,檢測8種獼猴桃果酒的香味成分均超過80種[22]。目前已有南果梨香氣成分的有關(guān)研究報(bào)道,分析了南果梨獨(dú)特香氣成分的基因表達(dá)[10],不同方法提取南果梨香氣成分[23]以及南果梨不同部位和不同形態(tài)的香氣成分[24],但均未涉及南果梨香氣固相微萃取條件的優(yōu)化。

為了達(dá)到最佳萃取效果,準(zhǔn)確鑒定南果梨香氣的主效成分,本文就影響萃取效果的萃取溫度、萃取時(shí)間、電解質(zhì)濃度和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)4個(gè)因素進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用四因素三水平L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)篩選最佳的南果梨香氣的萃取技術(shù),結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),分析南果梨的主效香氣成分,以期為南果梨的果品品質(zhì)分析評價(jià)提供有效的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南果梨:遼寧省鞍山市大孤山鎮(zhèn)果園,挑選成熟度、果形相對均一,無明顯病蟲害、外傷的果實(shí);氯化鈉 分析純,天津市江天化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Trace DSQ氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國菲尼根質(zhì)譜公司;HT200H固相微萃取裝置 美國色譜科公司;手動SPME進(jìn)樣器 美國色譜科公司;100 μm PDMS固相微萃取萃取頭 美國色譜科公司;15 ml帶聚四氟乙烯瓶蓋的樣品瓶 美國色譜科公司;磁力攪拌子 15 ml頂空瓶專用,北京比爾博公司;JYL-350榨汁機(jī) 山東九陽。

1.3 香氣成分提取

在南果梨采后常溫后熟10 d時(shí)選取6個(gè)果形相對均一,沒有物理損傷的果實(shí)(約900 g),四分法取樣后,進(jìn)行破碎,通過200目紗布過濾,保留濾出液。準(zhǔn)確移取8 ml南果梨濾出液放入15 ml的頂空瓶中,加入攪拌子,加入氯化鈉后,迅速將蓋擰緊,由于固相微萃取裝置升溫速度較慢,所以先將頂空瓶于水浴鍋中一定溫度下預(yù)熱5 min,再放在固相微萃取裝置中攪拌并加熱。插進(jìn)老化后的萃取針,旋出纖維萃取頭位于頂空室中,確保纖維萃取頭不要碰到南果梨梨汁。萃取完成后,將纖維萃取頭插到GC-MS進(jìn)樣口,解析3 min,同時(shí)啟動GC-MS進(jìn)行成分分析,重復(fù)測定3次。

1.4 正交試驗(yàn)

將揮發(fā)性香氣成分的總峰面積當(dāng)作評價(jià)指標(biāo),研究南果梨香氣成分的萃取條件,依據(jù)前期單因素實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)萃取溫度、萃取時(shí)間、電解質(zhì)濃度和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)四因素三水平的正交試驗(yàn),如表1所示。

表 1 L9 (34)正交試驗(yàn)因素水平表編碼

1.5 GC-MS條件

氣相色譜條件:HP-INNOWAX型號色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);程序升溫:初始溫度40 ℃保留2 min,4 ℃/min速率升溫到60 ℃保留1 min,隨后2 ℃/min速率升溫到150 ℃,不保留,再以10 ℃/min速率升溫到210 ℃保留5 min。傳輸線溫度為250 ℃。載氣為高純氦氣,載氣流速1 ml/min,不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件:EI離子源,連接桿溫度280 ℃,離子源溫度200 ℃,離子質(zhì)量掃描范圍45～600 amu。

1.6 數(shù)據(jù)處理

正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS v 3.01軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,GC-MS數(shù)據(jù)處理:通過檢索NIST/WILEY質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)譜庫,進(jìn)行定性分析,并按照峰面積歸一化法計(jì)算各化學(xué)成分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 南果梨香氣固相微萃取條件優(yōu)化的正交試驗(yàn)

由表2可知,經(jīng)正交試驗(yàn)得出各因素重要性的先后順序?yàn)锳＞B＞C＞D,即萃取溫度對萃取效果的影響最大,其次是萃取時(shí)間,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)的影響最小;較優(yōu)水平組合為A2B2C3D3,即較優(yōu)萃取條件為萃取溫度50 ℃、萃取時(shí)間40 min、NaCl濃度0.32 g/ml、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)1 000 r/min。

2.2 優(yōu)化條件下南果梨揮發(fā)性香氣成分的分析結(jié)果

通過GC-MS檢測南果梨香氣,得出總離子流圖1。通過觀察離子流圖發(fā)現(xiàn),相對含量較高的化合物峰分離效果較好,說明此GC-MS條件對分析南果梨香氣較為合適。 采用優(yōu)化確定的萃取條件對南果梨樣品進(jìn)行處理,經(jīng)過GC-MS分析分析結(jié)果,如圖1和表3所示。按照歸一法定量,發(fā)現(xiàn)檢出有效成分占總體的82.39%,表示此方法可以有效分析出南果梨的主要香氣成分。共檢測出 17種香氣成分,優(yōu)于張博等人從破碎的南果梨汁中分析到8種香氣成分的研究結(jié)果[24]。其中酯類15種,相對含量總和占60.98%,與馮立國等人和馮帆等人的研究結(jié)果一致,酯類為南果梨香氣成分的主要構(gòu)成,醛類1種,相對含量為13.24%,萜類1種,相對含量為8.16%[10,25]。相對含量較高的為己酸乙酯(30.23%)、己醛(13.24%)、乙酸己 酯(10.46%)、丁 酸 乙 酯(9.26%)、α-法 尼 烯(8.16%)、乙酸乙酯(7.49%)、己酸甲酯(1.67%)。

表 3 南果梨香氣GC-MS分析結(jié)果

圖 1 南果梨香氣成分總離子流

表 2 南果梨香氣萃取條件優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

3 結(jié)論

由正交試驗(yàn)分析可知頂空固相微萃取因素之間主次順序?yàn)?萃取溫度＞萃取時(shí)間＞NaCl濃度＞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,較優(yōu)結(jié)果即:萃取溫度50 ℃、萃取時(shí)間40 min、NaCl濃度0.32 g/ml、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)1 000 r/min。使用優(yōu)化參數(shù)萃取南果梨香氣成分,通過GC-MS分析共得出17種香氣成分,其中酯類15種,相對含量總和占60.98%,醛類1種,相對含量為13.24%,萜類1種,相對含量為8.16%。相對含量較高的為己酸乙酯(30.23%)、己醛(13.24%)、乙酸己酯(10.46%)、丁酸乙酯(9.26%)、α-法尼烯(8.16%)、乙酸乙酯(7.49%)和己酸甲酯(1.67%)?？紤]到香氣閾值,己酸甲酯(1.67%)的閾值為70,閾值較大,所以其對南果梨風(fēng)味的貢獻(xiàn)較小,α-法尼烯(8.16%)的閾值未知,其對風(fēng)味的貢獻(xiàn)還需進(jìn)一步研究。