菠蘿原汁真空微波濃縮前后揮發(fā)性成分變化研究

吳繼軍， 徐玉娟， 肖更生， 唐道邦， 溫 靖， 林 羨

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東廣州 510610)

菠蘿原汁真空微波濃縮前后揮發(fā)性成分變化研究

吳繼軍， 徐玉娟， 肖更生， 唐道邦， 溫 靖， 林 羨

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東廣州 510610)

菠蘿濃縮汁是菠蘿最主要的加工產(chǎn)品，在常規(guī)的加熱濃縮過程中通常伴隨著易揮發(fā)的香氣成分損失．為了探明最容易揮發(fā)損失的香氣成分，同時(shí)建立一種鑒別菠蘿汁飲料是由鮮榨菠蘿汁還是由菠蘿濃縮還原汁生產(chǎn)的方法，進(jìn)行了菠蘿原汁的真空微波快速濃縮前后揮發(fā)性成分的變化規(guī)律研究．采用頂空固相微萃?。瓪赓|(zhì)聯(lián)用方法對(duì)菠蘿原汁和菠蘿真空微波濃縮還原汁的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析檢測(cè)對(duì)比．結(jié)果顯示菠蘿經(jīng)真空微波濃縮后消失的成分為己酸甲酯、2-甲基丁酸乙酯和羅勒烯，損失較大的幾種成分分別是D-檸檬烯，十五烷以及古巴烯等．濃縮后增加的成分主要有香葉基丙酮．結(jié)果說明己酸甲酯、2-甲基丁酸乙酯、羅勒烯等成分可能是熱濃縮過程中最容易揮發(fā)損失的成分，同時(shí)這些成分可作為鑒別鮮榨菠蘿汁和濃縮菠蘿汁還原果汁的特征性成分．

菠蘿;真空微波濃縮;頂空固相微萃取;揮發(fā)性成分

菠蘿又名鳳梨，是最具特色的熱帶亞熱帶水果，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2009年全球菠蘿產(chǎn)量達(dá)1 824.2萬t，其中中國(guó)菠蘿產(chǎn)量147.7萬t位居世界第五．菠蘿果香濃郁，肉質(zhì)脆嫩，汁多味甜，十分適合加工成果汁和罐頭．而菠蘿汁飲料通常有兩種類型，一種是由鮮榨菠蘿果汁生產(chǎn)的，另一種是由濃縮菠蘿汁還原后生產(chǎn)的．工業(yè)化的濃縮菠蘿果汁生產(chǎn)通常采用真空薄膜濃縮工藝，有些香氣成分在加熱濃縮過程中容易蒸發(fā)損失，因此在風(fēng)味上與鮮榨菠蘿果汁存在一定的差距．究竟在濃縮過程中損失了哪些風(fēng)味成分，以及如何鑒別鮮榨菠蘿果汁和濃縮還原菠蘿果汁值得進(jìn)一步研究．

在菠蘿汁揮發(fā)性成分研究方面，Takeoka和Umano［1－2］等研究了菠蘿中的芳香成分，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地不同成熟期的菠蘿香味成分有所不同，酯類是重要的香氣成分．王花?。?］等采用同時(shí)蒸餾萃取法，提取菠蘿果實(shí)中的香氣成分，經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用色譜對(duì)菠蘿揮發(fā)性香味化合物進(jìn)行分離和鑒定，確認(rèn)其中的44種成分，鑒定其主要成分為:6-十八烯酸、十六酸、3-甲硫基丙酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸、辛酸甲酯、己酸甲酯、5-乙酰基－己酸乙酯、糠醛等成分．頂空固相微萃?。瓪赓|(zhì)聯(lián)用方法是最常用的鑒別食品揮發(fā)性風(fēng)味成分的方法［4－5］，何應(yīng)對(duì)［6］等采用固相微萃取方法提取成熟菠蘿的芳香物質(zhì)，經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用色譜(GC/MS)分析，應(yīng)用色譜峰面積歸一法測(cè)定各成分的相對(duì)含量，共鑒定出29種芳香物質(zhì)成分，約占總峰面積的91.53%，其中分離出烴類8種(27.6%)、酯類8種(27.6%)、酮類3種(10.3%)、醇類3種(10.3%)、醚類2種(6.8%)，還有酚類、呋喃、酸、雜環(huán)、胺類各一種．

菠蘿的香氣成分在加工過程中會(huì)產(chǎn)生變化，如Elss［7］等研究顯示菠蘿加工成果醬后，菠蘿鮮果的香氣成分損失很大．潘詠梅［8］等研究了菠蘿汁在加工過程中揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化，加工時(shí)的熱處理對(duì)香氣的影響也非常明顯．菠蘿汁在加熱后有13種鮮汁中的成分未檢測(cè)到，辛酸甲酯、癸酸甲酯、辛酸乙酯等成分隨著加熱時(shí)間增加而減少．同時(shí)有4種新成分被檢測(cè)出．畢金峰［9］等采用GC/MS技術(shù)，分別對(duì)新鮮菠蘿變溫壓差膨化后的菠蘿脆片進(jìn)行香氣成分檢測(cè)，新鮮菠蘿的香氣成分以酯類物質(zhì)為主，加工會(huì)使香氣成分中的酯類物質(zhì)大量減少，膨化前處理階段使酯類物質(zhì)從占總峰面積的95.29%減少到40.97%，膨化階段其進(jìn)一步減少到16.46%．

以上研究均涉及加熱過程對(duì)菠蘿揮發(fā)性成分變化的研究，而采用濃縮后檢測(cè)菠蘿汁前后揮發(fā)性成分變化是最直接的方法，但由于生產(chǎn)上薄膜濃縮方法受熱處理時(shí)間較長(zhǎng)，損失的揮發(fā)性成分種類較多，直接檢測(cè)濃縮前后的成分難以判斷最容易揮發(fā)損失的成分，無法突出重點(diǎn)．由于微波加熱自內(nèi)而外，具有高效快速的特點(diǎn)，已被應(yīng)用于果汁的濃縮［10－11］．本文采用了真空微波濃縮方法，研究了菠蘿原汁經(jīng)真空微波濃縮后的揮發(fā)性風(fēng)味成分變化，以期找出菠蘿濃縮過程中最容易揮發(fā)損失的特征性香味成分，并用于鑒別鮮榨菠蘿汁和菠蘿濃縮還原汁．

1 材料與方法

1.1 材料

菠蘿，市售皇后菠蘿，糖度11.19BX;濃縮菠蘿汁還原用水，雙蒸水;正構(gòu)烷烴標(biāo)樣(C6～C20)，美國(guó)AccuStandard公司．

1.2 主要儀器設(shè)備

RFM340+型糖度計(jì)，英國(guó)Bellingham+Stanley(B+S)公司;6890N/5975B型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)安捷倫科技有限公司;固相微萃取手動(dòng)進(jìn)樣器，美國(guó) SUPELCO 公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS型固相微萃取纖維頭，美國(guó)SUPELCO公司;RX－10ZK型真空微波濃縮設(shè)備，廣州榮興工業(yè)微波設(shè)備有限公司;氣壓榨汁機(jī)，蚌埠市宏宇精密機(jī)械廠．

1.3 菠蘿原汁制備方法

菠蘿切片后，采用氣壓榨汁機(jī)壓榨一次，得到菠蘿原汁．

1.4 菠蘿原汁真空微波濃縮及濃縮還原汁制備方法

100 mL菠蘿原汁放入帶透氣孔的500 mL玻璃器皿中，打開真空泵，啟動(dòng)料盤轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)，待真空度到－90 kPa，開啟微波，微波功率設(shè)置為6 kW，濃縮溫度上限設(shè)為60℃，濃縮過程溫度超過60℃則自動(dòng)關(guān)閉微波加熱，濃縮8 min后取出，菠蘿濃縮汁糖度為40.69 Brix．在菠蘿濃縮汁中添加雙蒸水，調(diào)節(jié)到糖度為11.19 Brix．

1.5 固相微萃取分析方法

將萃取頭插入GC/MS進(jìn)樣口中，于280℃老化1 h．分別取菠蘿原汁或菠蘿濃縮還原汁樣品溶液5 mL放置在15 mL密封頂空樣品瓶中，將萃取頭通過瓶蓋的橡皮墊插人到頂空瓶中，推出纖維頭，于50℃下頂空萃取30 min．隨后抽回纖維頭，從頂空瓶上拔出萃取頭，再將萃取頭迅速插人GC/MS汽化室，于280℃解吸3 min，解析后立即啟動(dòng)采集數(shù)據(jù)程序．

1.6 氣質(zhì)聯(lián)用色譜檢測(cè)方法

色譜條件:色譜柱為HP－5MS彈性毛細(xì)管柱25 m×0.22 mm×0.33 μm．升溫程序?yàn)槌跏紲囟?5℃，保持 6 min，以 5℃·min－1升至 150℃，保持 2 min;以10℃·min－1升至250℃，保持3 min．汽化溫度為280 ℃．載氣(He)流量為1 mL·min－1．

質(zhì)譜條件:電子轟擊(EI)離子源;離子源溫度250℃;電子能量為70 eV;接口溫度為280℃;質(zhì)量掃描范圍為10～450m/z．

1.7 數(shù)據(jù)分析方法

通過MSD ChemStation D.03.00.611化學(xué)工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，檢索Nist 2005譜圖庫，當(dāng)匹配度＞80%(最大值為100%)時(shí)，予以確認(rèn)并記錄該組分，并進(jìn)行面積積分．

結(jié)合保留指數(shù)［12］來確定未知化合物，本實(shí)驗(yàn)以測(cè)定的保留指數(shù)與文獻(xiàn)差異1%為檢索尺度．

2 結(jié)果與分析

對(duì)菠蘿原汁和菠蘿濃縮還原汁進(jìn)行頂空固相微萃取－氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)，兩種樣品的總離子流對(duì)照?qǐng)D如圖1，位于圖上方的為菠蘿濃縮還原汁總離子流圖，位于圖下方的為菠蘿原汁總離子流圖．從圖1中可直觀地看出菠蘿原汁和濃縮還原汁總離子流圖有顯著的差別，其中1，2，4號(hào)峰濃縮還原后消失了，3，5，6號(hào)峰面積顯著減少，7號(hào)峰濃縮后峰面積顯著增加．對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢索鑒定，計(jì)算了菠蘿原汁濃縮前后的峰面積變化，以及變化的峰面積占總變化峰面積的百分比，結(jié)果見表1．

根據(jù)質(zhì)譜庫和保留指數(shù)檢索，從表1可初步確定濃縮還原后消失的1號(hào)峰為2-甲基丁酸乙酯、2號(hào)峰為己酸甲酯、4號(hào)峰為羅勒烯．濃縮還原后峰面積顯著減少的3號(hào)峰為D-檸檬烯、5號(hào)峰為古巴烯、6號(hào)峰為十五烷．濃縮還原后峰面積增加的7號(hào)峰為香葉基丙酮．

圖1 濃縮還原汁與菠蘿原汁的總離子流色譜圖Fig．1 Total ion current chromatogram of aroma compounds in fresh pineapple juice and pineapple juice from concentrate

表1 菠蘿原汁與濃縮還原汁中檢出的組分及變化Tab．1 Detected compounds and change of fresh pineapple juice and pineapple juice from concentrate

從表1中可見峰面積絕對(duì)值減少最多的依次為己酸甲酯、D-檸檬烯、2-甲基丁酸乙酯、羅勒烯、十五烷以及古巴烯，分別占總減少峰面積的25.85%，25.07%，9.77%，9.52%，9.06%，4.38%，峰面積增加的為香葉基丙酮，增加的峰面積占總減小峰面積絕對(duì)值得2.53%．

3 結(jié)論與討論

本文采用真空微波濃縮方法，由于微波從內(nèi)往外的加熱特性，濃縮速度快，可用于檢測(cè)菠蘿原汁中最容易揮發(fā)損失的成分．從結(jié)果可看出，鑒定出減少的揮發(fā)性成分種類比其他文獻(xiàn)［6－9］報(bào)道的少，但采用該方法檢測(cè)出的成分可能是最容易揮發(fā)損失的成分．從研究看出菠蘿原汁經(jīng)濃縮還原后2-甲基丁酸乙酯、己酸甲酯及羅勒烯消失，這3種成分可能是菠蘿加熱濃縮最容易揮發(fā)損失的成分，可以用于鑒別菠蘿汁飲料是由鮮榨菠蘿原汁生產(chǎn)的還是菠蘿濃縮汁還原生產(chǎn)的．結(jié)果顯示菠蘿原汁經(jīng)濃縮還原后香葉基丙酮含量增加，其增加的原因有待進(jìn)一步研究．

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(責(zé)任編輯:檀彩蓮)

Changes of Aroma Compounds in Pineapple Before and After Vacuum-Microwave Concentration

WU Ji-jun， XU Yu-juan， XIAO Geng-sheng， TANG Dao-bang， WEN Jing， LIN Xian
(Sericulture＆ Farm Produce Processing Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510610，China)

Pineapple juice concentrate is the most popular product of pineapple．The aroma compounds reduced during concentration．To reveal the reduced and disappeared compounds，HS-SPME-GC/MS was used to detected the aroma compounds before and after vacuum-microwave concentration．There were six compounds disappeared or reduced after vacuum-microwave concentration．The disappeared compounds were methyl caproate，methyl ester of 2-methyl-butanoic acid，and cis-ocimene，and the highly reduced compounds were D-limonene，pentadecane，and copaene．But geranyl acetone increased after concentration．Therefore，the content of methyl caproate，methyl ester of 2-methyl-butanoic acid，and cis-ocimene could be used to distinguish the fresh pineapple juice and pineapple juice from concentrate．

pineapple;vacuum-microwave concentration;HS-SPME;aroma compounds

TS255

B

1671-1513(2012)06-0035-05

2012-05-21

廣東省科技項(xiàng)目(2009B040600003，2009A060800033，2010A010500006);2011年廣州市珠江科技新星專項(xiàng)(99)．

吳繼軍，男，研究員，碩士，主要從事果蔬加工方面的研究．