橙汁香氣物質(zhì)及其風(fēng)味在儲藏過程中的變化規(guī)律研究

牛云蔚，肖作兵，郭佳琳，吳旻玲，張　晶，徐漢峰

（上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院香料香精技術(shù)與工程學(xué)院，上海201418）

橙汁香氣物質(zhì)及其風(fēng)味在儲藏過程中的變化規(guī)律研究

牛云蔚，肖作兵*，郭佳琳，吳旻玲，張晶，徐漢峰

（上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院香料香精技術(shù)與工程學(xué)院，上海201418）

分析研究了橙汁在儲藏過程中香氣成分變化及其對橙汁風(fēng)味的影響。采用頂空固相微萃取、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對橙汁香氣成分進(jìn)行提取與分析，并結(jié)合感官評定確定橙汁風(fēng)味變化。結(jié)果表明：從橙汁中共鑒定出58種香氣成分，包括醇類、酯類、萜烯烴類、醛類、酮類和羧酸類等物質(zhì)，其中主要香氣化合物為檸檬烯、己醛、芳樟醇、檜烯、β-月桂烯、松油醇、癸醛、丁酸乙酯、瓦倫西亞橘烯、辛醛和圓柚酮等物質(zhì)。揭示了橙汁在貯藏過程中主要風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律，即隨著貯藏時間的延長，其主要香氣成分含量呈下降趨勢，風(fēng)味品質(zhì)也隨之變差。

橙汁，香氣成分，頂空固相萃?。⊿PME），氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS），感官評定

橙汁含有豐富的維生素C、一定量的檸檬酸以及葉酸、VB、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)，能增加機體抵抗力，降低血中膽固醇。橙汁一直是全球最重要的果汁，其銷量占全球果汁貿(mào)易量的一半以上[1]。橙汁中含有較多的香氣成分是其廣受消費者歡迎的原因之一，所以，橙汁中香氣成分的數(shù)量和質(zhì)量也是判斷橙汁品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[2]。近年來，國內(nèi)外的一些學(xué)者對果汁中的香氣成分進(jìn)行了初步分析。劉春之[3]研究了柑橘類果汁的質(zhì)量損失方程及貨架期預(yù)測模型。張敏[4]以感官分析技術(shù)對橙汁飲料的香氣進(jìn)行了評價。曹少謙等[5]通過血橙原汁成分分析，對血橙原汁低溫貯藏過程中與品質(zhì)相關(guān)的幾項指標(biāo)的變化進(jìn)行監(jiān)測，探討了低溫貯藏對血橙果汁品質(zhì)的影響。鐘瑞敏[6]探討了崗稔果加工過程中風(fēng)味成分的變化特性，并采用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）分別對其鮮果與果汁的芳香物質(zhì)進(jìn)行比較測定。潘見等[7]采用固相微萃取方法對不同壓力超高壓處理的鮮榨橙汁中的香氣成分進(jìn)行富集，并利用GC-MS技術(shù)進(jìn)行了分析。周樂群等[8]利用固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（SPME-GC-MS）分析了楊梅果汁中蒸煮味、腐敗味和發(fā)酵味，再分別通過殺菌工藝和添加其他成分改善了果汁風(fēng)味。韓素芳等[9]通過SPME-GC-MS技術(shù)測定了百里香果香氣并得到了最佳萃取條件。Bazemore等[10]采用Carboxen/PDMS萃取頭對鮮榨汁與過度加熱的橙汁的香氣成分進(jìn)行了分析。Moshonas和Shaw[11]在瓦倫西亞橙汁中確定了24種揮發(fā)性成分，此研究是采用動態(tài)頂空進(jìn)樣和氣質(zhì)聯(lián)用量化了16種揮發(fā)性化合物。然而，對不同貯藏期橙汁中的香氣變化規(guī)律及風(fēng)味變化的研究并不多見。

因此，為了更好的提升橙汁飲料的風(fēng)味，開展對橙汁飲料在儲藏過程中香氣成分整體變化規(guī)律的研究顯得尤其重要。通過本課題的研究，有助于深入認(rèn)識橙汁的香氣系統(tǒng)差別，在加工生產(chǎn)有針對性的對香氣成分加以嚴(yán)格把控，改善橙汁飲料的整體香氣，達(dá)到提高橙汁品質(zhì)的目的，對于我國橙汁飲料加工業(yè)具有一定的理論指導(dǎo)意義。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

橙汁上海市奉賢區(qū)樂購超市；2-辛醇、C7-C30正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品上海國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭美國Supelco公司；INNOWax（60m×0.25mm×0.25μm）彈性石英毛細(xì)管色譜柱、GC 7890A-MS 5975C型氣質(zhì)譜聯(lián)用儀美國Agilent公司；

1.2實驗方法

1.2.1樣品準(zhǔn)備在4℃貯藏條件下，將7個橙汁樣品進(jìn)行編號，分別為S1～S7，其貯藏天數(shù)分別為5、9、13、15、20、24、27d（保質(zhì)期21d）。

1.2.2貯藏期風(fēng)味物質(zhì)的GC/MS分析取橙汁樣品8g置于15mL樣品萃取瓶中，加入2g NaCl和15μL濃度為262mg/L內(nèi)標(biāo)2-辛醇，立刻用PTFE/硅膠隔墊密封，置于40℃恒溫水浴平衡10min后，使用DVB/CAR/PDMS50/ 30μm三層復(fù)合萃取頭萃取，透過隔墊插入SPME萃取頭，插入深度為1cm，推出萃取頭，頂空吸附40min后，將萃取頭插入GC-MS進(jìn)樣口，250℃解析5min。

分析條件：起始柱溫45℃保持5min，然后以5℃/min的升溫速率升溫到160℃，3℃/min的升溫速率升溫到200℃，保持2min最后以5℃/min的升溫速率升溫到230℃，保持10min。不分流進(jìn)樣。離子源溫度230℃，EI電離源，電子能量70eV，掃描范圍30～450amu。

定性分析：香氣成分經(jīng)氣相色譜分離，不同組分形成各自的色譜峰，用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定。根據(jù)質(zhì)譜信息、NIST05a.l、WILEY7n.l標(biāo)準(zhǔn)譜庫比對以及香氣物質(zhì)的保留指數(shù)進(jìn)行定性分析。保留指數(shù)計算公式：I=100Z+100[logt′R(X)-logt′R(z)]/ [logt′R(z+1)-logt′R(z)]，式中：t′R為校正保留時間，Z和Z+1分別為目標(biāo)化合物（X）流出前后的正構(gòu)烷烴所含碳原子的數(shù)目。

定量分析：選取內(nèi)標(biāo)物2-辛醇進(jìn)行內(nèi)標(biāo)定量分析。計算公式為：各香氣成分的含量（μg/g）=質(zhì)量校正因子×各組分的峰面積×內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量（μg）/內(nèi)標(biāo)物峰面積×樣品量（g），質(zhì)量校正因子為1。

1.2.3感官分析感官評價采用定量描述性感官評價法，選取10點制，0～9（0=無香氣，9=香氣強烈），以表1所示評分標(biāo)準(zhǔn)對其風(fēng)味做出評定并打分。評價小組由10人組成，5男，5女，年齡在23～30歲之間。評價人員根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[10]進(jìn)行了培訓(xùn)，分別對橙汁的5種感官屬性進(jìn)行評價，每個樣品重復(fù)3次。

圖1　橙汁經(jīng)HS-SPME萃取法的GC-MS總離子流量圖Fig.1　The GC-MS total ion chromatogram of orange juice obtained by HS-SPME

2　結(jié)果與分析

2.1橙汁的香氣成分分析

由表2可知利用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法，橙汁共檢測出58種香氣成分，主要是醇類、酯類、萜烯烴類、醛類、酮類和羧酸類，其中醇類11種、酯類5種、萜烯烴類14、醛類12種、酮類5種、羧酸類11種。通過對橙汁香氣成分的綜合分析可以得出，醇類總含量在13d前隨著貯藏期的增加而逐漸降低，在第13d達(dá)到最低，為1.262μg/g。13d后其含量又明顯上升，在第24d達(dá)到最高，為1.468μg/g；酯類、萜烯烴類、醛類均在第9d達(dá)到最大含量，分別為0.354、11.890、0.878μg/g，9d后其含量均明顯下降，最低含量分別為第20d的0.202μg/g、第27d的3.834、0.357μg/g；酮類在第15d含量最高，為0.174μg/g，在第20d含量最低，為0.074μg/g；酸類在第9d含量最高，為0.257μg/g，在第13d含量最低，為0.014μg/g。

圖2　橙汁中5種主要香氣物質(zhì)的含量變化Fig.2　Content variation of 5 mainly aroma components in orange juice

2.2貯藏過程中橙汁主要香氣物質(zhì)的變化

橙汁主要香氣物質(zhì)包括檸檬烯、己醛、芳樟醇、檜烯、β-月桂烯、癸醛、丁酸乙酯、瓦倫西亞橘烯、辛醛和圓柚酮等物質(zhì)。柑橘類水果主要的香氣成分是單萜類物質(zhì)和倍半萜類物質(zhì)，其中檸檬烯是橙汁中最主要的香氣成分。由圖2可知，在4℃貯藏條件下，橙汁中檸檬烯含量9d前隨著貯藏時間的增加而逐漸增加，貯藏第9d后其含量明顯下降，由第9d的10.836μg/g下降到第27d的3.471μg/g；丁酸乙酯的含量在前13d變化不明顯，13d后其含量明顯下降，在第20d達(dá)到最低含量，為0.167μg/g；辛醛的含量在前9d明顯增加，9d后其含量下降，由第9d的0.183μg/g下降到第27d的0.085μg/g；瓦倫西亞橘烯和乙酸的含量先上升，在貯藏期的9d時到峰值，分別為0.185μg/g和0.143μg/g，隨后下降，變化趨于平緩分別穩(wěn)定在0.100～0.110μg/g和0.009～0.022μg/g范圍內(nèi)。

表2　七種橙汁樣品中香氣物質(zhì)的含量Table.2　The aroma components in 7 orange juice samples

續(xù)表

2.3橙汁中風(fēng)味物質(zhì)與風(fēng)味關(guān)系分析

對7組樣品的感官屬性進(jìn)行感官評定，結(jié)果如表3所示。

表3　橙汁感官評定結(jié)果Table.3　The sensory evaluation results of orange juice

方差分析結(jié)果中表明樣品S1的甜味、皮味屬性與其他樣品的甜味、皮味屬性之間具有顯著性差異（p＜0.05）；S7的新鮮感與其他樣品的新鮮感之間具有顯著性差異（p＜0.05）；S3的果香屬性與其他樣品果香屬性之間差異顯著（p＜0.05）；樣品S1、S5及S7在酸味和整體風(fēng)味屬性之間差異性顯著（p＜0.05）。因此，這6種感官屬性可以較好地解釋貯藏期間橙汁香氣特征的變化規(guī)律。由表3可知，隨著貯藏期的延長，甜味、新鮮感、果香和皮味的香氣強度下降，而酸味香氣強度上升，導(dǎo)致整體風(fēng)味降低。其中S1的甜味、果香、皮味最強，但酸味最弱；S2的新鮮感最強；S7的甜味、新鮮感、皮味感最弱，但酸味最強；相比較而言，S3、S4、S5的各香氣強度均處于中等強度；S1、S2整體風(fēng)味較佳，其次是S3、S4、S5，而S6、S7整體風(fēng)味明顯下降，風(fēng)味欠佳。

圖3　7種橙汁樣品風(fēng)味的主成分（PCA）分析圖Fig.3　Principal component analysis of 7 orange juice samples

為了進(jìn)一步確認(rèn)感官分析結(jié)果與風(fēng)味化合物數(shù)據(jù)的相關(guān)性，對兩者進(jìn)行PCA分析。如圖3所示，主成分1和2反映了樣品的大部分信息，丁酸乙酯、壬醛、辛醛、瓦倫西亞橘烯等物質(zhì)與果香的相關(guān)性較好，它們對橙汁果香香氣都具有重要貢獻(xiàn)；萜烯烴類和醛類都是橙汁中含量較多的物質(zhì)，其含量的降低是影響橙汁新鮮感、自然感的主要原因，其中檸檬烯、癸醛、蒎烯等物質(zhì)與新鮮感的相關(guān)性較好；壬醇、松油烯等物質(zhì)與皮味的相關(guān)性較好，其中圓柚酮是體現(xiàn)皮精油和果香香氣的主要香氣成分，圓柚酮具有圓柚、柑橘、橙子的氣味，并帶有甜的果皮、木香香韻[12]；除了一些特征香氣外，橙汁在貯藏的過程中也會產(chǎn)生一些異味物質(zhì)而影響橙汁的品質(zhì)，其中松油醇是主要的異味物質(zhì)，它們是檸檬烯或芳樟醇的降解產(chǎn)物[13]；橙汁在貯藏過程中，羧酸類物質(zhì)的種類不斷增加，由開始的5種增加到最后的7種，其中十六酸、十八酸、壬酸、十八烯酸等物質(zhì)與酸味的相關(guān)性較好，這不僅導(dǎo)致了橙汁酸味風(fēng)味的增強還破壞了橙汁整體香氣的均衡協(xié)調(diào)，最后產(chǎn)生酸敗氣味，影響橙汁風(fēng)味品質(zhì)。

3　結(jié)論

采用SPME-GC-MS檢測方法對橙汁中香氣物質(zhì)進(jìn)行定性、定量分析研究，共鑒定出58種揮發(fā)性成分；包括醇類11種、酯類5種、萜烯烴類14、醛類12種、酮類5種、羧酸類11種。其中主要香氣化合物為檸檬烯、己醛、芳樟醇、檜烯、β-月桂烯、松油醇、癸醛、丁酸乙酯、瓦倫西亞橘烯、辛醛和圓柚酮等物質(zhì)。通過感官評定，得到7組不同貯藏期橙汁樣品的不同感官屬性（甜味、酸味、新鮮感、果香、皮味、整體風(fēng)味）之間的差異性，揭示了橙汁在貯藏過程中主要風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律，即隨著貯藏時間的延長，其主要香氣成分含量呈下降趨勢，風(fēng)味品質(zhì)越來越差。通過本課題的研究，對進(jìn)一步改善橙汁的香氣，提高橙汁品質(zhì)，具有一定的理論指導(dǎo)意義。

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Rhythmic research on compositional transformation of aromatics and flavor in the storage process of orangeade

NIU Yun-wei，XIAO Zuo-bing*，GUO Jia-lin，WU Min-ling，ZHANG Jing，XU Han-feng
（School of Perfume and Aroma Technology，Shanghai Institute of Technology，Shanghai 201418，China）

This report focused on a transformational rhythmics analysis in the Aromatics and flavor during the storage process of orange juice.The extraction and analysis process on aroma compounds was to adopt techniques of SPME-GC-MS，assisted by sensory evaluation.58 aroma compounds were identified，including alcohols，esters，terpene，hydrocarbon，aldehydes，ketones，carboxylicacids，etc.Themainvolatileflavorcompounds were made up of Limonene，Caproaldehyde，Linalool，Sabinene，β-myrcene，Alpha-Terpineol，Decanal，Ethyl butyrate，Valencene，Octanal and nootkatone，etc.The experiments revealed the rhythmic during its storage process，indicating the longer the juice was stored，aromatics would decrease，which then lead to drops in quality.

orange juice；aroma compounds；SPME；GC-MS；sensory evaluation

TS255.44

A

1002-0306（2015）04-0305-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.058

2014－05－26

牛云蔚（1981-），男，博士，副研究員，主要從事香料香精、食品風(fēng)味化學(xué)領(lǐng)域方面的研究。

肖作兵（1965-），男，博士，教授，主要從事香料香精、食品風(fēng)味化學(xué)領(lǐng)域方面的研究。

國家青年自然科學(xué)基金（21306114）；國家十二五支撐計劃（2011BAD23）；上海香料香精工程技術(shù)研究中心項目（12DZ2251400）；國家自然科學(xué)基金面上項目（21476140）。