高靜壓加工單元操作對草莓汁香氣成分的影響

曹霞敏，王永濤，廖小軍，*，胡小松

（1.蘇州大學醫(yī)學部基礎醫(yī)學與生物科學學院，江蘇蘇州215100；2.中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京100083）

高靜壓加工單元操作對草莓汁香氣成分的影響

曹霞敏1，王永濤2，廖小軍2，*，胡小松2

（1.蘇州大學醫(yī)學部基礎醫(yī)學與生物科學學院，江蘇蘇州215100；2.中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京100083）

研究高靜壓（High Hydrostatic Pressure，HHP）工藝中單元操作對草莓濁汁飲料和清汁飲料中揮發(fā)性香氣成分的影響。結果表明：蒸汽熱燙1min后草莓中酯的種類和總量均增加，2-己烯醛含量降低了4.1倍；離心使香氣成分總量降低了27.61%；酶解后檢測出了大量新物質，總量增加了4.43倍；經HHP處理后，草莓濁汁中的香氣成分總量增加了1.13倍，而清汁中減少了6.9%，酯的種類也有所增加。

草莓；濁汁飲料；清汁飲料；揮發(fā)性香氣成分

草莓是多年生草本植物，由于其色澤艷、營養(yǎng)高、香味濃、口感好而深受消費者喜愛，可鮮食或速凍保藏，亦可加工成果汁、果醬、果酒等產品[1]。草莓芳香物質種類多，相對含量少，是衡量草莓風味品質的主要因素。到目前為止，草莓中已經有360多種揮發(fā)性物質被鑒定出來，主要為酯類、醇類、醛類、酮類及含硫化合物等[2]。盡管各種芳香成分總量只占果實鮮重的0.01%～0.001%，但對草莓的特征香氣具有重要作用[3]。這些芳香物質熱敏性強，在傳統熱加工過程中極易損失破壞甚至產生不愉快的氣味，影響草莓產品的風味口感。目前已有的草莓產品多是通過香精的添加維持草莓產品的風味，隨著人們健康營養(yǎng)意識的提升，傳統草莓深加工產品受到市場競爭的挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)草莓加工新工藝和新技術，提高其深加工產品的品質尤為重要。

高靜壓技術（high hydrostatic pressure，HHP）是一項重要食品非熱加工技術，能殺滅食品中致病菌和腐敗菌的營養(yǎng)體，保證食品的安全、延長產品的貨架期，同時有效避免了傳統食品熱殺菌過程中食品的顏色改變、香氣逸散、味道損失、營養(yǎng)破壞等問題，使產品的色、香、味、形等感官性狀及營養(yǎng)成分得到保持[4]。因此HHP技術有巨大潛力成為未來鮮榨草莓汁加工的重要手段。本文研究了HHP草莓濁汁和清汁飲料加工過程中揮發(fā)性香氣成分的變化，為超高壓草莓汁的產業(yè)化應用提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 原料

成熟草莓（童子1號），2013年4月8日采摘于天翼生物工程有限公司，放入4℃冷庫中保藏待用，原料可溶性固形物含量為5.8°Brix，可滴定酸為0.881%，pH值為3.41。

1.2 試劑與儀器

分析純氯化鈉：北京化學試劑公司；果膠酶pectin smash XXL諾維信生物有限公司。

JYL-610九陽料理機：九陽股份有限公司；TDL-5-A高速離心機：上海一恒科技有限公司；WAY-2S數字阿貝折射儀：上海精密科學儀器有限公司；Orion 868 pH計：美國Thermo Orion公司；751GPD自動滴定儀：瑞士萬通公司；氣質聯用儀：美國安捷倫公司；反向ODS-C18柱：美國Agela公司；HHP-650超高壓設備：包頭科發(fā)新型高技術食品機械有限責任公司。

1.3 方法

1.3.1 草莓汁加工過程

草莓汁加工工藝流程參考前期研究優(yōu)化的工藝參數[4]：1）新鮮草莓清洗、去萼，切片，蒸汽熱燙1min鈍化內源酶；2）熱燙后的草莓片以4∶1（g/mL）加入蒸餾水打漿；3）草莓離心12 000 g/10min，4層紗布過濾得到草莓原汁（pH值為3.40，°Brix為4.7，可滴定酸含量TA%為0.771%）；4）草莓原汁加入蔗糖和蒸餾水調配成°Brix為10的草莓濁汁飲料，果汁含量為50%，pH值為3.48，可滴定酸含量0.379%；5）草莓原汁加入50 r/min的果膠酶在45℃水浴中酶解60min后12 000 g離心10min，4層紗布過濾得到草莓清汁（pH值為 3.40，°Brix為 4.3，可滴定酸含量為 0.769%）；6）酶解離心得到的草莓清汁調配成°Brix為10的草莓清汁飲料，果汁含量為50%，pH值為3.47，可滴定酸含量0.376%；7）調配后的草莓濁汁和清汁灌裝進EVOH瓶并手工擰緊；8）HHP處理，條件為600 MPa/4min。

1.3.2 揮發(fā)性香氣成分的測定

揮發(fā)性香氣成分測定采用固相微萃取提取，氣相色譜串聯質譜法測定，參照前期研究中優(yōu)化的樣品固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）和氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS：Gas Chromatography-Mass Spectrometer）條件參數[5]。

1）SPME萃?。喝?mL草莓汁和2 g Nacl裝入15mL的頂空瓶中，在40℃水浴中預熱10min，用聚二甲基硅氧烷PDMS萃取針插入頂空瓶中，保持離液面1.5 cm，40℃加熱條件下萃取40min，磁力攪拌速度為100 rpm。

2）GC-MS測定：250℃解吸3min，通 99.999 5%的氦氣1min，流速為40 cm/s；升溫程序為40℃/3min，40℃～60℃（2℃/min），60℃～130℃（10℃/min），130℃～280℃（20℃/min），280℃/4.5min；采用70eV 電子離子化模式，離子源溫度200℃，連續(xù)掃描范圍為33 m/z～450 m/z。數據收集用HP化學工作站軟件對照NIST庫進行。

2 結果與討論

2.1 新鮮草莓中的揮發(fā)性香氣成分

童子1號中的揮發(fā)性香氣成分見表1。

主要為酯類、醇類、醛類、酮類、酸類以及少量烷烴類化合物等。其中，酯類所占比例最大，為50.88%，包括以丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、辛酸甲酯等為主的具有果味特征的物質。Schreier等發(fā)現草莓芳香成分中的酯類以甲基酯和乙基酯為主[6]；在醛類物質中，以2-己烯醛為主，占總揮發(fā)性物質的44.67%，表現為強烈的青草味，其余為少量的壬醛和癸醛；酮類物質 2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮僅占0.33%，雖然果實體內含量很少，但由于具有很高的香氣值，是草莓的特征香氣成分；草莓風味物質成分還包括少量的醇類，有乙醇、己醇和橙花叔醇。文獻報道己醇主要表現為水果香氣，風味芬芳，而橙花叔醇具有甜美清新和持久的花香[7]。童子1號中的酸類物質種類較少，檢測到的有乙酸和己酸兩種。Dirinck等對30多個不同品種的草莓進行大量研究后發(fā)現，香氣中的揮發(fā)性有機酸主要有乙酸、丁酸和己酸[8]。

表1 新鮮草莓的揮發(fā)性香氣成分Table 1 Volatile flavor compounds of fresh strawberry

2.2 熱燙對草莓揮發(fā)性香氣成分的影響

熱燙對草莓揮發(fā)性香氣成分的影響見表2。

草莓經蒸汽熱燙1min后，總酯含量增加22.87%，占總揮發(fā)性成分的73.75%，為主要芳香物質。共有20種酯類物質，與新鮮草莓相同的酯有12種，占總酯的59.82%。在酯類中，乙酸乙酯含量最高，為17.93%，它的香氣閾值較小，一般呈現典型的果香氣[2]。熱燙后的新增酯有8種，占總酯的13.93%，主要為丁酸和辛酸類酯。2-己烯醛的含量降低為原來的，相對含量僅為11.33%，草莓的生青味明顯減弱，可見2-己烯醛的熱敏性較強。2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮的含量也有所下降，檢測出新物質5-己基二氫-2（3H）-呋喃酮。蒸汽熱燙后，從感官上草莓的整體風味未呈現明顯的煮熟異味。這可能是蒸汽熱燙對草莓片的組織破壞較小，芳香成分損失小，不良風味物質的形成少。有研究發(fā)現草莓漿在120℃下加熱30min，會產生二甲硫醚、乙醛、異丁醛、呋喃和糠醛等異味物質[9]。馬永昆等研究發(fā)現哈密瓜原汁經80℃，1min加熱處理后有25種酯類物質未檢出，并且呈現明顯的煮熟異味[10]，這說明蒸汽熱燙1min與熱殺菌相比，能較好的保持果蔬中的芳香物質成分。

表2 熱燙對草莓揮發(fā)性香氣成分的影響Table 2 Effects of blanching on volatile flavor compounds of strawberry

2.3 離心對草莓揮發(fā)性香氣成分的影響

離心對草莓揮發(fā)性香氣成分的影響見表3。

表3 離心對草莓揮發(fā)性香氣成分的影響Table 3 Effects of centrifuging on volatile flavor compounds of strawberry

離心后得到的草莓原汁中揮發(fā)性香氣成分總量降低了27.61%，仍以酯類最多，占總量的78.89%。與熱燙后的草莓片相比，離心后有15種酯類物質，未檢測出新的酯類。其中，丁酸乙酯占總酯的26.97%，所占比例升高，說明離心對其影響較小。2-己烯醛的含量損失了34%，但草莓原汁中仍存在明顯的青草味。2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮含量有一定損失，但5-己基二氫-2（3H）-呋喃酮無顯著變化。離心后，2-丁基羥基甲苯、1-甲基萘、2-甲基萘等烴類物質未檢測出。

2.4 酶解對草莓揮發(fā)性香氣成分的影響

酶解后草莓清汁中的揮發(fā)性香氣成分見表4。

表4 酶解后草莓清汁中的揮發(fā)性香氣成分Table 4 Volatile flavor compounds in strawberry clear juice after enzyme hydrolysis

酶解后檢測出了大量新物質，共有60種揮發(fā)性香氣成分，總量比離心后得到的原汁增加了4.43倍。酯類含量仍為最高，占72.64%，共有22種酯類，其中有10種為原來存在的物質，含量為71.1%，新產生了苯甲酸乙酯、苯甲酸丁酯等10種酯類物質，僅占總量的1.5%。另外，有4種酯類經酶解后未檢測，分別為丁酸丁酯、丁酸-2-己烯、己酸己酯，可能是因為酶解過程中這幾種酯發(fā)生了水解。酶解后，醛類物質增加為6種，占總量的4.48%，新檢測出的醛類為2-壬烯醛和2，4-癸二烯醛，可能是由壬醛和癸醛發(fā)生消去反應形成的。酶解后，醇類物質含量和種類均增加，占總揮發(fā)性風物物質的16.86%，其中1-辛醇可能是由辛酸乙酯水解產生，橙花醇和橙花叔醇含量均明顯增加。酮類物質的種類未改變，但其含量提高了15.65倍。酶解后各種香氣成分含量的增加是由于果膠酶降解果膠，破壞細胞壁，促進了揮發(fā)性物質的萃取。黃小紅等發(fā)現經酶解澄清后的荔枝汁中各種風味物質含量都增加，并且還出現了苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯兩種新物質[11]。

2.5 HHP處理對草莓揮發(fā)性香氣成分的影響

超高壓對草莓揮發(fā)性香氣成分的影響見表5。

經HHP處理后，草莓濁汁中的揮發(fā)性香氣成分總量增加了1.13倍，而清汁中減少了6.9%，這可能是由于濁汁中存在果膠等物質能在HHP處理過程中保護香氣成分。另外，高壓的均質作用也能促進揮發(fā)性成分從細胞壁的溶出，提高萃取率。HHP草莓濁汁和清汁飲料中丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯均出現了5%～10%左右的減少，這可能是因為酸酯鍵在高壓作用寫斷裂發(fā)生了水解。HHP處理會導致草莓中酯的水解[12]。丁酸酯、已酸酯超高壓處理后水解已得到證實，這是由于丁酸、已酸在超高壓處理后樣品中的含量增加[12]。張峻松等發(fā)現，HHP處理后桃汁中香味物質種類增加，并增強了其特征香氣[13]；馬永昆等檢測發(fā)現，HHP處理后哈密瓜汁酯的種類有所增加，但總體香氣仍為其典型香氣，說明HHP處理對此種哈密瓜汁的香氣并無影響甚至有所改善[10]。草莓濁汁和清汁中的反-2己烯醛、5-二甲基-4-羥基-3-二氫呋喃酮和橙花醇在HHP處理后均沒有發(fā)生顯著變化。Lambert等研究發(fā)現草莓的香氣為2，5-二甲基-4-羥基-3-二氫呋喃酮和橙花叔醇，200 MPa/20min～500 MPa/20min處理與鮮草莓香氣對照其成份無顯著差異，只有香氣成份的濃度略有變化，沒有新成份產生或消失[14]。采用800MPa/20min處理的草莓有一些新的化合物產生，可能是3，4-二甲氧基-3-甲基-呋喃[14]。橙花叔醇、草莓呋喃酮在草莓香氣中起主導作用，200 MPa/20min處理未改變它們的濃度[14]。醛類在草莓香氣的構成中不受壓力的影響，只有已醛在800 MPa/20min處理時有顯著變化[14]。Kubel等研究發(fā)現HHP處理對草莓的一種醇、酮及三種呋喃有影響，對酯類沒有影響，并且HHP處理草莓醬和熱力處理草莓醬對比，HHP處理的效果較熱力好得多[15]。HHP處理后濁汁和清汁中都有新物質檢測出，如壬酮、3-壬酮可能是由壬醛發(fā)生氧化反應新生成的，己酸可能是由己酸酯類水解形成。盡管HHP處理后草莓汁中的香氣成分產生了一定的變化，也產生了一些新物質，但整體風味未發(fā)生明顯變化，說明HHP對草莓汁香氣影響小，能保持了草莓本身的良好風味，適于熱敏性果蔬產品的加工。

續(xù)表5 超高壓對草莓揮發(fā)性香氣成分的影響Continue table 5 Effects of HHP treatment on volatile flavor compounds of strawberry

3 結論

蒸汽熱燙1min使草莓中總酯含量增加22.87%，2-己烯醛降低4.1倍，產生新物質5-己基二氫-2（3H）-呋喃酮；離心使草莓原汁中香氣成分總量降低27.61%；酶解后草莓中揮發(fā)性香氣成分的種類和含量均增加；HHP處理后，草莓濁汁中的香氣成分總量增加了1.13倍，而清汁中減少了6.9%，有新的酯類物質產生。

通過清洗切片、蒸汽熱燙、打漿離心、酶解、調配、HHP殺菌制成的草莓濁汁和清汁飲料中揮發(fā)性香氣成分變化不大，能保持草莓原有的典型香氣風味，熱燙結合高靜壓處理是一種可行的草莓飲料生產工藝。

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Effects of High Hydrostatic Pressure Processing Steps on Flavor Compounds in Strawberry Juice

CAO Xia-min1，WANG Yong-tao2，LIAO Xiao-jun2，*，HU Xiao-song2
（1.School of Biology＆ Basic Medical Sciences，Soochow University，Suzhou 215123，Jiangsu，China；2.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China）

Effects of high hydrostatic pressure （HHP）processing steps on volatile flavor compounds in cloudy and clear strawberry juice drinks was studied.The results showed that the species and relative contents of esters increased while 2-hexenal reduced 4.1 folds by steam for 1min.Total contents of volatile flavor compounds de－creased by 27.61%in supernatant strawberry juice after centrifuging.New kinds of volatile flavor compounds were produced during enzyme hydrolysis，and the total contents increased by 4.43 folds.The contents of volatile flavor compounds increased by 13%in cloudy juice drink while decreased by 6.9%in clear juice drink after HHP treatment.

strawberry；cloudy juice drink；clear juice drink；volatile flavor compounds

曹霞敏，王永濤，廖小軍，等.高靜壓加工單元操作對草莓汁香氣成分的影響[J].食品研究與開發(fā)，2018，39（1）：70-77

CAO Xiamin，WANG Yongtao，LIAO Xiaojun，et al.Effects of High Hydrostatic Pressure Processing Steps on Flavor Compounds in Strawberry Juice[J].Food Research and Development，2018，39（1）：70-77

10.3969/j.issn.1005-6521.2018.01.015

曹霞敏（1986—），女（漢），講師，博士，研究方向：果蔬加工。

*通信作者

2017-06-13