氣味活度值法評價藍莓果皮、果肉、果汁揮發(fā)性香氣成分

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(1.吉林農(nóng)業(yè)大學園藝學院,吉林長春 130118;2.吉林省普藍高科技有限公司,吉林長春 130000;3.淄博普藍農(nóng)業(yè)科技有限公司,山東淄博 255000;4.山東理工大學生命科學學院,山東淄博 255000)

藍莓,又名越橘,原產(chǎn)于美洲,是多年生落葉小灌木。經(jīng)過多年的引種試驗,密斯蒂、布里吉塔藍莓成為中國長江流域的主栽品種。藍莓酸甜可口,香氣清爽,營養(yǎng)豐富,含有大量的植物多酚,富含綠原酸、鞣花酸、花青素等物質(zhì),具有清除自由基、保護視力、降低心臟風險等功效,國際糧農(nóng)組織確定藍莓為人類健康食品[1]。

香氣成分是評價食品質(zhì)量的重要指標,在對香氣研究的過程中,分析結(jié)果都是揮發(fā)性成分在食品揮發(fā)性氣體體系中的百分含量,而大量研究表明揮發(fā)性成分的百分含量與風味特征無直接關(guān)系[2]。謝妍純[3]等通過相對百分含量分析,發(fā)現(xiàn)異戊酸乙酯、乙酸乙酯是都克藍莓主要的香氣成分。孫陽[4]研究發(fā)現(xiàn)藍莓果實主要以酯類為主,其中3-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁酸甲酯是Geo和Reveilla的主要香氣成分。不同揮發(fā)性香氣的香味閾值差異很大,對人體感官的嗅覺刺激差別也很大,揮發(fā)性風味化合物對食品風味的貢獻是由物質(zhì)的濃度與感覺閾值共同決定的[5]。胡秋麗[6]研究發(fā)現(xiàn)癸醛、芳樟醇、大馬士酮閾值較低,結(jié)合香氣成分的百分含量進行氣味活度值分析表明:大馬士酮、芳樟醇是藍莓果實的關(guān)鍵風味化合物。

目前,對水果完整果實的香氣研究較多,而果皮、果肉等單一組織的香氣研究較少。研究水果香氣成分的意義在于揮發(fā)性成分所散發(fā)出的香味特征,進而確定關(guān)鍵風味化合物,對于食品香精香料等產(chǎn)品的配伍提供依據(jù)。本研究應用頂空固相微萃取法吸附收集藍莓果皮、果肉、果汁揮發(fā)性氣體,通過色譜圖與質(zhì)譜庫鑒定香氣成分,采用氣味活度值法評價香氣特征,確定關(guān)鍵風味化合物,為密斯蒂、布里吉塔藍莓的果實品質(zhì)與加工利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藍莓品種 為密斯蒂、布里吉塔,由吉林省普藍高科技有限公司提供,采自湖北隨州廣濟基地;NaCl 天津市華東試劑廠。

SG280C1組織破碎機 浙江蘇泊爾股份有限公司;601超級恒溫水浴鍋 江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠;BT125D型分析天平 奧多利斯科學儀器有限公司;7890A/5975C氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司;固相微萃取裝置及50/30 μmol/L DVB/CAR/PDMS萃取頭 上海安譜科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 香氣成分萃取

1.2.1.1 藍莓果皮香氣成分提取 參考馬越[7]的方法,以密斯蒂、布里吉塔藍莓為實驗原料,使用醫(yī)用刀片切開果實,剝?nèi)ス?用吸水紙吸干果皮上的果汁,稱取0.5 g藍莓果皮樣品,均勻放置于50 mL頂空萃取瓶中,45 ℃保溫平衡30 min,插入固相微萃取針,頂空萃取30 min后,將萃取針插入GC進樣口,解析5 min。

1.2.1.2 藍莓果肉香氣成分提取 參考孫海悅[8]的方法,以密斯蒂、布里吉塔藍莓為實驗原料,使用醫(yī)用刀片剝離果肉,置于研缽中,精確稱量10.0 g藍莓果肉,加入1 g NaCl研磨,放置于50 mL頂空萃取瓶中,45 ℃保溫平衡30 min,插入固相微萃取針,頂空萃取30 min后,將萃取針插入GC進樣口,解析5 min。

1.2.1.3 藍莓果汁香氣成分提取 參考關(guān)小鶯[9]的方法,以密斯蒂、布里吉塔藍莓為實驗原料,取適量步驟1.2.1.2制得的藍莓果肉,放置于組織破碎機中,取出后采用70目尼龍濾布過濾,準確量取10 mL果汁,添加1 g NaCl,完全溶解后放置于50 mL頂空萃取瓶中,45 ℃保溫平衡30 min,插入固相微萃取針,頂空萃取30 min后,將萃取針插入GC進樣口,解析5 min。

1.2.2 氣相色譜條件 參考楊旭[10]的方法,色譜柱DB-5MS(30 m×250 μm,0.25 μm);進樣口溫度:250 ℃;升溫程序以50 ℃保持1 min,以5 ℃/min升到80 ℃,保持0 min,以10 ℃/min升到220 ℃,保持2 min;載氣:高純He,1.0 mL/min;色譜柱起始溫度50 ℃。

1.2.3 質(zhì)譜條件 參考張強[11]的方法,MS四級桿溫度150 ℃;離子源溫度230 ℃;離子源:EI;電子能量:70 eV;掃描范圍:35～625 amu。

1.2.4 定性定量分析 掃描圖譜與NIST08.L 質(zhì)譜庫對照進行定性鑒定,采用峰面積歸一化法計算出各香氣成分樣品中的相對含量,為確定關(guān)鍵風味化合物,本研究只分析匹配度大于60%且?guī)в袚]發(fā)性香味的組分。

1.2.5 氣味活度值評價方法 參考Swiegers[12]的方法,采用氣味活度值(odor activity value,OAV)評價各化合物對樣品總體風味的貢獻,氣味活度值的計算公式為:

OAV=C/T

式中,C為揮發(fā)性香氣成分百分含量;T為感覺閾值。

參考陳芝飛[13]的方法,OAV>1,說明該物質(zhì)可能對總體風味有直接影響,定義為關(guān)鍵風味化合物;0.1

2 結(jié)果與分析

2.1 藍莓揮發(fā)性香氣成分分析

經(jīng)氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀鑒定與質(zhì)譜庫比對分析,藍莓揮發(fā)性香氣如表1所示。

表1 藍莓果皮、果肉、果汁揮發(fā)性香氣分析Table 1 Analysis of volatile aroma of blueberry peel,pulp and juice

注:“-”為該化合物未檢出。

檢出過程中存在進樣隔墊損耗,固相微萃取頭吸附材料或色譜柱填充材料流失等情況,成分中含有部分硅氧環(huán)狀化合物和飽和烷烴類物質(zhì),本研究在于確定藍莓不同實驗樣品的關(guān)鍵風味化合物,故本文對無特征風味的揮發(fā)性化合物不做詳細分析。

在密斯蒂、布里吉塔藍莓果皮、果肉、果汁6個樣品中共鑒定出35種香味成分,主要揮發(fā)性香氣成分為醛類11種、醇類10種、酮類7種、萜烯類化合物4種、其他類3種。6個樣品中均檢測出芳樟醇、2-壬烯醛、甲基庚烯酮、香葉基丙酮、桉葉油醇、α-松油醇,且芳樟醇相對含量最高。密斯蒂藍莓果皮、果肉、果汁香味成分相對含量分別為59.98%、61.77%、68.31%,布里吉塔藍莓果皮、果肉、果汁分別為65.72%、66.87%、58.35%。

2.1.1 密斯蒂、布里吉塔果皮香氣成分比較 密斯蒂果皮含23種揮發(fā)性香氣成分,其中醛類8種、醇類8種、酮類3種、萜烯類2種、其他類2種,香氣成分以醇類、醛類、萜烯類為主,三者相對含量總計50.93%,含量較高的香氣成分是芳樟醇(13.26%)、右旋萜二烯(11.75%)。布里吉塔果皮含16種揮發(fā)性香氣成分,其中醛類7種、醇類4種、酮類3種、萜烯類2種,香氣成分以醇類、醛類、酮類為主,三者相對含量總計59.16%,含量較高的香氣成分是芳樟醇(10.74%)、壬醛(9%)。

密斯蒂、布里吉塔果皮共同含有14種香氣成分,其中芳樟醇、壬醛、右旋萜二烯、苯甲醛、香葉基丙酮、2-辛烯醛、甲基壬基甲酮是藍莓果皮的主要香氣成分。相比布里吉塔果皮,密斯蒂果皮香氣成分種類豐富,還含有萜品油烯、橙花醇、香葉醇、桂皮醛、丁香酚等成分,且芳樟醇、右旋萜二烯貢獻突出。布里吉塔果皮香氣成分種類較少,含量較均衡。果皮是加工香精香料的主要對象,不同水果果皮揮發(fā)性物質(zhì)差異較大,枇杷[20]果皮以己醛、反-2-己烯醛等醛類物質(zhì)為主,赤霞珠、蛇龍珠葡萄[21]果皮以乙酸、萘為主,檸檬[22]、金菠蘿[23]果皮以萜類化合物為主。

表2 藍莓果皮、果肉、果汁氣味活度值分析Table 2 Analysis of odor activity value of blueberry peel,pulp and juice

2.1.2 密斯蒂、布里吉塔果肉香氣成分比較 密斯蒂果肉含18種揮發(fā)性香氣成分,其中酮類6種、醇類5種、醛類4種、萜烯類2種、其他類1種,香氣成分以醇類為主,相對含量總計46.83%,含量較高的香氣成分是芳樟醇(36.38%)、α-松油醇(7.89%)。布里吉塔果肉含14種揮發(fā)性香氣成分,其中醇類5種、醛類4種、酮類4種、萜烯類1種,香氣成分以醇類為主，相對含量總計49.72%,含量較高的香氣成分是芳樟醇(33.13%)、α-松油醇(9.20%),周立華等[24]研究表明藍莓主要香氣物質(zhì)是芳樟醇與α-松油醇,相對含量分別為15.98%、8.54%,與本文研究一致。

密斯蒂、布里吉塔果肉共同含有12種香氣成分,其中芳樟醇、α-松油醇、香葉基丙酮、E-2-庚烯醛、甲基庚烯酮是藍莓果肉的主要香氣成分。相比布里吉塔果肉,密斯蒂果肉香氣成分種類較為豐富,還含有右旋萜二烯、香葉醇、左氫香芹酮、右旋香芹酮等成分。

2.1.3 密斯蒂、布里吉塔果汁香氣成分比較 密斯蒂果汁含13種揮發(fā)性香氣成分,其中醇類5種、酮類3種、醛類2種、萜烯類2種、其他類2種,香氣成分以醇類為主,相對含量總計63.52%,相對含量較高的香氣成分是芳樟醇(41.37%)、α-松油醇(16.52%)。布里吉塔果皮含16種揮發(fā)性香氣成分,其中醇類6種、醛類5種、酮類3種、萜烯類2種,香氣成分以醇類為主、相對含量總計49.73%,相對含量較高的香氣成分是芳樟醇(25.85%)、α-松油醇(16.23%)。

密斯蒂、布里吉塔果汁共同含有10種香氣成分,其中芳樟醇、α-松油醇、香葉基丙酮、桉葉油醇是藍莓果汁的主要香氣成分。二者在成分種類上差異不大,但芳樟醇、桉葉油醇、萜品油烯在相對含量上差異較大。謝妍純等[25]研究都克品種藍莓果汁發(fā)現(xiàn)主要香氣成分為己醛(43.70%)、反-2-己烯醛(38.77%),與本文研究成果差異較大,是由于使用INNOwax極性色譜柱決定的。

2.2 氣味活度值分析

結(jié)合揮發(fā)性香氣成分閾值分析藍莓樣品氣味活度值,結(jié)果如表2所示。

氣味活度值次序為:密斯蒂果肉>密斯蒂果汁>布里吉塔果皮>布里吉塔果汁>布里吉塔果肉>密斯蒂果皮,密斯蒂藍莓氣味活度明顯高于布里吉塔藍莓。如表1所示芳樟醇相對含量最高,但對藍莓樣品的氣味活度貢獻不是最高的,而大馬士酮、癸醛、2,4-壬二烯醛相對含量較低,閾值分別為0.002、0.1、0.06 μg/kg,對藍莓樣品氣味活度有較大的貢獻,這也說明采用相對百分含量評價藍莓香氣并不能反映揮發(fā)性香氣成分的貢獻性[26]。研究表明OAV≥1的物質(zhì)被確定為關(guān)鍵性香氣成分[27-28],并在蔓越莓[29]、草莓[30]等水果以及榴蓮酒[31]、葡萄酒[32]等水果加工制品中得到了廣泛的應用。

2.2.1 密斯蒂、布里吉塔果肉氣味活度值比較 密斯蒂與布里吉塔果肉含有3種關(guān)鍵風味化合物且成分及貢獻次序相同,依次為大馬士酮、芳樟醇、2-壬烯醛。密斯蒂果肉還含有修飾性風味化合物桉葉油醇、1-辛烯-3-酮和13種潛在風味化合物;布里吉塔含有修飾性風味化合物桉葉油醇、1-辛烯-3-酮、Z-5-辛烯-1-醇和8種潛在風味化合物。二者在主要風味化合物種類上無明顯差別,密斯蒂與布里吉塔果肉均帶有玫瑰花香、清香與脂香氣息,由于密斯蒂果肉大馬士酮的氣味活度值(234.65)高于布里吉塔(117.8),密斯蒂果肉玫瑰香氣更濃郁。研究發(fā)現(xiàn)大馬士酮也是葡萄[33-34]中的主要香氣成分,申靜云等[35]采用2株漢遜氏酵母混合發(fā)酵,大馬士酮含量提高8.85%,使葡萄酒香氣更加濃郁。

2.2.2 密斯蒂、布里吉塔果皮氣味活度值比較 密斯蒂與布里吉塔果皮含有5種關(guān)鍵風味化合物,密斯蒂果皮依次為癸醛、2-壬烯醛、壬醛、芳樟醇、右旋萜二烯,布里吉塔果皮依次為2,4-壬二烯醛、癸醛、2-壬烯醛、壬醛、芳樟醇。藍莓果皮以醛類為主,但二者氣味描述差異較大,密斯蒂果皮貢獻最高的是癸醛(14.73),具有甜香、柑橘香的特征;布里吉塔果皮貢獻最高為2,4-壬二烯醛(79.68),具有花香、脂香的特點。此外,密斯蒂果皮還含有丁香酚、辛醛2種修飾性風味化合物和15種潛在風味化合物,布里吉塔果皮含有辛醛、右旋萜二烯、桉葉油醇2種修飾性風味化合物和8種潛在風味化合物,且布里吉塔果皮香氣活度值(146.2)更高,布里吉塔果皮脂香更濃郁。

2.2.3 密斯蒂、布里吉塔果汁氣味活度值比較 密斯蒂果汁關(guān)鍵風味化合物為大馬士酮、芳樟醇,布里吉塔果汁關(guān)鍵風味化合物為大馬士酮、芳樟醇、2-壬烯醛。密斯蒂果汁大馬士酮(236.35)氣味活度值高于布里吉塔果汁(133.95),果汁香氣描述與果肉組織一致。此外,密斯蒂果汁還含有修飾性風味化合物右旋萜二烯、桉葉油醇和8種潛在風味化合物,布里吉塔果汁含有修飾性風味化合物桉葉油醇、2-己烯醛和10種潛在風味化合物。桉葉油醇也是肉桂[36]、月桂葉[37]、菊花[38]等植物香料的主要香氣成分。

3 結(jié)論

本研究采用色譜圖與NIST08.L質(zhì)譜庫對照進行鑒定,結(jié)果表明:在密斯蒂與布里吉塔藍莓果皮、果肉、果汁6個樣品中共鑒定出35種香氣成分,主要揮發(fā)性香氣成分為醛類、醇類、酮類、萜烯類4大類化合物。芳樟醇、2-壬烯醛、甲基庚烯酮、香葉基丙酮、桉葉油醇、α-松油醇為共同含有,且芳樟醇相對含量最高。密斯蒂藍莓果皮、果肉、果汁具有嗅感風味化合物相對含量分別為59.98%、61.77%、68.31%,布里吉塔藍莓果皮、果肉、果汁分別為65.72%、66.87%、58.35%。

通過氣味活度值法分析表明:密斯蒂果肉、布里吉塔果肉與布里吉塔果汁關(guān)鍵風味化合物均為大馬士酮、芳樟醇、2-壬烯醛;密斯蒂果汁關(guān)鍵風味化合物為大馬士酮、芳樟醇;密斯蒂果皮關(guān)鍵風味化合物為癸醛、2-壬烯醛、壬醛、芳樟醇、右旋萜二烯;布里吉塔果皮關(guān)鍵風味化合物為2,4-壬二烯醛、癸醛、2-壬烯醛、壬醛、芳樟醇。此外,桉葉油醇、右旋萜二烯等修飾性風味化合物與α-松油醇、甲基庚烯酮、香葉醇等潛在風味化合物對藍莓的整體風味具有很好的調(diào)和與修飾作用,是必不可少的揮發(fā)性香氣成分。

本文在對藍莓果皮、果肉、果汁的研究中發(fā)現(xiàn),大馬士酮相對百分含量較低,但氣味活度值高,對密斯蒂、布里吉塔藍莓果肉與果汁樣品貢獻顯著。果肉與果汁整體氣味活度值較高,其關(guān)鍵風味化合物無明顯差別,修飾性及潛在風味化合物差別較大,說明藍莓香氣品種間差異是由修飾性及潛在風味化合物決定的。布里吉塔果皮氣味活度值較高,果肉與果汁較低,適合鮮果食用,而密斯蒂與之相反,更適合做加工產(chǎn)品。