不同工藝處理對杏汁理化指標及揮發(fā)性物質(zhì)成分的影響

孔麗潔, 馮作山*, 白羽嘉*

1(新疆農(nóng)業(yè)大學 食品科學與藥學學院,新疆 烏魯木齊,830052)2(新疆果品采后科學與技術(shù)重點實驗室,新疆 烏魯木齊,830052)

杏(PrunusarmeniacaL.)為木蘭綱(Magnoliopsida)薔薇目(Rosales)薔薇科(Rosaceae)李屬(Prunus)植物的果實[1]。新疆適宜栽培杏樹,杏品種繁多,營養(yǎng)豐富,品質(zhì)優(yōu)良,含較多的糖、蛋白質(zhì)、鈣、磷等,是新疆特色林果業(yè)重要支柱產(chǎn)業(yè)之一[2]。杏作為典型的呼吸躍變型果實,不耐貯藏運輸,迅速變軟,其質(zhì)地、顏色及香氣等功能成分會發(fā)生較大變化[3],從而限制了新疆杏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進步。

我國在杏產(chǎn)品生產(chǎn)加工中存在原料損耗比較嚴重、綜合效益較低等一系列問題。目前生產(chǎn)杏汁的方法通常采用熱燙、破碎及酶解的方式,雖然可以提高出汁率,但會對果汁的營養(yǎng)及風味產(chǎn)生不良效果[4]。在冷凍過程中,冰晶生長及重結(jié)晶作用引起的機械作用破壞細胞壁、細胞膜等組織結(jié)構(gòu),使果蔬組織軟化和果膠分解,細胞內(nèi)果汁流失速度加快[5]。冷凍處理可以提高果蔬的出汁率,低溫榨汁可以抑制各種酶的活性,降低微生物活性,減少果蔬中熱敏性營養(yǎng)物質(zhì)的損失[6]。姚石等[7]研究荔枝在不同條件下榨汁及貯藏期的變化中發(fā)現(xiàn),冷凍解凍壓榨法的荔枝汁色澤澄清透明,且在儲藏中褐變速度較慢。陳美霞等[8]采用SPME和GC-MS聯(lián)用技術(shù),在‘新世紀’杏中檢出74種成分,‘紅豐’杏中檢出72種成分,主要包括紫羅蘭酮、己醛、己醇、己烯醛、己烯醇、內(nèi)酯類、萜烯醇類等。GREGER等[9]研究發(fā)現(xiàn),杏果實中主要特征香氣物質(zhì)是芳樟醇、醛類和內(nèi)酯類等。盧娟芳等[10]則認為,芳樟醇、γ-癸內(nèi)酯、δ-十二內(nèi)酯及部分醛、酮類物質(zhì)構(gòu)成了新疆杏品種的主要特征香氣。

通過研究杏果實及不同工藝處理2種杏汁的基本理化指標以及對其揮發(fā)性物質(zhì)進行分析和鑒定,對比分析杏果實、低溫壓榨杏汁及果膠酶酶解杏汁總糖、可溶性固形物、可溶性果膠、可溶性蛋白質(zhì)等指標以及揮發(fā)性物質(zhì)成分,考察不同工藝處理對杏汁品質(zhì)的影響,同時為開發(fā)出可使用冷凍杏果及低溫壓榨工藝,且成品色香味及營養(yǎng)成分較好的杏汁提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

李光杏,烏魯木齊市九鼎市場;H2SO4、NaOH,天津光復科技有限公司;苯酚,天津盛通泰化工有限公司;果膠酶,上海源葉生物有限公司,以上試劑均為分析純(AR);2-甲基-3-庚酮,色譜純,美國 Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BC/BD-629HK型冰箱,青島海爾集團有限公司;7890A氣相色譜5975C質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國Agilent公司;ME204型電子天平,瑞士Mettler公司;固相微萃取手動套裝,青島貞正分析儀器有限公司;NH310高精度色差儀,深圳市三恩馳科技有限公司;L191榨汁機,九陽股份有限公司;VICTOR 360S 熱成像相機,西安北城電子有限責任公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

低溫壓榨杏汁:杏果實→挑選→清洗→預處理→凍融處理→低溫壓榨→殺菌→成品

果膠酶酶解杏汁:杏果實→挑選→清洗→預處理→酶解處理→過濾→殺菌→成品

1.3.2 操作要點

低溫壓榨杏汁預處理:選取無蟲、無腐、大小均勻的‘李光杏’,將其進行清洗、晾干、對半切開、去核、用0.2%D-異抗壞血酸鈉進行護色。此方法不將杏果實進行破碎處理,利用在冷凍過程中,冰晶生長引起的機械效應破壞了細胞壁、細胞膜等組織結(jié)構(gòu),加速細胞液的溶出,通過向冷凍杏果實施加壓力從而獲得杏汁。

凍融處理:將經(jīng)預處理的杏果實冷凍至果肉中心溫度-17 ℃后放入0 ℃冷庫,緩慢解凍至杏果實溫度為(0±2) ℃,再將其放入冷庫中凍結(jié),此過程重復1次,最后,將冷凍的杏果實放在室溫下自然解凍到表面微凍的狀態(tài),進行壓榨,凍融次數(shù)為3次。

低溫壓榨:杏果實經(jīng)凍融處理后,處于冷凍狀態(tài)的杏果實在室溫下自然解凍,直至表面微凍的狀態(tài),將杏果實放入壓榨機中,在5～10 ℃的壓榨溫度下進行壓榨。杏汁從果肉中滲出,獲得杏汁。

果膠酶酶解杏汁預處理:選取無蟲、無腐、大小均勻的‘李光杏’,將其進行清洗、晾干、對半切開、去核、用0.2%D-異抗壞血酸鈉進行護色后放入榨汁機進行破碎成漿狀。

酶解處理:將經(jīng)破碎處理的1 kg杏漿中加入1 g果膠酶并充分攪拌均勻,40 ℃水浴酶解3 h,過濾獲得杏汁。

1.3.3 理化指標的測定

總糖參照曹建康等[11]的方法 ,采用苯酚-硫酸法測定;可溶性固形物使用手持式折光儀測定;可溶性果膠參照曹建康等[11]的方法,采用咔唑比色法測定;可溶性蛋白質(zhì)參考曹建康等[11]的方法,采用考馬斯亮藍法測定;澄清度使用紫外可見分光光度計在波長625 nm處測定;色差使用高精度色差儀進行測定;褐變度參考LAURIANNE等[12]的方法,使用紫外可見分光光度計在波長420 nm處測定,蒸餾水為空白。

1.3.4 揮發(fā)性物質(zhì)的測定

萃取方法[13]:對50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭進行老化處理,其溫度、時間分別為250 ℃和30 min,載氣流速1.0 mL/min。在頂空瓶中加入(9.00±0.05)g樣品(杏果實,杏汁)、2.5 g NaCl和磁力轉(zhuǎn)子,密封混勻,溫度為60 ℃恒溫平衡15 min,將經(jīng)老化后的萃取頭插入頂空瓶,吸附50 min;抽回纖維頭,拔出萃取頭;插入GC進樣口,250 ℃脫附10 min,一個樣品重復進樣3次。

GC條件[14]:色譜柱Agilent HP-5 ms Ultra Inert(30 m×0.25 mm,0.25 μm),初始溫度為40 ℃,恒溫2 min,當溫度升至50 ℃時,以3 ℃/min升至150 ℃,恒溫2 min,以8 ℃/min升至230 ℃,恒溫15 min;載氣He流速1.0 mL/min;進樣口溫度250 ℃;傳輸線溫度230 ℃;選擇不分流進樣。

MS條件[15]:電子能量70 eV;離子源溫度230 ℃;四極桿溫度150 ℃;掃描模式Scan;質(zhì)量掃描范圍35～500 u。

1.4 揮發(fā)性成分分析[16]

定性方法:用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分離鑒定其中的揮發(fā)性化合物,使用標準品進樣,檢索NIST 2.0譜庫、Wiley譜庫檢索、保留時間和保留指數(shù)等方法測定各揮發(fā)性物質(zhì)的化學成分。

定量方法:參考陳琪等[17]的方法,以內(nèi)標物濃度(2-甲基-3-庚酮1.044 mg/mL)與峰面積(基峰)的比值作為校正因子,并以此來計算所有鑒定成分的含量。每個樣本重復3次,計算其平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0 軟件進行統(tǒng)計分析,數(shù)據(jù)以平均值±標準誤差來表示,P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學意義;采用 Origin 2019b 軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同工藝處理杏汁的理化指標分析

如表1可知,杏果實的總糖含量為49.69 mg/mL;果膠酶酶解杏汁的總糖含量為47.94 mg/mL,果膠酶酶解杏汁的總糖含量比杏果實低3.52%;低溫壓榨杏汁總糖含量為75.01 mg/mL,低溫壓榨杏汁的總糖含量比杏果實的高50.96%。通過方差分析可得,不同工藝處理得到的2種杏汁與杏果實的總糖含量差異顯著(P<0.05),經(jīng)過果膠酶酶解處理的杏汁比杏果實的總糖含量低,但低溫壓榨杏汁的總糖含量顯著增加。

表1 不同工藝處理杏汁的理化指標分析Table 1 Analysis of physicochemical indexes of apricot juice treated by different processes

果膠酶酶解杏汁的可溶性固形物含量(13.5 °Brix)與杏果實(13 °Brix)無顯著差異,但果膠酶酶解杏汁的可溶性固形物含量(15 °Brix)比杏果實高;低溫壓榨杏汁與杏果實的可溶性固形物含量有顯著差異(P<0.05),低溫壓榨杏汁的可溶性固形物含量顯著增加。

不同工藝處理得到的2種杏汁與杏果實的可溶性果膠含量均有顯著差異(P<0.05),且不同工藝處理得到的2種杏汁比杏果實的可溶性果膠含量高。

杏果實可溶性蛋白質(zhì)含量為22.75 mg/100 mL;果膠酶酶解杏汁的可溶性蛋白質(zhì)含量為14.45 mg/100 mL,果膠酶酶解杏汁的可溶性蛋白質(zhì)含量比杏果實中低36.48%;低溫壓榨杏汁的可溶性蛋白質(zhì)含量為23.97 mg/100 mL,比杏果實的可溶性蛋白質(zhì)含量高5.36%。通過方差分析可得,不同工藝的2種杏汁與杏果實的可溶性蛋白質(zhì)含量差異顯著(P<0.05),其中果膠酶酶解處理的杏汁可溶性蛋白質(zhì)含量顯著降低,但低溫壓榨杏汁的可溶性蛋白質(zhì)含量顯著增加。

如表2可知,經(jīng)過低溫壓榨處理的杏汁的澄清度(86.97%)比果膠酶酶解杏汁(72.33%)高20.24%?？赡苡捎诠z酶酶解杏汁需要進行破碎、打漿、酶解以及過濾等一系列處理,而經(jīng)冷凍處理的杏果實沒有進行打漿和破碎處理,僅對杏果實進行了切半處理,并對杏果實進行了多次凍融處理,在低溫的環(huán)境下進行壓榨,最終獲得杏果實的汁液,故低溫壓榨杏汁的澄清度比果膠酶酶解杏汁的澄清度高。

表2 不同工藝處理杏汁的理化指標分析Table 2 Analysis of physicochemical indexes of apricot juice treated by different processes

顏色是果汁的重要品質(zhì)指標,其決定著購買者對產(chǎn)品的接受程度[18]。L*反映樣品的亮度,L*值越大,亮度越高,經(jīng)過低溫壓榨處理的杏汁的L*值為38.81比果膠酶酶解杏汁的36.73高5.66%,低溫壓榨杏汁較亮,說明果膠酶酶解杏汁在進行加熱酶解過程中杏汁發(fā)生一定程度褐變。

褐變現(xiàn)象會引起產(chǎn)品顏色變深,美拉德反應、焦糖化反應及抗壞血酸氧化分解反應共同的中間產(chǎn)物是5-羥甲基糠醛,它不僅是色素沉著形成的潛在條件,也是美拉德反應和非酶褐變的標志物[19-20]。果膠酶酶解杏汁的褐變指數(shù)為0.45,冷凍處理的杏果實經(jīng)過低溫壓榨杏汁褐變指數(shù)為0.23,比果膠酶酶解杏汁低48.89%,說明果膠酶酶解杏汁在進行加熱酶解過程中杏汁發(fā)生一定程度褐變。

2.2 揮發(fā)性物質(zhì)成分分析

醇類的生成主要來源于酵母的埃利希代謝途徑及原料中蛋白質(zhì)、氨基酸和糖類的次級代謝產(chǎn)物[21],賦予杏果實及杏汁醇香。如表3所示,檢測出的揮發(fā)性物質(zhì)中醇類物質(zhì)含量最高,賦予杏果實及杏汁醇香、果香及花香,杏果實及不同工藝處理的2種杏汁中共檢出19種醇類物質(zhì),低溫壓榨杏汁、果膠酶酶解杏汁、杏果實中分別有17、11、8種,共有的醇類為4種,分別為芳樟醇、α-松油醇、香葉醇、順式-香葉醇。其中芳樟醇是含量較高的物質(zhì),杏果實、低溫壓榨杏汁、果膠酶酶解杏汁的含量分別為4.03、16.43、11.25 mg/mL,賦予杏果實及不同工藝處理2種杏汁紫丁香、鈴蘭、玫瑰花、薰衣草香;α-松油醇賦予物質(zhì)丁香味,低溫壓榨杏汁中含量較高為13.09 mg/mL,其次是果膠酶酶解杏汁、杏果實,含量分別為11.39、2.37 mg/mL;香葉醇賦予物質(zhì)玫瑰香、天竺葵香,低溫壓榨杏汁中含量最高為4.41 mg/mL,其次是果膠酶酶解杏汁、杏果實,含量分別3.34、0.53 mg/mL;與杏果實相比低溫壓榨杏汁特有的揮發(fā)性物質(zhì)有乙醇、4-松油醇、順式-羅勒醇、羅勒烯醇、甲醇、反式-羅勒醇、α-紫羅蘭醇、α-2,6,6-四甲基-1-環(huán)己烯-1-丙醇、2-甲基-6-乙烯-7-辛烯-2-醇、2,2,6,β,7-四甲基雙環(huán)[4.3.0]壬-1(9),7-二烯-5-醇這些高級醇可以賦予低溫壓榨杏汁甜香、花香,增加杏汁的醇厚感、復雜感,能夠襯托酯香,使杏汁香氣更加完美。

表3 不同工藝處理杏汁的揮發(fā)性物質(zhì)成分分析Table 3 Analysis of volatile compounds in apricot juice treated by different processes

檢測出的揮發(fā)性物質(zhì)中酯類物質(zhì)種類最多,賦予杏果實及杏汁果香和花香的香氣特征,增加的多樣性、復雜性和愉悅性[22]。杏果實及不同工藝處理的2種杏汁中共檢出21種酯類物質(zhì),低溫壓榨杏汁、果膠酶酶解杏汁、杏果實中分別有11、10、9種,共有的酯類為2種,分別鄰苯二甲酸二丁酯、谷氨酸二(異丁基)酯。前者含量較高,杏果實、低溫壓榨杏汁、果膠酶酶解杏汁含量分別為0.24、2.97、2.48 mg/mL,賦予杏果實及不同處理杏汁芳香氣味。杏果實與低溫壓榨杏汁共有的酯類物質(zhì)為5種,與杏果實相比低溫壓榨杏汁特有的揮發(fā)性物質(zhì)有6種,其中辛酸甲酯、壬酸甲酯、苯甲酸甲酯分別賦予低溫壓榨杏汁柑橘味、椰子味及西梅、香草、橙子味等。

酮類物質(zhì)是杏果實中是常見的香氣物質(zhì)之一,杏果實及不同工藝處理的2種杏汁中共檢出13種酮類物質(zhì),果膠酶酶解杏汁、低溫壓榨杏汁、杏果實中分別為6、5、7種,共有的酮類為2種,分別是紫羅蘭酮、2-甲基-3-庚酮,其中紫羅蘭酮在低溫壓榨杏汁中含量較高為1.42 mg/mL,在杏果實和果膠酶酶解杏汁含量分別為0.07、0.98 mg/mL。與杏果實相比,低溫壓榨杏汁特有的物質(zhì)有二氫脫氫-β-紫羅蘭酮和α-紫羅蘭酮,含量分別為0.82、0.24 mg/mL。

醛類物質(zhì)賦予杏果實及杏汁果香及脂香,杏果實及不同工藝處理的2種杏汁中共檢出15種醛類物質(zhì),杏果實、低溫壓榨杏汁、果膠酶酶解杏汁中分別有12、9、6種,共有的醛類為3種,分別為苯甲醛、α,4-二甲基-3-環(huán)己烯-1-乙醛、3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲醛,其中苯甲醛的含量較高,低溫壓榨杏汁中含量最高為1.23 mg/mL,其次是果膠酶酶解杏汁、杏果實,含量分別0.31、0.07 mg/mL,使杏果實及不同處理2種杏汁呈現(xiàn)杏仁、焦糖味。杏果實與低溫壓榨杏汁共有的醛類物質(zhì)還有正己醛、β-環(huán)檸檬醛、(E,E)-2,4-己二烯醛、(E)-2-己烯醛4種,其中杏果實中正己醛含量較高為5.35 mg/mL,賦予杏果實青草、牛脂香;β-環(huán)檸檬醛有薄荷味,杏果實與低溫壓榨杏汁的含量分別為0.21、0.24 mg/mL;低溫壓榨杏汁中(E)-2-己烯醛含量較高為4.10 mg/mL賦予杏汁新鮮的蘋果味。

烯類物質(zhì)賦予杏果實及杏汁木香及果香,杏果實及不同工藝處理的2種杏汁共檢出17種烯類物質(zhì),果膠酶酶解杏汁、低溫壓榨杏汁、杏果實中分別為12、8、8種,共有的烯類為5種,分別為異松油烯、巨豆4,6(Z),8(E)-三烯、β-月桂烯、α-紫羅烯、D-檸檬烯,其中異松油烯賦有青香、木香,低溫壓榨杏汁、杏果實、果膠酶酶解杏汁的含量分別為0.61、0.09、0.55 mg/mL;β-月桂烯具有甜橘味和香脂氣,低溫壓榨杏汁、杏果實、果膠酶酶解杏汁含量分別為0.37、0.09、0.22 mg/mL;D-檸檬烯具有柑橘、薄荷味,低溫壓榨杏汁、杏果實、果膠酶酶解杏汁中含量分別為0.33、0.01、0.27 mg/mL。

酸類和酚類是的重要協(xié)調(diào)成分,影響杏果實及杏汁的口感和品質(zhì)。杏果實及不同工藝處理的2種杏汁中共檢出8種酸類,低溫壓榨杏汁、果膠酶酶解杏汁、杏果實,種類分別為5、5、2種,共有的酸類物質(zhì)僅乙酸1種,賦予杏果實及杏汁酸味、干酪味。杏汁中未檢出酚類物質(zhì),不同工藝處理的2種杏汁中共檢出5種酚類物質(zhì),共有的酚類物質(zhì)為3-甲氧基-5-甲基苯酚,低溫壓榨杏汁、果膠酶酶解杏汁揮發(fā)性物質(zhì)含量分別為1.91、0.14 mg/mL,其中低溫壓榨杏汁特有的丁香酚含量為0.72 mg/mL,賦予低溫壓榨杏汁丁香的香氣。

3 討論與結(jié)論

通過對杏果實及不同工藝處理的2種杏汁理化指標進行分析和鑒定,結(jié)果發(fā)現(xiàn):低溫壓榨杏汁的總糖、可溶性固形物、可溶性果膠、可溶性蛋白質(zhì)含量均高于杏果實及果膠酶酶解杏汁;通過對不同工藝處理的2種杏汁相比較,低溫壓榨杏汁的澄清度、L*值、褐變指數(shù)含量均優(yōu)于果膠酶酶解杏汁,可能是由于杏果實在冷凍與解凍交替過程中,由于冰晶的多次反復生長和冰晶再結(jié)晶引起的機械作用,破壞了細胞壁、細胞膜等組織結(jié)構(gòu),加劇了細胞內(nèi)汁液的溶出,使其含量增加。

本研究結(jié)果與張方方等[23]探究凍融次數(shù)對巨峰葡萄出汁率和品質(zhì)的關(guān)系的研究結(jié)果一致,1次凍融可以提高巨峰葡萄出汁率,且保持其原有品質(zhì);與王紫夢等[24]的研究結(jié)果一致,即冷凍預處理后的刺葡萄榨汁對花色苷含量影響不大,冷凍預處理后的刺葡萄榨出的汁比冷藏后直接榨汁的顏色更紅;與NADULSKI等[25]在研究胡蘿卜和大黃預處理對汁液提取效率和性質(zhì)影響的結(jié)論一致,冷凍預處理可提高提取效率。

經(jīng)SPME技術(shù)提取,且采用GC-MS對杏果實及不同工藝處理的2種杏汁的揮發(fā)性物質(zhì)進行分析和鑒定,共檢測出118種揮發(fā)性物質(zhì)成分,包括醇類、酮類、酯類、醛類、烯類、酸類、酚類及其他類物質(zhì)分別為19、13、21、15、17、8、5和20種。低溫壓榨杏汁中檢測出種類最多,為72種,其次是果膠酶酶解杏汁,檢測出63種揮發(fā)性物質(zhì),而杏果實僅檢出揮發(fā)性物質(zhì)56種。低溫壓榨杏汁中芳樟醇、α-松油醇、香葉醇、順式-香葉醇等杏的特征香氣物質(zhì)比杏果實及果膠酶酶解杏汁的含量高,說明低溫壓榨杏汁有清甜的花香和果香,具有較濃郁的杏特征香氣。