超高壓處理對草莓漿香氣成分的影響

郭曉暉，方國姍，唐會周，令 博，明 建,2,*

(1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400715)

超高壓處理對草莓漿香氣成分的影響

郭曉暉1，方國姍1，唐會周1，令 博1，明 建1,2,*

(1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400715)

為了探討超高壓(UHP)處理對草莓漿香氣成分的影響，將鮮榨草莓漿經不同壓力高壓處理后，采用頂空固相微萃取(SPME)富集，用氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)檢測超高壓處理前后草莓漿香氣成分的變化，并用面積歸一化法測定各種成分的相對含量。結果表明：超高壓處理后草莓漿香氣成分發生明顯改變，其中以丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸乙酯、2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮等發揮主導作用的酯類和醛類等香氣物質含量增加最為顯著，說明超高壓處理可有效增強草莓漿的特征香氣。綜合分析可得，300MPa超高壓處理可有效保留和增強草莓漿主要香氣成分含量和種類。因此對草莓加工而言，超高壓處理是一種很有前景的冷加工技術。

草莓漿；固相微萃取；超高壓；香氣成分；氣-質聯用

草莓屬薔薇科，多年生宿根性草本植物，其果實具有色紅艷麗、柔嫩多汁、酸甜可口、濃郁芳香且營養豐富等特點。此外，草莓對人體還可發揮清熱解毒、生津止渴和利尿止瀉等多種健康功效，因此有“水果皇后”之美稱[1]。然而，草莓果實具有收獲季節性強、時間短，且不耐貯存和運輸的缺點，給鮮銷草莓帶來很大困難，所以目前主要采用榨汁并經高溫殺菌的方式予以解決，但草莓屬熱敏性水果，高溫殺菌后往往會減弱其香氣濃度，并伴隨異味的產生，將嚴重影響產品的可接受程度[2]。高流體靜壓又稱超高壓(ultra high pressure，UHP)，是指在室溫或較低溫度條件下將物料放入液體介質中，利用100～1000MPa壓力產生的極高靜壓影響細胞形態，使形成生物高分子立體結構的氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價鍵發生變化，達到殺菌、鈍酶以及物料改性的目的。作為一種純物理加工過程，該技術可有效保持食品的色香味形并可降低對生態環境的破壞，因此是目前研究最多、產業化程度最高的非熱加工技術之一[3]。近年來，國內外許多學者已利用超高壓技術對果蔬制品開展了多項研究，通過研究顯示，水果果肉或果汁經超高壓處理后不僅起到了殺菌并延長保鮮期的目的，而且其原有營養成分和色澤也可得以較好保留。此外，與傳統熱加工方式相比，由于超高壓技術在低溫下進行，不僅避免了加工過程中的香氣損失，而且可激活某些酶的活性，使果蔬汁的某些潛在香味成分得以釋放，因此超高壓技術在果蔬制品的加工中具有廣闊的應用前景[4-7]。

本研究以新鮮草莓為原料，經榨汁后通過不同條件超高壓處理，利用頂空固相微萃取(SPME)裝置提取超高壓處理前后草莓漿的揮發性成分，并對其香味成分的變化進行氣相色譜-質譜(GC-MS)分析，旨在為超高壓技術在果蔬汁中的應用研究以及草莓深加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

草莓，品種為“豐香”，采于重慶市江津區慈云鎮草莓果園，全熟，無損傷、無病蟲害，當天運回立即處理。

HPP-L3型超高壓處理設備 天津華泰森淼生物工程技術有限公司；GC-MS-QP2010氣相色譜-質譜聯用儀日本島津公司；固相微萃取裝置、50/30μm萃取頭(二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷，DVB/CAR/ PDMS)、樣品瓶(15mL帶聚四氟乙烯瓶蓋) 美國Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 草莓漿的制備

選取成熟度適中，形態良好，無損傷、無病蟲害的草莓果實，去蒂，打汁后，裝于聚乙烯的塑料袋中，用真空封口機封口，貯藏于4℃的冰箱內，次日清晨進行超高壓處理。

1.2.2 超高壓處理

將包裝好的樣品置于高壓容器內，密閉，采用高壓泵由底部輸送傳壓介質，樣品采用固定保壓時間20min，選取 200、300、400、500MPa四個壓力等級進行超高壓處理，以上操作溫度均為25℃，超高壓處理后的樣品于4℃的冰箱內保存。以未經過超高壓處理組為空白對照組。

1.2.3 香氣成分的測定

1.2.3.1 樣品的制備

采用固相微萃取方法制備樣品：稱取5g待測樣品，研磨均勻，轉移至15mL頂空瓶中，加入磁力攪拌子，使用50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭、固相微萃取裝置在40℃條件下頂空吸附30min后，將萃取頭插入GC進樣口，解析5min。

1.2.3.2 色譜條件

色譜柱：DB-FFAP 石英毛細柱(30m×0.25mm，0.25μm)；載氣：氦氣；進樣口溫度：230℃，無分流進樣。升溫程序：起始溫度4 0℃，保持2 min，以4℃/min升至80℃不保持，再以10℃/min升至240℃，保持5min。

1.2.3.3 質譜條件

接口溫度230℃，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，離子化方式EI，電子能量70eV，質量掃描范圍35～350m/z。

(1)展柜的全封閉照明。全封閉照明的展柜常見于博物館和珠寶首飾店的珍品展示。大多采用上部照明，主燈光放在展柜的頂部，再通過均光片磨砂玻璃用于均勻光源，光源采用投光式、上下四槽隱光燈型等，同時展柜內配合低壓鹵素射燈，用以避免對參觀者造成炫光。

1.2.3.4 數據分析

運用計算機檢索并與圖譜庫(NIST05)的標準質譜圖對照，結合有關文獻[8-11]，確認香氣物質的各個化學成分，按峰面積歸一化法算出樣品中各個組分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 不同壓力對草莓漿香氣成分的影響

表1 不同超高壓處理對草莓漿香氣成分的相對含量Table 1 Aroma components of strawberry juice subjected to various UHP treatments %

續表1 %

由表1可知，各組草莓漿中香氣成分主要由酯類、醛類、醇類和芳香族類物質所構成，其中酯類和醛類物質含量達到了總量的一半以上，這些物質呈現出似清鮮香、花香、果香及蜜甜等香味，它們混合構成了草莓特有的香味和風格，草莓原漿中共鑒定出34種物質，其中酯類物質(20種)占45.79%，醛類物質(3種)占44.22%，醇類物質(1種)占3.16%，萜烯類物質(1種)占0.34%，酮類物質(2種)占0.46%，烷烴類物質(2種)占1.27%，酸類物質(1種)占0.15%，芳香族物質(1種)占2.46%，其他類物質(2種)占0.84%，與草莓原漿相比，經不同壓力處理后各組草莓漿香氣成分種類增加，其中300MPa和400MPa樣品中香氣物質的種類最多，達到了51種，占總質量分數的99.00%和98.38%，其他壓力條件下樣品的香氣物質含量依次為500MPa時47種，相對含量98.77%；200MPa時39種，相對含量98.80%。而與草莓原漿中各類香氣物質相比，超高壓處理后各樣品中酯類和醛類變化最為顯著，其中200MPa樣品的酯類物質(21種)占53.6%， 醛類物質(4種)占37%；300MPa樣品的酯類物質(26種)占52.07%，醛類物質(8種)占36.82%；400MPa樣品的酯類物質(23種)占54.41%，醛類物質(9種)占37.64%；500MPa樣品的酯類物質(23種)占51.61%，醛類物質(5種)占36.68%，其他各類物質的變化均不明顯。

草莓果實有自己獨特的香型，至今已知草莓香氣中的化合物在300種以上，草莓在加工過程中，其香氣成分很容易改變，國內外研究工作者對草莓和草莓漿中的香氣成分研究報道較多，草莓的香氣成分以酯類、醇類、醛類和羧酸類為主[12-14]，與本實驗結果相同。據報道[15-17]，丁酸和己酸甲酯或己酸乙酯、4-甲氧基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮、2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮等是草莓果實中最主要的香氣成分，除2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮外，本實驗均有檢出。

2.2 草莓漿中主要的特征香氣成分

不同超高壓壓力梯度草莓漿通過分析檢測，確定了草莓漿中的主要特征香氣成分作為考察對象，草莓漿特征香氣成分都是香氣物質各類別含量靠前的成分，本實驗著重研究超高壓處理過程中這些特征香氣成分的變化情況。

圖1 超高壓處理對主要酯類相對含量的影響Fig.1 Effect of UHP on relative contents of major esters

由圖1可知，超高壓處理對草莓漿中酯類香氣成分影響較大。與空白對照組相比，200MPa處理后乙酸甲酯相對含量明顯下降，但隨著壓力的增加，在300MPa時下降不明顯，當壓力增加到400MPa和500MPa時，乙酸甲酯相對含量比300MPa更高，在300MPa時乙酸甲酯的相對含量最低，丁酸甲酯變化趨勢與乙酸甲酯相同；草莓漿經不同超高壓處理后，隨壓力增加，乙酸乙酯相對含量呈增加趨勢，與空白對照相比，200MPa時增加明顯，但隨著壓力的增加，上升趨勢減緩，300MPa時較200MPa其相對含量有所降低，400MPa時其相對含量最高，500MPa處理比400MPa處理更低。草莓漿經超高壓處理后，己酸甲酯相對含量增加，但受壓力影響不大。

2.2.2 超高壓處理對草莓漿中主要醛類成分的影響

圖2 超高壓處理對主要醛類相對含量的影響Fig.2 Effect of UHP on relative contents of major aldehydes

由圖2可知，不同壓力梯度超高壓處理草莓汁，對己醛的相對含量影響不大，草莓漿經400MPa處理后，略高于其他壓力梯度。反-2-己烯醛是草莓漿中含量最多的香氣成分，與空白對照組相比，草莓漿經200MPa處理后反-2-己烯醛的相對含量有所下降，但隨著壓力增加，相對含量變化不明顯。

2.2.3 超高壓處理對草莓漿中主要酮類和醇類成分的影響

圖3 超高壓處理對草莓漿中主要酮類和醇類相對含量的影響Fig.3 Effect of UHP on relative contents of major ketones and alcohols

由圖3可知，草莓漿受超高壓處理后，沉香醇相對含量沒有固定的變化趨勢，與空白對照組相比，經200MPa處理的草莓漿沉香醇相對含量比空白對照組多，在所有的壓力梯度中，300MPa處理后的草莓漿沉香醇相對含量最高。草莓漿香氣成分中4-甲氧基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮相對含量較小(0.28%)，經200MPa超高壓處理后上升至0.43%，上升幅度大，隨著壓力的增加，相對含量變化不明顯。

3 結 論

草莓漿含有香氣成分34種，經超高壓處理后香氣成分種類增加，以300MPa和400MPa處理后增加的種類最多，達到51種。超高壓處理可有效增強草莓漿的丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸乙酯、2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮等特征香氣的相對含量。酯類成分相對含量在高壓處理下有所增加，幾種特征酯類也有同樣趨勢，但乙酸甲酯與其相反。超高壓處理果漿壓力一般大于300MPa，研究發現，一些特征香氣成分相對含量在壓力增大時有減少的趨勢，400MPa處理和300MPa處理后香氣差異不明顯，從能源節約角度出發，超高壓處理草莓漿選擇300MPa為宜。

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Effect of Ultra High Pressure Treatment on Aroma Components of Strawberry Juice

GUO Xiao-hui1，FANG Guo-shan1，TANG Hui-zhou1，LING Bo1，MING Jian1,2,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China；2. Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, Chongqing 400715, China)

In order to explore the effect of ultra high pressure (UHP) treatment on aroma components of strawberry juice, fresh strawberry juice was subjected to UHP treatment under different pressure levels. The volatile aromatic compounds of strawberry juice were isolated by solid-phase microextraction (SPME) and analyzed by capillary gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The relative contents of aroma components were determined by area normalization method. The results showed that UHP treatment caused great changes to aroma components of strawberry juice. The predominant aroma compounds including butyric acid methyl ester, caproic acid methyl ester, caproic acid ethyl ester and 2,5-2 methyl-4-hydroxyl-3(2H)-furan ketone were increased most obviously. Thus, UHP treatment is effective in enhancing the characteristic aroma of strawberry juice. Collectively, our findings indicate that the kinds and amounts of predominant aromatic components in strawberry juice can be effectively retained or even increased during 25 min of UHP treatment at 300 MPa. In conclusion, UHP treatment holds promise as a cold processing technique for strawberry juice.

strawberry juice；solid-phase microextraction；ultra high pressure；aroma components；GC-MS

R972.6

A

1002-6630(2012)11-0039-04

2012-03-13

郭曉暉(1986—)，男，碩士研究生，研究方向為食品化學與營養學。E-mail：guo-xiaohui@163.com

*通信作者：明建(1972—)，男，副教授，博士，研究方向為食品化學與營養學。E-mail：mingjian1972@163.com