兩種濃縮工藝?yán)笾χ膿]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

趙 芳，吳繼軍*，曹清明，徐玉娟，肖更生，溫 靖，唐道邦，林 羨

(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工公共實驗室，廣東 廣州 510610；2.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004)

兩種濃縮工藝?yán)笾χ膿]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

趙 芳1,2，吳繼軍1,*，曹清明2，徐玉娟1，肖更生1，溫 靖1，唐道邦1，林 羨1

(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工公共實驗室，廣東 廣州 510610；2.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004)

采用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)和結(jié)冰-解凍兩種方法濃縮荔枝汁，共得到6種液體。運用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對這6種液體和荔枝原汁的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行對比分析。同時將兩種濃縮方法進行比較。結(jié)果表明：不同濃縮方法得到的荔枝汁揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類有所不同，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮得到的濃縮荔枝汁揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類總數(shù)少，且有煮熟味，失去了荔枝原汁大部分揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，而其餾出液中含有很多揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，種類和數(shù)量較多。而結(jié)冰-解凍濃縮法得到濃縮汁的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和數(shù)量豐富，無煮熟味，基本保留了荔枝的原有風(fēng)味，而其剩余液中除乙醇外的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量很少。

荔枝汁；揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)；真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮；結(jié)冰-解凍濃縮；固相微萃取；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

荔枝(Litchi chinensisSonn.)又名丹荔、火山荔、離支、麗枝、勒荔，屬無患子科常綠喬木。種植歷史已超過2200年。荔枝主產(chǎn)于亞洲，是我國華南地區(qū)的主要特色水果。廣東是我國最大的荔枝產(chǎn)地，2009年荔枝產(chǎn)量達94.56萬t，占全國荔枝產(chǎn)量60%以上。荔枝及其加工制品深受國內(nèi)外消費者青睞，其產(chǎn)業(yè)對我國南方經(jīng)濟貿(mào)易發(fā)展起到了很好的推動作用，在國際和國內(nèi)市場上具有很高的經(jīng)濟價值[1]。《荔枝圖序》記載荔枝“一日而色變，二日而香變，三日而味變，四五日外色香味盡去矣”。荔枝因其加工過程中風(fēng)味變化迅速而受到國內(nèi)外研究人員的關(guān)注，現(xiàn)已對部分荔枝品種風(fēng)味物質(zhì)種類[2-5]、荔枝加工前后及過程中風(fēng)味物質(zhì)變化[6-8]和荔枝產(chǎn)品[9-11]的風(fēng)味物質(zhì)等進行研究。荔枝在某些加工單元(如：超濾和滅菌)前后風(fēng)味物質(zhì)變化很大[12]，易產(chǎn)生煮熟味。目前有研究人員致力于消除煮熟味的研究[13]，但煮熟味產(chǎn)生機理方面的研究未見報道。

濃縮果汁的加工目的是在保留水果特有風(fēng)味的基礎(chǔ)上，便于水果的保藏和運輸。果汁的濃縮工藝在工業(yè)上以真空薄膜濃縮最為普遍，其加工方式為熱加工，是指使用薄膜蒸發(fā)器進行的一種減壓操作，其實驗室設(shè)備為真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮設(shè)備。冷凍濃縮是非熱加工方式的一種，其原理是結(jié)冰后去除冰晶后得到濃縮汁，但該方法設(shè)備十分昂貴，國內(nèi)應(yīng)用較少。本實驗研究了一種結(jié)冰-解凍濃縮方法，原理是果汁低溫結(jié)冰后，先解凍的部分糖度較高，可以在低溫下實現(xiàn)果汁的濃縮，結(jié)冰-解凍濃縮法為低溫濃縮方法的一種，是一種自然現(xiàn)象，在生物和食品工業(yè)中，低溫濃縮可以有望得到富含營養(yǎng)、具有生物活性和具有好的感官價值的產(chǎn)品[14]。本實驗比較研究真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮工藝和結(jié)冰-解凍濃縮工藝下荔枝濃縮汁、復(fù)原汁、餾出液和剩余液的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，目的是得到能保持荔枝特有風(fēng)味、風(fēng)味劣變少的濃縮方法，為我國荔枝加工產(chǎn)業(yè)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

荔枝汁(15.84°Brix) 廣州市從化順昌源綠色食品有限公司。

正構(gòu)烷烴標(biāo)樣(C5～C20) 美國AccuStandard公司。

1.2 儀器與設(shè)備

RFM340＋數(shù)顯折射計 英國Bellingham＋Stanley (B＋S)公司；BCD-226ST V型Haier冰箱 青島海爾股份有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；HX-1050恒溫循環(huán)器 北京德天佑科技發(fā)展有限公司；6890N/5975B氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國安捷倫科技有限公司；固相微萃取手動進樣器、50/30μ m DVB/CAR/PDMS(Gray/plain Hub)固相微萃取纖維頭 美國Supelco公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司。

1.3 方法

1.3.1 固相微萃取樣品制備方法

在國際貨物貿(mào)易談判中，優(yōu)秀的外貿(mào)專業(yè)性人才必不可少，這將在很大程度上決定著茶葉出口的價格條款及運輸條件等一系列程序。擁有善于談判，充分爭取我方利益的外貿(mào)人才無疑是給出口帶來諸多好處。但江西省的茶葉出口中缺乏擁有豐富茶葉知識以及外貿(mào)經(jīng)驗豐富的人才。

取荔枝汁樣品溶液3mL于15mL頂空樣品瓶，密封，于水浴溫度40℃，磁力攪拌速度20r/min條件下萃取平衡20min，將萃取纖維頭在氣相色譜進樣口解吸5min，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測分析。

1.3.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測方法

色譜條件：Agilent 6890N氣相色譜儀，Agilent HP-5MS毛細管柱(30.0m×250μm，0.25μm)，載氣為He，流速為1mL/min，進樣口溫度250℃，不分流進樣。升溫程序：初始溫度35℃，保持5min，以5℃/min的升溫速率升溫至130℃，保持5min，再以10℃/min的升溫速率升溫至250℃，保持5min。

質(zhì)譜條件：Agilent 5975MSD質(zhì)譜，電子電離(electron ionization，EI)離子源，離子源溫度230℃，接口溫度280℃，掃描質(zhì)量范圍10～450u。

1.3.3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析方法

峰面積歸一化法。采用Xcalibur軟件處理試驗數(shù)據(jù)，計算機檢索與NIST05譜庫匹配，并結(jié)合保留指數(shù)[11]來確定未知化合物，當(dāng)匹配度＞80(最大值為100)時，予以確認鑒定結(jié)果。由于不同文獻的保留指數(shù)存在一定差異，本實驗以測定的保留指數(shù)與文獻差異1%為檢索尺度。

1.3.4 兩種濃縮工藝

真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮：將100mL荔枝汁置于500mL圓底燒瓶中，在真空度0.095MPa，轉(zhuǎn)速60r/min，水浴溫度60℃，水浴時間15min工藝條件下進行濃縮。此圓底燒瓶中的液體為濃縮汁，而經(jīng)過加熱冷凝至接收瓶內(nèi)的液體為餾出液。

結(jié)冰解凍濃縮：將100mL荔枝汁置于帶蓋玻璃瓶中，在凍結(jié)溫度－20℃條件下凍結(jié)，然后常溫(28℃±1℃)解凍。隨著解凍時間的延長，解凍液中可溶性固形物的含量逐漸減少。以某一時刻解凍液中可溶性固形物的含量等于15.84°Brix為分界點，將荔枝汁分為兩部分：濃縮汁與剩余液，即已融化的液體為濃縮汁，冰塊融化后為剩余液。

將以上兩種濃縮汁分別用蒸餾水稀釋至可溶性固形物15.8°Brix，得到兩種復(fù)原汁。

濃縮工藝流程，如圖1所示。

圖1 兩種不同濃縮工藝流程圖Fig.1 Two Different Ways of Concentration process chart

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種不同濃縮工藝?yán)笾χ牡湫蛽]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

圖2 揮發(fā)性風(fēng)味成分的總離子流圖Fig.2 Total ion current chromatograms of volatile aromatic compounds in condensed litchi juice and distillate

圖2為兩種濃縮工藝的荔枝復(fù)原汁及荔枝原汁中風(fēng)味物質(zhì)的分析結(jié)果，從中可以看出，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)復(fù)原汁的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類較少，結(jié)冰-解凍復(fù)原汁保留了較多的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。經(jīng)氣相-質(zhì)譜聯(lián)用分析，結(jié)果見表1。荔枝原汁共鑒定出30種可揮發(fā)風(fēng)味物質(zhì)，所占比例較大的為乙醇、乙酸乙酯、2-甲基丁醛、乙酸、異戊醇、2-甲基-1-丁醇和1-甲氧基-3,7-二甲基-2,6-辛二烯。將相對含量0.1%以上，且具有已知芳香氣味的物質(zhì)劃分為典型揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，那么荔枝原汁含有13種典型揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，分別為：乙酸乙酯、2-甲基丁醛、乙酸、乙酸異戊酯、蘑菇醇、β-月桂烯、D-檸檬烯、甲基苯乙基醚、芳樟醇、四氫-4-甲基-2-(2-甲基-1-丙烯基)-二氫吡喃、4-萜烯醇、正癸醛和香葉醇，占風(fēng)味物質(zhì)總量的25.36%。真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮汁的典型風(fēng)味物質(zhì)共有6種，其中僅2種與原汁相同，分別為2-甲基丁醛和乙酸，其他4種為乙偶姻、辛醛、壬醛和苯乙醇，而結(jié)冰-解凍濃縮汁的典型風(fēng)味物質(zhì)共19種，與原汁中的典型風(fēng)味物質(zhì)相比缺少β-月桂烯和芳樟醇。

從以上7種液體中鑒定出48種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。其中，荔枝原汁與兩種濃縮汁共有的成分為：2-甲基丁醛、乙酸、反式2,3-丁二醇和2,3-丁二醇。荔枝原汁與兩種復(fù)原汁共有的成分為：反式2,3-丁二醇、(1α,4A α,8Aα)-1,2,3,4,4a,5,6,8A-8H-7-甲基-4-亞甲基-1-(1-甲基乙基)-萘和(1α,4Aα,8Aα)-1,2,4A,5,6,8A-6H-4,7-二甲基-1-(1-甲基乙基)-萘。對比發(fā)現(xiàn)：復(fù)原后風(fēng)味物質(zhì)發(fā)生明顯變化，這是由于在復(fù)原過程中濃度的變化引起風(fēng)味物質(zhì)在氣-液兩相分配系數(shù)發(fā)生了改變。表1中的六甲基-環(huán)三硅氧烷和八甲基-環(huán)四硅氧烷可能來自色譜柱流失成分，并不是荔枝汁本身含有的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

據(jù)國外相關(guān)報道[23-25]，荔枝中的香葉醇和香葉醛對香氣有顯著貢獻。從表1可以看出，只有荔枝原汁、結(jié)冰-解凍濃縮法得到的3種液體中含有香葉醇，而真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮法得到的3種液體中均不含有香葉醇。真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮可破壞荔枝風(fēng)味，結(jié)冰-解凍濃縮可保留荔枝風(fēng)味。

2.2 兩種不同濃縮工藝?yán)笾χ膿]發(fā)性物質(zhì)種類比較

由表1可知：在相同萃取條件下，檢測出荔枝原汁、真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮汁、真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮復(fù)原汁、真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮餾出液、結(jié)冰-解凍濃縮汁、結(jié)冰-解凍復(fù)原汁、結(jié)冰-解凍剩余液的風(fēng)味物質(zhì)種類分別為30、10、11、21、40、25、19種。從揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類的數(shù)量來看，結(jié)冰-解凍濃縮法較好，它保留的荔枝汁香氣種類較多。濃縮果汁進行復(fù)原后，與濃縮汁相比，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法得到的復(fù)原汁揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類基本不變，而結(jié)冰-解凍濃縮法得到的復(fù)原汁揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)減少的種類數(shù)量占總數(shù)量的37.50%，說明果汁的復(fù)原過程會造成揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分的損失；與餾出液和剩余汁相比，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮汁風(fēng)味物質(zhì)種類數(shù)量大約占餾出液的1/2，而結(jié)冰-解凍濃縮汁風(fēng)味物質(zhì)種類數(shù)量大約為剩余液的2倍，可知真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮法的風(fēng)味物質(zhì)損失嚴(yán)重。比較兩種濃縮方法得到的餾出液與剩余液，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮餾出液的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類數(shù)量約為結(jié)冰-解凍濃縮剩余液的3/5，說明熱加工有利于風(fēng)味物質(zhì)揮發(fā)，低溫下可保留部分揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

2.3 兩種不同濃縮工藝?yán)笾χ膿]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分類分析

表1中，對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行的分類統(tǒng)計可知，構(gòu)成荔枝原汁風(fēng)味物質(zhì)種類較多的類型為醇類和烯類，兩者占其風(fēng)味物質(zhì)總數(shù)量的56.67%。真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后，其濃縮汁與復(fù)原汁的風(fēng)味物質(zhì)種類已經(jīng)沒有特別突出的部分，但餾出液保留了部分醇類和醛類風(fēng)味物質(zhì)，數(shù)量突出。結(jié)冰-解凍濃縮后，濃縮汁很好地保留了醇類和烯類物質(zhì)，而且醛類物質(zhì)的數(shù)量也較多，而剩余液中構(gòu)成風(fēng)味物質(zhì)的數(shù)量相對較少。

表1 不同濃縮方法得到的荔枝汁揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的比較Table 1 Comparison of volatile aromatic compounds identified in original and condensed litchi juice

2.4 兩種不同濃縮工藝?yán)笾χ膿]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量分析

根據(jù)表1可以看出：總體上，各種濃縮汁中醇類物質(zhì)相對含量較高，它們是構(gòu)成荔枝汁風(fēng)味的主體成分之一。荔枝原汁的主要揮發(fā)性風(fēng)味成分是醇類和酯類物質(zhì)，其次是烯類、酸類、雜環(huán)類、醛類、芳香烴類，而醚類和酮類相對含量較少，對荔枝原汁風(fēng)味的貢獻不大。真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮得到的濃縮汁及復(fù)原汁中，醇類和酸類為主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。與原汁相比，醇類物質(zhì)相對含量減少而酸類物質(zhì)的相對含量明顯增加，而醇類和酸類所占比例基本相同。餾出液的醇類物質(zhì)相對含量大約是真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮汁的2倍，是其復(fù)原汁的將近3倍，說明在熱加工中易造成醇類物質(zhì)的損失。結(jié)冰-解凍濃縮汁及復(fù)原汁中相對含量較多的是醇類和酯類物質(zhì)，且濃縮汁中其他類型的風(fēng)味物質(zhì)相對含量與原汁相比，相差不大。剩余液中相對含量最多的是醇類物質(zhì)。

2.5 兩種不同濃縮工藝?yán)笾χ瓝]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對分子質(zhì)量分析

對表1中風(fēng)味物質(zhì)的相對分子質(zhì)量分類統(tǒng)計后，得圖3。

圖3 不同濃縮工藝對荔枝汁揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對分子質(zhì)量的影響Fig.3 Effects of two different condensation methods on the relative contents of volatile compounds with different molecular weights in condensed litchi juice

從表1和圖3可以看出，相對分子質(zhì)量100～150的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)不多，但相對含量豐富。相對分子質(zhì)量150～200的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)數(shù)量相對較多，但相對含量較低。結(jié)冰-解凍濃縮汁和其復(fù)原汁與荔枝原汁相比，由于濃縮汁和復(fù)原汁大部分風(fēng)味物質(zhì)損失于剩余液中，少量在空氣中散失，乙醇為易揮發(fā)物質(zhì)，因此在兩相的分配系數(shù)的改變導(dǎo)致了除了相對分子質(zhì)量小于50的物質(zhì)(乙醇)的相對含量稍有增加外，在其他相對分子量范圍內(nèi)，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量變化不明顯。由于真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮的減壓加熱使揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)沸點降低，揮發(fā)并富集于餾出液中，以相對分子質(zhì)量小于50的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量居多。因此，會出現(xiàn)濃縮汁和復(fù)原汁中均不含有相對分子質(zhì)量小于50揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的現(xiàn)象。相對分子質(zhì)量50～100相對含量突出的果汁是真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮的濃縮汁和復(fù)原汁，且真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮汁在復(fù)原后相對分子質(zhì)量50～100的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量減少，而相對分子質(zhì)量＞200的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量增加明顯。

3 結(jié) 論

采用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮法和結(jié)冰-解凍濃縮法濃縮荔枝汁，并用頂空固相微萃取提取了7種液體的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)合GC-MS分析鑒定其風(fēng)味成分。兩種不同濃縮方法得到的荔枝揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有所不同。采用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮法得到的濃縮果汁有煮熟味，其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)因減壓受熱而損失，富集于餾出液中。采用結(jié)冰-解凍濃縮法得到的濃縮果汁無煮熟味，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)物質(zhì)種類豐富，基本保留了荔枝原有風(fēng)味。

從揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)角度看，濃縮荔枝汁采用結(jié)冰-解凍濃縮法要優(yōu)于真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮法。

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Effects of Two Different Condensation Methods on Volatile Aromatic Compounds in Litchi Juice

ZHAO Fang1,2，WU Ji-jun1，*，CAO Qing-ming2，XU Yu-juan1，XIAO Geng-sheng1，WEN Jing1TANG Dao-bang1，LIN Xian1
(1. Guangdong Open Access Laboratory of Agricultural Produce Processing, Sericulture and Agro-Food Processing Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510610, China；2. College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

Two different condensation methods, rotary thin film vacuum evaporation and freeze-thawing, were separately used to condense litchi juice, producing 6 samples. The volatile aromatic compounds in litchi juice and 6 condensed samples were comparatively analyzed by headspace solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME and GC-MS). The condensed litchi juice samples showed variations in volatile aromatic compound profiles. Compared with freezethawing, rotary thin film vacuum evaporation resulted in a reduction of the number of volatile compounds found in condensed litchi juice. The litchi juice condensed by rotary thin film vacuum evaporation had a cooked taste and lacked most of the volatile compounds found in original litchi juice and more volatile compounds were found in the distillate in large quantities. In contrast, the litchi juice condensed by freeze-thawing was found to maintain most of the volatile compounds found in original litchi juice in large quantities and have no cooked taste and all volatile compounds except alcohol were found in the distillate in very small quantities.

litchi juice；volatile aromatic compounds；rotary thin film vacuum evaporation；freeze-thawing condensation；headspace solid phase micro-extraction；GC-MS

TS207.3；TS255.44

A

1002-6630(2012)18-0156-06

2011-08-05

國家基金委-廣東省聯(lián)合基金項目(U0731005)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(200903043-03)；粵港關(guān)鍵領(lǐng)域重點突破項目(2008A024200008)；廣東省科技項目(2009B040600003；2009A060800033)；廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目(2008A090400015)

趙芳(1986—)，女，碩士研究生，研究方向為果蔬深加工。E-mail：xiaofangziji@yahoo.com.cn

*通信作者：吳繼軍(1976—)，男，研究員，碩士，研究方向為果蔬深加工。E-mail：wujijun@126.com