菠蘿原汁真空微波濃縮前后揮發性成分變化研究

吳繼軍， 徐玉娟， 肖更生， 唐道邦， 溫 靖， 林 羨

(廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所，廣東廣州 510610)

菠蘿原汁真空微波濃縮前后揮發性成分變化研究

吳繼軍， 徐玉娟， 肖更生， 唐道邦， 溫 靖， 林 羨

(廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所，廣東廣州 510610)

菠蘿濃縮汁是菠蘿最主要的加工產品，在常規的加熱濃縮過程中通常伴隨著易揮發的香氣成分損失．為了探明最容易揮發損失的香氣成分，同時建立一種鑒別菠蘿汁飲料是由鮮榨菠蘿汁還是由菠蘿濃縮還原汁生產的方法，進行了菠蘿原汁的真空微波快速濃縮前后揮發性成分的變化規律研究．采用頂空固相微萃取－氣質聯用方法對菠蘿原汁和菠蘿真空微波濃縮還原汁的揮發性成分進行分析檢測對比．結果顯示菠蘿經真空微波濃縮后消失的成分為己酸甲酯、2-甲基丁酸乙酯和羅勒烯，損失較大的幾種成分分別是D-檸檬烯，十五烷以及古巴烯等．濃縮后增加的成分主要有香葉基丙酮．結果說明己酸甲酯、2-甲基丁酸乙酯、羅勒烯等成分可能是熱濃縮過程中最容易揮發損失的成分，同時這些成分可作為鑒別鮮榨菠蘿汁和濃縮菠蘿汁還原果汁的特征性成分．

菠蘿;真空微波濃縮;頂空固相微萃取;揮發性成分

菠蘿又名鳳梨，是最具特色的熱帶亞熱帶水果，據聯合國糧農組織統計數據顯示，2009年全球菠蘿產量達1 824.2萬t，其中中國菠蘿產量147.7萬t位居世界第五．菠蘿果香濃郁，肉質脆嫩，汁多味甜，十分適合加工成果汁和罐頭．而菠蘿汁飲料通常有兩種類型，一種是由鮮榨菠蘿果汁生產的，另一種是由濃縮菠蘿汁還原后生產的．工業化的濃縮菠蘿果汁生產通常采用真空薄膜濃縮工藝，有些香氣成分在加熱濃縮過程中容易蒸發損失，因此在風味上與鮮榨菠蘿果汁存在一定的差距．究竟在濃縮過程中損失了哪些風味成分，以及如何鑒別鮮榨菠蘿果汁和濃縮還原菠蘿果汁值得進一步研究．

在菠蘿汁揮發性成分研究方面，Takeoka和Umano［1－2］等研究了菠蘿中的芳香成分，發現不同產地不同成熟期的菠蘿香味成分有所不同，酯類是重要的香氣成分．王花俊［3］等采用同時蒸餾萃取法，提取菠蘿果實中的香氣成分，經氣質聯用色譜對菠蘿揮發性香味化合物進行分離和鑒定，確認其中的44種成分，鑒定其主要成分為:6-十八烯酸、十六酸、3-甲硫基丙酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸、辛酸甲酯、己酸甲酯、5-乙酰基－己酸乙酯、糠醛等成分．頂空固相微萃取－氣質聯用方法是最常用的鑒別食品揮發性風味成分的方法［4－5］，何應對［6］等采用固相微萃取方法提取成熟菠蘿的芳香物質，經氣質聯用色譜(GC/MS)分析，應用色譜峰面積歸一法測定各成分的相對含量，共鑒定出29種芳香物質成分，約占總峰面積的91.53%，其中分離出烴類8種(27.6%)、酯類8種(27.6%)、酮類3種(10.3%)、醇類3種(10.3%)、醚類2種(6.8%)，還有酚類、呋喃、酸、雜環、胺類各一種．

菠蘿的香氣成分在加工過程中會產生變化，如Elss［7］等研究顯示菠蘿加工成果醬后，菠蘿鮮果的香氣成分損失很大．潘詠梅［8］等研究了菠蘿汁在加工過程中揮發性風味成分的變化，加工時的熱處理對香氣的影響也非常明顯．菠蘿汁在加熱后有13種鮮汁中的成分未檢測到，辛酸甲酯、癸酸甲酯、辛酸乙酯等成分隨著加熱時間增加而減少．同時有4種新成分被檢測出．畢金峰［9］等采用GC/MS技術，分別對新鮮菠蘿變溫壓差膨化后的菠蘿脆片進行香氣成分檢測，新鮮菠蘿的香氣成分以酯類物質為主，加工會使香氣成分中的酯類物質大量減少，膨化前處理階段使酯類物質從占總峰面積的95.29%減少到40.97%，膨化階段其進一步減少到16.46%．

以上研究均涉及加熱過程對菠蘿揮發性成分變化的研究，而采用濃縮后檢測菠蘿汁前后揮發性成分變化是最直接的方法，但由于生產上薄膜濃縮方法受熱處理時間較長，損失的揮發性成分種類較多，直接檢測濃縮前后的成分難以判斷最容易揮發損失的成分，無法突出重點．由于微波加熱自內而外，具有高效快速的特點，已被應用于果汁的濃縮［10－11］．本文采用了真空微波濃縮方法，研究了菠蘿原汁經真空微波濃縮后的揮發性風味成分變化，以期找出菠蘿濃縮過程中最容易揮發損失的特征性香味成分，并用于鑒別鮮榨菠蘿汁和菠蘿濃縮還原汁．

1 材料與方法

1.1 材料

菠蘿，市售皇后菠蘿，糖度11.19BX;濃縮菠蘿汁還原用水，雙蒸水;正構烷烴標樣(C6～C20)，美國AccuStandard公司．

1.2 主要儀器設備

RFM340+型糖度計，英國Bellingham+Stanley(B+S)公司;6890N/5975B型氣相色譜質譜聯用儀，美國安捷倫科技有限公司;固相微萃取手動進樣器，美國 SUPELCO 公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS型固相微萃取纖維頭，美國SUPELCO公司;RX－10ZK型真空微波濃縮設備，廣州榮興工業微波設備有限公司;氣壓榨汁機，蚌埠市宏宇精密機械廠．

1.3 菠蘿原汁制備方法

菠蘿切片后，采用氣壓榨汁機壓榨一次，得到菠蘿原汁．

1.4 菠蘿原汁真空微波濃縮及濃縮還原汁制備方法

100 mL菠蘿原汁放入帶透氣孔的500 mL玻璃器皿中，打開真空泵，啟動料盤轉動開關，待真空度到－90 kPa，開啟微波，微波功率設置為6 kW，濃縮溫度上限設為60℃，濃縮過程溫度超過60℃則自動關閉微波加熱，濃縮8 min后取出，菠蘿濃縮汁糖度為40.69 Brix．在菠蘿濃縮汁中添加雙蒸水，調節到糖度為11.19 Brix．

1.5 固相微萃取分析方法

將萃取頭插入GC/MS進樣口中，于280℃老化1 h．分別取菠蘿原汁或菠蘿濃縮還原汁樣品溶液5 mL放置在15 mL密封頂空樣品瓶中，將萃取頭通過瓶蓋的橡皮墊插人到頂空瓶中，推出纖維頭，于50℃下頂空萃取30 min．隨后抽回纖維頭，從頂空瓶上拔出萃取頭，再將萃取頭迅速插人GC/MS汽化室，于280℃解吸3 min，解析后立即啟動采集數據程序．

1.6 氣質聯用色譜檢測方法

色譜條件:色譜柱為HP－5MS彈性毛細管柱25 m×0.22 mm×0.33 μm．升溫程序為初始溫度35℃，保持 6 min，以 5℃·min－1升至 150℃，保持 2 min;以10℃·min－1升至250℃，保持3 min．汽化溫度為280 ℃．載氣(He)流量為1 mL·min－1．

質譜條件:電子轟擊(EI)離子源;離子源溫度250℃;電子能量為70 eV;接口溫度為280℃;質量掃描范圍為10～450m/z．

1.7 數據分析方法

通過MSD ChemStation D.03.00.611化學工作站數據處理系統，檢索Nist 2005譜圖庫，當匹配度＞80%(最大值為100%)時，予以確認并記錄該組分，并進行面積積分．

結合保留指數［12］來確定未知化合物，本實驗以測定的保留指數與文獻差異1%為檢索尺度．

2 結果與分析

對菠蘿原汁和菠蘿濃縮還原汁進行頂空固相微萃取－氣質聯用檢測，兩種樣品的總離子流對照圖如圖1，位于圖上方的為菠蘿濃縮還原汁總離子流圖，位于圖下方的為菠蘿原汁總離子流圖．從圖1中可直觀地看出菠蘿原汁和濃縮還原汁總離子流圖有顯著的差別，其中1，2，4號峰濃縮還原后消失了，3，5，6號峰面積顯著減少，7號峰濃縮后峰面積顯著增加．對結果進行檢索鑒定，計算了菠蘿原汁濃縮前后的峰面積變化，以及變化的峰面積占總變化峰面積的百分比，結果見表1．

根據質譜庫和保留指數檢索，從表1可初步確定濃縮還原后消失的1號峰為2-甲基丁酸乙酯、2號峰為己酸甲酯、4號峰為羅勒烯．濃縮還原后峰面積顯著減少的3號峰為D-檸檬烯、5號峰為古巴烯、6號峰為十五烷．濃縮還原后峰面積增加的7號峰為香葉基丙酮．

圖1 濃縮還原汁與菠蘿原汁的總離子流色譜圖Fig．1 Total ion current chromatogram of aroma compounds in fresh pineapple juice and pineapple juice from concentrate

表1 菠蘿原汁與濃縮還原汁中檢出的組分及變化Tab．1 Detected compounds and change of fresh pineapple juice and pineapple juice from concentrate

從表1中可見峰面積絕對值減少最多的依次為己酸甲酯、D-檸檬烯、2-甲基丁酸乙酯、羅勒烯、十五烷以及古巴烯，分別占總減少峰面積的25.85%，25.07%，9.77%，9.52%，9.06%，4.38%，峰面積增加的為香葉基丙酮，增加的峰面積占總減小峰面積絕對值得2.53%．

3 結論與討論

本文采用真空微波濃縮方法，由于微波從內往外的加熱特性，濃縮速度快，可用于檢測菠蘿原汁中最容易揮發損失的成分．從結果可看出，鑒定出減少的揮發性成分種類比其他文獻［6－9］報道的少，但采用該方法檢測出的成分可能是最容易揮發損失的成分．從研究看出菠蘿原汁經濃縮還原后2-甲基丁酸乙酯、己酸甲酯及羅勒烯消失，這3種成分可能是菠蘿加熱濃縮最容易揮發損失的成分，可以用于鑒別菠蘿汁飲料是由鮮榨菠蘿原汁生產的還是菠蘿濃縮汁還原生產的．結果顯示菠蘿原汁經濃縮還原后香葉基丙酮含量增加，其增加的原因有待進一步研究．

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(責任編輯:檀彩蓮)

Changes of Aroma Compounds in Pineapple Before and After Vacuum-Microwave Concentration

WU Ji-jun， XU Yu-juan， XIAO Geng-sheng， TANG Dao-bang， WEN Jing， LIN Xian
(Sericulture＆ Farm Produce Processing Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510610，China)

Pineapple juice concentrate is the most popular product of pineapple．The aroma compounds reduced during concentration．To reveal the reduced and disappeared compounds，HS-SPME-GC/MS was used to detected the aroma compounds before and after vacuum-microwave concentration．There were six compounds disappeared or reduced after vacuum-microwave concentration．The disappeared compounds were methyl caproate，methyl ester of 2-methyl-butanoic acid，and cis-ocimene，and the highly reduced compounds were D-limonene，pentadecane，and copaene．But geranyl acetone increased after concentration．Therefore，the content of methyl caproate，methyl ester of 2-methyl-butanoic acid，and cis-ocimene could be used to distinguish the fresh pineapple juice and pineapple juice from concentrate．

pineapple;vacuum-microwave concentration;HS-SPME;aroma compounds

TS255

B

1671-1513(2012)06-0035-05

2012-05-21

廣東省科技項目(2009B040600003，2009A060800033，2010A010500006);2011年廣州市珠江科技新星專項(99)．

吳繼軍，男，研究員，碩士，主要從事果蔬加工方面的研究．