超高壓處理對橙囊胞香氣成分的影響

施盧晉， 孫金才， 陳 珊， 婁永江

（1.寧波大學 海洋學院，浙江 寧波 315200；2.浙江海通食品集團有限公司，浙江 寧波315200）

橙子由于其可口的味道而備受消費者喜愛，雖然它的保鮮期短，但是它富含各種營養成分，同時口感新鮮，使其成為世界上消費最多的水果之一。橙子在加工過程中顏色會變深，營養成分也會有一定的損失，而非熱力加工技術在保持產品新鮮度的同時又可以保持營養成分，因此它對開發新鮮、自然、安全的果汁具有重要意義。就目前的非熱力殺菌技術而言，超高壓技術是最為成熟的，它可以在較低溫度下殺死微生物[1-2]、延長貨架期、抑制酶活性或直接滅酶[3-4]、改變生物大分子的結構[5]、保持果汁原有色澤[6]，又能有效保持果汁的新鮮度和原有的營養成分[7]，對營養成分中的還原型維生素C保留率達94.92%[8]，因此能夠在較大限度上滿足廣大需求人群對果汁自然、安全、新鮮的要求。作者以南非進口臍橙為實驗對象，研究超高壓處理對橙囊胞飲料中香氣成分的影響，以期為開發高品質飲料提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

南非進口臍橙；DJ14B-D06D榨汁機：九陽股份有限公司；HPP.M1-600/5超高壓設備：天津華泰森淼生物工程技術有限公司；DZQ400-10真空包裝機：南京星火包裝機械有限公司；安捷倫6890-5975型氣相色譜-質譜聯用儀器：美國安捷倫公司制造。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備 將臍橙清洗、瀝干水分后，一部分經剝皮、榨汁、過濾制得純橙汁，另一部分經漂燙和酸堿處理后得到橙囊胞。將制得的橙囊胞和純橙汁以6.8∶3.2的比例混合均勻并分組，真空包裝冷藏備用，并于當天進行超高壓處理。

1.2.2 樣品處理與分析 在室溫條件下，取適量預先制得的樣品在100、300、500 MPa等三種壓力下分別處理5、10、15 min，共計9組實驗，分析每組實驗樣品中香氣成分的變化，并作對照。每組實驗重復測量3次，取其平均值。

1.3 分析測定

1.3.1 香氣成分檢測 采用氣相色譜－質譜聯用分析法測定香氣成分。

色譜條件：HP-5彈性石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 um）；載氣為高純氦氣，分流進樣，分流比10∶1，流量 1.0 mL/min；進樣口溫度 250 ℃；升溫程序：60℃保留2 min，3℃/min速率升溫至150℃，保留2 min，8℃/min的速率升溫至230℃，保留5 min。

質譜條件：離子源 EI（70 eV），發熱電流 0.25 mA，電子倍增器電壓（EM）1 000 V，質量掃描范圍50～500 AMU。接口溫度280℃，離子溫度230℃。

定量分析：采集的質譜圖用計算機譜庫（nist02）進行檢索，再結合樣品保留時間、質譜和文獻進一步定量分析。

1.3.2 分析軟件 試驗數據采用Excel 2003和SAS-9.1軟件分析。

2 結果與分析

2.1 橙囊胞的主要香氣成分

橙囊胞的主要香氣成分數見表1。

表1 橙囊胞的主要香氣成分質量分數Table 1 Percentage of the key aroma compounds in the orange cyst

對照樣品中共檢測出72種物質，其中醇類8種，烯類19種，醛酮類13種，酯類10種，烷烴類20種，羧酸類2種。主要香氣成分有檸檬烯、凡倫橘烯、人參烯、丁酸乙酯、葵醛、香芹酮、芳樟醇和松油醇，占所有檢測成分的90.11%。蔣和體[9]在研究超高壓處理對忠縣柑橘基地品種園的臍橙橙汁品質影響的研究中發現，對橙汁香氣成分起主要作用的是芳樟醇、檸檬烯、β-水芹烯、松油烯-4-醇、乙酸乙酯和3-羥基己烯。

2.2 超高壓處理對烯類物質的影響

檸檬烯是橙囊胞中最主要的香氣成分，由圖1可知，對照樣品中檸檬烯占總質量分數的62.68%，100 MPa、5 min處理后的樣品中的檸檬烯減少了2.9%，300 MPa、5 min 處理后的樣品和 300 MPa、10 min處理后的樣品分別增加了2.2%和0.6%，其他高壓處理后的樣品中檸檬烯均大幅度減少50%以上。研究表明，檸檬烯雖然具有一定的抗氧化活性[10]，在儲藏過程中會和空氣中的氧氣發生氧化反應[11]，盡管反應速度很慢，也會導致檸檬烯的損失。而在高壓條件下，氧氣濃度雖不變，但空間受壓致使局部空間的氧氣濃度增加，從而加快了檸檬烯的氧化，檸檬烯作為橙囊胞最主要的香氣成分，它的損失對橙囊胞香氣品質有很大影響。同時在酸的作用下，檸檬烯容易發生水合反應生成α-松油醇[12]，而在高壓環境下，橙囊胞中檸檬烯的氧化和水合反應速度都會加快，造成檸檬烯的大量損失。凡倫橘烯和人參烯作為重要的烯類香氣成分，他們的總體變化趨勢有升有降，雖然變化顯著，但是沒有一定的規律，具體有待進一步研究。烯類物質是橙囊胞中最主要的香氣成分，它的損失對其香味和口味都會產生重要影響，其中又尤其以檸檬烯最為顯著。

圖1 超高壓處理對檸檬烯、凡倫橘烯和人參烯質量分數的影響Fig.1 Effect of high hydrostatic pressure on contents of limonene，fanlun orange vinyl and ginseng squalene

2.3 超高壓處理對酯類物質的影響

酯類物質大多散發愉快的花香果氣，橙囊胞香氣成分中的主要酯類成分是丁酸乙酯。由圖2可知，丁酸乙酯在300 MPa、10 min處理后的樣品中增加9.61%，100 MPa高壓處理5 min和300 MPa高壓處理5 min的樣品均減少25%，其他樣品中均未檢測到丁酸乙酯。超高壓處理也使得樣品中的酯類物質種數減少，隨著時間壓力的不同而不同程度減少。在300 MPa為最優值。而在同一壓力下，隨著時間的增加，酯類種類會減少。可知在300 MPa、5 min時，酯類物質的保留效果最佳。高壓條件會給酯類成分的質量分數帶來影響。現有的研究結果表明，高壓對果汁中合成酯的酶有一定影響，表現鈍化或者是激活作用[13-14]，同時酯類物質在有水分和加壓條件下易發生水解反應而減少。

圖2 超高壓處理對丁酸乙酯質量分數的影響Fig.2 Effect of high hydrostatic pressure on content of ethyl butyrate

2.4 超高壓處理對醛酮類物質的影響

構成橙囊胞香氣成分的醛類物質主要包括葵醛和香芹酮，葵醛具有洋甘菊油香氣，香芹酮呈香芹、蒔蘿籽和黑面包香味。高壓處理使醛酮類質量分數增加，在300 MPa高壓處理5 min的樣品中檢測到醛酮種類最多，達到10種。由圖3可知，同對照樣品相比，高壓處理后的樣品中葵醛質量分數均增加，其中500 MPa處理15 min后，樣品中葵醛質量分數增加到原來的1.25倍。香芹酮是橙汁陳化的指標，經過高壓處理，香芹酮被檢測到，在100 MPa下處理10 min的樣品中質量分數最高，達到0.2%。因此，高壓處理在加速檸檬烯氧化的同時也會造成香芹酮質量分數的上升，這些都會給橙囊胞的香氣帶來不良的影響。

圖3 超高壓處理對葵醛和香芹酮質量分數的影響Fig.3 Effect of high hydrostatic pressure on contents of sunflower aldehyde and carvone

2.5 超高壓處理對醇類物質的影響

構成橙囊胞香氣成分的醇類物質主要包括芳樟醇和松油醇，芳樟醇具有鈴蘭香氣，松油醇具有強烈的柚子香氣，經高壓處理后這2種物質的成分均增加。由圖4可知，在500 MPa高壓下處理15 min后的樣品中，芳樟醇和松油醇質量分數都達到最大值，分別為對照樣品質量分數的3.64倍和10.2倍。松油醇是衡量橙囊質變的重要指標，大幅度的增加不利于橙囊胞的香氣風味。研究表明，一些有機反應雖然在常壓條件下進行緩慢或者不能進行，但在高壓下可以順利進行這些反應。所以高壓更有利于檸檬烯發生水合反應生成α-松油醇，使其質量分數增加，從而不利于橙囊胞的香氣風味。同時超高壓處理會激活一些糖苷酶活性，使結合醇類物質分解，而壓力增加導會致溫度升高，酶活性增強，隨著時間的延長反應速率會加快，因而500 MPa高壓處理15 min后的樣品中醇類物質增加的最多。

圖4 超高壓處理對芳樟醇和松油醇質量分數的影響Fig.4 Effect of high hydrostatic pressure on contents of linalool and terpineol

超高壓處理過程中，壓力每提高100 MPa，超高壓室內溫度會提高2～3℃，600 MPa高壓處理時，溫度會提高12～18℃，溫度的升高會造成化合物的分解和氧化[15]，導致酯、烯類物質在種類和數量上有所下降，同時會造成醛酮類物質種類和數量上有所上升。

此外，為了更準確的確定最佳的處理壓力和處理時間，作者還對樣品中的囊胞破碎率、VC、還原糖、色澤等指標進行了測定。在用1%甲基藍測定樣品中囊胞破碎率時發現，壓力越大，處理時間越長，囊胞破碎率越高，500 MPa高壓處理15 min的樣品破碎率達到11.7%；在用2，6-二氯靛酚法測定樣品中VC時發現，隨著壓力增大，處理時間的延長，樣品中VC質量分數雖有小幅度減少，但VC保留率保持在92%～95%的較高水平；在用直接滴定法測定樣品中還原糖質量分數時發現，處理壓力和處理時間對還原糖質量分數的影響不顯著 （P>0.05）；在用TCP2測色色差計測定樣品色澤變化時發現，100 MPa和300 MPa對樣品色澤影響不顯著（P>0.05），但是當壓力達到500 MPa時，色澤變暗，說明壓力不宜選擇500 MPa。

3 結語

橙囊胞的主要香氣成分為檸檬烯、凡倫橘烯、人參烯、丁酸乙酯、葵醛、香芹酮、芳樟醇和松油醇，其中檸檬烯占62.68%，是最主要的香氣成分。超高壓處理后，香氣成分發生變化，醇類質量分數變化相對較少，烯類、酯類物質質量分數有所下降，相反醛酮類則增加，這些都與高壓造成的溫度上升有關。檸檬烯是主要香氣成分之一，在未經高壓處理的樣品中達到62.68%，高壓處理后，在300 MPa、5 min，300 MPa、10 min兩個樣品中分別增加2.2%和0.6%，在100 MPa、5 min處理的樣品中減少2.9%，其他樣品中均減少50%以上。500 MPa超高壓處理時樣品中產生了較多的烷烴類物質，而烷烴類物質是由于烯類發生化學反應產生的不利風味物質，說明壓力不宜選擇500 MPa。處理時間越長，烯類、酮類、酯類物質均減少，烷烴類物質增加，因此處理5 min較有利于橙囊胞香氣成分的保留。此外，在測定樣品中囊胞破碎率時發現，壓力越大，處理時間越長，囊胞破碎率越高，500 MPa高壓處理15 min的樣品破碎率達到11.7%；在測定樣品中VC質量分數時發現，隨著壓力增大，處理時間的延長，樣品中VC質量分數雖有小幅度減少，但VC保留率保持在92%～95%的較高水平；在測定樣品中還原糖質量分數時發現，處理壓力和處理時間對還原糖質量分數的影響不明顯（P>0.05）；在用TCP2測色色差計測定樣品色澤變化時發現，100 MPa和300 MPa對樣品色澤影響不顯著（P>0.05），但是當壓力達到500 MPa時，樣品色澤變暗。綜上所述，在實際生產中，最佳的處理壓力是300 MPa，最佳處理時間為5 min。

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