紫紅百香果果汁揮發(fā)性香氣分析及仿香研究

陳慶，賈強(qiáng)，董浩，張挺，李超

（1.廣州城市職業(yè)學(xué)院食品系，廣東廣州 510405）（2.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510640）

天然香氣物質(zhì)，由于其獨(dú)特的芳香性、安全無(wú)毒優(yōu)點(diǎn)，且具有抗菌消炎、調(diào)節(jié)情緒、減輕疼痛、提高免疫力等多種保健功效，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和化妝品行業(yè)[1]。百香果（Passiflora edulisSims.），又名西番蓮，屬于西番蓮科西番蓮屬多年生藤本植物，原產(chǎn)安的列斯群島，廣植于熱帶和亞熱帶地區(qū)，在我國(guó)廣東、海南、福建、云南、廣西、臺(tái)灣等地都被廣泛種植，是一種廣受喜愛(ài)的藥食同源水果，具有較高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值[2]。百香果富含有濃郁的香氣成分，含有番石榴、芒果、蘋果、香蕉、菠蘿等多種水果的香氣成分，其揮發(fā)性成分引起越來(lái)越多研究興趣[3]。孔永強(qiáng)等[4]通過(guò)研究西番蓮的果皮、果肉和籽中揮發(fā)性物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)果皮中主要以烷烴、烯烴為主，果肉中以烯烴、酯類為主，籽中含有烷烴、烯烴、酯類，以酯類含量最高。郭艷峰等[5]研究表明百香果含有大量的揮發(fā)性芳香成分，主要包括酯類、醇類、酮類和萜烯類。目前關(guān)于百香果的研究主要集中在黃百香果和紫百香果主要揮發(fā)性成分的研究。而紫紅百香果是黃、紫百香果的雜交品種，果皮紫紅色，星狀斑點(diǎn)明顯，果實(shí)長(zhǎng)圓形，是一種優(yōu)質(zhì)的品種，種植廣泛，產(chǎn)量豐富，具有較好的芳香特性，然而，目前關(guān)于紫紅百香果果汁揮發(fā)性香氣成分尚不清楚，嚴(yán)重限制其在食品或醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。

因此，本實(shí)驗(yàn)以紫紅百香果為原料，通過(guò)頂空固相微萃取（HS-SPME）提取百香果果汁香氣成分，并結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）進(jìn)行分離及鑒定分析；根據(jù)分析結(jié)果得到百香果特征風(fēng)味的關(guān)鍵化合物組成及含量，并進(jìn)行仿香研究，為百香果芳香物質(zhì)的深入開(kāi)發(fā)和利用提供理論基礎(chǔ)和方法指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫紅百香果，產(chǎn)自廣西壯族自治區(qū)玉林市；香精調(diào)配所用香原料，如己酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯、3-羥基己酸乙酯、硫代薄荷酮、乙基麥芽酚、橙油、玫瑰花精油等均為食品級(jí)，購(gòu)自奇華頓香精香料有限公司。

1.2 主要儀器

頂空固相微萃取（HS-SPME）裝置、DVB/CAR/PDMS（50/30 μm）、固相微萃取纖維頭和SPME采樣瓶，美國(guó)Supelco公司；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）型號(hào)7890B-5977A，美國(guó)Agilent公司；Milli-Q超純水系統(tǒng)，美國(guó)Millipore公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 百香果果汁制備

隨機(jī)選取新鮮成熟且無(wú)病蟲(chóng)害的紫紅百香果樣品10個(gè)，打開(kāi)百香果，取內(nèi)部果肉進(jìn)行勻漿過(guò)濾，收集百香果果汁，保存在4 ℃的冰箱中備用。

1.3.2 SPME萃取頭老化

首先將雙極性 DVB/CAR/PDMS（50/30 μm）固相微萃取頭置于GC-MS儀進(jìn)樣口進(jìn)行老化處理，老化溫度250 ℃，老化時(shí)間為30 min，載氣流速為1.3 mL/min，載氣為氦氣。

1.3.3 HS-SPME與GC-MS分析

參考郭艷峰等[5]報(bào)道的方法，并稍作修改。量取5 mL百香果果汁于15 mL SPME采樣瓶中，添加3 g NaCl，加蓋封口，置于手動(dòng)SPME裝置中加熱攪拌（溫度50 ℃，攪拌速率200 r/min）10 min，使樣品瓶?jī)?nèi)達(dá)到氣液平衡。將老化好的SPME萃取頭插入樣品瓶頂空部分萃取30 min，然后將萃取頭取出，插入GC-MS儀進(jìn)樣口，于250 ℃下解吸3 min，立即進(jìn)行分析。

色譜條件：色譜柱HP-Innowax硅膠毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度250 ℃；初始柱溫50 ℃，保持2 min，以2.5 ℃/min升至210 ℃，保持2 min；載氣為氦氣，流速1.3 mL/min；分流比1：1。

質(zhì)譜條件：電離方式EI；電子能量70 eV；接口溫度250 ℃；四級(jí)桿溫度150 ℃；離子源溫度230 ℃；掃描范圍29～400 u。通過(guò)計(jì)算機(jī)NIST11譜庫(kù)檢索結(jié)果和人工譜圖相結(jié)合方法確定揮發(fā)性成分種類，并采用面積歸一化法對(duì)各揮發(fā)性成分進(jìn)行定量。

1.3.4 百香果果汁香精仿香實(shí)驗(yàn)與評(píng)價(jià)

表1 調(diào)配香精配方的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria of blending flavoring formulation

根據(jù)GC-MS數(shù)據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合感官嗅覺(jué)分辨天然百香果果汁香氣的香韻組成，采用食品香精技術(shù)原理，對(duì)天然百香果果汁香氣進(jìn)行模擬制備，并不斷通過(guò)感官評(píng)定其香韻結(jié)構(gòu)和香氣質(zhì)量，優(yōu)化香精制備工藝和配方結(jié)構(gòu)，得到特征香氣和香韻結(jié)構(gòu)與天然百香果果汁香氣一致的食用香精[6]。

百香果果汁香精質(zhì)量評(píng)價(jià)方法參考文獻(xiàn)報(bào)道的方法[7]：邀請(qǐng)5位有著豐富調(diào)香經(jīng)驗(yàn)的評(píng)價(jià)員按照表1所示評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每次調(diào)配的香精進(jìn)行評(píng)價(jià)，記錄評(píng)分結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 百香果果汁揮發(fā)性香氣成分分析

采用GC-MS分析紫紅百香果果汁的揮發(fā)性香氣成分，其組成的總離子流圖如圖1所示。可以看出，樣品的色譜峰分離效果良好，表明固相微萃取方法能夠較好地分析百香果果汁香氣。由圖1可知，紫紅百香果果汁中分離出100多種化合物，共鑒定其中有效成分81種，其中包括酯類43種，醇類11種，醛類3種，酮類8種，萜烯類（含萜烯醇類）12種，其他成分4種，其中香氣成分中酯類化合物含量最高（表2）。

圖1 百香果果汁揮發(fā)性化合物總離子流圖Fig.1 The total ion chromatogram (TIC) of volatile compounds of the JPEF

表2 百香果果汁揮發(fā)性化合物及相對(duì)質(zhì)量百分含量Table 2 The composition and relative content of volatile compounds of the JPEF

注：表中所列均為與NIST11譜庫(kù)匹配度大于80的化合物。

2.2 仿香研究

表3 百香果果汁香精配方ATable 3 Flavoring formulation A of the juice of Passifloraedulis fruit

表4 香精配方A感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 4 Sensory evaluation results of flavoring formulation A

在香料分類法中，樸卻（Poucher）分類法是備受調(diào)香師推崇的，樸卻依據(jù)各種香料在辮香紙上揮發(fā)留香的時(shí)間長(zhǎng)短將香料分為頭香、體香、基香等[8]。因此，按照樸卻分類法，可將百香果果汁的揮發(fā)性香氣成分分為：（A）頭香：熱帶水果所特有的硫化物香氣，比如甲硫基丙酸乙酯和甲硫基丙烯酸乙酯；（B）體香：果香，主要是各種脂肪酯類；（C）修飾香：青香，如葉醇、乙酸葉醇酯、氧化芳樟醇等；（D）基香：甜香、粉香，如呋喃酮、乙位紫羅蘭酮等。

根據(jù)紫紅百香果果汁香氣成分分析結(jié)果，并結(jié)合樸卻香料分類原理和人工感官分析，確定百香果果汁香精的初步配方A，如表3所示，該配方A香精的感官評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。

通過(guò)人工感官分析可知，配方A的得分為7.82，該配方A香精色澤和均勻度都很好，能達(dá)到食品香精的外觀要求。且該香精的香氣也能在一定程度上反映百香果的天然氣味。但是，調(diào)配一個(gè)好的食品香精就是要讓最終的香精主體突出，散發(fā)出來(lái)的香氣整體協(xié)調(diào)、豐滿，頭香、體香、基香過(guò)渡自然且有層次感，同時(shí)要保證聞到的是一股混合的香氣，讓人能聯(lián)想到自然的食品的味道，不能讓人聞到單一組分的香氣[9]。根據(jù)評(píng)香人員對(duì)配方A的感官評(píng)價(jià)得出：直接根據(jù)固相微萃取方式得到百香果香氣能突出百香果果香的主體，但是聞到的香氣比較分散，香氣整體不夠協(xié)調(diào)。

參考孫寶國(guó)等[10]人總結(jié)的香精調(diào)配技術(shù)可知，在香精調(diào)配過(guò)程中，若各種香原料的香氣不夠協(xié)調(diào)時(shí)，可嘗試加入適量的精油來(lái)達(dá)到目的。且百香果是一種具有強(qiáng)烈特征香氣的熱帶水果，可加入少量的硫代薄荷酮來(lái)突出百香果香精的熱帶水果氣息。由此，得到百香果香精配方B（表5）。

表5 百香果果汁香精配方BTable 5 Flavoring formulation B of the juice of Passifloraedulis fruit

配方B在配方A的基礎(chǔ)上添加硫代薄荷酮、乙基麥芽酚，其中硫代薄荷酮有很強(qiáng)烈的熱帶水果氣味，在配方B中添加少量可增強(qiáng)百香果香氣的特征性。乙基麥芽酚帶有焦糖香味和水果味，且具有定香作用，添加少量可使百香果香精的香氣更加醇香芬芳且增加留香值[11]。另外，在配方B中用橙油代替檸檬烯，用玫瑰花精油代替香葉醇、苯乙醇、香茅醇、橙花醇、乙酸苯乙酯等帶有玫瑰花香氣的香原料。

通過(guò)對(duì)配方B的感官評(píng)價(jià)可知，配方B的得分為8.41，硫代薄荷酮的加入增強(qiáng)了百香果香氣的特征性，乙基麥芽酚增加了香精的留香值，橙油圓和了果香酯類原料的化學(xué)氣息，使香氣天然感突出。玫瑰精油的加入給百香果香精帶進(jìn)一些花香，使百香果香精的香氣得到很好的修飾。總之，配方B的果香主題突出并帶有熱帶水果氣息，整個(gè)香氣頭、體、尾香過(guò)渡自然且有層次感，能讓人聯(lián)想到自然的百香果的味道，符合食品香精的質(zhì)量要求。

表6 香精配方B感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 6 Sensory evaluation results of flavoring formulation B

3 結(jié)論

3.1 采用頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，從紫紅百香果果汁中鑒定出81種主要揮發(fā)性化合物，主要有酯類43種，醇類11種，醛類3種，酮類8種，萜烯類（含萜烯醇類）12種，其他成分4種，其中酯類化合物含量最高，它們是百香果果汁特征香氣的主要貢獻(xiàn)者。

3.2 根據(jù)分析的果汁香氣成分和含量配制香精配方A，感官評(píng)價(jià)表明配方 A，雖然在一定程度上反映了百香果果汁香氣，但是不能體現(xiàn)百香果果汁香氣的天然香氣，且調(diào)配出來(lái)的香精化學(xué)氣息太濃，香氣分散，不宜作為食品香精使用。

3.3 通過(guò)香氣成分歸納總結(jié)并結(jié)合調(diào)香技術(shù)配制香精配方B，感官評(píng)價(jià)表明香精配方B，香氣濃郁，頭香、體、香和尾香過(guò)渡自然且有層次感，與百香果的天然香氣基本一致，因此，可以開(kāi)發(fā)為一種新型百香果果汁香精，應(yīng)用于食品和醫(yī)藥領(lǐng)域。