不同壓榨工藝對(duì)蘋(píng)果汁典型香氣物質(zhì)含量的影響

王麗雯，付婷婷，屈兵練，雷 洋，康 迪

（1.陜西海升果業(yè)發(fā)展股份有限公司，陜西西安 710100；2.陜西海開(kāi)果業(yè)發(fā)展股份有限公司乾縣分公司，陜西咸陽(yáng) 713300）

0 引言

中國(guó)是世界第一大蘋(píng)果濃縮汁出口國(guó)，近年來(lái)每年出口約50萬(wàn)t。蘋(píng)果濃縮汁加工過(guò)程可以回收附加值高的天然蘋(píng)果香精。在蘋(píng)果汁濃縮時(shí)，香氣物質(zhì)隨水分蒸發(fā)，對(duì)香氣物質(zhì)的回收是現(xiàn)代果汁工業(yè)的重要內(nèi)容。在蘋(píng)果濃縮汁加工的每一階段，香氣物質(zhì)的成分和含量不斷變化，大量學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了探究。李敏[1]研究了濃縮蘋(píng)果汁生產(chǎn)過(guò)程中的酶解、超濾、芳香物質(zhì)回收等單元操作對(duì)蘋(píng)果汁感官品質(zhì)及香氣構(gòu)成的影響。段亮亮等人[2]研究了蘋(píng)果濃縮汁預(yù)濃縮過(guò)程后收集的香精產(chǎn)品、濃縮回收冷凝水和預(yù)濃縮回收液水中的香氣物質(zhì)。鄧紅等人[3]研究了2種不同破碎工藝（傳統(tǒng)整果破碎工藝和去皮去核冷破碎工藝） 制得的蘋(píng)果清汁中香氣物質(zhì)含量的差別。Su S K等人[4]檢測(cè)了破碎后、酶解后、果膠酶解后、微孔過(guò)濾后及巴殺后的果汁中6種香氣物質(zhì)的含量。大量研究表明許多芳香物質(zhì)會(huì)在加工過(guò)程中逐漸損失或轉(zhuǎn)化[5-8]。目前，通用的蘋(píng)果濃縮汁加工流程為原輔料驗(yàn)收→清洗揀選→破碎→壓榨過(guò)濾→酶解澄清→濃縮蒸發(fā)→冷藏處理巴氏消毒→無(wú)菌灌裝→殘?jiān)木C合利用。由于榨機(jī)和殘?jiān)褂媚康牟煌瑝赫スに囉休^大區(qū)別，香氣物質(zhì)的變化也有差別。陜西海升果業(yè)發(fā)展股份有限公司乾縣分公司使用的布赫榨機(jī)的工作原理是果漿打入壓榨腔后，活塞前后運(yùn)動(dòng)，液壓系統(tǒng)提供逐漸增大的壓力，充分?jǐn)D壓果漿，達(dá)到液固分離，整個(gè)壓榨過(guò)程在隔絕空氣條件下進(jìn)行。為了滿足布赫榨機(jī)的運(yùn)行條件，提高壓榨出汁率，在壓榨前要進(jìn)行果漿酶解，即布赫榨機(jī)的壓榨工藝為原料果→破碎→果漿酶解→封閉式壓榨→濁汁。陜西海升果業(yè)發(fā)展股份有限公司靈寶分公司使用的Flottweg帶式榨機(jī)的工作原理是一組壓輥在驅(qū)動(dòng)網(wǎng)帶運(yùn)行的同時(shí)，從徑向給網(wǎng)帶施加壓力，使夾在兩網(wǎng)帶之間的果漿受壓而將汁液榨出，在壓榨過(guò)程中汁液與空氣充分接觸。帶式榨機(jī)是一種連續(xù)式榨機(jī)，在壓榨前不需進(jìn)行果漿酶解，因此帶式榨機(jī)壓榨工藝為原料果→破碎→敞開(kāi)式壓榨→濁汁。為了探究布赫榨機(jī)壓榨工藝和帶式榨機(jī)壓榨工藝對(duì)蘋(píng)果香氣物質(zhì)變化的影響，研究收集了布赫榨機(jī)濃縮汁生產(chǎn)線和帶式榨機(jī)濃縮汁生產(chǎn)線的破碎后果漿和濁汁，對(duì)其中的香氣物質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定，旨在從工業(yè)角度探究2種榨汁工藝對(duì)香氣物質(zhì)含量的影響，為蘋(píng)果濃縮汁加工回收天然蘋(píng)果香精提供參考。

目前，已經(jīng)鑒定出的蘋(píng)果汁香氣成分已有300多種[9]，主要包括酯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)[10-12]。Kato T[13]、郭靜等人[9]的研究結(jié)果類(lèi)似，鑒定出了乙酸丁酯、乙酸己酯、丁酸丙酯、丁酸己酯、己酸丁酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基丁酸丁酯、己醇、己醛和反-2-己烯醛等蘋(píng)果汁中的特征成分。正己醇、反-2-己烯醇和乙酸丁酯是公認(rèn)在蘋(píng)果產(chǎn)品風(fēng)味中占有重要地位的風(fēng)味物質(zhì)[14-15]。Wolter C等人[16]在2010年提出了一個(gè)蘋(píng)果汁香氣模型AromaIndex，其中包括5種酯：2-甲基丁基乙酯、2-甲基乙酸丁酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸己酯，前4種酯之和被稱(chēng)為總酯；2種醛：正己醛、反-2-己烯醛，二者之和被稱(chēng)為總?cè)?種醇：正己醇、反-2-己烯醇、2-甲基丁醇。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，有很多種香氣物質(zhì)含量低、揮發(fā)性強(qiáng)、不穩(wěn)定等原因而不易在最終回收的香精產(chǎn)品中檢測(cè)到。各香精公司及生產(chǎn)企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的香氣物質(zhì)種類(lèi)與Wolter C等人[16]的AromaIndex大致相同，此外還會(huì)關(guān)注苯甲醛的含量。因此，以工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際提供參考為目的，檢測(cè)分析AromaIndex中的5種酯、2種醛和苯甲醛，2種醇（正己醇和反-2-己烯醇）的含量變化。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

破碎后蘋(píng)果果漿和壓榨過(guò)濾后蘋(píng)果濁汁，收集陜西海升果業(yè)股份有限公司乾縣分公司（布赫榨機(jī)）19組，陜西海升果業(yè)股份有限公司靈寶分公司（帶式榨機(jī)）25組，共44組果漿和濁汁樣品，同一工廠同一天取樣的果漿和濁汁為1組樣品。

GC-2010 Plus型氣相色譜儀，日本島津公司產(chǎn)品；IKA C-MAG HS 7型恒溫磁力攪拌器，艾卡儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品；57330-U型SPME手動(dòng)手柄、65 μm PDMS/DVB萃取頭、15 mL采樣瓶，美國(guó)Supelco公司產(chǎn)品。

氯化鈉（AR），天津市天力化學(xué)試劑有限公司提供；丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸丁酯、己醛、乙酸-2-甲基丁酯、反-2-己烯醛、乙酸己酯、正己醇、反-2-己烯醇、苯甲醛，均GR試劑，Chem Service公司提供。

1.2 儀器條件

1.2.1 萃取頭老化

65 μm PDMS/DVB萃取頭在氣相色譜的進(jìn)樣口老化，老化溫度250℃，載氣N2，體積流量3 mL/min，老化時(shí)間0.5 h。

1.2.2 色譜條件

DB-WAX型毛細(xì)管柱 （30.0 m×0.32 mm，0.25 μm）；升溫程序：色譜柱起始溫度35℃，保持24 min，以3℃/min的速率升至120℃，保持5 min；分流比10∶1；載氣N2，流量3 mL/min；FID檢測(cè)器，溫度260℃，進(jìn)樣口溫度250℃。

1.3 SPME操作方法

稱(chēng)取2.0 g樣品，置于15 mL固相微萃取樣品瓶中，加入2.0 g NaCl，在50℃恒溫水浴條件下，先平衡10 min，使得頂空部揮發(fā)性成分與果肉間達(dá)到平衡，然后再插入老化過(guò)的萃取頭，吸附30 min后插入氣相色譜進(jìn)樣口，熱解析5 min。每個(gè)樣品做3個(gè)平行。

1.4 譜圖分析

（1） 定性方法。將純品試劑用50%乙醇水溶液稀釋?zhuān)∵m量加水稀釋成質(zhì)量濃度為10 mg/L的溶液，按照處理樣品的方法進(jìn)行SPME萃取和進(jìn)樣分析。分別測(cè)定出各香味物質(zhì)色譜峰的保留時(shí)間。

（2）定量方法。用峰面積數(shù)值簡(jiǎn)單定量。為了對(duì)比果漿和濁汁中香氣物質(zhì)的含量，按照工廠生產(chǎn)的果漿量和濁汁量，把濁汁換算成相當(dāng)?shù)墓麧{量。例如，靈寶工廠生產(chǎn)量為1.6萬(wàn)t，濁汁量為2萬(wàn)t，則2 g靈寶濁汁相當(dāng)于1.6 g果漿。按照此方法，計(jì)算每個(gè)樣品每克果漿中各香氣物質(zhì)的含量。

2 結(jié)果與分析

44組共88個(gè)果漿和濁汁樣品，對(duì)比10種香味物質(zhì)含量、總酯含量和總?cè)┖吭跐嶂凸麧{中的差別。

2.1 按照香味物質(zhì)含量總體分析

典型香氣物質(zhì)在濁汁中含量比果漿中含量少的組數(shù)見(jiàn)圖1，典型香氣物質(zhì)在濁汁中含量比果漿中含量少的比例見(jiàn)表1。

圖1 典型香氣物質(zhì)在濁汁中含量比果漿中含量少的組數(shù)

表1 典型香氣物質(zhì)在濁汁中含量比果漿中含量少的比例

（1）5種酯類(lèi)在濁汁中的含量幾乎都比在對(duì)應(yīng)的果漿中的含量高。即破碎后果漿經(jīng)過(guò)壓榨過(guò)濾工藝后，濁汁中丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸-2-甲基丁酯、乙酸己酯的含量都比果漿中的有所增加。從總酯指標(biāo)也可以看出這一規(guī)律，只有2組樣品的總酯在濁汁中含量低于在果漿中含量。

（2）2種重要的醛類(lèi)物質(zhì)反-2-己烯醛和己醛在濁汁中含量低于在果漿中含量的樣品，占總樣品數(shù)量的50%，即破碎后的果漿經(jīng)過(guò)壓榨工藝變成濁汁后，反-2-己烯醛和正己醛的含量可能減少也可能增加。

（3） 44組樣品中有3組樣品正己醇在濁汁中的含量低于在果漿中的含量。即果漿經(jīng)過(guò)壓榨過(guò)濾后，正己醇含量幾乎都會(huì)增加。44組樣品中有10組樣品反-2-己烯醇在濁汁中的含量低于在果漿中的含量。反-2-己烯醇增加的幾率小于正己醇增加的幾率。

（4）有40組樣品苯甲醛在濁汁中含量低于在果漿中含量，可以推斷經(jīng)過(guò)壓榨過(guò)濾工藝后，苯甲醛含量減少。

2.2 按照不同壓榨工藝分析

典型香氣物質(zhì)在濁汁中含量比果漿中含量少的比例（不同壓榨工藝）見(jiàn)圖2，典型香氣物質(zhì)在濁汁中含量比果漿中含量少的比例（不同壓榨工藝）見(jiàn)表2。

（1）5種酯類(lèi)物質(zhì)丁酸乙酯、乙酸丁酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸-2-甲基丁酯、乙酸己酯的含量布赫榨機(jī)工廠樣品濁汁比果漿中含量少的比例比帶式榨機(jī)工廠樣品稍大，說(shuō)明布赫榨機(jī)工廠的壓榨工藝使得酯含量減少的幾率稍大一點(diǎn)。從總酯減少的比例來(lái)看，2種壓榨工藝都更傾向于使酯的含量更大。

圖2 典型香氣物質(zhì)在濁汁中含量比果漿中含量少的比例（不同壓榨工藝）

表2 典型香氣物質(zhì)在濁汁中含量比果漿中含量少的比例（不同壓榨工藝）

（2）反-2-己烯醛和正己醛的含量布赫榨機(jī)工廠樣品濁汁比果漿中含量少的比例比帶式榨機(jī)工廠樣品明顯偏大，說(shuō)明布赫榨機(jī)工廠的榨汁工藝使得正己醛和反-2-己烯醛含量減少的幾率大。從總?cè)p少的比例來(lái)看，布赫榨機(jī)工廠的壓榨工藝更傾向于使醛的含量降低，而帶式榨機(jī)工廠的壓榨工藝更傾向于使醛的含量增加。

（3）從正己醇和反-2-己烯醇減少的比例來(lái)看，只有很小比例的樣品濁汁中醇類(lèi)含量少于果漿中醇類(lèi)含量。說(shuō)明2種壓榨工藝都更傾向于使醇類(lèi)的含量增加。

（4）苯甲醛含量減少的比例接近于1，說(shuō)明2種榨機(jī)壓榨工藝都使得苯甲醛含量減少。

2.3 討論

鄭宇等人[17]研究了蘋(píng)果濃縮汁生產(chǎn)全過(guò)程（榨機(jī)為敞開(kāi)式榨機(jī)）揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類(lèi)和含量。其中，試驗(yàn)關(guān)注的10種揮發(fā)性物質(zhì)，研究結(jié)果在表3中列出。

蘋(píng)果濃縮汁加工過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化見(jiàn)表3。

從表3可看出，丁酸乙酯的含量在經(jīng)過(guò)果漿酶解后增加，在經(jīng)過(guò)敞開(kāi)式榨機(jī)壓榨后進(jìn)一步增加。研究結(jié)果顯示，丁酸乙酯的含量在經(jīng)過(guò)布赫榨機(jī)壓榨工藝增加的概率為16/19，經(jīng)過(guò)帶式榨機(jī)壓榨工藝增加的概率為23/25，說(shuō)明不經(jīng)酶解直接敞開(kāi)式壓榨的方法可使丁酸乙酯含量增加；果漿酶解和封閉式壓榨的綜合作用也能使丁酸乙酯含量增加。乙酸丁酯在原料果中的含量最高，果漿酶解后含量急劇減少，經(jīng)過(guò)敞開(kāi)式壓榨后又有較大提高。研究結(jié)果顯示，乙酸丁酯和丁酸乙酯的含量變化規(guī)律相同，可推斷未經(jīng)過(guò)果漿酶解的敞開(kāi)式壓榨和經(jīng)過(guò)酶解的封閉式壓榨都有利于乙酸丁酯含量增加。2-甲基丁酸乙酯的含量在果漿酶解后增加，經(jīng)過(guò)敞開(kāi)式壓榨后有所減少，相比原料果，經(jīng)過(guò)壓榨后2-甲基丁酸乙酯的含量增加，與試驗(yàn)研究結(jié)果一致。因此，結(jié)合文獻(xiàn)[17]和試驗(yàn)研究2-甲基丁酸乙酯變化的規(guī)律，說(shuō)明果漿酶解和壓榨都是有利于2-甲基丁酸乙酯含量的增加，但敞開(kāi)式壓榨也會(huì)使2-甲基丁酸乙酯損失一部分。乙酸-2-甲基丁酯的含量經(jīng)過(guò)果漿酶解后，稍有減少，經(jīng)過(guò)敞開(kāi)式壓榨后有較多提高。研究結(jié)果顯示，乙酸-2-甲基丁酯的含量在經(jīng)過(guò)2種壓榨工藝后都增加，說(shuō)明封閉式壓榨和敞開(kāi)式壓榨都有利于乙酸-2-甲基丁酯含量增加。乙酸己酯含量在經(jīng)過(guò)酶解后又較大減少，經(jīng)過(guò)敞開(kāi)式壓榨后又有些許增加。試驗(yàn)中乙酸己酯含量在經(jīng)過(guò)布赫榨機(jī)壓榨工藝和帶式榨機(jī)壓榨工藝后都有增加。己醛的含量經(jīng)過(guò)果漿酶解后急劇減少，經(jīng)過(guò)敞開(kāi)式壓榨后幾乎不變。研究結(jié)果顯示，44組樣品中有多于50%的己醛含量在壓榨后減少，其中經(jīng)過(guò)布赫榨機(jī)壓榨工藝的樣品己醛含量減少概率為14/19，與鄭宇等人[17]的研究結(jié)果一致。而經(jīng)過(guò)帶式榨機(jī)壓榨工藝的樣品己醛含量減少概率為9/25，不到前者的一半。說(shuō)明果漿酶解能使己醛含量減少，而未經(jīng)果漿酶解直接進(jìn)行敞開(kāi)式壓榨的榨汁工藝能夠減少己醛的損失。只在原料果中檢測(cè)到了反-2-己烯醛，酶解和壓榨后都未檢測(cè)到反-2-己烯醛。而試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)44組樣品中有22組反-2-己烯醛含量減少，其余22組反-2-己烯醛都增加，與鄭宇等人[17]的研究結(jié)果不一致。其中，經(jīng)過(guò)布赫榨機(jī)壓榨工藝的樣品反-2-己烯醛含量減少的概率為13/19，經(jīng)過(guò)帶式榨機(jī)壓榨工藝的樣品反-2-己烯醛含量減少的概率為9/25，低于前者。在正己醇和苯甲醛的變化規(guī)律，試驗(yàn)與文獻(xiàn)[17]一致。反-2-己烯醇未在鄭宇等人[17]中體現(xiàn)。前人的研究發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果皮破碎后與氧氣接觸，在氧的參與下，經(jīng)過(guò)脂氧合酶等一系列酶的作用，蘋(píng)果中的亞麻酸和亞油酸會(huì)水解出己醛和反-2-己烯醛[18]。Steinhaus M等人[19]的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，破碎后與氧接觸的果漿中己醛和反-2-己烯醛含量顯著增加。帶式榨機(jī)壓榨工藝使果漿充分與氧氣接觸，會(huì)產(chǎn)生更多己醛和反-2-己烯醛，試驗(yàn)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。帶式榨機(jī)壓榨工藝與布赫榨機(jī)壓榨工藝的另一個(gè)區(qū)別是，布赫榨機(jī)壓榨工藝有果漿酶解過(guò)程。果漿酶是由果膠裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、糖苷酶組成的復(fù)合酶，可將果膠中的半乳糖醛酸分解為小分子的揮發(fā)化合物，還能降解一些糖苷鍵，使果汁由鍵合態(tài)的芳香物質(zhì)前體變?yōu)橛坞x態(tài)的芳香物質(zhì)，會(huì)增加芳香物質(zhì)種類(lèi)[20-21]。但鄭宇等人[17]研究結(jié)果表明果漿酶解后香氣物質(zhì)的含量有較大減少。因此與帶式榨機(jī)壓榨工藝相比，布赫榨機(jī)壓榨工藝并沒(méi)有使香氣物質(zhì)含量增加更多。

表3 蘋(píng)果濃縮汁加工過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化/μg·g-1

3 結(jié)論

布赫榨機(jī)壓榨工藝和帶式榨機(jī)壓榨工藝有利于蘋(píng)果中典型的香氣物質(zhì)丁酸乙酯、乙酸丁酯、2-甲基丁酸乙酯、乙酸-2-甲基丁酯、乙酸己酯和正己醇、反-2-己烯醇含量增加。果漿酶解能使己醛的含量減少，蘋(píng)果破碎后與氧氣充分接觸能夠顯著增加己醛和反-2-己烯醛的含量，因此帶式榨機(jī)壓榨工藝更有利于己醛和反-2-己烯醛的產(chǎn)生。總之，未經(jīng)果漿酶解直接進(jìn)行帶式榨機(jī)壓榨的方法更有利于蘋(píng)果典型香氣物質(zhì)的產(chǎn)生和保留。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，帶式榨機(jī)工廠往往能夠回收到香氣物質(zhì)含量更高、感官品質(zhì)更好的蘋(píng)果香精，試驗(yàn)研究結(jié)果與工廠生產(chǎn)實(shí)際相符。