不同濃縮工藝對龍眼濃縮汁的色澤及揮發性成分的影響

張子希，苗儼龍，蕭奕童，王凱，趙雷，胡卓炎

(華南農業大學 食品學院，廣東 廣州，510642)

龍眼(DimocarpuslonganLour.)是一種常見的亞熱帶水果，龍眼果肉圓潤晶瑩，口感爽脆[1]，營養價值豐富，富含多種營養物質。現代研究表明龍眼果肉具有多種生理活性，如增強免疫力、抗腫瘤、降血壓等[2-4]。因此，龍眼被國家衛生部列為藥食兩用的植物[5]。龍眼上市期主要集中在7～9月份，多以鮮銷為主，因鮮果上市集中且不耐貯藏，容易在高峰期出現滯銷，亟待拓展加工方式來緩解鮮銷壓力。目前干制是龍眼主要的加工方式[6]。龍眼或龍眼果肉干制產品又稱為桂圓或桂圓肉，其風味和營養價值深受消費者喜愛和認可。近年隨著茶飲業和健康食品的發展，市場需求桂圓風味的龍眼濃縮果汁，其既能用作健康飲品[7]，又可用作中間原料進行二次產品開發和加工[8]。

鮮龍眼果汁(fresh longan juice,FL)缺乏典型的香味，因而常規低溫真空濃縮工藝制備的龍眼濃縮汁存在桂圓風味不足問題。故有采用桂圓干果肉熱水浸提來制備桂圓風味的龍眼汁或濃縮汁(漿)的工藝，但該工藝涉及干制、萃取和濃縮工藝，加工周期長。也有采用FL直接熬煮方法制作龍眼濃漿(膏)的工藝[9]，然而長時間加熱熬煮會導致營養和香氣成分損失，甚至會產生“煮熟味”，影響其產品價值[10]。因此采用FL制備具有典型桂圓風味的龍眼濃縮汁是龍眼深加工市場發展的方向之一。

基于龍眼干制烘焙過程因非酶褐變如美拉德反應等形成典型的桂圓顏色和風味特征現象，本研究對比了常壓加熱濃縮(atmospheric heating，AH)、真空濃縮(vacuum concentration，VC)、真空濃縮-烘焙聯用(vacuum concentration-baking，VC-B)、桂圓浸提液-真空濃縮(dried longan extracts-vacuum concentration，DL)等工藝對龍眼濃縮汁色澤的影響，并結合電子鼻和GC-MS對其揮發性成分進行分析。旨在為生產具有良好色澤和典型桂圓風味的龍眼濃縮汁提供技術參考，有利于提升產品質量，拓寬龍眼深加工渠道。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮龍眼，品種儲良，產地廣東茂名；桂圓肉：新鮮儲良龍眼，去皮去核，果肉采用熱泵干燥，在60 ℃、10% 相對濕度(relative humidity，RH)下干燥，至終水分含量≤20%(參考NY/T 1041—2010 綠色食品 干果)；無水乙醇、氯化鈉(分析純)，國藥集團。

1.2 儀器與設備

PHB-3 pH計，上海三信儀表廠；NR60CP精密色差儀，深圳市三恩時科技有限公司；電烤箱、電磁爐，美的集團有限公司；RE-52A旋轉蒸發濃縮儀，普天儀器有限公司；TGL-16 gR高溫低速冷凍離心機，海安亭科學儀器公司；UVmini-1240紫外分光光度計，日本島津公司；氣相色譜-質譜聯用儀，美國Agilent Technologies公司；固相微萃取裝置、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)固相微萃取頭(100 μm)，美國SUPELCO公司；PEN-3電子鼻，德國AIRSENSE公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 龍眼汁的制備

FL：挑選無機械損傷、無病蟲害、無霉變的新鮮龍眼沖洗干凈，去皮去核后果肉經過冰水清洗、瀝干水分得龍眼果肉。將果肉打漿、勻漿，經200目紗布過濾后，得到的新鮮龍眼汁，密封包裝好并置于-18 ℃冰箱凍藏備用。

桂圓肉熱水浸提汁：取20 g桂圓干肉，按料液比1∶9(g∶mL)加入80 ℃熱水浸泡2 h后混合打漿、勻漿，經200目紗布過濾后得桂圓浸提液。

1.3.2 濃縮工藝

參考卜智斌等[9]和SURIN等[10]的方法，采用如下4種濃縮工藝：

(1)AH：將200 g新鮮龍眼汁置于直徑為12.5 cm的平底蒸發盤上(蒸發面積約125 cm2)。常壓水浴80 ℃下加熱蒸發40～60 min，待可溶性固形物濃度達65 °Brix時停止加熱，得到常壓加熱濃縮樣品AH。

(2)VC：新鮮龍眼汁在真空度為0.075～0.095 MPa，水浴溫度為80 ℃下旋轉蒸發，待可溶性固形物濃度達65 °Brix時為終點，得到真空濃縮樣品VC。

(3)VC-B：新鮮龍眼汁在真空條件為0.075～0.095 MPa，水浴溫度為80 ℃下旋轉蒸發，待可溶性固形物濃度達65 °Brix時為終點，取20 g轉移至玻璃瓶內并密封，置于80 ℃烘箱烘焙保溫90 min，得到真空濃縮-烘焙聯用樣品VC-B。

(4)DL：真空條件為0.075～0.095 MPa，水浴溫度為80 ℃下旋轉蒸發，待桂圓水提液可溶性固形物濃度達65 °Brix時停止，得到桂圓水提濃縮樣品DL。

以上樣品待冷卻后置于-18 ℃下密封貯存待測。

1.3.3 測定方法

(1) 基本理化性質：褐變度、透光率按GB/T 18963—2012 濃縮蘋果汁中分析方法測定[11]。

(2) 色差：用標準玻璃皿盛裝10.0 g樣品，利用手持色差計測定CIE-LAB顏色體系中L*、a*、b*值并根據公式計算其白色指數和黃色指數[12]。

(3) 龍眼濃縮汁GC-MS測定條件

參照張義[13]的測定方法并稍作修改。

樣品處理：準確稱量5.0 g龍眼濃縮汁30 mL置于螺口頂空瓶中，加入2.2 g NaCl和磁轉子后，用雙層錫箔紙密封，于50 ℃恒溫磁力水浴鍋內平衡30 min，選用100 μm PDMS型萃取頭頂空吸附40 min，隨后進樣分析。

GC條件：色譜柱為TR-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為高純氦氣(He)，進樣口溫度250 ℃，流速1 mL/min；起始柱溫35 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至150 ℃，保持5 min，再以10 ℃/min的升溫速度升到250 ℃。萃取頭在進樣口老化3 min。

MS條件：電子轟擊離子源，電子能量70 eV，離子源溫度為200 ℃。

定性與定量：對樣品進行GC-MS測定后，將采集圖譜用NIST譜庫進行搜索比對，并結合有關文件，確定其化學組成。采用面積歸一化法計算各組分相對含量，進行定量分析。

(4) 電子鼻

參考董捷等的測定方法并略作修改。PEN-3型電子鼻含有10種金屬氧化物傳感器的性能描述如表1所示。

表1 PEN-3型電子鼻傳感器名稱及性能描述Table 1 Sensor name and performance description of PEN-3 E-nose

準確稱量10.0 g龍眼濃縮汁樣品于40 mL頂空瓶中，密封，置于50 ℃恒溫水浴鍋內平衡30 min后待測。測試參數：載氣流量為150 mL/min，清洗時間為120 s，進樣預備時間5 s，氣體進樣量為150 mL/min，獲取信號時間為120 s。獲取110 s后信號趨于穩定，因此本研究采用115～120 s的信號進行數據處理與分析。

1.4 數據處理分析

采用Excel 2016和SPSS Statistics 25.0 軟件對實驗數據進行分析，組間均值比較使用單因素方差分析(One-way ANOVA)。差異性檢驗使用Duncan′s法，P<0.05 表示差異具有顯著性。作圖采用Origin 2017軟件。電子鼻結果中主成分分析(principal component analysis，PCA)、載荷分析采用電子鼻自帶分析軟件WinMuster進行處理分析及圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 不同濃縮工藝對龍眼濃縮汁的色澤影響

不同濃縮工藝所制得的龍眼濃縮汁色澤相關指標如表2所示。由表可知，4種工藝所得的龍眼濃縮汁的色澤相關指標與新鮮果汁相比均發生顯著性改變。其中，濃縮汁的L*值、白色指數和透光率均顯著低于新鮮龍眼汁，而a*、b*、黃色指數和褐變度則明顯大于新鮮龍眼汁。這說明，這濃縮加熱處理使得龍眼汁變紅和黃，顏色變深。同時，濃縮處理增大了4個樣品的褐變度、降低了4個樣品的透光率，表明加熱濃縮使得樣品變暗。對比4種不同的濃縮處理的龍眼汁色澤，其中，VC-B組的L*值(35.66)、b*值(8.44)和黃色指數(33.81)最大。這說明4種濃縮加工工藝中，CV-B濃縮方式使龍眼汁的色澤變化最大。這種色澤變化可能與加熱濃縮過程中美拉德反應產生的糖-蛋白質/氨基酸物質有關。糖-蛋白質/氨基酸不僅會賦予果汁獨特的色澤和香氣，同時也可能促進果汁中具有免疫活性成分的生成[14]。

表2 FL和4種龍眼濃縮汁的色澤指標Table 2 Color indicators of fresh longan juice and four types of longan concentrated juice

2.2 不同濃縮工藝對龍眼濃縮汁風味的影響

2.2.1 基于電子鼻分析不同濃縮工藝得到的龍眼濃縮汁揮發性組分

電子鼻是利用氣體傳感器陣列的響應來識別氣味的電子系統，具有快捷簡便、高敏感性和重復性好等特點[15]。電子鼻10個傳感器分別為WIC、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S，其性能描述見表1。不同濃縮工藝所得到的龍眼濃縮汁的香氣分布雷達圖和其電子鼻傳感器的響應值如圖1和表3所示。由圖1可知，新鮮龍眼汁和經不同濃縮處理后的濃縮汁在不同傳感器上的香氣強度不同。不同工藝得到的龍眼濃縮汁和新鮮龍眼汁響應強度較大的傳感器有W1W(萜烯類、硫化物)、W2W(芳香成分、萜烯類、硫化物)、W1S(甲基化合物)、W5S(氮氧化合物)和W2S(醇、醛酮類)(表3)，說明龍眼濃縮汁的主要風味物質為硫化物、萜烯類物質、醇類、醛酮類物質、甲基類物質和短鏈烷烴、芳香類物質。其中W1W響應值最高，這可能與β-羅勒烯的含量及保留率有關[16]。不同樣品之間差異較顯著的體現在W1W、W2W和W1S上，這說明不同濃縮方式對龍眼汁中的硫化物、萜烯、醇類、醛酮類和甲基類物質等揮發性成分有較大的影響。在W1W、W2W和W1S的傳感器上，FL的響應值最高，其次為樣品，這說明VC-B加工方式能夠較好的保留或賦予龍眼汁中的硫化物、萜烯、醇類、醛酮類和甲基類物質的揮發性成分。LAPSONGPHOL[17]認為，龍眼干制過程中會產生醛酮、酯類和脂肪類等揮發性化合物，根據VC-B組在W2S傳感器上的響應值可知，VC-B的風味變化類似干制龍眼，能產生典型的桂圓風味。在W5S傳感器上，在所有濃縮加工樣品中，同樣表現為VC-B組響應值最大，推測是由于烘焙過程中強化了非酶褐變如美拉德反應的結果。

2.2.2 不同濃縮工藝所得龍眼濃縮汁PCA和載荷分析

不同濃縮工藝所得濃縮汁PCA結果如圖2所示，各組濃縮汁提取的第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的貢獻率為89.58%和8.31%，累計貢獻率為97.89%，高于90%，表明2個主成分已能夠反映樣品的整體情況。從PCA分布圖可得出，4組濃縮汁相較于新鮮龍眼汁而言，在第一主成分上均有減少，這是由于加熱導致部分香氣成分損失導致的。VC-B在4組濃縮汁樣品中第一主成分上最為突出。對比VC組可推測密封烘焙過程對第一、第二主成分有明顯貢獻。

圖1 不同濃縮工藝所得龍眼濃縮汁在電子鼻傳感器上的響應值雷達圖Fig.1 Radar chart of E-nose sensor response value of volatile compounds in different longan concentrated juice

表3 龍眼濃縮汁的電子鼻主要傳感器響應值Table 3 Response value of E-nose main sensor of longan concentrated juice

載荷結果圖是結合傳感器區分貢獻率來說明各傳感器對PCA貢獻率的大小。其中W1S和W1W對PC1貢獻率最高，其次是W2W、W5S、W2S。說明第一主成分主要反映為甲基類、烯萜類、硫化物、氮氧化合物和芳香物質，其中氧氮類化合物推測是美拉德反應中間產物所導致。傳感器W1W對PC2的貢獻率較大，說明第二主成分主要反映為萜烯類化合物。這與傳感器相應雷達圖結果一致，說明在W1W、W1S、W5S和W2W傳感器上所代表的揮發性成分可能是組成龍眼汁特征香氣的主要成分，但具體的揮發性單體物質和其相對含量還需進一步分析和測定[18]。

A-PCA分布圖；B-載荷結果圖圖2 不同濃縮工藝所得龍眼濃縮汁PCA分布圖和載荷結果圖Fig.2 Principal component analysis map and loadings map of E-nose for longan concentrated juice made by various processes

2.2.3 基于GC-MC分析不同濃縮工藝所得濃縮汁揮發性成分

新鮮龍眼汁和4種不同濃縮工藝得到的龍眼濃縮汁的揮發性成分種類及相對含量如圖3和表4所示。

圖3 不同濃縮工藝制備的龍眼濃縮汁揮發性成分分類及相對含量Fig.3 Classification and relative contents of volatile components in different longan concentrated juice

由表4可知，共得到50種香氣成分，其中FL、AH、VC、VC-B和DL中香氣成分分別為24、24、14、29和19種。如圖3所示，根據其化學式結構可分為烯萜類、酯類、醇類、脂肪族、酮類、羧酸類、酚類和其他等。其中，烯萜類物質在各樣品中揮發性成分相對含量占比最大，分別為84.94%、56.08%、37.47%、46.42%、93.21%。4種濃縮方式所得到的樣品共有的香氣成分有8種，分別為β-羅勒烯、2,4-二叔丁基苯酚、癸醛、壬醛、棕櫚酸乙酯、水楊酸甲酯和2,6,10,14-四甲十六烷。其中，β-羅勒烯及其異構體[(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯和別羅勒烯]被認為是新鮮龍眼和龍眼干中主要的香氣成分[19]。β-羅勒烯在FL中的相對含量為76.21%，而通過不同濃縮工藝得到的樣品中的β-羅勒烯相對含量顯著降低，但其同分異構體的相對含量增加,這可能是因為β-羅勒烯在加熱條件下不穩定，導致其構型發生變化。具有焦香風味的2,4-二叔丁基苯酚被認為是龍眼干干燥后期的產物，在4組濃縮龍眼汁中均檢測出來。具有甜香、木香的α-石竹烯被認為是桂圓干中貢獻較大的香氣成分[20]，在VC-B樣品中也檢測出。酯類物質在龍眼中是賦予甜香、花香的主要呈香物質，在VC-B中酯類化合物相對含量較高，能呈現更為豐富的香氣特性[21]。同時，VC-B樣品還檢測出相對含量為6.54%的2-甲基吡嗪等具有烘焙風味的物質，這可能是烘焙過程中非酶褐變如美拉德反應等的產物，與電子鼻的檢測結果一致。驗證了VC-B龍眼濃縮汁樣品色澤變化的結果關聯性。因此相較于其他3種加工濃縮方式，經過真空濃縮-烘焙聯用龍眼濃縮汁在兼具桂圓干風味的同時，產生了更豐富的香氣成分。

表4 龍眼濃縮汁的揮發性成分及相對含量Table 4 Main volatile components and relative content of longan concentrated juice

3 結論

與新鮮龍眼汁相比，加熱濃縮會使龍眼汁顏色發生顯著性變化，具體表現為樣品顏色變紅變褐，褐變度增加、透明度降低。4種濃縮加工工藝中，VC-B方式制備的龍眼濃縮汁L*值(35.66)、b*值(8.44)、白色指數(35.09)和黃色指數(33.81)最大。龍眼濃縮汁的主要風味物質為硫化物、萜烯類物質、醇類、醛酮類物質、甲基類物質和短鏈烷烴、芳香類物質，其中萜烯類物質的相對含量較高。FL揮發性成分有24種，AH和VC會損失龍眼汁的部分揮發性物質，但VC-B工藝能夠使香氣成分增加到29種。不同濃縮方式得到的桂圓汁中揮發性成分的組分具有較大差異，但均具有β-羅勒烯、2,4-二叔丁基苯酚、癸醛、壬醛等8種揮發性成分。在VC-B龍眼汁中檢測出具有烘焙風味的香氣成分吡嗪，以及具有龍眼干香氣成分的石竹烯等成分。因此，對比其他3種濃縮方式，VC-B工藝會使龍眼濃縮汁具備桂圓獨特的色澤和更加豐富的香氣成分。