加工過程中夏橙汁香氣成分的SPME-GC-MS分析

郭 莉，吳厚玖，王 華*，孫志高

(中國農業科學院柑桔研究所，西南大學柑桔研究所，國家柑桔工程技術研究中心，重慶 400712)

加工過程中夏橙汁香氣成分的SPME-GC-MS分析

郭 莉，吳厚玖，王 華*，孫志高

(中國農業科學院柑桔研究所，西南大學柑桔研究所，國家柑桔工程技術研究中心，重慶 400712)

采用固相微萃取-氣相色譜-質譜法對伏令夏橙汁加工過程中5個關鍵點樣品的主要香氣成分進行分析，共鑒定出50種香氣成分，主要為檸檬烯(84.79%～86.92%)、β-月桂烯(3.87%～5.83%)、α-蒎烯(1.03%～2.05%)、芳樟醇(0.02%～1.72%)、葵醛(0.15%～0.28%)、辛醛(0.03%～0.52%)和丁酸乙酯(0.12%～0.44%)等。加工過程對夏橙汁香氣成分種類和含量有重要影響，5個樣品香氣成分種類分別為38種、36種、31種、30種和20種。精濾后烴類相對含量增加2.01%，醇類物質下降2.00%；脫氣后烴類下降0.95%，醇類下降0.15%；滅菌后香氣成分與脫氣后相近；濃縮還原對香氣影響最大，烴類和醇類比精濾后橙汁分別降低3.85%、1.16%。

夏橙汁；加工；香氣成分；固相微萃取；氣相色譜-質譜法

夏橙(Citrus sinensis Osbeck)是普通甜橙的一種，由于其特殊的采收季節(4～5月)而備受關注，是優質柑橘晚熟品種和柑橘汁加工的主要品種。香氣是橙汁品質的重要指標，主要為烯烴類、醇類、醛類、酯類等物質[1]。橙汁在加工中需要經過壓榨、精濾、脫氣、滅菌等過程，會對香氣成分產生一定影響。本實驗以重慶長壽產伏令夏橙為原料，從國家柑桔工程技術研究中

心中試車間橙汁加工生產線取樣，采用固相微萃取(SPME)提取橙汁香氣成分，氣相色譜-質譜(GC-MS)進行分離鑒定，面積歸一化法進行定量分析，為橙汁加工調配、橙汁品質鑒定及質量控制提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

夏橙：伏令夏橙，購于重慶長壽，采收于2010年5月25日。

SXGT16刷式洗果機 重慶鵬通食品機械有限責任公司；FMC全果榨汁機 美國JBT公司；GT6G7螺旋壓汁機 浙江輕工機械廠；BNTQ-2000真空脫氣罐 溫州貝諾機械有限公司；管式殺菌機 天津奔科科技有限公司；灌裝機 廊坊百冠包裝機械有限公司；GC-MS 2010氣相色譜-質譜聯用儀 日本島津公司；固相微萃取(SPME)裝置 美國Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品的準備

橙汁加工工藝流程：鮮果→清洗→揀選→分級→壓榨→精濾→脫氣→巴氏殺菌→灌裝；加工時間為2010年5月2 6日，從壓榨、精濾、脫氣、滅菌灌裝4個關鍵點取樣，取精濾后果汁旋轉蒸發濃縮再還原作為濃縮還原汁。

1.2.2 樣品預處理

移取5mL橙汁于25mL SPME專用樣品瓶中，用聚四氟乙烯隔墊密封，50℃恒溫磁力攪拌，平衡10min，將50/30 μ m DVB/CAR/PDMS萃取頭通過密封墊插入樣品瓶，頂空吸附30min，縮回纖維頭后拔出萃取頭，將萃取頭插入GC-MS進樣口，250℃解析10min，啟動儀器采集數據。

1.2.3 GC-MS分析

色譜條件：石英毛細色譜柱Rtx-5MS(30m×0.25mm，0.25μm)；He為載氣，流速1.0mL/min，無分流進樣；進樣口溫度：250℃；升溫程序：40℃保持3min，以5℃/min升至150℃，再以10℃/min升至220℃，保持5min。

質譜條件：電子轟擊(E I)離子源；檢測器電壓830eV；離子源溫度250℃；接口溫度250℃；ACQ方式Scan；掃描速度666u/s；掃描質量范圍m/z 40～350。1.2.4 定量分析

通過儀器所配置的NIST 08.LIB和NIST 08s.LIB譜庫進行自動檢索，結合相似度并參考有關文獻色譜保留指數，進行定性，采用峰面積歸一化定量分析法計算各組分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 夏橙在榨汁加工各階段的香氣成分鑒定

圖1為榨汁加工各階段夏橙汁香氣成分總離子流圖。通過譜圖檢索和SI值，結合有關文獻，確定了夏橙汁中共50種香氣成分，采用峰面積歸一化法計算出各組分的相對含量，結果見表1。

圖1 榨汁加工各階段夏橙汁香氣成分總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatograms of the Varomatic components in alencia orange juice from five processing control points

表1 夏橙汁香氣成分SPME-GC-MS分析結果Table 1 Identification and relative content of aromatic components in Valencia orange juice by using SPME-GC-MS analysis

從表1可知，5個夏橙汁樣品被檢測出的各種成分數量和含量受加工過程影響均有不同。直接壓榨后夏橙汁共鑒別出38種香氣成分，占總峰面積的99.15%，主要為檸檬烯(84.79%)、β-月桂烯(5.44%)、芳樟醇(1.72%)、β-水芹烯(1.36%)、α-蒎烯(1.11%)。精濾后鑒別出36種香氣成分，占總峰面積的98.93%，主要為檸檬烯(86.52%)、β-月桂烯(5.83%)、β-水芹烯(1.47%)、α-蒎烯(1.33%)、芳樟醇(0.75%)。脫氣后鑒別出31種香氣成分，占總峰面積的98.39%，主要為檸檬烯(86.92%)、β-月桂烯(4.56%)、β-水芹烯(1.46%)。滅菌后鑒別出30種香氣成分，占總峰面積的98.79%，主要為檸檬烯(86.65%)、β-月桂烯(5.10%)、β-水芹烯(1.69%)。濃縮還原后鑒別出的香氣成分最少，僅20種，占總峰面積的93.99%，主要為檸檬烯(83.69%)、β-月桂烯(3.87%)、α-蒎烯(2.05%)。

5個夏橙汁樣品香氣成分中均以烯烴類占主要成分，其中以檸檬烯相對含量最高(84.79%～86.92%)，平均85.71%，張妍等[1]研究了3種非濃縮還原橙汁香氣成分，檸檬烯含量最高的也僅82%。檸檬烯屬單萜類化合物，有類似檸檬的香味，是柑橘屬主要香氣成分，這表明提取檸檬烯，或者調配高含量檸檬烯果汁，伏令夏橙是比較好的原料。Ahmed等[2]研究發現在調配橙汁飲料時，檸檬烯含量達到190mg/L時，風味最佳。β-月桂烯含量為(3.87%～5.83%)，平均4.96%，僅次于檸檬烯，而在血橙中僅占1.87%[3]。β-月桂烯是鏈狀單萜碳水化合物，是香料的重要原料，具有令人愉快的、清淡的香脂氣味[4]，是合成萜烯類香料如香葉醇等的重要原料。

芳樟醇(0.02%～1.72%)，又名沉香醇、里那醇，是本實驗中相對含量最高的一種醇類，平均含量為0.83%，喬宇等[5]對3種柑橘果實香氣研究發現，芳樟醇在大葉尾張、錦橙、酸橙中相對含量分別為3.35%、1.20%、13.48%，芳樟醇可作為酸橙的重要特征香氣物質。芳樟醇帶有濃青香甜氣息，香氣柔和，似玫瑰木、紫丁香，被廣泛用于香水和香皂中，此外在未脫氣橙汁中檢測出1-辛醇(0.2%～0.85%)等常見醇類香氣成分，其含量與大葉尾張(0.55%)、錦橙(0.51%)、酸橙(0.42%)基本相當[5]。

葵醛(0.18%～0.28%)是相對含量最高的醛類，平均含量為0.21%，辛醛(0.03%～0.52%)在未濃縮橙汁中檢測出，平均含量為0.16%，葵醛和辛醛具強烈橙香，是柑橘風味的特征香氣成分[6]，也是錦橙和葡萄柚皮精油的主要醛類香氣成分[7]，可作為調配橙汁的重要香氣成分指標。

丁酸乙酯(0.12%～0.44%)，平均含量為0.23%，是未濃縮橙汁中相對含量最高的酯類，濃縮還原后乙酸乙酯相對含量較高(0.28%)，這兩種酯均有濃郁的水果味，對橙汁賦予柑橘果香有重要的影響，喬宇等[5]認為丁酸乙酯可作為錦橙的重要特征香氣。

此外在 5種橙汁中均檢測到α-蒎烯(1.03%～2.05%)、β-水芹烯(0.92%～1.69%)、巴倫西亞橘烯(0.18%～0.95%)、γ-松油烯(0.11%～0.37%)，未濃縮橙汁中檢測出β-蒎烯(0.05%～0.09%)等常見烯烴類香氣成分，這些烯烴類所特有的芳香對橙汁香氣成分有積極地作用[2]。Tonder等[8]和Qiao等[9]通過氣相色譜-嗅覺測量法(GC-O)分析指出檸檬烯、β-月桂烯、芳樟醇、辛醛、葵醛和丁酸乙酯等對柑橘香氣成分有重要貢獻。本實驗在脫氣前均檢測到香芹酮，初榨后含量為0.06%，精濾后為0.01%。Elss等[10]發現香芹酮含量0.5mg/L以上，橙汁或蘋果汁便有特征香味。

2.2 夏橙汁在加工過程中香氣成分變化分析

本實驗中鑒定出的50種香氣成分中，烴類有26種、醇類5種、醛類5種、酮類2種、酯類1 2種，各大類相對含量見表2。

從表1、2可知，從壓榨到滅菌，醇類相對含量下降，烴類、醛類和酯類有所上升，酮類變化不明顯，這表明加工過程對香氣成分變化有一定影響。濃縮還原由于是采用旋轉蒸發儀模擬濃縮，香氣成分損失較多，相對含量也較低。

精濾后烯烴類和醇類種類減少，醇類相對含量從3.18%降低為1.18%，降低了2.00%，這與張弛[11]的研究結果一致。芳樟醇是精濾中下降最多的香氣物質，降低了0.97%，可能過濾過程中發生了氧化。烯烴類相對含量增加2.01%，主要是檸檬烯、β-月桂烯、β-水芹烯相對含量增加影響，其中檸檬烯是精濾過程增加最多的香氣物質，增加了1.73%。初榨橙汁中檢測出的α-可巴烯、石竹烯、β-金合歡烯、乙酸香茅酯、乙酸橙花酯、乙酸薰衣草酯等卻未檢出，可能是精濾后含量有所下降，低于檢出值。精濾后新檢測出了α-崖伯烯、2,2,3,5,6-五甲基-3-庚烯、壬醛、乙醛以及丁酸甲酯等橙汁香氣成分。壬醛有玫瑰一般的香氣，常用于配制人造玫瑰油和玫瑰型香精，賦予橙汁特殊的香味。

表2 夏橙汁加工過程中香氣成分種類及含量Table 2 Change of aromatic compositions in Valencia orange juice at five processing control points

脫氣后橙汁相比精濾后橙汁，烯烴類種類減少了5種，含量也有所下降，比精濾時低0.95%。β-月桂烯是脫氣過程中下降最多的物質，下降了1.27%，檸檬烯增加最多，增加了0.40%，大根葉烯D等未能檢出。脫氣后醇類下降0.15%，對1-孟烯-8-醇未能檢出。脫氣后新檢測出2-甲基環己酮(0.16%)、環戊甲酸-2-乙基環己基酯(0.04%)、領苯二甲酸二甲酯(0.02%)等酮類、酯類物質，這些是柑橘果香物質，表明加工過程對于橙汁香味有一定積極作用。Jordan等[12]也研究了脫氣對香氣成分的影響，并認為橘汁香氣成分的損失與脫氣工藝有關。

滅菌后香氣成分種類與脫氣后相近，烴類和醇類比精濾后種類和含量均有下降，這可能是由于果汁在滅菌的持續加熱過程中，β-月桂烯、β-蒎烯、1-辛醇、α-蒎烯等均有所損失[13]，這幾種成分相對含量分別減少0.73%、0.35%、0.24%、0.21%。滅菌后酯類含量增加，主要是一些公認的帶水果香味的丁酸乙酯、乙酸乙酯、己酸乙酯以及鄰苯二甲酸二甲酯等酯類物質從相對含量較低或未檢出滅菌后有所提高，提高了橙汁品質[5]。鄰苯二甲酸二甲酯呈無色透明微黃色，有芳香味，他們對滅菌后果汁香氣均有一定貢獻。故雖然滅菌后果汁與初榨橙汁相比，烯烴類和醇類等呈香物質有所損失，但同時產生的另外一些醛類和酯類物質形成柑橘特有的果香，對風味有積極作用。有一些物質可能對橙汁香氣沒有作用反而惡化香氣，例如α-松油醇是檸檬烯的降解產物，會給人以不愉快風味[14]，在本實驗中未發現。

濃縮還原后揮發性成分種類最少[5]，烴類和醇類分別從精濾時的21種和4種下降為14種和1種，相對含量分別降低了3.85%和1.16%。王麗霞等[15]通過自制還原橙汁和統一鮮橙多橙汁飲料香氣比較，發現鮮橙多香氣成分種類比濃縮還原汁要多。這可能是是濃縮過程中，香氣成分隨著水和油的蒸發而損失，致使橙汁原有的風味受到影響。可見，濃縮還原汁調配過程中可以適當添加一部分非濃縮汁，以增加橙汁風味。

3 結 論

3.1 采用固相微萃取-氣質聯用對加工過程中伏令夏橙汁的香氣成分進行分析，共鑒定出5 0種香氣成分，主要為檸檬烯(84.79%～86.92%)、β-月桂烯(3.87%～5.83%)、α-蒎烯(1.03%～2.05%)、β-水芹烯(0.92%～1.69%)、γ-松油烯(0.11%～0.37%)、芳樟醇(0.02%～1.72%)、葵醛(0.15%～0.28%)和辛醛(0.03%～0.52%)和丁酸乙酯(0.12%～0.44%)等。

3.2 加工過程對伏令夏橙汁香氣成分種類和含量有重要影響，5個樣品香氣成分種類分別為38種、36種、31種、30種和20種。精濾后烯烴類相對含量增加2.01%，醇類物質下降2.00%；脫氣后烴類種類相比精濾后減少了5種，烴類含量下降0.95%，醇類下降0.15%，新檢測出2-甲基環己酮(0.16%)、環戊甲酸-2-乙基環己基酯(0.04%)、領苯二甲酸二甲酯(0.02%)等柑橘果香物質。滅菌后香氣成分種類與脫氣后相近。濃縮還原對香氣影響最大，烴類和醇類分別從精濾時的21種和4種下降為14種和1種，相對含量分別降低3.85%、1.16%。

3.3 研究加工過程中夏橙汁的香氣成分變化，對了解加工過程對橙汁香氣成分的影響、橙汁調配、橙汁摻假鑒定及質量控制有一定參考意義，但橙汁香氣不僅受香氣成分種類和相對含量的影響，還與人的感官閾值有關[16]，故對香氣評價還有待于應用GC-O[17]和電子鼻等進行研究。

[1] 張妍, 喬宇, 張韻, 等. 三種非濃縮還原橙汁香氣成分分析[J]. 食品科學, 2008, 29(6): 379-382.

[2] AHMED E M, DENNISON R A, SHAW P E. Effect of selected oil and essence volatile components on flavor quality of pump out orange juice[J]. J Agric Food Chem, 1978, 26(2): 368-372.

[3] 陳朸為, 喬宇, 潘思軼. 固相微萃取-氣質聯用分析塔羅科血橙汁香氣成分[J]. 食品科學, 2007, 28(7): 396-399.

[4] PHILIP E S, MANUEL G M. Quantification of volatile constituents in orange juice drinks and its use for comparison with pure juices by multivariate analysis[J]. Lebensm-Wiss u -Technol, 1997, 30: 497-501.

[5] 喬宇, 謝筆鈞, 張弛, 等. 頂空固相微萃取-氣質聯用技術分析3種柑橘果實的香氣成分[J]. 果樹學報, 2007, 24(5): 699-704.

[6] NISPEROS-CARRIEDO M O, SHAW P E. Comparison of volatile flavor components in fresh and processed orange juices[J]. J Agric Food Chem, 1990, 38(4): 1048-1052.

[7] 柴倩. 橘皮精油提取、成分分析及其貯藏加工過程中的品質變化研究[D]. 武漢: 華中農業大學, 2007.

[8] TONDER D, PESTERSEN M A, POLL L, et al. Discrimination between freshly made and stored reconstituted orange juice using GC odor profiling and aroma values[J]. Food Chem, 1998, 61: 223-229.

[9] QIAO Yu, XIE Bijun, ZHANG Yan, et al. Characterization of aroma active compounds in fruit juice and peel oil of jinchen sweet orange fruit(Citrus sinensis(L.) Osbeck) by GC-MS and GC-O[J]. Molecules,2008, 13: 1333-1344.

[10] ELSS S, KLEINHENZ S, SCHREIER P. Odor and taste thresholds of potential carry-over/off-flavor compounds in orange and apple juice[J].Sciencedirect, 2007, 40: 1826-1831.

[11] 張弛. 柑橘汁加工中關鍵單元操作對香氣成分影響的研究[D]. 武漢:華中農業大學, 2007.

[12] JORDAN M J, GOODNER K L, LAENCINA J. Deaeration and pasteurization effects on the orange juice aromatic fraction[J]. Lebensmittel Wissenschaft Technologie, 2003, 36(4): 391-396.

[13] FARNWORTH E R, LAGACE M, COUTURE R, et al. Thermal processing, storage conditions, and the composition and physical properties of orange juice[J]. Food Research International, 2001, 34: 25-30.

[14] PELEG H, STRIEM B J, NAIM M, et al. Phenolic compounds contributing to off-flavors in citrus products[C]//GOREN R, MENDEL K.Proceedings of international citrus congress. Rehovot: Balaban Publishers,1988: 1743-1748.

[15] 王麗霞, 鐘海雁, 崔濤, 等. 橙汁飲料香氣組分的初步分析[J]. 食品與機械, 2006, 22(3): 86-89.

[16] REGA B, FOUNIER N, GUICHARD E. Solid phase microextraction(SPME) of orange juice flavor: odor representativeness by direct gas chromatography olfactometry (D-GC-O)[J]. J Agric Food Chem, 2003,51(24): 7092-7099.

[17] ARENA E, GUARRERA N, CAMPISI S, et al. Comparison of odour active compounds detected by gas-chromatography-olfactometry between hand-squeezed juices from different orange varieties[J]. Food Chem,2006, 98: 59-63.

SPME-GC-MS Analysis of Aromatic Compositions in Valencia Orange Juice During Processing Units

GUO Li，WU Hou-jiu，WANG Hua*，SUN Zhi-gao
(Citrus Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Citrus Research Institute, Southwest University,National Citrus Engineering Research Center, Chongqing 400712, China)

The aromatic components in Valencia orange juice from five processing control points were analyzed and identified by solid phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GC-MS). Totally 50 aromatic components were found, and main components were as follows: limonene (84.79%－86.92%), β-myrcene (3.87%－5.83%), αpinene (1.03%－2.05%), linalool (0.02%－1.72%), decanal (0.15%－0.28%), nonanal (0.03%－0.52%) and ethyl butyrate(0.12%－0.44%). Processing had important influence on the varieties and contents of aromatic components, and the varieties in 5 samples were 38, 36, 31, 30 and 20, respectively. After the refining filtration, the contents of hydrocarbons increased 2.01%, and the contents of alcohols decreased by 2.00%. After deaeration, the contents of hydrocarbons and alcohols decreased by 0.95% and 0.15%, respectively. After pasteurization, the juice had the similar aromatic constituents with those of the deaerated juice. The contents of hydrocarbons and alcohols decreased by 3.85% and 1.16% respectively after reconstituting from concentrate.

Valencia orange juice；process；aromatic components；solid phase micro extraction；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS207.3

A

1002-6630(2010)24-0259-05

2010-08-05

國家現代農業(柑橘)產業技術體系經費項目[農業部農辦科函(2008)17號]；“十一五”國家科技支撐計劃項目(2007BAD47B05)；中央高校基本科研業務費專項(XDK2010C085)

郭莉(1980—)，女，助理研究員，碩士，研究方向為柑橘加工及生物技術。E-mail：guolifood@163.com

王華(1963—)，男，副研究員，碩士，研究方向為柑橘加工及綜合利用。E-mail：wanghua40@163.com