高靜壓和熱殺菌對桃汁香氣成分的影響

徐增慧，賈建會，呂曉蓮，彭義交，田 旭，郭 宏

(北京市食品研究所，北京 100162)

高靜壓和熱殺菌對桃汁香氣成分的影響

徐增慧，賈建會，呂曉蓮，彭義交，田 旭，郭 宏

(北京市食品研究所，北京 100162)

比較高靜壓和熱殺菌處理后對桃汁香氣成分的影響。未處理前桃汁的香氣成分主要包括乙酸、3-甲基戊醇、丙二醇甲醚醋酸酯、苯甲醛等。高靜壓處理后酯類成分含量增加，其中乙酸丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯的含量相對未處理條件下分別增加了516.67%和40.91%，苯甲醛和壬醛各增加了219.78%和130.55%，新增了3,4-二甲基-2-己酮等4種酮類物質以及鄰苯二甲酸二乙酯等酯類物質，醇類物質損失明顯。熱殺菌加劇了桃汁主要香氣成分的變化，乙酸丁酯含量下降，丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸、3-甲基戊醇、苯甲醇等物質未檢出，而2-癸烯-1-醇(油醇氣味)成分的增加，使熱殺菌后桃汁風味變差。可見，高靜壓比熱殺菌更能有效保持桃汁的風味。

高靜壓；熱殺菌；桃汁；香氣

桃子是我國的主要水果品種，含有多種香味成分和豐富的營養物質，而制成的桃汁飲料的特征香氣和滋味也深受消費者的歡迎[1]。桃汁多采用熱加工方法，但由于要依靠高溫來保證其安全性和貨架期，會不可避免的對其感官品質和營養物質帶來損害[2]。

隨著生活水平的提高，消費者對食品品質的要求越來越高，安全、營養、高品質的食品將會更加受到消費者青睞。非熱加工技術由于避免了高溫作用對食品的影響，能夠最大限度地保持食品原有的品質(風味、營養和色澤等)和功能性。高靜壓(high hydrostatic pressure，HHP)技術，也可稱為超高壓技術，是目前新興起的非熱加工方式的一種，是指在室溫或溫和的熱條件下利用100～1000MPa 壓力進行殺菌、鈍化酶活性的非熱殺菌技術[3]，其主要特點是避免了熱加工對果汁帶來的營養成分和風味的破壞和損失。但是由于HHP可以促進或者抑制酶反應和化學反應，因此會間接的改變風味物質的含量，從而導致風味發生變化[4]。

本研究應用氣相色譜-質譜(GC-MS)分析桃汁中的主要風味物質，并且將高靜壓處理與熱殺菌對桃汁的風味的影響進行比較，以此為高靜壓在桃汁加工中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

桃(品種為二十四號)，產地為北京平谷。

100μm聚二甲基硅氧烷 美國 Supelco公司。

GT6G7 螺旋式榨汁機 浙江輕工機械廠；離心機德國West fallia公司；手動SPME進樣器、PDMS萃取頭 美國 Supelco公司；GC-MS-QP2010氣相色譜-質譜聯用儀 日本島津公司。

1.2 方法

1.2.1 桃汁的制備

將桃洗凈切塊后進行榨汁，邊榨汁邊加入質量分數為0.1%異抗壞血酸鈉溶液，防止果汁在制備過程中發生褐變。經4層紗布過濾后，1000r/min離心后加入檸檬酸，使pH值在3.7～4.0之間后，分裝于容量為100mL經紫外滅菌的PE袋中，抽真空密封后置于冷庫中，2h后進行固相微萃取制備樣品進行香氣成分測定。

1.2.2 高靜壓處理

將袋裝的果汁置于高靜壓釜中，設定好處理壓力及保壓時間參數，于室溫(25℃)條件下采用壓力為600MPa，保壓15min，卸壓后將樣品取出，置于冷庫中，2h后進行固相微萃取制備樣品進行香氣成分測定。

1.2.3 熱殺菌處理

將袋裝果汁置于水浴中，待中心溫度升至90℃后開始計時，2min后將樣品取出，用冷水沖洗降至常溫后置于冷庫中，2h后進行固相微萃取制備樣品進行香氣成分測定。

1.2.4 香氣成分的測定

1.2.4.1 樣品的制備

采用固相微萃取的方法制備樣品：取7g果汁于15mL螺口玻璃樣品瓶中，將1.5g NaCl溶入果汁中，放入磁力轉子，用四氟乙烯隔熱密封，40℃水浴恒溫20min后，插入SPME頂空取樣30min后，將萃取頭插入GC-MS進樣口，于250℃解析5min后分析所吸附成分。

1.2.4.2 GC-MS條件

色譜柱：DB-1701(30m×0.32mm，0.25μm)；程序升溫：起始溫度40℃，保持3.0min，以5℃/min的速度升溫至150℃，保持1min后，以15℃/min升溫到270℃保持5min。檢測器(FID)溫度為280℃，進樣口溫度250℃，載氣為氮氣。不分流進樣。離子源溫度230℃，電離方式EI，離子能量70eV，全掃描模式：掃描質量范圍為30～400u。

定性：利用GC-MS進行定性，通過計算機檢索與NIST2000質譜庫提供的標準質譜圖對照，選擇匹配度大于800的鑒定結果。

定量：各待測物含量以其峰面積與內標物峰面積之比表示。

1.3 統計分析

實驗數據采用Microcal Origin 7.5(美國Microcal公司)軟件進行分析，所有實驗均重復3次。

2 結果與分析

2.1 桃汁中主要特征香氣成分

圖1 GC-MS測定桃汁中的風味物質的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in peach juice determined by GC-MS

從圖1和表1可以看出，未經處理的桃汁共分離出30種成分，占總質量分數的100%，主要香氣成分由酸、醇、酯類構成，其桃汁的主要成分依次為：乙酸(31.78%)、3-甲基戊醇(23.09%)、丙二醇甲醚醋酸酯(5.66%)、苯甲醛(5.66%)、鄰苯二甲酸二丁酯(5.45%)、r-順式5-(3-己烯基)二氫-2-呋喃酮(4.09%)以及2-乙基己醇(3.76%)。桃汁的風味與糖、酸含量及糖酸比有關[5]。為了提高高靜壓的殺菌效果，并使桃汁適合消費者的口感，調整了桃汁的pH值，所以本實驗中乙酸含量較高。其次含量較高的是酯類物質，這主要體現了桃果實的甜香氣味。本實驗中苯甲醛的含量很高，Horvat等[6]也表明己醛、(E)-2-己醛和苯甲醛，芳樟醇等是成熟桃的主要芳香物質，而醛類物質具有青草味[7]，并且其含量隨著果實的成熟而減少[8]。

2.2 高靜壓對桃汁香氣成分的影響

從表1可以看出，高靜壓處理后的桃汁鑒定出34種成分，占總質量分數的99.8%。

與未處理的桃汁的風味物質含量相比，高靜壓處理后的桃汁乙酸含量降低最為明顯，僅保留了原來乙酸含量的13.59%，酯類物質增加幅度明顯：乙酸丁酯和鄰苯二甲酸二丁酯的含量分別增加了516.67%和40.91%，其中乙酸丁酯具有明顯的菠蘿、香蕉果香，因此，可以表明高靜壓處理后明顯增強了桃汁的果香氣味。Sumitani 等[9]也觀察到HHP處理后的桃汁的主要酯類包括甲酯、乙酯、乙酸己酯等。相關研究表明，高靜壓造成酯類成分的變化可能與高壓對酯的兩方面影響有關：一方面是高壓對果汁中分解酯的酶有激活或鈍化作用[10]；另一方面是酯在高壓下發生水解而減少[11]。

表1 高靜壓和熱處理后桃汁香氣成分的變化Table 1 Comparison of volatile components in peach juice subjected to HHP and heat sterilization treatments

苯甲醛和壬醛比未處理條件下各增加了219.78%和130.55%。Sumitani 等[9]和Horvat等[6]的研究也表明用高靜壓處理桃后苯甲醛、戊醛和壬醛含量增加。眾所周知，苯甲醛可以通過糖苷、苦杏仁苷和洋李苷等產生[12]。苦杏仁苷包含一分子葡萄糖和一分子苯乙氰醇，它們均可以通過β-葡萄糖酶和苯乙氰醇裂解酶的作用產生苯甲醛[13]。因此苯甲醛可能是由于升壓過程中破壞了水果組織造成酶解反應產生的。

另外，高靜壓處理后新增了反式-2-己烯-1-醇、3,4-二甲基2-己酮以及2-丁酮等3種酮類物質，以及鄰苯二甲酸二乙酯、苯甲酸-2-乙基己酯等酯類物質，酯類物質和酮類物質的增加表明經高靜壓處理后桃汁的特征香味得到了增強[1]，水果香氣和甜香氣更加濃郁豐富。同時，醇類物質損失明顯：2-乙基己醇含量下降，異戊醇、3-甲基戊醇、1-壬醇、苯甲醇未檢出，表明了高靜壓處理使桃汁的青鮮香氣減少。因此上述結果證明，高靜壓處理可以增強桃汁的果香氣味，避免了由于青鮮氣味帶來的青澀不愉悅的口感。

2.3 熱殺菌對桃汁香氣成分的影響

從表1可以看出，熱殺菌處理后桃汁的鑒定出了27種物質，占總質量分數的99.57%。

熱殺菌后桃汁的香氣成分中2-癸烯-1-醇(油醇氣味)含量最高，高達20.81%，并且未處理或高靜壓的桃汁并未含有此物質，這表明熱殺菌帶給了桃汁不良氣味。乙酸和丙二醇甲醚醋酸酯未檢出，乙酸丁酯(菠蘿、香蕉果香)下降了12.65%，這表明果汁的果香氣味有損失。同時3-甲基戊醇、苯甲醇等這些具有花香的醇類物質含量也未檢出。同高靜壓處理一樣，鄰苯二甲酸二丁酯含量增加，并且增加幅度明顯，高達195.23%，同時苯甲醛含量增高，但是低于HHP處理后的含量，Sumitani 等[9]的研究表明熱處理后桃汁的苯甲醛的含量低于HHP處理后的含量。烷類物質變化不顯著。由此表明，熱殺菌不能如高靜壓處理有效保持桃汁的風味，之前有學者報道的感官實驗也證明了這一點[14-15]。

3 結 論

通過比較高靜壓與熱殺菌對桃汁香氣成分的影響發現，未處理的桃汁主要含酸、醇、酯類等物質，高靜壓處理可以有效的保留或提高桃汁中包括酯類物質在內的特征香味成分等，同時產生青鮮氣味的醇類物質減少；而熱殺菌加劇了果汁的香氣成分的變化，對桃汁的酯類等成分有破壞或損失，并且會產生蒸煮油酸等味道。從而證明，高靜壓比熱殺菌更能有效保持桃汁的風味。

[1] 張峻松, 張文葉, 譚宏祥, 等. 超高壓處理對桃汁揮發性化學成分的影響[J]. 精細化工, 2007, 24(3): 266-268.

[2] LABOISSIERE L H E S, DELIZA R, BARROS-MARCELLINI A M, et al. Effects of high hydrostatic pressure (HHP) on sensory characteristics of yellow passion fruit juice[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2007, 8(4): 469-477.

[3] 周林燕, 廖紅梅, 張文佳, 等. 食品高壓技術研究進展和應用現狀[J].中國食品學報, 2009, 9(4): 165-176.

[4] OEY I, LILLE M, LOEY V, et al. Effect of high pressure processing on colour, texture and flavour of fruit and vegetable-based food products: a review[J]. Trends in Food Science and Technology, 2008, 19(6): 320-328.

[5] ESTI M M, MESIA F, SINESIO A, et al. Quality evaluation of peaches and nectarines by electrochemical and multivariate analysis: relationships between analytic measurements and sensory attributes[J]. Food Chemistry, 1997, 60(4): 659-666.

[6] HORVAT R J, CHAPMAN G W, Jr, ROBERTSON J A, et al. Comparison of the volatile compounds from several commercial peach cultivars [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1990, 38(1): 234-237.

[7] KAKIUCHI N, OHMIYA A. Changes in the composition and content of volatile constituents in peach fruits in relation to maturity at harvest and artificial ripening[J]. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science, 1991, 60(1): 209-216.

[8] DO J Y, SALUNKHE D K, OLSON L E. Isolation, identification and comparison of the volatiles of peach fruit as related to harvest maturity and artificial ripening[J]. Journal of Food Science, 1969, 34(6): 618-621.

[9] SUMITANI H, SUEKANE S, NAKATANI A, et al. Changes in composition of volatile compounds in high pressure treated peach[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1994, 42(3): 785-590.

[10] 馬永昆, 周日興, 胡小松. 不同超高壓處理壓力對哈密瓜汁香氣的影響[J]. 食品與發酵工業, 2003, 29(11): 14-19.

[11] LAMBADARIOS E, ZABETAKIS I. Does high hydrostatic pressure affect fruit esters[J]. LWT Food Science and Technology, 2002, 35(4): 362-366.

[12] KRINGS U, BERGER R G. Biotechnological production of flavours and fragrances[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 1997, 49 (1): 1-8.

[13] CHEETHAM P S J. The use of biotransformations for the production of flavours and fragrances[J]. Trends in Biotechnology, 1993, 11(11): 785-790.

[14] PARISH M E. Orange juice quality after treatment by thermal pasteurization or isostatic high pressure[J]. LWT Food Science and Technology, 1998, 31(5): 439-442.

[15] POLYDERA A C, STOFOROS N G, TAOUKIS P S. Comparative shelf life study and vitamin C loss kinetics in pasteurized and high pressure processed reconstituted orange juice[J]. Journal of Food Engineering, 2003, 60(1): 21-29.

Effect of High Hydrostatic Pressure and Heat Sterilization on Volatile Components in Peach Juice

XU Zeng-hui，JIA Jian-hui，LU Xiao-lian，PENG Yi-jiao，TIAN Xu，GUO Hong
(Beijing Food Research Institute, Beijing 100162, China)

In this paper, the effect of high hydrostatic pressure (HHP) and heat sterilization treatments on volatile components in peach juice was investigated. The major volatile components in untreated peach juice were acetic acid, 1-pentanol, 3-methylmethoxy-2-propyl acetate and benzaldehyde. The esters exhibited the increase after HHP treatment, which were acetyl butyl ester and dibutyl phthalate with the content increase by 516.67% and 40.91%, benzaldehyde and nonanal with the content increase by 219.78% and 130.55%. Meanwhile, HHP treatment revealed the occurrence of new compounds such as 3, 4-dimethyl-2-hexanone and diethyl phthalate and an obvious loss of alcohols. Heat sterilization led to dramatic change of volatile components in peach juice, which exhibited the content decrease of acetyl butyl ester, and complete loss of 1-methoxy-2-propyl acetate, acetic acid, 3-methyl-pentanol and benzyl methanol. However, the increased 2-decen-1-ol (oil flavor) damaged the flavor of peach juice. All of these results indicated that HHP could retain better flavor of peach juice than heat sterilization.

high hydrostatic pressure；heat sterilization；peach juice；volatile components

TS255.36

A

1002-6630(2012)05-0025-04

2011-12-13

北京市科技計劃項目(D101105046610001)

徐增慧(1985—)，女，助理工程師，碩士，研究方向為果蔬汁加工、非熱加工。E-mail：xuzenghui@hotmail.com