噴霧干燥和真空冷凍干燥對百香果揮發(fā)性成分的影響

郭艷峰,張延杰,歐洋鋒,夏 雨,劉 妍

(1.中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物醫(yī)藥系,廣東中山 528436; 2.咀香園健康食品(中山)有限公司,廣東中山 528437)

百香果(Passifloraedulis)為西番蓮科西番蓮屬多年生藤本植物[1],是熱帶亞熱帶地區(qū)特有的水果。百香果果汁因具有菠蘿、草莓、荔枝、檸檬等10余種水果的濃郁香味,是果汁、冰激凌、點心、果凍等各類產(chǎn)品增香及改善產(chǎn)品風(fēng)味口感的“果汁味精”[1-3]。百香果屬于典型的呼吸躍變型水果,極易出現(xiàn)皺縮、腐爛、發(fā)酵產(chǎn)生異味等腐敗變質(zhì)現(xiàn)象,降低果實的商品價值,導(dǎo)致百香果提供的原料主要是鮮果汁。將新鮮果蔬直接加工成果蔬粉是新趨勢,而百香果作為熱帶亞熱帶特有的水果,將其制備成果粉能夠很好的延長百香果的供貨期,滿足非百香果種植區(qū)消費者對百香果的需求[4]。怡人的香氣是百香果吸引消費者和增強市場競爭力的重要因素之一,因此,對百香果果粉而言,百香果的風(fēng)味成分即香氣也是評價百香果果粉品質(zhì)的重要依據(jù)之一。

噴霧干燥和真空冷凍干燥是果粉加工中常用的方法[5-8]。噴霧干燥工藝干燥效果好,物料均勻、流散性好,但因瞬間高溫過程，物料的營養(yǎng)成分容易被破壞[9]。真空冷凍干燥可以較好地保持食品原來的形狀,減少食品色、香、味及營養(yǎng)成分的損失,所得產(chǎn)品品質(zhì)較好[10]。然而,目前關(guān)于干燥工藝對百香果果粉香氣物質(zhì)影響的研究極少,限制了百香果果粉品質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)的制定范圍及在不同性能產(chǎn)品中的合理應(yīng)用。

本研究以期通過對噴霧干燥和真空冷凍干燥制備的百香果果粉的揮發(fā)性成分進行研究,以期為后續(xù)百香果果粉品質(zhì)控制及開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮百香果紫果1號 采自廣西省容縣;采摘成熟、無傷害的百香果,洗去表面雜質(zhì),備用。

氣相色譜-質(zhì)譜(Gas Chromatography-mass Spectrometry,GC-MS)聯(lián)用儀(7890B-5977A) 美國Agilent公司;FSH-II高速勻漿機 常州市金壇區(qū)環(huán)宇科學(xué)儀器廠;FD-1A-50真空冷凍干燥機 上海比朗儀器有限公司;LPG-5離心噴霧干燥機 常州力馬干燥工程有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 百香果果汁的制備 切開百香果,濾掉果籽,經(jīng)勻漿機勻漿,得到鮮果汁(Original juice,OJ)。同批次鮮果分別采用真空冷凍干燥、噴霧干燥方式將百香果果汁干燥成粉。真空冷凍干燥工藝流程[9-10]:新鮮百香果→過濾→-40 ℃冷凍濃縮→冷凍干燥→磨粉→過篩→成品。噴霧干燥工藝流程[9-10]:新鮮百香果→過濾→添加麥芽糊精(百香果汁與麥芽糊精比例100∶28 g/g)→勻質(zhì)→高速離心噴霧干燥→成品。

另將真空冷凍干燥果粉復(fù)溶制得果汁(Freeze drying,FD)、噴霧干燥果粉復(fù)溶制得果汁(Spray-drying,SD)。其中鮮果汁(OJ)的總糖含量為(5.85±0.16) g/kg,總酸為(42.43±0.26) g/kg;噴霧干燥果粉復(fù)溶制得果汁總糖為(2.05±0.00) g/kg,總酸為(0.90±0.17) g/kg;真空冷凍干燥果粉復(fù)溶制得果汁總糖為(1.50±0.02) g/kg,總酸為(3.10±0.32) g/kg。

1.2.2 果汁揮發(fā)性成分的測定 固相微萃取條件:在5 mL百香果果汁中加入3 g氯化鈉,將50/30 μm的DVB/CAR/PDMS纖維頭在50 ℃下萃取20 min[11]。

1.2.3 色譜條件 色譜柱:VF-WAX MS-毛細(xì)管柱(30 mm×0.25 mm×0.5 μm);升溫程序:初溫40 ℃保持4 min,以8 ℃/min升至120 ℃,再以10 ℃/min升至235 ℃,保持5 min;進樣口溫度230 ℃,采用不分流,載氣氦氣,流量1.0 mL/min。萃取頭在進樣口于230 ℃下脫附3 min。

質(zhì)譜條件:電子轟擊離子源(EI);檢測器電壓350 v;離子源溫度260 ℃;接口溫度280 ℃;電子能量70 eV;掃描/秒為2.8;掃描質(zhì)量范圍:33～550 amu。

1.3 質(zhì)譜檢索和數(shù)據(jù)處理

質(zhì)譜檢索結(jié)果是先對各樣品進行GC-MS分析后得到總離子圖,各分離組分利用NIST-Wiley質(zhì)譜庫檢索確認(rèn)化學(xué)成分。通過Shimadzu GC-MS solution數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),采用峰面積歸一法確定相對含量。

2 結(jié)果與分析

通過軟件分析(表1、表2),鮮汁中的揮發(fā)性物質(zhì)共鑒定出34種,包括19種酯類、2種醛類、4種醇類、4種酮類、3種烯類、1種胺類,噴霧干燥的果粉復(fù)溶果汁揮發(fā)性物質(zhì)共鑒定出21種,包括4種酯類、2種醛類、5種醇類、5種酮類、4種烯類和1種胺類。真空冷凍干燥的果粉復(fù)溶果汁揮發(fā)性物質(zhì)共鑒定出46種,包括17種酯類、9種醛類、5種醇類、4種酮類、3種烯類和1種胺類。

表1 百香果鮮汁與噴霧干燥果粉和真空冷凍干燥果粉風(fēng)味成分分析表Table 1 The analysis of flavor composition of powder spray dried,freeze dried and original juice of Passiflora edulia Sims

續(xù)表

續(xù)表

表2 百香果鮮汁與噴霧干燥果粉和真空冷凍干燥果粉揮發(fā)性化合物的種類及含量Table 2 The analysis of flavor composition of powder spray dried,freeze dried and original juice of Passiflora edulia Sims

鮮果汁、噴霧干燥果粉復(fù)溶果汁、凍干果粉復(fù)溶果汁的共有成分有乙酸乙酯、三正丙胺、2-庚酮、檸檬烯、芳樟醇、苯甲醛、己酸己酯7種,且7種成分占揮發(fā)性物質(zhì)總相對含量的比例不同,鮮汁中7種共有成分占揮發(fā)性物質(zhì)總相對含量的13.78%,噴霧干燥的果粉復(fù)溶果汁中7種共有成分占揮發(fā)性物質(zhì)總相對含量的35.96%,真空冷凍干燥的果粉復(fù)溶果汁中7種共有成分占揮發(fā)性物質(zhì)總相對含量的16.49%。7種共有揮發(fā)性成分中,鮮汁和真空冷凍干燥的果粉復(fù)溶果汁中含量最高的是乙酸乙酯,噴霧干燥的果粉復(fù)溶果汁中最高的是三正丙胺。

鮮汁、噴霧干燥果粉復(fù)溶果汁和真空冷凍干燥果粉復(fù)溶果汁中占主導(dǎo)的揮發(fā)性成分的種類和含量差異較大(表2)。鮮汁中主要的揮發(fā)性成分是酯類化合物,共有19種,占總揮發(fā)性成分的89.39%。噴霧干燥果粉占主導(dǎo)的揮發(fā)性成分是醇類(34.38%)、酮類(20.50%)、胺類(21.69%)、烯類(13.21%),酯類化合物僅占總化合物的9.16%。真空冷凍干燥果粉中主要的揮發(fā)性成分是酯類,占總揮發(fā)性成分的42.49%,與鮮汁相比,酯類化合物所占比例下降,但醛類化合物和醇類化合物的比例均提高,分別占總揮發(fā)性成分的33.80%、15.76%。袁源等[4]對百香果噴霧干燥果粉揮發(fā)性物質(zhì)分析發(fā)現(xiàn),噴霧干燥果粉比鮮汁多了呋喃酮I。本研究中,噴霧干燥百香果果粉中有5種新增成分,其中苯乙烯、3-甲基-2-丁酮、異戊醇的含量均高于2%,可能是瞬時干燥溫度不同,導(dǎo)致美拉德反應(yīng)產(chǎn)物不同。

3 結(jié)論

不同的干燥工藝對果汁風(fēng)味物質(zhì)的影響較大,鮮果汁中15種揮發(fā)性成分在噴霧干燥果粉和真空冷凍干燥果粉中未檢測到,同時產(chǎn)生了一些新的揮發(fā)性物質(zhì),使干燥后的果汁產(chǎn)生了更多的風(fēng)味變化。噴霧干燥果粉增加了5種揮發(fā)性成分,其中苯乙烯、3-甲基-2-丁酮、異戊醇的含量均高于2%。同時,噴霧干燥果粉中胺類化合物的增加,導(dǎo)致噴霧干燥果粉帶略有不愉悅的味道,風(fēng)味有所改變。真空冷凍干燥果粉中檢測到12種成分是鮮汁和噴霧干燥果粉所沒有的,但這些成分的含量較低,對總體風(fēng)味的影響較小,基本能夠保持百香果原有的風(fēng)味。

本研究詳細(xì)比較了真空冷凍干燥工藝和噴霧干燥工藝對百香果果粉風(fēng)味物質(zhì)的影響,可為后續(xù)繼續(xù)深入研究百香果的深度開發(fā)利用提供一定的研究基礎(chǔ)。然而,不同干燥工藝對果汁揮發(fā)性成分變化的機理及貯藏過程中果粉揮發(fā)性成分的動態(tài)變化還需要作深入的探討。