氣味活度值法評價藍莓果皮、果肉、果汁揮發性香氣成分

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(1.吉林農業大學園藝學院,吉林長春 130118;2.吉林省普藍高科技有限公司,吉林長春 130000;3.淄博普藍農業科技有限公司,山東淄博 255000;4.山東理工大學生命科學學院,山東淄博 255000)

藍莓,又名越橘,原產于美洲,是多年生落葉小灌木。經過多年的引種試驗,密斯蒂、布里吉塔藍莓成為中國長江流域的主栽品種。藍莓酸甜可口,香氣清爽,營養豐富,含有大量的植物多酚,富含綠原酸、鞣花酸、花青素等物質,具有清除自由基、保護視力、降低心臟風險等功效,國際糧農組織確定藍莓為人類健康食品[1]。

香氣成分是評價食品質量的重要指標,在對香氣研究的過程中,分析結果都是揮發性成分在食品揮發性氣體體系中的百分含量,而大量研究表明揮發性成分的百分含量與風味特征無直接關系[2]。謝妍純[3]等通過相對百分含量分析,發現異戊酸乙酯、乙酸乙酯是都克藍莓主要的香氣成分。孫陽[4]研究發現藍莓果實主要以酯類為主,其中3-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁酸甲酯是Geo和Reveilla的主要香氣成分。不同揮發性香氣的香味閾值差異很大,對人體感官的嗅覺刺激差別也很大,揮發性風味化合物對食品風味的貢獻是由物質的濃度與感覺閾值共同決定的[5]。胡秋麗[6]研究發現癸醛、芳樟醇、大馬士酮閾值較低,結合香氣成分的百分含量進行氣味活度值分析表明:大馬士酮、芳樟醇是藍莓果實的關鍵風味化合物。

目前,對水果完整果實的香氣研究較多,而果皮、果肉等單一組織的香氣研究較少。研究水果香氣成分的意義在于揮發性成分所散發出的香味特征,進而確定關鍵風味化合物,對于食品香精香料等產品的配伍提供依據。本研究應用頂空固相微萃取法吸附收集藍莓果皮、果肉、果汁揮發性氣體,通過色譜圖與質譜庫鑒定香氣成分,采用氣味活度值法評價香氣特征,確定關鍵風味化合物,為密斯蒂、布里吉塔藍莓的果實品質與加工利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藍莓品種 為密斯蒂、布里吉塔,由吉林省普藍高科技有限公司提供,采自湖北隨州廣濟基地;NaCl 天津市華東試劑廠。

SG280C1組織破碎機 浙江蘇泊爾股份有限公司;601超級恒溫水浴鍋 江蘇省金壇市醫療儀器廠;BT125D型分析天平 奧多利斯科學儀器有限公司;7890A/5975C氣相-質譜聯用儀 美國Agilent公司;固相微萃取裝置及50/30 μmol/L DVB/CAR/PDMS萃取頭 上海安譜科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 香氣成分萃取

1.2.1.1 藍莓果皮香氣成分提取 參考馬越[7]的方法,以密斯蒂、布里吉塔藍莓為實驗原料,使用醫用刀片切開果實,剝去果肉,用吸水紙吸干果皮上的果汁,稱取0.5 g藍莓果皮樣品,均勻放置于50 mL頂空萃取瓶中,45 ℃保溫平衡30 min,插入固相微萃取針,頂空萃取30 min后,將萃取針插入GC進樣口,解析5 min。

1.2.1.2 藍莓果肉香氣成分提取 參考孫海悅[8]的方法,以密斯蒂、布里吉塔藍莓為實驗原料,使用醫用刀片剝離果肉,置于研缽中,精確稱量10.0 g藍莓果肉,加入1 g NaCl研磨,放置于50 mL頂空萃取瓶中,45 ℃保溫平衡30 min,插入固相微萃取針,頂空萃取30 min后,將萃取針插入GC進樣口,解析5 min。

1.2.1.3 藍莓果汁香氣成分提取 參考關小鶯[9]的方法,以密斯蒂、布里吉塔藍莓為實驗原料,取適量步驟1.2.1.2制得的藍莓果肉,放置于組織破碎機中,取出后采用70目尼龍濾布過濾,準確量取10 mL果汁,添加1 g NaCl,完全溶解后放置于50 mL頂空萃取瓶中,45 ℃保溫平衡30 min,插入固相微萃取針,頂空萃取30 min后,將萃取針插入GC進樣口,解析5 min。

1.2.2 氣相色譜條件 參考楊旭[10]的方法,色譜柱DB-5MS(30 m×250 μm,0.25 μm);進樣口溫度:250 ℃;升溫程序以50 ℃保持1 min,以5 ℃/min升到80 ℃,保持0 min,以10 ℃/min升到220 ℃,保持2 min;載氣:高純He,1.0 mL/min;色譜柱起始溫度50 ℃。

1.2.3 質譜條件 參考張強[11]的方法,MS四級桿溫度150 ℃;離子源溫度230 ℃;離子源:EI;電子能量:70 eV;掃描范圍:35～625 amu。

1.2.4 定性定量分析 掃描圖譜與NIST08.L 質譜庫對照進行定性鑒定,采用峰面積歸一化法計算出各香氣成分樣品中的相對含量,為確定關鍵風味化合物,本研究只分析匹配度大于60%且帶有揮發性香味的組分。

1.2.5 氣味活度值評價方法 參考Swiegers[12]的方法,采用氣味活度值(odor activity value,OAV)評價各化合物對樣品總體風味的貢獻,氣味活度值的計算公式為:

OAV=C/T

式中,C為揮發性香氣成分百分含量;T為感覺閾值。

參考陳芝飛[13]的方法,OAV>1,說明該物質可能對總體風味有直接影響,定義為關鍵風味化合物;0.1

2 結果與分析

2.1 藍莓揮發性香氣成分分析

經氣相質譜聯用儀鑒定與質譜庫比對分析,藍莓揮發性香氣如表1所示。

表1 藍莓果皮、果肉、果汁揮發性香氣分析Table 1 Analysis of volatile aroma of blueberry peel,pulp and juice

注:“-”為該化合物未檢出。

檢出過程中存在進樣隔墊損耗,固相微萃取頭吸附材料或色譜柱填充材料流失等情況,成分中含有部分硅氧環狀化合物和飽和烷烴類物質,本研究在于確定藍莓不同實驗樣品的關鍵風味化合物,故本文對無特征風味的揮發性化合物不做詳細分析。

在密斯蒂、布里吉塔藍莓果皮、果肉、果汁6個樣品中共鑒定出35種香味成分,主要揮發性香氣成分為醛類11種、醇類10種、酮類7種、萜烯類化合物4種、其他類3種。6個樣品中均檢測出芳樟醇、2-壬烯醛、甲基庚烯酮、香葉基丙酮、桉葉油醇、α-松油醇,且芳樟醇相對含量最高。密斯蒂藍莓果皮、果肉、果汁香味成分相對含量分別為59.98%、61.77%、68.31%,布里吉塔藍莓果皮、果肉、果汁分別為65.72%、66.87%、58.35%。

2.1.1 密斯蒂、布里吉塔果皮香氣成分比較 密斯蒂果皮含23種揮發性香氣成分,其中醛類8種、醇類8種、酮類3種、萜烯類2種、其他類2種,香氣成分以醇類、醛類、萜烯類為主,三者相對含量總計50.93%,含量較高的香氣成分是芳樟醇(13.26%)、右旋萜二烯(11.75%)。布里吉塔果皮含16種揮發性香氣成分,其中醛類7種、醇類4種、酮類3種、萜烯類2種,香氣成分以醇類、醛類、酮類為主,三者相對含量總計59.16%,含量較高的香氣成分是芳樟醇(10.74%)、壬醛(9%)。

密斯蒂、布里吉塔果皮共同含有14種香氣成分,其中芳樟醇、壬醛、右旋萜二烯、苯甲醛、香葉基丙酮、2-辛烯醛、甲基壬基甲酮是藍莓果皮的主要香氣成分。相比布里吉塔果皮,密斯蒂果皮香氣成分種類豐富,還含有萜品油烯、橙花醇、香葉醇、桂皮醛、丁香酚等成分,且芳樟醇、右旋萜二烯貢獻突出。布里吉塔果皮香氣成分種類較少,含量較均衡。果皮是加工香精香料的主要對象,不同水果果皮揮發性物質差異較大,枇杷[20]果皮以己醛、反-2-己烯醛等醛類物質為主,赤霞珠、蛇龍珠葡萄[21]果皮以乙酸、萘為主,檸檬[22]、金菠蘿[23]果皮以萜類化合物為主。

表2 藍莓果皮、果肉、果汁氣味活度值分析Table 2 Analysis of odor activity value of blueberry peel,pulp and juice

2.1.2 密斯蒂、布里吉塔果肉香氣成分比較 密斯蒂果肉含18種揮發性香氣成分,其中酮類6種、醇類5種、醛類4種、萜烯類2種、其他類1種,香氣成分以醇類為主,相對含量總計46.83%,含量較高的香氣成分是芳樟醇(36.38%)、α-松油醇(7.89%)。布里吉塔果肉含14種揮發性香氣成分,其中醇類5種、醛類4種、酮類4種、萜烯類1種,香氣成分以醇類為主，相對含量總計49.72%,含量較高的香氣成分是芳樟醇(33.13%)、α-松油醇(9.20%),周立華等[24]研究表明藍莓主要香氣物質是芳樟醇與α-松油醇,相對含量分別為15.98%、8.54%,與本文研究一致。

密斯蒂、布里吉塔果肉共同含有12種香氣成分,其中芳樟醇、α-松油醇、香葉基丙酮、E-2-庚烯醛、甲基庚烯酮是藍莓果肉的主要香氣成分。相比布里吉塔果肉,密斯蒂果肉香氣成分種類較為豐富,還含有右旋萜二烯、香葉醇、左氫香芹酮、右旋香芹酮等成分。

2.1.3 密斯蒂、布里吉塔果汁香氣成分比較 密斯蒂果汁含13種揮發性香氣成分,其中醇類5種、酮類3種、醛類2種、萜烯類2種、其他類2種,香氣成分以醇類為主,相對含量總計63.52%,相對含量較高的香氣成分是芳樟醇(41.37%)、α-松油醇(16.52%)。布里吉塔果皮含16種揮發性香氣成分,其中醇類6種、醛類5種、酮類3種、萜烯類2種,香氣成分以醇類為主、相對含量總計49.73%,相對含量較高的香氣成分是芳樟醇(25.85%)、α-松油醇(16.23%)。

密斯蒂、布里吉塔果汁共同含有10種香氣成分,其中芳樟醇、α-松油醇、香葉基丙酮、桉葉油醇是藍莓果汁的主要香氣成分。二者在成分種類上差異不大,但芳樟醇、桉葉油醇、萜品油烯在相對含量上差異較大。謝妍純等[25]研究都克品種藍莓果汁發現主要香氣成分為己醛(43.70%)、反-2-己烯醛(38.77%),與本文研究成果差異較大,是由于使用INNOwax極性色譜柱決定的。

2.2 氣味活度值分析

結合揮發性香氣成分閾值分析藍莓樣品氣味活度值,結果如表2所示。

氣味活度值次序為:密斯蒂果肉>密斯蒂果汁>布里吉塔果皮>布里吉塔果汁>布里吉塔果肉>密斯蒂果皮,密斯蒂藍莓氣味活度明顯高于布里吉塔藍莓。如表1所示芳樟醇相對含量最高,但對藍莓樣品的氣味活度貢獻不是最高的,而大馬士酮、癸醛、2,4-壬二烯醛相對含量較低,閾值分別為0.002、0.1、0.06 μg/kg,對藍莓樣品氣味活度有較大的貢獻,這也說明采用相對百分含量評價藍莓香氣并不能反映揮發性香氣成分的貢獻性[26]。研究表明OAV≥1的物質被確定為關鍵性香氣成分[27-28],并在蔓越莓[29]、草莓[30]等水果以及榴蓮酒[31]、葡萄酒[32]等水果加工制品中得到了廣泛的應用。

2.2.1 密斯蒂、布里吉塔果肉氣味活度值比較 密斯蒂與布里吉塔果肉含有3種關鍵風味化合物且成分及貢獻次序相同,依次為大馬士酮、芳樟醇、2-壬烯醛。密斯蒂果肉還含有修飾性風味化合物桉葉油醇、1-辛烯-3-酮和13種潛在風味化合物;布里吉塔含有修飾性風味化合物桉葉油醇、1-辛烯-3-酮、Z-5-辛烯-1-醇和8種潛在風味化合物。二者在主要風味化合物種類上無明顯差別,密斯蒂與布里吉塔果肉均帶有玫瑰花香、清香與脂香氣息,由于密斯蒂果肉大馬士酮的氣味活度值(234.65)高于布里吉塔(117.8),密斯蒂果肉玫瑰香氣更濃郁。研究發現大馬士酮也是葡萄[33-34]中的主要香氣成分,申靜云等[35]采用2株漢遜氏酵母混合發酵,大馬士酮含量提高8.85%,使葡萄酒香氣更加濃郁。

2.2.2 密斯蒂、布里吉塔果皮氣味活度值比較 密斯蒂與布里吉塔果皮含有5種關鍵風味化合物,密斯蒂果皮依次為癸醛、2-壬烯醛、壬醛、芳樟醇、右旋萜二烯,布里吉塔果皮依次為2,4-壬二烯醛、癸醛、2-壬烯醛、壬醛、芳樟醇。藍莓果皮以醛類為主,但二者氣味描述差異較大,密斯蒂果皮貢獻最高的是癸醛(14.73),具有甜香、柑橘香的特征;布里吉塔果皮貢獻最高為2,4-壬二烯醛(79.68),具有花香、脂香的特點。此外,密斯蒂果皮還含有丁香酚、辛醛2種修飾性風味化合物和15種潛在風味化合物,布里吉塔果皮含有辛醛、右旋萜二烯、桉葉油醇2種修飾性風味化合物和8種潛在風味化合物,且布里吉塔果皮香氣活度值(146.2)更高,布里吉塔果皮脂香更濃郁。

2.2.3 密斯蒂、布里吉塔果汁氣味活度值比較 密斯蒂果汁關鍵風味化合物為大馬士酮、芳樟醇,布里吉塔果汁關鍵風味化合物為大馬士酮、芳樟醇、2-壬烯醛。密斯蒂果汁大馬士酮(236.35)氣味活度值高于布里吉塔果汁(133.95),果汁香氣描述與果肉組織一致。此外,密斯蒂果汁還含有修飾性風味化合物右旋萜二烯、桉葉油醇和8種潛在風味化合物,布里吉塔果汁含有修飾性風味化合物桉葉油醇、2-己烯醛和10種潛在風味化合物。桉葉油醇也是肉桂[36]、月桂葉[37]、菊花[38]等植物香料的主要香氣成分。

3 結論

本研究采用色譜圖與NIST08.L質譜庫對照進行鑒定,結果表明:在密斯蒂與布里吉塔藍莓果皮、果肉、果汁6個樣品中共鑒定出35種香氣成分,主要揮發性香氣成分為醛類、醇類、酮類、萜烯類4大類化合物。芳樟醇、2-壬烯醛、甲基庚烯酮、香葉基丙酮、桉葉油醇、α-松油醇為共同含有,且芳樟醇相對含量最高。密斯蒂藍莓果皮、果肉、果汁具有嗅感風味化合物相對含量分別為59.98%、61.77%、68.31%,布里吉塔藍莓果皮、果肉、果汁分別為65.72%、66.87%、58.35%。

通過氣味活度值法分析表明:密斯蒂果肉、布里吉塔果肉與布里吉塔果汁關鍵風味化合物均為大馬士酮、芳樟醇、2-壬烯醛;密斯蒂果汁關鍵風味化合物為大馬士酮、芳樟醇;密斯蒂果皮關鍵風味化合物為癸醛、2-壬烯醛、壬醛、芳樟醇、右旋萜二烯;布里吉塔果皮關鍵風味化合物為2,4-壬二烯醛、癸醛、2-壬烯醛、壬醛、芳樟醇。此外,桉葉油醇、右旋萜二烯等修飾性風味化合物與α-松油醇、甲基庚烯酮、香葉醇等潛在風味化合物對藍莓的整體風味具有很好的調和與修飾作用,是必不可少的揮發性香氣成分。

本文在對藍莓果皮、果肉、果汁的研究中發現,大馬士酮相對百分含量較低,但氣味活度值高,對密斯蒂、布里吉塔藍莓果肉與果汁樣品貢獻顯著。果肉與果汁整體氣味活度值較高,其關鍵風味化合物無明顯差別,修飾性及潛在風味化合物差別較大,說明藍莓香氣品種間差異是由修飾性及潛在風味化合物決定的。布里吉塔果皮氣味活度值較高,果肉與果汁較低,適合鮮果食用,而密斯蒂與之相反,更適合做加工產品。