桑葚風味構成特點研究

張欣欣，周哲，陳炎，柴多，董亮，*

（1.大連工業大學食品學院，遼寧大連116034；2.國家海洋食品工程技術研究中心，遼寧大連116034）

桑葚，是桑科桑屬多年生木本植物桑樹的果實，橢圓形，長1 cm～3 cm，表面不平滑。桑葚中不僅含有豐富的蛋白質、維生素A原、氨基酸、礦物質鈣等營養成分[1]，而且含有多種功能性成分，具有良好的防癌、抗衰老、抗病毒等作用。Kim SY等[2]研究發現，服用桑葉茶具有降低血糖的功效。此外，桑葚紅色素是極好的天然花青類色素，具有很高的著色性以及穩定性，對人體無害[3-4]。目前大多數科研學者對于桑葚的研究主要集中在桑葚的營養成分、藥理作用以及花青素等，對風味的研究非常少。由于桑葚營養價值高，具有很高的食用、藥用價值，目前許多加工工廠也開發一些桑葚制品，并且相關產品以其獨特的風味深受廣大消費者的喜愛。

本文利用氣質聯用技術分析了桑葚揮發性風味物質的組成并確定了其香味活性物質，為深入了解桑葚及其相關產品的風味構成特點，拓展相關產品的品種提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

無沙黑桑葚干：產自新疆吐魯番。

氣相色譜標準品烷烴（C4-C20）：美國Sigma公司；2-甲基丁醛、正戊醛、異戊醛、正庚醛、正癸醛、正壬醛、糠醛、1-辛烯-3-醇、異戊醇、異辛醇、異戊酸、2，3-丁二醇、乙酸、2-甲基丁酸、己酸、苯甲醛、苯乙醛、苯乙酮、苯甲酸甲酯、2-苯乙醇、3-羥基2-丁酮、乙酸乙酯、乙酸戊酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、己酸甲酯、己酸乙酯等標準化合物：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；二氯甲烷（分析純）：大連博諾公司。

1.2 儀器與設備

MPS2固相微萃取自動進樣器：德國Gerstel公司；DVB-CAR-PDMS（涂層厚度 50/30、65、75、100μm）萃取頭：美國Supelco公司；Agilent 6890/5975C氣質聯用儀：安捷倫科技有限公司；FA1004型分析天平：上海精天科貿有限公司；SZF-06A索氏提取器：上海新嘉電子有限公司；2010+Plus島津氣相色譜：島津集團有限公司。

1.3 方法

1.3.1 固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）預處理

精確稱取3.0 g經液氮冷凍后磨成粉末的桑葚粉于20 mL頂空進樣瓶中，加入1 mL 20%的NaCl，使其與桑葚粉末混合均勻，并用硅橡膠墊密封，在40℃恒溫水浴鍋中平衡30 min，使用4種不同固相微萃取纖維頭 （50/30 μm DVB/CAR/PDMS，65 μm PDMS/DVB，75 μm CAR/PDMS and 100 μm PDMS）采樣吸附，來優化評估。同時對不同飽和時間（15、30、45 min）和萃取時間（30、45、60、75 min）進行優化，每個試驗重復 3 次平行，確定優化條件。

1.3.2 揮發性物質的檢測分析

1）色譜條件：Agilent 6890/5975C氣質聯用儀，HP-5MS（30 m × 0.25 mm i.d.，0.25 μm）色譜柱；氦氣為載氣，不分流模式，流速：1 mL/min；程序升溫：初始溫度40℃，保留5 min，以3℃/min的速率升至50℃，保留3 min，再以5℃/min的速率升至150℃，最后以20℃/min升至250℃，保留5 min。進樣口溫度250℃；檢測器250℃；MSD溫度250℃。EI電離源，電子能量70 ev；離子源溫度230℃；掃描范圍29 amu～400 amu。四極桿溫度150℃[5]。

2）對質譜圖用計算機Nist 08譜庫檢索，結合軟件進行人工解析、色譜保留指數和標準化合物比對鑒定。

1.3.3 桑葚揮發性風味物質定量分析

1.3.3.1 標準溶液的配制

準確稱取1.1中的標準品配制于二氯甲烷中，每毫升二氯甲烷中含有1 μL標品，混合均勻。

1.3.3.2 樣品預處理

精確稱取3 g桑葚粉末，用濾紙包好放置于索氏提取器中，在圓底燒瓶中加入二氯甲烷，60℃水浴回流提取10 h，提取液50℃水浴蒸出有機溶劑，剩余部分氮吹濃縮至1 mL，將濃縮液密封保存待進入氣相色譜進行定量分析用[6]。

1.3.3.3 桑葚揮發性嗅感物質定量檢測

1）色譜條件：島津 2010氣相色譜儀，ATX-5（30 m×0.25 mm i.d.，0.25 μm）色譜柱；載氣為高純氮氣，流速1 mL/min，氫離子化火焰檢測器，手動進樣方式。

2）化合物濃度（μg/g）=該化合物所對應的標準品濃度×該化合物峰面積/該化合物所對應的標準品峰面積

1.3.3.4 氣味活度值

氣味活度值（oder activity value，OAV）=揮發性風味物質的濃度/香氣閾值

2 結果與分析

2.1 固相微萃取條件的優化

2.1.1 萃取頭類型對萃取效果的影響

用不同類型萃取頭對桑葚揮發性風味物質進行分析檢測，揮發性成分的總離子流色譜圖如圖1所示。

圖1 4種不同萃取頭測定桑葚揮發性風味物質總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatograms in the analysis of four different fibers

由圖 1 可知 ，PDMS/DVB、CAR/PDMS 和 DVB/CAR/PDMS 3種萃取頭出峰的數目要比PDMS多，CAR/PDMS萃取頭在后階段中檢出的風味物質較少，而萃取頭DVB/PDMS檢測出的大多數化合物的峰面積相對于DVB/CAR/PDMS萃取頭較小。同時，這種萃取頭萃取出的揮發性物質更多，范圍更大，峰強度更高，更適于成分復雜的揮發物的鑒定，吸附靈敏度更高[7]。因此，選擇 50/30 μm DVB/CAR/PDMS 為本試驗的最佳萃取頭類型。

2.1.2 飽和時間對萃取效果的影響

不同飽和時間對嗅感物質的萃取效果如圖2。

圖2 不同飽和時間對嗅感物質萃取效果的影響Fig.2 Effects of different saturation time on extraction efficiency of olfactory substances

由圖2可知，飽和時間對桑葚中揮發性化合物的影響較大，大部分風味物質的峰面積隨時間的增加而增加。其中，除苯乙烯、丙二醇甲醚醋酸酯和丁酸丁酯外其他物質的峰面積均隨著飽和時間的升高而增大。因此，綜合考慮不同揮發性物質在不同時間的峰面積及穩定性變化，選擇飽和時間30 min作為最優條件。

2.1.3 萃取時間對萃取效果的影響

不同萃取時間對桑葚揮發性風味物質的萃取效果如圖3。

從圖3可知，部分風味物質隨萃取時間的增加呈現先增加后減少的趨勢，但總體上在萃取時間為60min時絕大部分揮發性物質的峰面積達到最大值，在75 min時其峰面積略有降低[8]，表明較長的萃取時間不一定得到最好的萃取效果[9-10]。另外，部分化合物的峰面積隨萃取時間的延長變化不明顯。研究發現：揮發性組分的分配系數、物質的擴散速率、樣品體積等因素決定了萃取過程的變化[11]。在此試驗中萃取時間為60 min時，萃取效果最佳，故選擇60 min為最佳萃取時間。

綜上，固相微萃取的最優的試驗方案為：使用50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭在40℃下飽和30 min，萃取60 min。

圖3 不同萃取時間測定桑葚揮發性風味物質萃取效果圖Fig.3 Effect of mulberry volatile flavor compounds extraction efficiency by different extraction time

2.2 桑葚揮發性風味物質定性分析結果

利用優化好的條件，分析桑葚揮發性風味物質其氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-mass spectromety，GC-MS）總離子流圖如圖4，經分析鑒定所得到的桑葚揮發性風味物質見表1。

圖4 桑葚揮發性風味物質GC-MS總離子流圖Fig.4 Total ion current chromatogram in the analysis of volatile of mulberry by GC-MS

表1 桑葚揮發性風味物質定性分析結果表Table 1 Analysis of volatile compounds from mulberry

續表1 桑葚揮發性風味物質定性分析結果表Continue table 1 Analysis of volatile compounds from mulberry

由表1可知，醛類化合物是構成桑葚揮發性化合物的主要物質，在桑葚揮發性風味物質具有重要作用。研究發現：多不飽和脂肪酸氧化形成醛類物質，醛類對食品風味貢獻很大，是風味重要來源[12]，其中2-甲基丁醛具有濃郁的麥香。研究發現具有青草味的己醛來自脂質的氧化和微生物的氨基酸的分解代謝[13-14]。魏好程等[15]研究發現具有杏仁味的苯甲醛也是桃果實的主要呈香物質之一。

芳香族化合物和酯類物質檢測出的數量較醛類物質少，但也對桑葚的風味有重要貢獻，是僅次于醛類物質的揮發性化合物。在桑葚中共檢測出6種芳香族化合物。其中苯甲醛具有杏仁和甜的味道，它是由苯丙氨酸經斯特雷克降解形成的[16]。酯類物質也有6種。

檢測出4種醇類物質，醇類物質是脂肪酸氧化的產物[17]，一般醇類揮發物具有較高的閾值，其中戊醇具有花香和樹脂的味道，而亞油酸降解產物1-辛烯-3-醇具有蘑菇、蔬菜的氣味[18]，是桑葚揮發性風味物質構成中較為重要的一種醇類物質。

此外，還檢測到4種酸類物質，而有機酸為水果中必不可少的成分之一，并對桑葚的風味具有重要貢獻[19]。

2.3 桑葚風味化合物定量及香氣活性物質的確定結果

2.3.1 定量分析結果

通過對桑葚中28種揮發性嗅感物質進行定量分析，結果見表2。

表2 桑葚揮發性風味物質定量分析及氣味活度值（OAV）Table 2 Quantitative analysis of volatile flavor substances and odor activity of mulberry

由表2可知，在桑葚中丁酸乙酯的含量最高（263 056.30 μg/g），其次是正己醛（178 872.50 μg/g）和乙酸（86 142.69 μg/g）。而己酸乙酯和異辛醇在的含量最小，分別為 131.10 μg/g 和 133.41 μg/g。從揮發性化合物的總含量來看，酯類化合物是桑葚制品中最主要的嗅感物質，己酸乙酯和己酸甲酯相對較低，但也分別達到了131.10 μg/g和1 052.65 μg/g。在所有醛類物質中，正己醛（178 872.50 μg/g）是含量最高的嗅感物質，據報道它是由脂類的β氧化產生的[20]，其次是正庚醛（2 985.32 μg/g）。芳香族化合物中苯甲酸甲酯含量最高，有機酸類乙酸含量最高，醇類含量相對偏低，含量最高的是292.86 μg/g的1-辛烯-3-醇。

2.3.2 香味活性物質分析結果

從表2中可知，桑葚制品中有17種揮發性風味物質的氣味活度值（OAV）大于其本身化合物的閾值，即OAV≥1，包括醛類6種，酯類4種，酸類3種，芳香族2種和醇類2種，在所有嗅感物質中異戊醛的氣味活度值最高（10588008）。因此，這17種揮發性化合物被確定為桑葚中的香味活性物質，而異辛醇、糠醛、苯甲醛、己酸的OAV均小于1，說明其對桑葚的風味貢獻較小。

上述結果表明，醛類和酯類化合物對桑葚制品的風味有較大貢獻，在桑葚風味中起主要作用，OAV值相對來說也比較高，研究發現醛類和酯類化合物也是其他品種水果中主要的風味物質，對水果的香氣貢獻較大。

3 結論

本文優化了固相微萃取-氣質聯用技術對桑葚揮發性物質的測定方法，并分析鑒定了其揮發性風味物質的構成及特點。結果發現：萃取類型為50/30 μm DVB/CAR/PDMS，飽和時間30 min，萃取時間60 min為最佳分析條件；在此條件下共分析鑒定出28種揮發性化合物，包括醛類8種，芳香族化合物6種，酯類6種，醇類4種和酸類4種；其中17種揮發物被確認為桑葚的香氣活性物質，而異辛醇、糠醛、苯甲醛和己酸的OAV＜1，對桑葚風味貢獻度較小。