加工過(guò)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(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所，西南大學(xué)柑桔研究所，國(guó)家柑桔工程技術(shù)研究中心，重慶 400712)

加工過(guò)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(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所，西南大學(xué)柑桔研究所，國(guó)家柑桔工程技術(shù)研究中心，重慶 400712)

采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)伏令夏橙汁加工過(guò)程中5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)樣品的主要香氣成分進(jìn)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(guò)程對(duì)夏橙汁香氣成分種類和含量有重要影響，5個(gè)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(duì)含量增加2.01%，醇類物質(zhì)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(duì)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??；氣相色譜-質(zhì)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(jié)(4～5月)而備受關(guān)注，是優(yōu)質(zhì)柑橘晚熟品種和柑橘汁加工的主要品種。香氣是橙汁品質(zhì)的重要指標(biāo)，主要為烯烴類、醇類、醛類、酯類等物質(zhì)[1]。橙汁在加工中需要經(jīng)過(guò)壓榨、精濾、脫氣、滅菌等過(guò)程，會(huì)對(duì)香氣成分產(chǎn)生一定影響。本實(shí)驗(yàn)以重慶長(zhǎng)壽產(chǎn)伏令夏橙為原料，從國(guó)家柑桔工程技術(shù)研究中

心中試車間橙汁加工生產(chǎn)線取樣，采用固相微萃取(SPME)提取橙汁香氣成分，氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)進(jìn)行分離鑒定，面積歸一化法進(jìn)行定量分析，為橙汁加工調(diào)配、橙汁品質(zhì)鑒定及質(zhì)量控制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

夏橙：伏令夏橙，購(gòu)于重慶長(zhǎng)壽，采收于2010年5月25日。

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

1.2 方法

1.2.1 樣品的準(zhǔn)備

橙汁加工工藝流程：鮮果→清洗→揀選→分級(jí)→壓榨→精濾→脫氣→巴氏殺菌→灌裝；加工時(shí)間為2010年5月2 6日，從壓榨、精濾、脫氣、滅菌灌裝4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)取樣，取精濾后果汁旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮再還原作為濃縮還原汁。

1.2.2 樣品預(yù)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(guò)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(jìn)樣口，250℃解析10min，啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。

1.2.3 GC-MS分析

色譜條件：石英毛細(xì)色譜柱Rtx-5MS(30m×0.25mm，0.25μm)；He為載氣，流速1.0mL/min，無(wú)分流進(jìn)樣；進(jìn)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(zhì)譜條件：電子轟擊(E I)離子源；檢測(cè)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(zhì)量范圍m/z 40～350。1.2.4 定量分析

通過(guò)儀器所配置的NIST 08.LIB和NIST 08s.LIB譜庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)檢索，結(jié)合相似度并參考有關(guān)文獻(xiàn)色譜保留指數(shù)，進(jìn)行定性，采用峰面積歸一化定量分析法計(jì)算各組分的相對(duì)含量。

2 結(jié)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(guò)譜圖檢索和SI值，結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)，確定了夏橙汁中共50種香氣成分，采用峰面積歸一化法計(jì)算出各組分的相對(duì)含量，結(jié)果見(jiàn)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(jié)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(gè)夏橙汁樣品被檢測(cè)出的各種成分?jǐn)?shù)量和含量受加工過(guò)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(gè)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(duì)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(diào)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(fā)現(xiàn)在調(diào)配橙汁飲料時(shí)，檸檬烯含量達(dá)到190mg/L時(shí)，風(fēng)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(shí)驗(yàn)中相對(duì)含量最高的一種醇類，平均含量為0.83%，喬宇等[5]對(duì)3種柑橘果實(shí)香氣研究發(fā)現(xiàn)，芳樟醇在大葉尾張、錦橙、酸橙中相對(duì)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(zhì)。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(cè)出1-辛醇(0.2%～0.85%)等常見(jiàn)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(dāng)[5]。

葵醛(0.18%～0.28%)是相對(duì)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(cè)出，平均含量為0.16%，葵醛和辛醛具強(qiáng)烈橙香，是柑橘風(fēng)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(diào)配橙汁的重要香氣成分指標(biāo)。

丁酸乙酯(0.12%～0.44%)，平均含量為0.23%，是未濃縮橙汁中相對(duì)含量最高的酯類，濃縮還原后乙酸乙酯相對(duì)含量較高(0.28%)，這兩種酯均有濃郁的水果味，對(duì)橙汁賦予柑橘果香有重要的影響，喬宇等[5]認(rèn)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(cè)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(cè)出β-蒎烯(0.05%～0.09%)等常見(jiàn)烯烴類香氣成分，這些烯烴類所特有的芳香對(duì)橙汁香氣成分有積極地作用[2]。Tonder等[8]和Qiao等[9]通過(guò)氣相色譜-嗅覺(jué)測(cè)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(duì)柑橘香氣成分有重要貢獻(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)在脫氣前均檢測(cè)到香芹酮，初榨后含量為0.06%，精濾后為0.01%。Elss等[10]發(fā)現(xiàn)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(guò)程中香氣成分變化分析

本實(shí)驗(yàn)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(duì)含量見(jiàn)表2。

從表1、2可知，從壓榨到滅菌，醇類相對(duì)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(guò)程對(duì)香氣成分變化有一定影響。濃縮還原由于是采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀模擬濃縮，香氣成分損失較多，相對(duì)含量也較低。

精濾后烯烴類和醇類種類減少，醇類相對(duì)含量從3.18%降低為1.18%，降低了2.00%，這與張弛[11]的研究結(jié)果一致。芳樟醇是精濾中下降最多的香氣物質(zhì)，降低了0.97%，可能過(guò)濾過(guò)程中發(fā)生了氧化。烯烴類相對(duì)含量增加2.01%，主要是檸檬烯、β-月桂烯、β-水芹烯相對(duì)含量增加影響，其中檸檬烯是精濾過(guò)程增加最多的香氣物質(zhì)，增加了1.73%。初榨橙汁中檢測(cè)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(cè)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(guò)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(shí)低0.95%。β-月桂烯是脫氣過(guò)程中下降最多的物質(zhì)，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(duì)1-孟烯-8-醇未能檢出。脫氣后新檢測(cè)出2-甲基環(huán)己酮(0.16%)、環(huán)戊甲酸-2-乙基環(huán)己基酯(0.04%)、領(lǐng)苯二甲酸二甲酯(0.02%)等酮類、酯類物質(zhì)，這些是柑橘果香物質(zhì)，表明加工過(guò)程對(duì)于橙汁香味有一定積極作用。Jordan等[12]也研究了脫氣對(duì)香氣成分的影響，并認(rèn)為橘汁香氣成分的損失與脫氣工藝有關(guān)。

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(xù)加熱過(guò)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(duì)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(rèn)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(zhì)從相對(duì)含量較低或未檢出滅菌后有所提高，提高了橙汁品質(zhì)[5]。鄰苯二甲酸二甲酯呈無(wú)色透明微黃色，有芳香味，他們對(duì)滅菌后果汁香氣均有一定貢獻(xiàn)。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(zhì)有所損失，但同時(shí)產(chǎn)生的另外一些醛類和酯類物質(zhì)形成柑橘特有的果香，對(duì)風(fēng)味有積極作用。有一些物質(zhì)可能對(duì)橙汁香氣沒(méi)有作用反而惡化香氣，例如α-松油醇是檸檬烯的降解產(chǎn)物，會(huì)給人以不愉快風(fēng)味[14]，在本實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)。

濃縮還原后揮發(fā)性成分種類最少[5]，烴類和醇類分別從精濾時(shí)的21種和4種下降為14種和1種，相對(duì)含量分別降低了3.85%和1.16%。王麗霞等[15]通過(guò)自制還原橙汁和統(tǒng)一鮮橙多橙汁飲料香氣比較，發(fā)現(xiàn)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(guò)程中，香氣成分隨著水和油的蒸發(fā)而損失，致使橙汁原有的風(fēng)味受到影響?？梢?jiàn)，濃縮還原汁調(diào)配過(guò)程中可以適當(dāng)添加一部分非濃縮汁，以增加橙汁風(fēng)味。

3 結(jié) 論

3.1 采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用對(duì)加工過(guò)程中伏令夏橙汁的香氣成分進(jìn)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(guò)程對(duì)伏令夏橙汁香氣成分種類和含量有重要影響，5個(gè)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(duì)含量增加2.01%，醇類物質(zhì)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(cè)出2-甲基環(huán)己酮(0.16%)、環(huán)戊甲酸-2-乙基環(huán)己基酯(0.04%)、領(lǐng)苯二甲酸二甲酯(0.02%)等柑橘果香物質(zhì)。滅菌后香氣成分種類與脫氣后相近。濃縮還原對(duì)香氣影響最大，烴類和醇類分別從精濾時(shí)的21種和4種下降為14種和1種，相對(duì)含量分別降低3.85%、1.16%。

3.3 研究加工過(guò)程中夏橙汁的香氣成分變化，對(duì)了解加工過(guò)程對(duì)橙汁香氣成分的影響、橙汁調(diào)配、橙汁摻假鑒定及質(zhì)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(duì)含量的影響，還與人的感官閾值有關(guān)[16]，故對(duì)香氣評(píng)價(jià)還有待于應(yīng)用GC-O[17]和電子鼻等進(jìn)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(xué), 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(zhì)聯(lián)用分析塔羅科血橙汁香氣成分[J]. 食品科學(xué), 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(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析3種柑橘果實(shí)的香氣成分[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào), 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(guò)程中的品質(zhì)變化研究[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 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(guān)鍵單元操作對(duì)香氣成分影響的研究[D]. 武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 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(jī)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(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(柑橘)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目[農(nóng)業(yè)部農(nóng)辦科函(2008)17號(hào)]；“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2007BAD47B05)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(XDK2010C085)

郭莉(1980—)，女，助理研究員，碩士，研究方向?yàn)楦涕偌庸ぜ吧锛夹g(shù)。E-mail：guolifood@163.com

王華(1963—)，男，副研究員，碩士，研究方向?yàn)楦涕偌庸ぜ熬C合利用。E-mail：wanghua40@163.com