HS-SPME結(jié)合GC-MS分析冷凍對歐李果香氣的影響

周立華，牟德華，李　艷，2

（1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊050018； 2.河北省發(fā)酵工程技術(shù)研究中心，河北石家莊050018）

HS-SPME結(jié)合GC-MS分析冷凍對歐李果香氣的影響

周立華1，牟德華1，李艷1，2

（1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊050018； 2.河北省發(fā)酵工程技術(shù)研究中心，河北石家莊050018）

香氣影響水果的品質(zhì)和加工特性。歐李果香氣獨特，但因成熟期短而集中給貯藏和加工帶來困難，冷凍保藏是常用的方法。本研究采用頂空固相微萃取（HS-SPME）結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)檢測了冷凍前后歐李果汁的香氣成分，分析研究冷凍對歐李果香氣的影響。結(jié)果表明，歐李果經(jīng)-20℃冷凍保藏后，香氣物質(zhì)占總揮發(fā)性物質(zhì)的含量減少了6.67%。冷凍前后共檢出95種香氣成分，其中，冷凍前檢測出64種，冷凍后檢測出65種。香氣物質(zhì)種類總數(shù)變化不大，主體香氣物質(zhì)為乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯和梨醇酯，含量分別占冷凍前后總香氣物質(zhì)含量的44.87%和46.37%，但是這兩種香氣物質(zhì)的比例發(fā)生了很大變化，乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯冷凍后含量增加，從30.55%升高到40.52%。而梨醇酯經(jīng)過冷凍從29.48%下降到16.93%。因此，冷凍不僅不會影響歐李果的加工特性，還增強了果實的成熟香氣。

歐李； 冷凍保藏； 頂空固相微萃取（HS-SPME）； 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）； 香氣； 果酒

歐李（Cerasus humilis）是我國特有的薔薇科櫻桃屬野生果樹，主要分布在我國北方部分省區(qū)，具有耐旱、耐寒、耐鹽堿及適應(yīng)性強等特性［1］，果實色澤鮮艷呈深紅色，果香濃郁獨特，營養(yǎng)豐富，有豐富的氨基酸和有機酸，據(jù)研究，歐李果中有17種氨基酸，總量達(dá)338.3～451.7 mg/100 g，其中，人體必需氨基酸含量高達(dá)102.7～126.6 mg/100 g，尤其是賴氨酸、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸含量高［2］。此外，歐李果的鈣含量高，鮮果中鈣含量可達(dá)60 mg/100 g（蘋果中鈣含量為9 mg/100 g）［3］，俗稱鈣果［4-7］，適合加工成具有獨特風(fēng)味與保健功能的果汁和果酒。

到目前為止，對歐李果的成分和加工特性研究并不多見，如張玲［8］研究了歐李的果仁多肽抗氧化作用，表明歐李仁多肽具有明顯的清除羥自由基和超氧陰離子自由基的作用；蔡愈杭等［9］以沒食子酸為對照品，用福林-酚（Folin-Ciocalteu）比色法測定了3種歐李鮮果中的多酚物質(zhì)，試驗表明，沒食子酸在0～40 mg/L范圍內(nèi)，吸收度與濃度呈良好的線性關(guān)系；李衛(wèi)東等［10］做了關(guān)于歐李的多酚類化合物和抗氧化性基因多樣性方面的研究。由于歐李成熟期短且集中，冷凍保藏對于加工來說意義重大，但是冷凍前后歐李果的香氣是否會發(fā)生重大改變是大家關(guān)注的問題，也是本研究的目的，參照De Ancos等［11］對樹莓果在-20℃下冷凍保藏香氣變化的結(jié)果，表明冷凍保存對樹莓的香氣物質(zhì)影響不大。本研究采用頂空固相微萃?。℉S-SPME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)檢測了冷凍前后歐李果汁的香氣成分，目的是研究冷凍對歐李果香氣物質(zhì)含量和加工特性的影響，為歐李果的深加工和保藏提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

歐李果：2014年采摘于石家莊市贊皇縣。進行鮮果檢測，同時另一部分果實冷凍保存于-20℃冰箱，50 d后進行香氣檢測。

氯化鈉（分析純）：天津市德恩化學(xué)試劑有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）7820-5975C，美國安捷倫公司。

2 cm-50/30μm DVB/Carboxen/PDMS萃取頭及萃取手柄，美國Supelco公司。

DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，河南省鞏義市英峪華儀器廠。

1.3實驗方法

1.3.1樣品的處理

新鮮的歐李果，破碎后用濾布進行擠壓過濾，獲得果汁；-20℃冰箱冷凍保藏50 d后的凍果，在密封環(huán)境中解凍，如鮮果一樣處理得到果汁。

1.3.2香氣物質(zhì)的萃取

采用頂空固相微萃取法（HS-SPME）。稱取2 g Na-Cl加入到20 mL頂空瓶中，準(zhǔn)確量取5 mL歐李鮮果汁或冷凍果汁加入頂空瓶中，然后加入磁力攪拌轉(zhuǎn)子，加蓋密封，將SPME針管穿透樣品瓶隔墊，調(diào)整插入長度，40℃水浴攪拌平衡15 min，推手柄使纖維頭伸出針管，40℃水浴下萃取吸附30 min后取出手柄，直接進樣［7］，250℃下質(zhì)譜解析3 min，每組試驗平行3次，取平均數(shù)。

1.3.3GC-MS檢測條件

氣相色譜條件：載氣為氦氣（99.999%），流速1.0mL/min；升溫程序：40℃保持12 min，以3℃/min升至108℃保持2 min，再以5℃/min升至250℃保持5 min，進樣口溫度250℃。

質(zhì)譜條件：離子源溫度，230℃；四級桿溫度，150℃；電離方式，EI，電子能量70 eV；掃描質(zhì)量范圍，45～550 amu。

1.3.4定性與定量方法

用NIST質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫進行檢索定性，再結(jié)合文獻報道數(shù)據(jù)對香氣物質(zhì)進行定性?？倱]發(fā)性物質(zhì)峰面積歸一化法進行各種香氣成分相對含量的計算。

2　結(jié)果與分析

2.1歐李鮮果和凍果果汁中香氣物質(zhì)的組成及含量

歐李鮮果果汁的GC-MS總離子流圖見圖1（A）；歐李凍果果汁的GC-MS總離子流圖見圖1（B）。

圖1　歐李鮮果和凍果果汁GC-MS總離子流圖

由圖1中的A和B來看，2種果汁的香氣物質(zhì)出峰效果較好，且物質(zhì)峰的分離度很高，證明了對歐李香氣物質(zhì)的檢測方法符合檢測標(biāo)準(zhǔn)；在1～20 min之間，2種果汁的出峰數(shù)量相差不大，而峰的高度有很大的差異，部分物質(zhì)減少，另一部分物質(zhì)增加，也有一些物質(zhì)峰高基本不變，說明低溫保藏對歐李果香氣物質(zhì)有一定影響。GCMS檢出的歐李果汁香氣物質(zhì)組成及含量見表1。

表1　歐李鮮果凍果中香氣物質(zhì)組成及含量

從表1可看出，冷凍前后共檢出95種香氣成分，其中冷凍前檢測出64種，冷凍后檢測出65種，香氣物質(zhì)種類總數(shù)變化不大，相對含量占總揮發(fā)性物質(zhì)的89.86%和 83.87%，歐李果經(jīng)-20℃冷凍保藏后，香氣物質(zhì)占總揮發(fā)性物質(zhì)的含量減少了6.67%，有34種香氣物質(zhì)冷凍前后均檢測到。歐李鮮果的主體香氣物質(zhì)是乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯、梨醇酯、乙酸丁酯、青葉醛、2-甲基-4-戊烯醛和乙酸香葉酯，含量分別為20.52%、19.80%、6.77%、6.84%、6.35%和5.53%；凍果的主體香氣物質(zhì)是乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯、梨醇酯、乙酸異戊酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯和芳樟醇，相對含量分別為27.43%、11.46%、8.81%、6.69%、7.57%和5.00%。冷凍前后最主要的2種主體香氣物質(zhì)均為乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯和梨醇酯，含量分別占冷凍前后總香氣物質(zhì)含量的44.87%和46.37%，但是這2種香氣物質(zhì)的比例發(fā)生了很大變化，乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯冷凍后含量增加，從20.52%升高到27.43%。而梨醇酯經(jīng)過冷凍從19.80%下降到11.46%。因此，冷凍不影響歐李果的加工特性，還增強了果實的成熟香氣。

續(xù)表1　歐李鮮果凍果中香氣物質(zhì)組成及含量

2.2冷凍前后香氣物質(zhì)的分類比較分析

總結(jié)表1的檢測數(shù)據(jù)，可得出歐李鮮果和凍果的各類香氣物質(zhì)分布和含量，見表2。

表2　鮮果和凍果的香氣類別組成和含量

以總香氣物質(zhì)為100%，各類物質(zhì)所占比例做柱形圖2，直觀反映各類香氣物質(zhì)的含量。

圖2　鮮果和凍果各類物質(zhì)的相對含量對比

從表2和圖2可以看出，經(jīng)過冷凍保藏后歐李果的香氣物質(zhì)發(fā)生了變化，從相對含量來說變化最大的是醇類和醛類，醇類的相對含量從7.48%上升到了12.52%，醛類的相對含量從14.22%下降到了0.93%；從種類上來說，酯類和烯烴類的變化最大，酯類物質(zhì)減少了5種，烯烴類增加了5種。另外，如圖2所示，歐李鮮果的香氣物質(zhì)主要是酯類、醛類和醇類，歐李凍果的主要香氣物質(zhì)為酯類和醇類，在冷凍后醛類減少最多，醇類反而增加。表明冷凍保藏對酯類、酸類、烯烴類和酮類幾乎沒有影響，對醇類和醛類的影響較大。

2.2.1歐李果酯類香氣物質(zhì)分析

酯類物質(zhì)通?？少x予水果一種香甜的果香，是重要的呈香物質(zhì)［12］。在歐李中酯類物質(zhì)無論種類還是含量都是最多的，鮮果中共檢測出31種酯類香氣物質(zhì)，在凍果中檢測到26種，相對含量分別占香氣物質(zhì)的74.75%和80.72%，可見冷凍后，酯類物質(zhì)種類雖然減少，但相對含量增加。鮮果和凍果中均以乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯和梨醇酯含量最高，為主體香氣物質(zhì)，含量分別占冷凍前后總香氣物質(zhì)含量的44.87%和46.37%。但是鮮果在經(jīng)過冷凍后，這2種香氣物質(zhì)的比例發(fā)生了很大變化，乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯冷凍后含量增加，占酯類物質(zhì)的比例由30.55%增加到40.52%，而梨醇酯由29.48%降低到16.93%，這兩種酯使歐李呈現(xiàn)出濃郁的果香，都具有強烈果香、芳香和香蕉果味的特殊香氣［13］。鮮果經(jīng)冷凍保藏后乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異戊酯的含量明顯增加，由酯類物質(zhì)含量的17.25%增加到34.08%，使其具有了明顯的成熟果香。

2.2.2歐李果醇類香氣物質(zhì)分析

在鮮果和凍果中共檢測到20種醇類香氣物質(zhì)，有10種為鮮果和凍果所共有。歐李果經(jīng)過冷凍保藏后，醇類物質(zhì)含量顯著增加，由占香氣物質(zhì)含量由8.32%增加到14.93%。尤其是芳樟醇（具有鈴蘭香氣，天然芳樟油、伽羅木油、玫瑰木氣味）冷凍后相對含量增加近1倍，占醇類香氣物質(zhì)的39.94%；冷凍后正己醇（花香和果香）含量提高2倍；而香葉醇在鮮果中未被檢測到，在凍果中相對含量達(dá)到醇類香氣物質(zhì)含量的14.54%。在歐李鮮果中含量較高的橙花醇（有近似新鮮玫瑰的香甜氣，勝過香葉醇，微帶檸檬香），冷凍后反而降低。此外，2-庚醇、異辛醇、正辛醇、4-萜烯醇（呈暖的胡椒香、較淡的泥土香和陳腐的木材氣息）、α-松油醇（有樟腦氣味和丁香氣味）和D-香茅醇（具有優(yōu)雅的玫瑰甜香）等香氣物質(zhì)也有不同程度的增加，而苯乙醇（具有玫瑰香氣［19］）、α-萜品醇（檸檬、白檸檬等柑橘類水果以及桃子、櫻桃、樹莓等復(fù)雜氣味）則相對減少。

2.2.3歐李果醛類香氣物質(zhì)分析

鮮果共檢測出8種醛類物質(zhì)，占香氣物質(zhì)含量的15.82%，凍果中檢測出7種，為1.1%，兩者共有的醛類物質(zhì)有4種。研究表明，隨著冷藏時間的延長，水果的醛類香氣物質(zhì)會逐漸減?。?0］。由檢測結(jié)果可知，歐李果經(jīng)過冷凍后醛類香氣物質(zhì)相對含量急劇降低。

鮮果中青葉醛（具有新鮮的綠葉香味）和2-甲基-4-戊烯醛（果香）含量較高，占醛類物質(zhì)的92.76%，而在凍果中并未檢出這兩種醛類物質(zhì)。冷凍后出現(xiàn)了具有蘋果氣味的異戊醛、4-戊烯醛和己醛（呈生的油脂和青草氣及蘋果香味）3種香氣物質(zhì)。而苯甲醛（具有苦杏仁味，燃燒時具有芳香氣味）、癸醛（具有新鮮的油脂香，稀薄時則有果味香）、檸檬醛（呈濃郁檸檬香味）和椰子醛（具有強烈的椰子香味，沖淡時，具有似桃、似杏香氣）4種香氣物質(zhì)受冷凍的影響不大，這4種物質(zhì)也是很有特點的香氣物質(zhì)。

2.2.4歐李果中酸類、烯烴類、酮類和其他香氣物質(zhì)的分析

在歐李果香氣檢測中檢出甲酸、己酸和辛酸3種酸類香氣物質(zhì)，含量較低，辛酸是很有代表性的酸類香氣，辛酸屬于脂肪酸類物質(zhì)，來源于脂肪酸代謝途徑或者長鏈脂肪酸的降解，低濃度的辛酸存在使果實散發(fā)愉悅的香氣［21］，在檢測過程中辛酸的含量在冷凍前后沒有變化，相對含量為0.02%。

在鮮果和凍果中共檢測出9種烯烴類香氣，鮮果中僅有3種，而凍果中則有8種，月桂烯（有什錦水果和柑橘類香氣）和右旋萜二烯（有似鮮花的清淡香氣）冷凍前后均有，且含量變化不大。冷凍后增加了雙戊烯（有好聞的檸檬香味）、3-甲基-1-戊烯、3，3-二甲基-1-戊烯、反-3-己烯、羅勒烯（有草香、花香并伴有橙花油氣息）和α-法尼烯（果香），羅勒烯和α-法尼烯雖然含量僅為0.13%和0.09%，是很有代表性的2種烯烴類香氣物質(zhì)，尤其α-法尼烯是一種很明顯受冷藏影響所產(chǎn)生的香氣物質(zhì)。

實驗中檢出酮類和其他類香氣物質(zhì)9種，這些物質(zhì)的含量相對較低，苯乙酮（有愉快的芳香氣味）由0.01%增加到0.83%，玫瑰醚（呈葡萄和玫瑰似香氣）由0.08%增加到0.50%。另外，香葉基丙酮、4-烯丙基苯甲醚（有茴香和草香香氣）、丁香酚（具有濃郁的石竹麝香氣味）和甲基丁香酚（有清甜丁香-茴香辛香氣，似香石竹氣息，香氣較持久，有茶的溫和辛香味）4種香氣物質(zhì)是經(jīng)過冷凍保藏產(chǎn)生的，在鮮果中并未檢測到。

3　結(jié)論

歐李鮮果經(jīng)過冷凍保藏后，雖然香氣物質(zhì)的種類數(shù)量變化不大，但香氣變化較大，占總揮發(fā)性物質(zhì)的含量略有降低。酯類和醇類物質(zhì)是歐李最重要的香氣物質(zhì)，冷凍后均明顯增加。主體香氣物質(zhì)為乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯和梨醇酯，含量增加，香氣獨特。因此，冷凍不影響歐李果的香氣特征和加工特性。

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Analysis of the Effects of Freezing on the Aroma of Cerasus Humilis by HS-SPME-GC-MS

ZHOU Lihua1，MOU Dehua1and LI Yan1，2
（1.College of Bioscience and Bioengineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang，Hebei 050018；2.Hebei Provincial R&D Center for Fermentation Engineering，Shijiazhuang，Heibei 050018，China）

Aroma influences the quality and the processing of fruits.The aroma of Cerasus Humilis is unique，but its short maturity brings difficulty to the storage and fruit processing，and freezing storage is the commonly used method to solve the problem.In this study，the flavoring components of Cerasus Humilis juice before and after the freezing were detected by HS-SPME coupled with GC-MS，and the effects of freezing on the aroma of Cerasus Humilis were analyzed.The results suggested that，after freezing storage of Cerasus Humilis at-20℃，the content of flavoring components in total volatile substances decreased by 6.67%.64 kinds of flavoring compounds were detected before the freezing and 65 kinds of flavoring compounds were detected after the freezing（95 kinds of flavoring compounds detected in total），and there was only a little change in flavoring compounds before and after the freezing.Butene-1-methyl-3-acetic acid esters and sorbitol esters were the main flavoring compounds，accounting for 44.87%and 46.37%respectively of total flavoring compounds before and after the freezing.However，their ratios changed a lot.After the freezing，the content of butene-1-methyl-3-acetic acid esters increased from 30.55%to 40.52%，and the content of sorbitol esters decreased from 29.48%to 16.93%.Therefore，freezing does not influence the processing of Cerasus Humilis and it could enhance the ripen aroma of fruit.

Cerasus Humilis；freezing storage；headspace solid phase micro extraction（HS-SPME）；gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）；aroma；fruit wine

TS262.7；TS261.2；TS261.7

A

1001-9286（2016）08-0113-06

10.13746/j.njkj.2016058

河北省科技支撐計劃課題：歐李果酒關(guān)鍵技術(shù)研究（課題編號：11230604D-5-2）。

2016-02-26

周立華（1988-），男，在讀碩士研究生。

李艷（1958-），女，教授，研究方向：傳統(tǒng)發(fā)酵工程創(chuàng)新技術(shù)研究、葡萄酒和果酒釀造。

優(yōu)先數(shù)字出版時間：2016-05-12；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160512.1545.007.html。