氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析熱處理前后番木瓜汁揮發(fā)性香氣

孔祥琪，施瑞城*，張彥軍，譚樂和，皋香

1(海南大學(xué) 食品學(xué)院，海南 ?？冢?70228) 2(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 香料飲料研究所，海南 萬寧，571533)

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氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析熱處理前后番木瓜汁揮發(fā)性香氣

孔祥琪1，施瑞城1*，張彥軍2，譚樂和2，皋香1

1(海南大學(xué) 食品學(xué)院，海南 ?？?，570228) 2(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 香料飲料研究所，海南 萬寧，571533)

運(yùn)用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(HS-SPME/GC-MS)技術(shù)，對(duì)海南“solo”番木瓜原汁以及經(jīng)過不同溫度熱處理后的揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明：未經(jīng)加熱的番木瓜原汁中共檢測(cè)出34種香氣成分，包括醇類化合物、酯類、萜烯類、酸類、醛類等。其中芳樟醇含量最大為60.02%，其次為具有番木瓜香味的異硫氰酸芐酯，含量達(dá)到9.71%。經(jīng)過熱處理的番木瓜汁中醇類物質(zhì)含量隨溫度升高而下降，原汁中含量為69.62%，100℃處理后降至58.59%；酯類、醛類含量分別由10.13%、0.15%上升至12.39%、1.16%；具有不愉快氣味的辛酸、癸酸呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，原汁中含量分別為2.59%、0.14%，在70 ℃和80 ℃處理后，峰值含量分別達(dá)到9.62%、2.96%，繼續(xù)升高溫度二者含量下降至1.86%、1.25%。熱處理溫度在70～80 ℃時(shí)對(duì)番木瓜汁原有香氣影響較大。

番木瓜；熱處理；頂空固相微萃取/氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(HS-SPME/GC-MS)；香氣

番木瓜(Carica papayaL.)是番木瓜科番木瓜屬，熱帶常綠果樹，小喬木。成熟的番木瓜果實(shí)中富含17種以上氨基酸及Ca、Fe等，還含有木瓜蛋白酶、番木瓜堿等。但番木瓜的貯藏期短，且低溫貯藏易發(fā)生病害[1]。我國(guó)海南省種植量較大的“solo”番木瓜果皮薄，不方便運(yùn)輸，限制了其市場(chǎng)推廣。

熱加工是現(xiàn)今食品工業(yè)中最常用的手段之一[2]，但番木瓜在加熱條件下會(huì)產(chǎn)生讓人不愉快的異味，影響產(chǎn)品品質(zhì)[3]，制約番木瓜加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。香氣物質(zhì)的變化是導(dǎo)致產(chǎn)品風(fēng)味劣變的原因之一[4]，因此，分析研究番木瓜在不同加熱條件下香氣物質(zhì)變化，對(duì)其產(chǎn)品加工工藝改進(jìn)及產(chǎn)品感官品質(zhì)評(píng)價(jià)具有重要意義。

Chan等[5]研究了番木瓜果漿在浸漬過程中由酶促及微生物原因引起的風(fēng)味劣變，發(fā)現(xiàn)酶促反應(yīng)是番木瓜加工過程中產(chǎn)生異味的一個(gè)重要原因。KarinaAlmora等[6]利用同時(shí)蒸餾萃取結(jié)合GC-MS分析不同成熟階段番木瓜香氣成分，結(jié)果表明成熟期番木瓜中香氣成分以萜醇，酯類等為主。鄭華等[7]采用熱脫附結(jié)合GC-MS技術(shù)對(duì)番木瓜果皮和果肉香氣成分進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)番木瓜果肉香氣中以萜類化合物、醛類、酯類為主。皋香等[8]采用HS-SPME/GC-MS分析海南番木瓜香氣成分，優(yōu)化了固相微萃取條件，并檢測(cè)出28種主要香氣成分，但尚無文獻(xiàn)對(duì)熱處理前后番木瓜香氣成分變化進(jìn)行比較分析。本文利用固相微萃取結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，逐步升高對(duì)番木瓜果汁熱處理的溫度，檢測(cè)香氣成分的變化，分析不同溫度加熱處理對(duì)番木瓜果汁香氣的影響程度，為后續(xù)研究提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

材料：新鮮solo品種番木瓜，購(gòu)于海南省萬寧市興隆水果市場(chǎng)。放置到表皮全黃后，去皮去籽，經(jīng)組織破碎機(jī)破碎，4層200目濾布過濾，果汁8 000r/min離心10min，取上層清汁，裝入玻璃瓶于-40 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

儀器：DW-86L388超低溫保存箱，青島海爾特種電器有限公司；DS-1高速組織破碎機(jī)，上海標(biāo)本模型廠；Z36HK高速冷凍離心機(jī)，德國(guó)Hermle公司；ThermoTrace1300-ISQ氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(配有Xcalibur數(shù)據(jù)處理系統(tǒng))，美國(guó)ThermoFisher公司；TRIPLUSRSH自動(dòng)進(jìn)樣器、20mL樣品瓶，美國(guó)ThermoFisher公司；固相微萃取自動(dòng)進(jìn)樣手柄，美國(guó)ThermoFisher公司；固相微萃取頭(50/30μmDVB/CARonPDMS)，美國(guó)Supelco公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1揮發(fā)性物質(zhì)萃取

取上述6g番木瓜果汁于20mL樣品瓶中，加入2.0gNaCl，用聚四氟乙烯隔墊密封。將樣品瓶在40 ℃下振蕩平衡5min，插入萃取頭頂空吸附20min后進(jìn)樣。

1.2.2不同加熱處理

將番木瓜漿液分別在50、60、70、80、90、100 ℃下恒溫水浴0.5h，依照1.2.1方法進(jìn)樣。

1.2.3揮發(fā)性物質(zhì)分析

氣相色譜條件：TG-WAXMS極性色譜柱(30m×0.25mm×0.25μm)；不分流模式；升溫程序：起始柱溫40 ℃，保持2min，然后以10 ℃/min升至96 ℃，保留2min；以5 ℃/min升至116 ℃，保留1min；12 ℃/min升至240 ℃，后運(yùn)行5min；載氣(He)流速1mL/min；汽化室溫度250 ℃。

質(zhì)譜條件：電子轟擊(EI)離子源；電子能量70eV；傳輸線溫度250 ℃；離子源溫度250 ℃；激活電壓1.5V；質(zhì)量掃描范圍m/z20～350。

1.3數(shù)據(jù)處理

定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理由Xcalibur系統(tǒng)軟件完成。揮發(fā)性成分通過系統(tǒng)自帶NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)初步定性，僅選取匹配度大于800(最大值為999)的鑒定結(jié)果，再結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)和保留指數(shù)(RetentionIndex，RI)進(jìn)行定性。揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)含量利用峰面積歸一法計(jì)算[8]。

2　結(jié)果與分析

不同溫度處理下番木瓜香氣成分見表1。

表1　不同溫度處理下番木瓜香氣成分匯總

續(xù)表1

保留時(shí)間/min化合物名稱RIRII[9-15]相對(duì)含量/%未加熱50℃60℃70℃80℃90℃100℃定性方式酯類8.31硫氰酸甲酯12991296------0.02MS,RII10.57辛酸甲酯139913990.220.130.240.170.190.220.15MS,RII17.53丙位己內(nèi)酯170817030.010.010.01----MS,RII17.93乙酸芐酯173717330.050.110.100.080.060.050.03MS,RII19.73丁酸芐酯18771864------0.58MS,RII20.29丙位辛內(nèi)酯192819180.030.040.060.070.070.070.10MS,RII20.83丁位辛內(nèi)酯198119770.060.080.12----MS,RII21.58甲基丙烯酸芐基酯2068-0.050.060.070.130.140.170.75MS22.13異硫氰酸芐酯212221099.7110.2510.8610.028.9910.039.63MS,RII24.723-羥基丁酸芐酯2451----0.080.180.290.49MS25.5鄰苯二甲酸二異丁酯25562548---0.040.110.250.43MS,RII26.37苯甲酸芐酯26602652----0.010.020.12MS,RII26.86鄰苯二甲酸二丁酯27132705----0.020.040.09MS,RII酸類16.55丁酸165216524.933.403.463.564.103.580.85MS,RII19.68己酸187318702.141.652.032.212.101.721.91MS,RII21.8辛酸209520852.594.546.899.629.328.651.86MS,RII22.76壬酸21962185---0.090.120.120.20MS,RII23.6癸酸230123000.140.230.501.532.962.421.25MS,RII24.13香葉酸234023350.080.050.100.290.440.700.36MS,RII25.16月桂酸251225170.030.610.040.220.611.461.87MS,RII26.95肉豆蔻酸27222733---0.040.140.401.19MS,RII27.5肉豆蔻油酸27742768------0.11MS,RII29.6棕櫚酸29602946-----0.090.32MS,RII醛類8.55辛醛13101301------0.02MS,RII10.7壬醛14061397---0.08-0.100.15MS,RII13.13癸醛150515100.090.050.040.040.02-0.04MS,RII13.78安息香醛153115270.060.150.130.120.140.130.12MS,RII15.97α,4-二甲基-3-環(huán)己烯-1-乙醛1620----0.150.090.160.83MS酮類9.466-甲基-5庚烯-2-酮135013450.040.040.030.030.02--MS,RII19.13大馬士酮18261828---0.060.190.450.89MS,RII19.52香葉基丙酮185918530.030.070.040.100.040.040.17MS,RII其他物質(zhì)13.05十五烷15021500---0.020.020.040.03MS,RII15.62十六烷16001600--0.010.040.080.100.09MS,RII18.45N,N-二丁基甲酰胺17741767-0.090.100.140.180.210.30MS,RII20.42苯乙腈19411947-0.12-0.140.300.430.18MS,RII22.914-乙烯基愈瘡木酚22152203-----0.210.28MS,RII總計(jì)90.5293.9293.0992.9091.7891.3785.53

注：(1)“-”表示未檢出；(2)“MS”參照譜庫(kù)檢索定性；(3)“RII”根據(jù)文獻(xiàn)保留指數(shù)值鑒定。

2.1番木瓜熱處理溫度對(duì)香氣物質(zhì)種類的影響

由圖1可以看出，隨著熱處理溫度升高，番木瓜揮發(fā)性物質(zhì)種類逐漸增加，未加熱原汁中共檢出34種物質(zhì)；50 ℃下有38種；60 ℃下37種；70 ℃下48種；80 ℃下51種；90 ℃下52種；100 ℃下有60種物質(zhì)被檢出。這與王萍等[16]分析熱處理對(duì)棗漿香氣成分影響基本一致。原因可能是由于加熱導(dǎo)致番木瓜一些基本組分如：糖、氨基酸和脂類；非基本組分如維生素等降解產(chǎn)生了新的風(fēng)味物質(zhì)[17]，使得番木瓜風(fēng)味物質(zhì)種類逐漸升高。

圖1　熱處理溫度對(duì)香氣物質(zhì)種類的影響Fig.1　Effect of heat treatment at different temperatures on the number of aroma components

2.2番木瓜熱處理香氣成分變化分析

從表1數(shù)據(jù)中可以看出，番木瓜汁中揮發(fā)性香氣成分主要是醇類、萜烯類、酯類、酸類和醛類物質(zhì)。

2.2.1醇類物質(zhì)

醇類物質(zhì)是番木瓜汁香氣的主要成分，番木瓜汁中檢測(cè)出來的醇類物質(zhì)共有22種，原汁中含量高達(dá)69.62%。其中，芳樟醇所占比例最大，原汁中達(dá)到60.02%，這與Flath&Forrey研究的夏威夷solo番木瓜結(jié)果相符[18]。芳樟醇具有濃青帶甜的木青氣息，似玫瑰木，對(duì)番木瓜汁香味起著重要作用，隨著熱處理溫度的升高芳樟醇相對(duì)含量逐漸下降，100 ℃達(dá)到最低26.38%。其次是反式-呋喃型氧化芳樟醇，具有樟腦等弱木香型香氣，隨溫度升高含量變化趨勢(shì)與芳樟醇相反。α-萜品醇具有紫丁香味，但果汁中含量大于等于2mg/kg時(shí)即給人以不愉快的陳腐味[19]，其含量增加可作為果汁變陳的一個(gè)指標(biāo)[20]。番木瓜汁經(jīng)過熱處理后，α-萜品醇含量由0.09%迅速升高到6.35%，說明隨著熱處理溫度升高，番木瓜汁的新鮮度降低，主要是因?yàn)榧訜岽偈狗颊链佳趸搔?萜品醇[21]。番木瓜汁中3-己烯-1-醇具有青草氣味以及較低的閾值70μg/kg[22]，隨著熱處理溫度的升高其含量減少，100 ℃時(shí)已無檢出。具有杏仁香氣的苯甲醇含量逐漸增大，對(duì)番木瓜汁原有香氣有一定影響。

2.2.2萜烯類

萜類物質(zhì)中包含有9種萜烯。D-檸檬烯具有檸檬和柑橘清香味道，β-蒎烯具有特有的松節(jié)油香氣，干燥木材和松脂氣味相對(duì)含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，70 ℃時(shí)相對(duì)含量下降到最低值。β-羅勒烯有草香、花香并伴有橙花油氣息，隨溫度升高含量迅速下降，100 ℃時(shí)已無檢出，番木瓜汁花香味損失嚴(yán)重。

2.2.3酯類

酯類對(duì)番木瓜特征香味有重要貢獻(xiàn)。其中含量最高的為異硫氰酸芐酯，原汁中含量?jī)H次于芳樟醇，達(dá)到9.71%，具有典型的番木瓜香氣[22]，是番木瓜特征香氣的重要組成部分，其含量隨加熱溫度升高有所下降，番木瓜特征香味減弱。丙位辛內(nèi)酯、丁位辛內(nèi)酯有奶油樣甜香氣、并有香豆素樣豆香香韻[23]，在60 ℃下加熱時(shí)含量達(dá)到最高，70 ℃處理后含量驟降，內(nèi)酯與果香和背景香有關(guān)系[24]。番木瓜汁在70 ℃下，酯類物質(zhì)種類快速增加，其中多為含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芐醇酯，具有刺激性氣味，說明在此溫度下番木瓜香味發(fā)生突變。

2.2.4酸類

酸類物質(zhì)具有刺激性味道，是水果不愉快氣味的主要來源。番木瓜香氣中檢測(cè)出來的丁酸具有干酪般的甜膩不愉快氣味，是番木瓜特征香氣成分之一[25]，隨著熱處理溫度升高，丁酸含量顯著降低，原因可能在于加熱條件下酯化生成丁酸酯，這與酯類物質(zhì)變化規(guī)律相符；辛酸有濃烈奶油，干酪等不愉快氣息，含量在70、80 ℃達(dá)到最大，分別為9.62%和9.32%，繼續(xù)升高溫度含量下降。番木瓜汁在不同加熱處理溫度下，酸類物質(zhì)所占比例急劇增加，從原汁中9.91%到70 ℃加熱后增加為17.56%，此時(shí)番木瓜香氣改變，不愉快氣味物質(zhì)含量明顯增加。

2.2.5醛類

醛類物質(zhì)一般香氣閾值較低但對(duì)番木瓜香氣有非常重要的作用。在番木瓜中共鑒別出5種醛。其中未加熱時(shí)番木瓜揮發(fā)性香味物質(zhì)中只有癸醛和安息香醛2種；隨著加熱處理溫度的增加，醛類物質(zhì)種類逐漸增加，100 ℃下醛類物質(zhì)數(shù)量和相對(duì)含量均達(dá)到最大值。說明加熱溫度升高，會(huì)促進(jìn)醛類物質(zhì)的產(chǎn)生。辛醛有很強(qiáng)的水果香味，在極稀時(shí)有令人愉快的甜橙香氣；癸醛呈柑橘香、蠟香、花香味，香氣閾值低[26]。隨著溫度升高，癸醛含量呈先降后升的趨勢(shì)，未經(jīng)加熱番木瓜汁中含有0.09%，加熱溫度升高到90 ℃時(shí)已無法檢出，但100 ℃處理后仍有0.04%檢出，表明在70～90 ℃癸醛穩(wěn)定性較差。壬醛有強(qiáng)的油脂氣味；安息香醛有較強(qiáng)的苦杏仁味；它們的存在會(huì)降低水果的清香味。

2.2.6其他物質(zhì)

具有發(fā)酵味，并略帶甜香氣息4-乙烯基愈瘡木酚，是酒類、茶葉、醬油等產(chǎn)品的重要呈香物質(zhì)[27]，但在果汁產(chǎn)品中會(huì)呈現(xiàn)出令人不快的水果陳腐味，使果汁風(fēng)味品質(zhì)變壞[19]。該物質(zhì)從90 ℃時(shí)開始產(chǎn)生，100 ℃時(shí)升高到0.28%，高溫處理會(huì)促使其生成。其他物質(zhì)如有苦杏仁味的苯乙腈，含量也隨著加熱處理溫度的升高而增加。

3　結(jié)論

對(duì)番木瓜原汁以及不同加熱溫度(50、60、70、80、90、100 ℃)處理后果汁的揮發(fā)性成分進(jìn)行提取與鑒定，共得到了67種香氣物質(zhì)：醇類物質(zhì)22種，萜烯類9種，酯類13種，酸類10種，醛類5種，酮類3種，其他類的5種。

研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過50、60 ℃加熱處理的番木瓜汁，其香氣成分種類、相對(duì)含量接近于原汁。加熱溫度升高到70、80 ℃時(shí)，番木瓜汁香氣成分種類及含量變化明顯，芳樟醇相對(duì)含量減少1/3，番木瓜特征香氣成分減少甚至消失，同時(shí)壬醛、辛酸、安息香醛等具有不良風(fēng)味的物質(zhì)含量上升到峰值，具有苦杏仁味的苯乙腈、水果陳腐味的4-乙烯基愈瘡木酚等開始出現(xiàn)，結(jié)果表明，番木瓜汁香氣成分在70、80 ℃熱處理后變化最大。

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HS-SPME/GC-MSanalysisofthearomaticcomponentsofpapayajuicebeforeandaftertheheattreatment

KONGXiang-qi1,SHIRui-cheng1*,ZHANGYan-jun2,TANLe-he2,GAOXiang1

1(CollegeofFoodScienceandTechnology,HainanUniversity,Haikou570228,China) 2(SpiceandBeverageResearchInstitute,CATAS,Wanning571533,China)

Thearomaticcomponentsof“solo”papayajuicewereextractedbyheadspace-solidphasemicroextraction(HS-SPME)andidentifiedbygaschromatographymassspectrometry(GC-MS).Theresultsshowedthat34kindsofaromaticcompoundsweredetectedinunheatedpapayajuice,mainlyalcohols,esters,terpenes,acidsandaldehydes.Linaloolcontentwasupto60.02%,followedbybenzylisothiocyanatewhichcontributedtopapayafragrancewas9.71%.Thetotalcontentofterpenoidsinpapayajuicedecreasedwiththeheattreatmenttemperatureincreasing,whichwasfrom69.62%to58.59%;thecontentofesterandaldehyderespectivelyrosefrom10.13%, 0.15%to12.39%, 1.16%;acidsincreasedinitiallyandthendecreased;octanoicacidanddecanoicacidcontributedtotheunpleasantsmell,reachedapeakof9.62%and2.96%at70℃-80℃,butdroppeddownto1.86%and1.25%highertemperature.Heattreatmentat70℃, 80℃hadagreaterimpactonthearomaofpapayajuice.

papaya;heattreatment;HS-SPME/GC-MS;aromaticcomponents

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601035

碩士研究生 (施瑞城教授為通訊作者，E-mail：src1139@163.com)。

2015-04-23，改回日期：2015-06-18