不同品種荔枝發(fā)酵飲料揮發(fā)性香氣成分對比研究

劉國明，黃 川，李杰民，衛(wèi) 萍，吳翠瓊，孫 健*，彭宏祥，秦獻(xiàn)泉，利奕東，梁為錦，王海東

（1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧 530007；2.靈山縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣西 靈山 535400；3.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所，廣西 南寧 530007；4.靈山縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，廣西 靈山 535400；5.靈山縣檀圩鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，廣西 靈山 535413；6.廣西運(yùn)亨酒業(yè)有限公司，廣西 靈山 535412）

荔枝（Litchi chineseSonn.）是無患子科植物，中國、越南、印度、美國、巴西等國家是全球較大的荔枝生產(chǎn)國，也是全球較大的商品性生產(chǎn)基地。其中中國華南地區(qū)的廣西、廣東、海南、福建等地荔枝的種植面積占到世界的80%，產(chǎn)量達(dá)到世界總產(chǎn)量的75%以上[1-2]。新鮮采摘的荔枝果肉如凝脂般潔白晶瑩，且多汁味香甜。荔枝中糖分可達(dá)16.50%、蛋白達(dá)0.83%、膳食纖維達(dá)1.30%，同時富含鈣、鎂、鋅、鐵、鉀等礦質(zhì)元素及維生素B族、C、E等。《本草綱目》中明確記載荔枝具有生津止渴、消炎補(bǔ)肝脾的作用，素來有著“果中皇后”的美稱。

傳統(tǒng)上荔枝主要作為鮮果食用，且較為集中的采收于夏季高溫季節(jié)，又具有特殊的結(jié)構(gòu)和生理特征，因此采后非常容易褐變、腐爛變質(zhì)。近些年來，隨著我國荔枝種植面積的不斷增大以及出口量持續(xù)下降[3]，荔枝滯銷的現(xiàn)象時常發(fā)生，造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。將荔枝進(jìn)行深加工不但可緩解鮮果銷售壓力，同時還能提高荔枝加工附加值、增加果農(nóng)收入。

果蔬發(fā)酵飲料是以水果或蔬菜經(jīng)過發(fā)酵后制成的汁液、水為原料，添加或不添加其他原輔料和添加劑的制品[4]。當(dāng)前果蔬發(fā)酵飲料主要是通過乳酸菌、酵母菌單獨(dú)或混合發(fā)酵的方式獲得。大量的研究表明，果蔬發(fā)酵飲料可以起到調(diào)節(jié)胃腸道菌群[5-6]、提高免疫力[7-9]、抗腫瘤[10-12]、抗氧化[13-15]、降低膽固醇[16-17]、抗疲勞[18]等功效，因此越來越受到廣大消費(fèi)者的青睞，但目前對于荔枝發(fā)酵飲料風(fēng)味成分的研究極少。因此，本研究通過對以廣西3種荔枝為原料發(fā)酵而成的荔枝發(fā)酵飲料進(jìn)行揮發(fā)性香氣成分的測定及分析，尋求其間的共通點(diǎn)及差異，為以后荔枝發(fā)酵飲料的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑葉、妃子笑品種荔枝由廣西靈山特色作物試驗站提供；禾荔品種荔枝由廣西桂平特色作物試驗站提供；白砂糖：南寧糖業(yè)股份有限公司；復(fù)合果膠酶（酶活力100000U/g）：南寧東恒華道生物科技有限責(zé)任公司；混合乳酸菌菌種（雙歧桿菌BB-12、植物乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、干酪乳桿菌）：北京川秀科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BIC-300人工氣候箱：上海博訊事業(yè)有限公司；PAL-1糖度計：維欣儀奧科技公司；HXHX-3電熱鼓風(fēng)干燥箱：蘇州恒新烘箱電爐制造設(shè)備公司；PGL精密天平：深圳市怡華新電子有限公司；JA2003型電子天平：上海良平儀器儀表有限公司；pHS-3C酸度計：上海雷磁儀器廠；SCIONSQ456-GC型氣相色譜質(zhì)普聯(lián)用（gaschromatograph-mass spectrometer，GC-MS）儀：美國Bruker公司；DB-WAX色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國安捷倫科技有限公司。

1.3 實(shí)驗方法

1.3.1 荔枝發(fā)酵飲料制備工藝流程及操作要點(diǎn)

從樹上采摘新鮮、高成熟度的荔枝，將其去皮、去核后榨汁。壓榨后所得荔枝果漿在40℃條件下以1%的果膠酶酶解90 min。將酶解好的荔枝漿過濾，添加白砂糖至可溶性固形物含量達(dá)18%。于65℃水浴中滅菌30 min，待溫度降至37℃時加入占荔枝汁質(zhì)量0.1%的混合乳酸菌菌種進(jìn)行恒溫發(fā)酵4 d。

1.3.2 三品種荔枝發(fā)酵飲料揮發(fā)性香氣成分的檢測

（1）樣品前處理

采用固相微萃取法（solid-phasemicroextraction，SPME）：取10 mL樣品置于20 mL頂空瓶中，加入10 μL 100 μg/mL 2-辛醇作內(nèi)標(biāo)，將老化后（老化溫度300℃，老化時間1 h）的75μm Car/PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空部分，于45℃吸附30 min，吸附后的萃取頭取出后插入氣相色譜進(jìn)樣口，于250℃解吸3 min，同時啟動儀器采集數(shù)據(jù)。

（2）測定條件

色譜條件：DB-WAX（30m×0.25mm×0.25μm）色譜柱；以氦氣為載氣，流量恒定為0.8 mL/min；初始溫度40℃保持3min；以5℃/min的速度，從40℃升至90℃；再以10℃/min的速度，從90℃升至230℃之后保持7min；進(jìn)樣溫度為250℃。

質(zhì)譜條件：電離方式為電子電離（electronic ionization，EI），發(fā)射電流80μA，電子能量70eV。界面溫度250℃，源溫度200℃，檢測器電壓1000V。

1.3.3 定性定量分析方法

（1）定性分析方法：將氣相色譜-質(zhì)譜分析所得的質(zhì)譜數(shù)據(jù)與Wiley、美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（national institute of standards and technology，NIST）、香精香料標(biāo)準(zhǔn)譜庫等的檢索結(jié)果作對比，要求匹配度大于800。

（2）定量分析方法：以2-辛醇為內(nèi)標(biāo)物進(jìn)行內(nèi)標(biāo)法半定量分析。檢測物質(zhì)含量計算公式為：

式中：V1為檢測物質(zhì)峰面積；V2為2-辛醇峰面積；C為2-辛醇的濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種荔枝發(fā)酵飲料香氣成份檢測

圖1 三個品種荔枝發(fā)酵飲料揮發(fā)性香氣成分GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.1 Total ions chromatogram of volatile aroma components in fermented beverages of three litchi varieties analysis by GC-MS

將3個品種荔枝發(fā)酵飲料進(jìn)行GC-MC分析，各樣品的總離子流色譜圖見圖1。由圖1可知，3種樣品的揮發(fā)性香氣物質(zhì)都主要集中在保留時間14～23 min范圍內(nèi)。說明這3個品種荔枝發(fā)酵飲料揮發(fā)性香氣的主要成分結(jié)構(gòu)相似、類型相似。但從出峰數(shù)目及大小方面來看，3種樣品之間存在著差別。由于不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同、官能團(tuán)不同，會造成其表現(xiàn)出不同的香氣類型、香氣閾值[19]，因此綜合起來形成了3個品種荔枝發(fā)酵飲料不同的特征香氣風(fēng)格。

2.2 揮發(fā)性香氣成分對比分析

將3個品種荔枝發(fā)酵飲料經(jīng)過SPM E-GC-MS分析后所得到的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，與Wiley、NIST、香精香料標(biāo)準(zhǔn)譜庫等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索對比，定性分析出各品種荔枝發(fā)酵飲料所含揮發(fā)性香氣成分的種類。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計算得到各成分的含量，具體結(jié)果如表1所示。

表1 三個品種荔枝發(fā)酵飲料揮發(fā)性香氣成分Table 1 Volatile aroma components in fermented beverages with three litchi varieties

序號 出峰時間/min 化合物37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 16.094 15.606 18.987 20.410 15.409 11.105 20.980 20.981 22.662 20.185 21.226 21.389 21.508 21.910 22.150 22.219 20.556 24.965 18.122 16.472 16.605 19.504 4.467 16.327 15.938 14.578 17.224 19.488 2.201 14.681 15.005 16.930 17.740 2.020 15.494 7.323 15.510 17.949 17.381 19.969 20.593 13.115 10.080 14.334 12.111仲辛醇3-辛醇1-壬醇2-十一醇葉醇L-香芹醇香茅醇β-香茅醇苯乙醇β-小茴香醇γ-異香葉醇橙花醇異香葉醇香葉醇順式香芹醇反式紫蘇醇順式桃金娘醇(-)-愈創(chuàng)木醇芳樟醇反式氧化芳樟醇蘑菇醇二甲基硅二醇3-甲基-2-丁烯-1-甲醚橙花醇甲醚薰衣草醇甲醚β-香茅醇甲醚甲基苯乙基醚甲基-D3,1-D2-2-丙烯基醚二甲基硫醚順式玫瑰醚反式玫瑰醚橙花醚苯甲醛乙醛2-異亞丙基-5-甲基-4-戊烯醛正己醛2-異亞丙基-5-甲基-4-己烯醛(Z)-6-壬烯醛癸醛順式檸檬醛反式檸檬醛3-羥基-2-丁酮2-庚酮6-甲基-5-庚烯-2-酮5-甲基-3-庚酮黑葉0.06 0.58- - - -16.63- -3.50 0.34 1.84 1.90 10.00 0.17 0.08- -8.93 0.15 3.80 1.19 1.30 3.54 0.03 0.69- -1.46 8.62 3.64 4.44- - -0.33 1.51 0.09 0.29 0.21 0.52-0.20 7.00-相對含量/%禾荔 妃子笑--0.90 0.94 0.26- -2.87-1.60 1.20-1.20-11.50 1.27 0.14-0.56 2.08-13.00 1.43 1.01 0.28 2.66 1.95 8.38- - - -- -10.33-5.20- -1.38- -0.96- -4.57-4.39-0.96 0.62 0.24 0.10 9.02-2.73 0.71-4.02-0.22-0.38 1.46 11.33 4.81 3.84 0.35- -- - - - - -0.06 1.20-0.11 1.01 0.22 0.69 0.31- - - - - -

序號 出峰時間/min 化合物82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 14.186 15.427 22.012 21.699 18.023 3.347 11.560 14.516 13.473 21.593 14.523 28.789 8.342 10.481 12.144 19.685 20.856 19.683 22.261 16.554 13.096 19.854 17.296 16.459 12.938 4.971 14.463 9.897 19.426 12.448 25.828 20.120 16.423 17.116 14.982 20.850 6-辛烯-2-酮2-壬酮橙花醇丙酮β-大馬酮3-乙酰氧基-16-溴-雄甾-17-酮乙酸乙酯己酸乙酯2-己烯酸乙酯4-己烯酸乙酯乙酸苯乙酯乳酸乙酯鄰苯二甲酸二異丁酯乙酸異戊酯3-甲基-3-丁烯-1-醇乙酸酯3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯甲酸香草酯乙酸橙花酯甲基十四烷基碳酸酯N-Cbz-雙甘氨肽對硝基苯酯乙酸丙酮酸α-甲氧基苯乙酸異丙基五（三甲基硅基）二硅酸乙酸酐二甲硫基甲烷2,4,5-三甲基-1,3-二氧環(huán)戊烷十二甲基環(huán)六硅氧烷十甲基環(huán)五硅氧烷[[4-[1,2-雙[(三甲基硅基)氧基]乙基]-1,2-亞苯基]雙（氧）雙（三甲基硅烷）對傘花烴4-異丙基-1，6-二甲基萘1α-異丙基-4,7-二甲-1,2,4αβ，5,6,8αβ-六氫萘2-異丁烯基-4-乙烯基-呋喃薄荷醇呋喃四氫-4-甲基-2-（2-甲基-1-丙烯基）-2H-吡喃甲氧基苯基肟黑葉- -0.24 0.09 0.10 1.46- - -0.01- -0.89 0.07 1.14 0.30---- -0.74- - -0.09- -0.05-0.09- -0.49 0.10- -相對含量/%禾荔 妃子笑1.50 0.67- - -- - -4.99- - -0.15-0.07 0.35 0.29 0.12 0.40 0.90 0.41- - - - - -- - - - - - -0.63 0.29 0.74 2.03- -- - --2.03- -0.04-7.14 0.81 0.24-0.72-0.22 0.13- -1.48 0.47- - - - - - - - - - - -

2.2.1 烯類物質(zhì)

烯類物質(zhì)在3個品種荔枝發(fā)酵飲料中都是主要成分之一。在黑葉品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出烯類22種，含量最高的烯類物質(zhì)為反-3-（10）-蒈烯-2-醇，達(dá)1.29%；禾荔品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出烯類7種，含量最高的烯類物質(zhì)是3-甲基-2-丁烯-1-醇，為2.08%；妃子笑品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出烯類12種，含量最高的烯類物質(zhì)也是3-甲基-2-丁烯-1-醇，為0.94%。而β-月桂烯、3-甲基-2-丁烯-1-醇、6-甲基-5-庚烯基-2-醇、4-萜烯醇是3種品種荔枝發(fā)酵飲料中都含有的烯類物質(zhì)。

2.2.2 醇類物質(zhì)

醇類物質(zhì)是3種品種荔枝發(fā)酵飲料中另一主要成分。在黑葉品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出醇類19種，含量最高的醇類物質(zhì)為香茅醇，達(dá)16.63%；禾荔品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出醇類15種，含量最高的醇類物質(zhì)是乙醇，為17.61%；妃子笑品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出醇類20種，含量最高的醇類物質(zhì)是β-香茅醇，為13.00%。乙醇、正己醇、3-辛醇、β-小茴香醇、橙花醇、香葉醇、芳樟醇、蘑菇醇這些物質(zhì)是3個品種荔枝發(fā)酵飲料中都含有的醇類物質(zhì)。

2.2.3 醚類物質(zhì)

在黑葉品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出醚類8種，含量最高的醚類物質(zhì)為順式玫瑰醚，達(dá)8.62%；禾荔品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出醚類4種，含量最高的醚類物質(zhì)也是順式玫瑰醚，為4.57%；妃子笑品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出醚類7種，含量最高的醚類物質(zhì)同樣是順式玫瑰醚，為11.33%。橙花醇甲醚、順式玫瑰醚、橙花醚是3個品種荔枝發(fā)酵飲料中都含有的醚類物質(zhì)。

2.2.4 醛類物質(zhì)

在黑葉品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出醛類6種，含量最高的醛類物質(zhì)為2-異亞丙基-5-甲基-4-己烯醛，達(dá)1.51%；禾荔品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出醛類2種，含量最高的醛類物質(zhì)是乙醛，為0.96%；妃子笑品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出醛類4種，含量最高的醛類物質(zhì)是2-異亞丙基-5-甲基-4-己烯醛，為1.20%。

2.2.5 酮類物質(zhì)

在黑葉品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出酮類5種，含量最高的酮類物質(zhì)為6-甲基-5-庚烯-2-酮，達(dá)7.00%；禾荔品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出酮類6種，含量最高的酮類物質(zhì)是6-辛烯-2-酮，為1.50%；妃子笑品種荔枝發(fā)酵飲料中只檢出酮類1種，是β-大馬酮，含量為0.15%。

2.2.6 酯類物質(zhì)

在黑葉品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出酯類6種，含量最高的酯類物質(zhì)為乙酸乙酯，達(dá)1.46%；禾荔品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出酯類5種，含量最高的酯類物質(zhì)也是乙酸乙酯，為4.99%；妃子笑品種荔枝發(fā)酵飲料中共檢出酯類6種，含量最高的是乙酸橙花酯，為0.63%。乙酸乙酯為3個品種荔枝發(fā)酵飲料中都含有的酯類物質(zhì)。

2.2.7 其他類物質(zhì)

在黑葉品種荔枝發(fā)酵飲料中檢出呋喃類2種、烷烴類2種、芳香烴類1種、酸類1種；禾荔品種荔枝發(fā)酵飲料中則檢出環(huán)氧烷類3種、酸類2種、萘類2種、吡喃類1種、肟類1種；妃子笑品種荔枝發(fā)酵飲料中檢出酸類1種、酸酐類1種。

2.2.8 綜合對比

綜合來看，3個品種荔枝發(fā)酵飲料的揮發(fā)性香氣成分中，都是以烯類和醇類為主。而在含量最高的7種物質(zhì)當(dāng)中，香茅醇、香葉醇、芳樟醇、玫瑰醚、橙花醚、蘑菇醇等成分是3種樣品中基本都含有的。這說明這些成分極有可能構(gòu)成了3個品種荔枝發(fā)酵飲料的主體特征香氣。它們之間在香氣類型、香氣閾值、香氣揮發(fā)性等方面存在一定程度的相似性與差異性：香茅醇是一種非常重要的單萜醇類香料物質(zhì)，具有青草香、花香、柑桔香、玫瑰香，其在水中的香氣閾值（20℃）為40 μg/kg，沸點(diǎn)在224～225℃之間；香葉醇也是單萜醇類物質(zhì)，具有甜的花香、木香、青草香、柑桔香、檸檬香，在水中的香氣閾值（20℃）為40～75 μg/kg，沸點(diǎn)230℃；芳樟醇與香葉醇為同分異構(gòu)體，具有花香、木香、蠟香、醛香、青草香、柑桔香、漿果香、玫瑰香，在水中的香氣閾值（20℃）為6 μg/kg。沸點(diǎn)198℃；玫瑰醚因其特有的玫瑰香氣，被廣泛用作配制香葉及玫瑰型化妝品，具有典型的青草清香、玫瑰花香，在水中的香氣閾值（20℃）僅為0.5μg/kg，沸點(diǎn)182℃；橙花醚具有強(qiáng)烈的花香香氣，橙花油相似的香韻以及新鮮的青香氣息，沸點(diǎn)在68～72℃之間，極易揮發(fā)；蘑菇醇具有蘑菇香、青草香、蔬菜香以及油膩的氣息，在水中的香氣閾值（20℃）為1 μg/kg，沸點(diǎn)為175℃。

三個品種荔枝發(fā)酵飲料中含量最高的7種物質(zhì)，香氣特點(diǎn)不同、香氣閾值也不同：如有的偏花香（橙花醚），有的偏青香（香葉醇）；有的只需要0.5 μg/kg就能讓人嗅辨出其散發(fā)的香味（玫瑰醚），有的則需要達(dá)到40 μg/kg以上（香葉醇）。它們不同含量組合形成不同的香氣特征，但整體的香氣韻調(diào)相近。此外，有些物質(zhì)雖然含量不高甚至較低，但由于其香氣閾值極低，在含量較低的情況下也能影響到樣品的香氣。如黑葉（0.09%）以及妃子笑（0.15%）品種的荔枝發(fā)酵飲料中都含有的β-大馬酮，具有典型的清香、花香、甜木香、果香氣味。在1 000 g的荔枝發(fā)酵飲料中只需要含量0.002 μg（20 ℃）的β-大馬酮，即可讓人類嗅到其香氣，且沸點(diǎn)僅為57℃極易揮發(fā)。特殊的理化性質(zhì)使其在含量極小的條件下，即可影響到樣品的整體香氣風(fēng)格。黑葉品種發(fā)酵飲料檢測出的揮發(fā)性香氣成分相對最為豐富，是禾荔品種的1.5倍，是妃子笑品種的近1.4倍。從香氣角度來考慮，采用黑葉品種荔枝來加工發(fā)酵飲料更具優(yōu)勢。

3 結(jié)論

本實(shí)驗以黑葉、禾荔、妃子笑三個大宗品種荔枝為原料經(jīng)發(fā)酵所得的發(fā)酵飲料為研究對象，采用GC-MS法對比分析了3個品種荔枝發(fā)酵飲料的揮發(fā)性香氣成分及含量。研究結(jié)果表明，3個品種荔枝發(fā)酵飲料的揮發(fā)性香氣成分都是以烯類和醇類為主，同時還含有一定量的醛類、酮類、酯類、醚類等。在分析了3個品種荔枝發(fā)酵飲料揮發(fā)性香氣成分中含量最高的7種物質(zhì)之后，發(fā)現(xiàn)均含有香茅醇、香葉醇、芳樟醇、玫瑰醚、橙花醚等物質(zhì)，它們不同含量的組合形成了3個荔枝品種發(fā)酵飲料香氣特征的不同風(fēng)格。