非熱處理對玫瑰花露中香氣成分及滅菌效果的影響

侯朝祥 ，牛之瑞 ，李 宏 ，易 霞 ，楊 芳，馮 雷 ，田 浩* ，谷麗萍

(1. 云南省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所, 云南 昆明 650223; 2. 云南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，云南 昆明 650223; 3. 紅河學院生命科學與技術學院，云南 紅河 652399)

【研究意義】玫瑰花是一種兼具觀賞及保健功能的食用花卉[1]。工業(yè)上，主要以玫瑰花為原料，采用水蒸氣蒸餾法提取精油[2]。然而，在蒸餾過程中會產(chǎn)生水溶膠的液體部分，稱為玫瑰花露，芳香類化合物在該溶膠部分中以液體或者懸浮顆粒形式存在[3]。玫瑰花露作為香料在化妝品行業(yè)、食品調(diào)味劑等方面有 廣泛應用[4-5]。玫瑰花露具有抗氧化[6]、催眠[7]、抑制乳腺癌細胞增殖[8]等功效，有開發(fā)及應用價值。研究表明，玫瑰花精油有抗氧化和抑菌作用[9-10]，但是因玫瑰花露中精油含量一般低于0.1 %，導致其抗菌活性弱[11]。微生物對玫瑰花露的品質(zhì)影響較大，其中酵母、霉菌以及產(chǎn)孢類微生物可以代謝玫瑰花露的香氣成分使其變質(zhì)，儲藏條件不佳，會滋生微生物，導致玫瑰花露腐敗變質(zhì)。因此，為保證玫瑰花露的品質(zhì)，需要嚴格控制其生產(chǎn)貯藏條件，或添加對二苯甲酸脂類抗菌物質(zhì)。隨著現(xiàn)代人對生活品質(zhì)追求的不斷提高，對零添加產(chǎn)品的追捧日益高漲，篩選合適的物理殺菌手段對于玫瑰花露產(chǎn)品品質(zhì)控制至關重要?！厩叭搜芯窟M展】在非添加的傳統(tǒng)滅菌方法中，溫度過低，則滅菌效果不佳，仍然會引起產(chǎn)品的變質(zhì)。但溫度過高，又會導致香氣成分揮發(fā)、氣味改變，致使產(chǎn)品感官品質(zhì)下降[12]。Hasan Baydar等將玫瑰花露分別用高溫瞬時滅菌的巴氏殺菌法在90 ℃條件下處理15 s和紫外線(光強度為30.000 μJoule)照射處理，添加0.1 %苯甲酸鈉和0.01 %苯氧乙醇。通過對比發(fā)現(xiàn)巴氏滅菌可有效減少玫瑰花露中的微生物，延長保質(zhì)期[13]。崔妍等研究超高溫瞬時滅菌(135 ℃，5 s)和非熱超高壓(UHP)滅菌(400 MPa，15 min)對玫瑰花露的影響，結果表明超高溫瞬時滅菌雖可有效殺滅微生物，但是玫瑰花露中的香氣成分損失嚴重，而采用非熱處理的UHP滅菌，不但有效殺滅微生物，還能保留玫瑰花露的香氣組分[12]?！颈狙芯壳腥朦c】目前，商業(yè)上常用的非熱滅菌方式主要采用過濾除菌，但UHP處理方式對玫瑰花露中微生物的殺滅以及揮發(fā)性成分的影響尚無研究。【擬解決的關鍵問題】選擇尼龍濾膜(NY)、混合纖維素濾膜(MCE)以及UHP 3種非熱滅菌處理方式，研究其對玫瑰花露的滅菌效果及其揮發(fā)性成分的影響，系統(tǒng)分析不同處理方式下，玫瑰花露的變化特征。為充分挖掘和利用非熱加工技術在零添加風味性化妝品、食品等產(chǎn)品的開發(fā)及其為零添加玫瑰花露調(diào)配的相關產(chǎn)品的保質(zhì)開發(fā)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料大馬士革玫瑰種植于云南省農(nóng)業(yè)科學院嵩明現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科研實驗基地。超高壓滅菌設備(50 L，珠海世通超高壓技術應用研究院有限公司)，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GCMS-QP2010，日本島津)，頂空進樣器(AOC-5000，日本島津)，RTX?-Wax毛細管色譜柱 (0.25 μm × 250 μm × 30 m，安捷倫)，NIST 27標準質(zhì)譜庫，蒸餾釜(Y-TN-200L，上海宇硯機械設備有限公司)，尼龍濾膜(0.22 μm，日本島津)，混合纖維素濾膜(0.22 μm，日本島津)

1.2 玫瑰純露提取方法

玫瑰純露制備方法參考余峰等[14]，略有改動。采集新鮮大馬士革玫瑰花瓣20 kg置于200 L的蒸餾釜中，加入自來水60 L，餾出液冷卻保持在60 ℃左右，蒸餾2 h，收集餾出液，得玫瑰純露原液。

1.3 玫瑰花露滅菌處理方法

1.3.1 UHP滅菌 取玫瑰花露原液100 mL置100 mL的塑料瓶中，蓋好瓶蓋。放入UHP滅菌設備中，在室溫(25 ℃左右)條件下，分別對其進行100、300、550 MPa的處理，處理時間5 min。在無菌條件下，將其裝入已滅菌的玻璃瓶中，密封保存。

1.3.2 NY膜滅菌 在無菌條件下，取玫瑰花露原液100 mL，利用0.22 μm NY濾膜，在負壓0.07 MPa的條件下過濾，將濾液裝入已滅菌的玻璃瓶中，蓋好瓶蓋，密封保存。

1.3.3 MCE膜滅菌 在無菌條件下，取玫瑰花露原液100 mL，利用0.22 μm MCE濾膜，在負壓0.07 MPa的條件下，過濾，將濾液裝入已滅菌的玻璃瓶中，蓋好瓶蓋，密封保存。

1.4 滅菌前后玫瑰花露中微生物測定

分別取剛滅菌的玫瑰花露及4 ℃條件下儲存6個月的玫瑰花露1 mL，用生理鹽水進行10倍遞增稀釋，根據(jù)對樣品污染狀況的估計，選擇3個適宜濃度的樣品涂布于PCA平板計數(shù)表明，于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48 h，參照《食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》(GB4789.2-2016)與《食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數(shù)》(GB4789.15-2016)的平板計數(shù)法對菌落總數(shù)與霉菌和酵母菌落數(shù)進行測定。

1.5 揮發(fā)性成分檢測

1.5.1 頂空條件 分別準確量取NY膜、MCE膜、UHP滅菌處理的玫瑰花露和玫瑰花露原液8 mL置于頂空進樣瓶中。頂空進樣器條件：在60 ℃平衡40 min。取上層氣體100 μl用于GC-MS分析。

1.5.2 色譜條件 進樣口溫度250 ℃，接口溫度250 ℃，離子源溫度230 ℃，柱流量1 mL/min；升溫程序：初始溫度50 ℃，保持3 min，以8 ℃/min 的速率升溫至220 ℃，保持20 min。

2 結果與分析

2.1 不同滅菌方法對玫瑰花露中微生物的影響

從表1可見，玫瑰花露原液中含有較多的微生物，菌落總數(shù)達1.84×104CFU/mL、酵母總數(shù)達24 CFU/mL、霉菌總數(shù)達5 CFU/mL。經(jīng)NY膜和MCE膜處理后的玫瑰花露中檢測不到微生物。經(jīng)UHP滅菌處理對微生物的致死效果也是顯著的。100 MPa和300 MPa UHP滅菌處理的玫瑰花露中微生物的數(shù)量明顯減少，分別為0.6×104和0.4×104CFU/mL，酵母總數(shù)和霉菌總數(shù)均 < 1 CFU/mL，550 MPa UHP滅菌處理的玫瑰花露中微生物菌落總數(shù)小于10，基本檢測不到微生物。而且，在存放6個月后，微生物數(shù)量沒有明顯增加。說明UHP 550 MPa處理、微孔過濾對玫瑰花露均具有很好的滅菌效果。

表1 不同處理玫瑰花露中微生物菌落數(shù)

2.2 不同滅菌方法對玫瑰花露中揮發(fā)性香氣的影響

從表2可見，3種方法處理的玫瑰花露揮發(fā)性成分大體相同，但各成分的含量卻存在較大差異。在未處理原液中，檢測出33種揮發(fā)性成分，含量較高的前4種揮發(fā)性成分依次為香茅醇(24.24 %)、香葉醇(18.74 %)、芳樟醇(13.97 %)、苯乙醇(12.14 %)。NY除菌處理的玫瑰花露共檢測出30種揮發(fā)性物質(zhì)，含量較高的前4種揮發(fā)性成分依次為香茅醇(19.62 %)、苯乙醇(15.48 %)、香葉醇(14.77 %)、芳樟醇(9.99 %)。MCE滅菌處理的玫瑰花露共檢測出30種揮發(fā)性物質(zhì)，含量較高的前4種揮發(fā)性成分依次為香茅醇(21.16 %)、苯乙醇(13.04 %)、香葉醇(14.47 %)、芳樟醇(12.47 %)。UHP(550MPa)處理玫瑰花露中共檢測出35種揮發(fā)性物質(zhì)，含量較高的4種依次為香茅醇(25.09 %)、香葉醇(15.76 %)、芳樟醇(12.22 %)、苯乙醇(10.76 %)。與未處理的原液相比，在過濾除菌過程中，(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、甲基丁香酚和(R)-(+)-香茅酸3種揮發(fā)性成分未檢測到。在UHP(550MPa)處理玫瑰花露中檢測到(E)-2-庚烯醛和(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛2種新的揮發(fā)性成分。

表2 不同處理玫瑰花露中揮發(fā)性香氣成分相對百分含量

續(xù)表2 Cotninued table 2

圖1 不同除菌方式對玫瑰花露中主要揮發(fā)性成分含量的影響Fig.1 The effect of different bactericidal treatment on the content of main aromatic components in rose water

2.3 超高壓滅菌對玫瑰花露中成分的影響

從表3可見，UHP(550MPa)處理的玫瑰花露中醛類成分含量有明顯提高，較對照樣提高4.87 %。玫瑰花露醇類成分含量呈明顯降低，較對照下降4.71 %。酸類成分也略有下降。

3 討 論

膜過濾除菌法是用物理阻留的方法除去液體中的細菌，其除菌效果與膜孔徑大小直接相關，理論上0.22 μm 的除菌過濾器可截留107CFU/cm2缺陷假單胞菌，除菌效率大于99.99 %[15]。而超高壓處理會影響微生物細胞膜和微生物體內(nèi)的酶與DNA，從而抑制微生物的生長[16-17]。一般情況，在恒定高壓條件下，微生物的死亡符合一級反應動力學，壓力的高低與菌體死亡速率呈線性正比例關系[18-19]。張微[20]等研究了UHP處理對菠蘿汁品質(zhì)的影響，結果表明，對照樣品中菌落總數(shù)為1.26×104± 141 CFU/mL，當壓力為300 MPa時菌落數(shù)為390 ± 14CFU/mL，當壓力升高到550 MPa時，菌落總數(shù) < 10 CFU/mL。在本研究，UHP和膜過濾的方法均為玫瑰花露的有效除菌方法。

表3 HPP處理前后玫瑰花露成分的比較

香茅醇、苯乙醇、香葉醇、芳樟醇是玫瑰花露主要香氣成分。其中芳樟醇具有綠茶的清香、花香，苯乙醇具有清甜的玫瑰花香、蜂蜜味，而香葉醇和香茅醇具有甜玫瑰香氣[21]。但研究中的玫瑰花露香氣成分與以往文獻報道不一致[2,22]，究其原因與玫瑰的品種、產(chǎn)地、種植方式、采摘時間以及玫瑰花露的制備工藝等有關[23]。從表2的結果看，不同的滅菌處理方法對玫瑰花露的香氣成分有較大影響。NY除菌和MCE除菌，導致香茅醇、苯乙醇、香葉醇、芳樟醇等主要香氣成分變化較大，且部分香氣成分損失，可能是在膜吸附作用或者負壓條件下，加速香氣的揮發(fā)。而UHP處理的玫瑰花露的揮發(fā)性成分的種類與原液差別不大，主要香氣成分變化較小，而且有(E)-2-庚烯醛和(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛兩個新的成分生成。崔妍等[12]研究UHP滅菌和熱滅菌對玫瑰花露有效成分影響也發(fā)現(xiàn)有新物質(zhì)生成，UHP(400 MPa，15 min)處理后的玫瑰花露產(chǎn)生了芳樟醇、乙酸香茅酯、橙花乙酸酯、左旋香茅醇、乙酸苯乙酯等化合物。從玫瑰花露成分的分析結果(表3)來看，其醇類物質(zhì)含量下降，醛類物質(zhì)含量增加。究其原因在550 MPa超高壓力條件下，酯化反應逆反應的作用占據(jù)主導作用，醇氧化為醛的量大于醛氧化為酸的量。總酸含量略有下降，但變化不明顯，說明氧化與酯化逆反應產(chǎn)生的酸的量與酯化反應消耗的酸的量基本相同。在酒陳化研究中也得到了相似的結論，王標詩[24]等人研究表明外界高壓及壓致升溫所提供的能量加速了酯化反應。超高壓加速了醇氧化為酸，同時也增強了醇類的締合作用，降低醇類活度。醇氧化為醛后，進一步氧化成酸[25]。當外界壓力低于300 MPa時，化合物分子排序紊亂，酯化反應緩慢，當外界壓力超過300 MPa后，其逆反應作用占主導地位，化合物分子結構被高壓破壞，致使總酯含量降低。因此，基于玫瑰花露揮發(fā)性成分及殺菌效果，UHP殺菌更適合作為玫瑰花露的殺菌。

4 結 論

采用NY、MCE和UHP對玫瑰花露進行滅菌處理。結果表明，此3種非熱滅菌技術可以有效除去玫瑰花露中的微生物，達到滅菌的效果。UHP滅菌方法與過濾除菌方法相比，可以有效保存玫瑰花露的香氣成分。通過對各成分分析，發(fā)現(xiàn)超高壓可以促進玫瑰花露中醇類的氧化反應，促進醛類物質(zhì)的生成。研究結果表明UHP滅菌工藝可有效殺滅玫瑰花露中微生物，促進香氣成分的保留，具有較好的推廣前景。