黨參復(fù)合飲料在不同儲藏溫度下的風(fēng)味變化

曾琦琦，李文釗，劉亞平，代任任，閆文芳，阮美娟

（天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津300457）

現(xiàn)代生活方式節(jié)奏較快，人們的一些不良生活習(xí)慣會造成氣血不足，脾胃不和，補(bǔ)氣飲料在市場上并不常見，開發(fā)一款補(bǔ)氣飲料來滿足消費者的需求成為新趨勢[1]。黨參[Codonopsis pilosula（Franch.）Nannf.]桔梗科黨參屬，多年生草本植物，有乳汁[2]。它作為我國一種獨特的資源，有補(bǔ)中益氣，健脾益肺之功效。陳皮為蕓香科植物橘及其栽培變種的干燥成熟果皮，亦有補(bǔ)中益氣之功效[3]。黨參復(fù)合飲料以黨參、陳皮作為主要原料，同時添加青檸汁來掩蓋黨參本身帶來的土腥味[4]，使之更為清爽可口，同時提高了黨參的綜合利用率，提升產(chǎn)品附加值，對于發(fā)展我國食品工業(yè)，提高黨參產(chǎn)品的市場競爭力有著極大的影響。風(fēng)味是飲料的典型特征之一，通過氣味可以判斷飲料的品質(zhì)及質(zhì)量優(yōu)劣，揮發(fā)性成分物質(zhì)則是氣味產(chǎn)生的基礎(chǔ)[5-6]。

色譜法（gas chromatography，GC）是一種可以將復(fù)雜混合物中的各組分成分分離出來的技術(shù)，但在定性和鑒定結(jié)構(gòu)方面不足。質(zhì)譜法（mass spertrometry，MS）對未知化合物有著極強(qiáng)的鑒別能力，可提供準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)信息，檢索速度快，靈敏度高，但它也有其局限性，鑒定時需要高純度的樣本，否則雜質(zhì)會對樣品的質(zhì)譜圖進(jìn)行干擾[7]。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（gas chromatography-mass spetrometry，GC-MS）綜合了兩者的優(yōu)點，不僅同時具有GC的高效能分離和MS的高靈敏度、強(qiáng)鑒別能力，還可以同時完成待測樣品的組分分離、鑒定和定量，被廣泛應(yīng)用工業(yè)檢測、食品檢測、環(huán)境保護(hù)等眾多領(lǐng)域[8-10]。

電子鼻又稱氣味掃描儀，是一種模擬動物嗅覺器官進(jìn)行開發(fā)的一款能快速檢測食品氣味的儀器，借助傳感器和模式識別系統(tǒng)能對樣品風(fēng)味進(jìn)行客觀性的評價[11-12]。叢莎等[13]采用頂空固相微萃取-GC-MS和電子鼻技術(shù)對生咖啡豆貯藏過程中揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析。李婷等[14]采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜等方法對復(fù)配發(fā)酵乳香氣成分進(jìn)行了檢測分析。兩者的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)黨參復(fù)合飲料的全面分析，然而采用GCMS和電子鼻等技術(shù)聯(lián)合分析飲料中揮發(fā)性風(fēng)味的文獻(xiàn)報道較少。

風(fēng)味變差是飲料儲藏時最先被發(fā)現(xiàn)的品質(zhì)變質(zhì)[15]，因此飲料風(fēng)味是保證飲料產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要指標(biāo)。本文采用GC-MS結(jié)合電子鼻技術(shù)分析黨參復(fù)合飲料儲藏期的風(fēng)味變化，更能快速準(zhǔn)確有效地分析出風(fēng)味變化。以及通過主成分分析、線性判別分析等不同統(tǒng)計學(xué)方法，分析探討黨參復(fù)合飲料在不同儲藏溫度下?lián)]發(fā)性風(fēng)味的變化，確定適合黨參復(fù)合飲料儲藏的合適溫度，提供關(guān)于黨參類飲料儲藏條件的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

黨參：岷縣和泰中藥材有限公司；陳皮：北京同仁堂；青檸濃縮汁（食品級）：山東優(yōu)雅食品有限公司；檸檬酸（食品級）：濰坊英軒實業(yè)有限公司；羧甲基纖維素鈉（食品級）：上海申光食用化學(xué)品有限公司；纖維素酶（酶活2×104U/g）：山東欣鼎生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

電子天平（YH-A 10002型）：瑞安市英衡電器有限公司；電子精密天平（YP型）：奧豪斯（上海）公司；高速萬能粉碎機(jī)（FW100型）：天津市泰斯特儀器有限公司；臺式低速離心機(jī)（TDZ5-WS型）：湘儀離心機(jī)儀器有限公司；恒溫培養(yǎng)箱（ZC-101-2AB型）：青島正辰閏科檢測儀器有限公司；CAR/DVB/PDMS萃取頭（50/30 μm型）：美國Supelco公司；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GCMS-QP2010 Ultral型）：日本島津公司；電子鼻（PEN3型）：北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 黨參液制備方法

首先挑選無蟲害的黨參，清洗，烘干，粉碎，然后加水至料液比1∶20（g/mL），調(diào)節(jié)pH值，加入纖維素酶，恒溫酶解2 h，沸水浴滅酶活性，過400目濾布得濾液，最后4 000 r/min離心20 min離心去沉淀，抽濾得澄清濾液，即得黨參液備用。

1.2.2 陳皮液制備方法

首先挑選無蟲害的陳皮，清洗，烘干，粉碎，然后加水至料液比1∶30（g/mL），調(diào)節(jié)pH值，加入纖維素酶，恒溫酶解1.5 h，沸水浴滅酶活性，過400目濾布得濾液，最后4 000 r/min離心20 min離心去沉淀，抽濾得澄清濾液，即得陳皮液備用。

1.2.3 復(fù)合飲料制備方法

先將稱量好的白砂糖、檸檬酸、穩(wěn)定劑等輔料在80℃下不停攪拌使其充分溶解，將1.2.1和1.2.2中的黨參浸提液和陳皮浸提液、青檸濃縮汁通過一定配比混合均勻，用余下的處理水定容至飲料總體積，得混合液。將黨參復(fù)合飲料初品于100℃中加熱處理8min。將熱處理的物料，趁熱灌裝密封，然后冷卻檢驗，顏色透亮，無沉淀，即得黨參復(fù)合飲料，備用。

1.2.4 數(shù)據(jù)采集

將制備好的黨參復(fù)合飲料新鮮樣品作為對照組，其余分別放入4、25、37℃的恒溫培養(yǎng)箱中儲藏30 d作為試驗組，每組取3個平行樣進(jìn)行風(fēng)味物質(zhì)檢測分析。

1.3 頂空固相微萃?。╤ead space-solid phase micro extraction，HS-SPME）分析揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

1.3.1 頂空吸附

參照王強(qiáng)等[16]的方法，先將固相微萃取的萃取頭進(jìn)行老化，老化時間1 h，老化溫度250℃。移取10 mL飲料樣品放入30 mL萃取瓶，在60℃的恒溫水浴鍋內(nèi)保溫平衡20 min，然后將DVB/CAR/PDMS萃取頭插入，吸附20 min，取出萃取頭插入氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的進(jìn)樣口中，250℃的條件下解吸15 min。

1.3.2 GC-MS條件

1.3.2.1 色譜條件

色譜柱：BR-SWaxFS30m×0.32mm×0.50 μm，采用程序升溫，起始溫度40℃，時間3 min，先以2℃/min上升到100℃并保持2min，再以3℃/min上升至180℃保持1 min，最后以10℃/min升溫至240℃。

1.3.2.2 質(zhì)譜條件

離子源溫度為200℃，接口溫度為220℃；溶劑延遲時間為1.5 min，離子化模式為EI，能量為70 eV，數(shù)據(jù)采集為全掃描，掃描范圍m/z 35～500。

1.4 電子鼻傳感器測定

參照王鑫等[17]的方法，取黨參復(fù)合飲料15 mL放入30 mL的頂空瓶中，電子鼻測試樣品間隔1 s，清洗時間150 s，樣品準(zhǔn)備時間5 s，檢測時間300 s，氣體流量400 mL/min。電子鼻傳感器響應(yīng)類型見表1。

表1 傳感器性能描述Table 1 Sensor performance description

1.5 感官評價

由10名具有評分經(jīng)驗的專家對黨參復(fù)合飲料分別從色澤、組織狀態(tài)、氣味和滋味口感進(jìn)行感官評分，從而確定黨參復(fù)飲料適宜儲藏的溫度條件。黨參復(fù)合飲料的感官評分細(xì)則如表2所示。

1.6 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2019進(jìn)行處理，圖像采用Origin 9.0繪制。電子鼻數(shù)據(jù)分析：運用Winmuster軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析（principal component analy sis，PCA）和線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）。

表2 黨參復(fù)合飲料感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of Codonopsis pilosula compound beverage

2 結(jié)果與分析

2.1 黨參復(fù)合飲料在不同儲藏溫度中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)SPME-GC-MS檢測結(jié)果

儲藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)類別及相對含量變化見表3。

如表3所示，對照組中，共檢測到29種揮發(fā)性物質(zhì)，其中烴類 10種（30.77%）、醇類 5種（18.73%）、醛類 7種（30.69%）、酮類 1種（0.26%）、酯類 1種（4.87%）、芳香類1種（9.54%），醚類1種（4.15%），其它化合物3種（0.99%）。4℃的儲藏條件，共檢測到24種揮發(fā)性物質(zhì)，其中烴類1種（0.14%）、醇類4種（4.35%）、醛類5種（3.01%）、酮類 2種（0.71%）、酯類3種（23.09%）、酚類4種（57.29%）、芳香類1種（0.14%），醚類1種（1.77%）、其他化合物 3種（9.49%）。25℃的儲藏條件，共檢測到15種揮發(fā)性物質(zhì)，其中烴類 3種（7.38%）、醇類 4種（33.08%）、醛類 7種（39.03%）、其他化合物1種（20.51%）。37℃的儲藏條件，共檢測到29種揮發(fā)性物質(zhì)，其中烴類3種（2.95%）、醇類5種（27.27%）、醛類11種（25.55%）、酮類1種（0.38%）、酯類1種（0.31%）、芳香類2種（5.00%），醚類2種（13.76%）、其他化合物 4種（24.79%）。

檸檬烯是多種水果（主要為柑橘類）、蔬菜及香料中存在的天然成分。在柑橘類水果（特別是其果皮）含量較高[18]，在對照組中，檸檬烯的相對含量較高為16.99%，低溫狀態(tài)（4℃）下和常溫狀態(tài)（25℃）下也有少量被測出，但在37℃的儲藏條件中，檸檬烯沒有被檢測到。桉葉油有辣口清涼感，1，4-桉葉素有樟腦和清涼的草藥氣味[19]。37℃的儲藏條件中，桉葉油的相對含量是對照組和4℃的6倍～10倍，1，4-桉葉素的相對含量是對照組和4℃的3倍～6倍，藥氣過重，飲料的口感風(fēng)味較為不好。同時，α-松油醇為陳皮中比較顯著的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[20]，對照組中檢測到其含量為9.46%，在25℃的儲藏條件下，相對含量提高了2.65%。其中正己醛、糠醛和2-已烯醛等是黨參特殊香氣的主要成分[21-22]，與對照組相比，在25℃的儲藏條件中，正己醛、糠醛和2-已烯醛的相對含量分別提高了7.98%、8.53%和0.47%。正辛醛、壬醛和癸醛皆具有玫瑰、柑橘等香氣[23]，對照組中三者總含量為23.42%，在4、25℃和37℃3個儲藏溫度下的三者相對總含量分別減少到0.91%、12.42%和10.76%，酯類和酚類化合物在對照組、25℃和37℃的儲藏條件中均沒有或少量檢測到，相反，4℃的儲藏條件下酯類和酚類化合物相對含量較高。

表3 儲藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)類別及相對含量變化Table 3 Variation of volatile flavor substances category and relative content during storage

續(xù)表3 儲藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)類別及相對含量變化Continue table 3 Variation of volatile flavor substances category and relative content during storage

2.2 黨參復(fù)合飲料在不同儲藏溫度中風(fēng)味物質(zhì)的比較分析

不同溫度下，黨參復(fù)合飲料的揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類和相對含量如圖1和圖2所示。

圖1 不同儲藏溫度下飲料的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類對比Fig.1 Comparison of volatile flavor compounds in beverages at different storage temperatures

圖2 不同儲藏溫度下飲料的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組分相對含量對比Fig.2 Comparison of relative content of volatile flavor components in beverages at different storage temperatures

相比于對照組，4℃儲藏條件下，烴類、醇類、醛類等化合物的種類數(shù)和相對含量均減少，醚類化合物的相對含量減少，酯類、酚類等化合物的種類數(shù)和相對含量均增多。25℃儲藏條件下，烴類、酮類、酯類等化合物減少，醇醛類物質(zhì)的相對含量增多，烴類化合物和芳香類化合物的物質(zhì)種類和相對含量都增多。37℃儲藏條件下，醇醛類物質(zhì)的種類數(shù)增多，但物質(zhì)相對含量減少。醇醛類化合物是賦予黨參復(fù)合飲料最主要的風(fēng)味物質(zhì)。綜合來看，25℃（常溫狀態(tài)下）儲藏，黨參復(fù)合飲料風(fēng)味較好。

2.3 黨參復(fù)合飲料電子鼻檢測結(jié)果

2.3.1 電子鼻傳感器響應(yīng)值結(jié)果分析

對照組和3種不同儲藏溫度的黨參復(fù)合飲料在電子鼻10個傳感器中的氣味檢測結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同儲藏溫度下飲料的電子鼻傳感器響應(yīng)強(qiáng)度雷達(dá)圖Fig.3 Radar chart of electronic nose sensor response intensity of beverages under different storage temperatures

其中，W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W2S、W3S 7種傳感器的檢測值較大，分別對芳香物質(zhì)、氮氧化合物、烷烴芳香類、醇醛類、酮類，烷烴等化合物敏感。說明這7種傳感器在黨參復(fù)合飲料的香氣檢測過程中貢獻(xiàn)較大。

2.3.2 電子鼻主成分分析

對照組和試驗組的黨參復(fù)合飲料的電子鼻PCA結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同儲藏溫度下飲料的PCA分析圖Fig.4 PCA analysis of beverages at different storage temperatures

PC1和PC2方差貢獻(xiàn)率分別為91.19%和5.96%，2個主成分累積總貢獻(xiàn)率達(dá)97.15%，大于95%，可以有效反映原始數(shù)據(jù)絕大部分信息[24]。對照組和其它3個不同儲藏溫度下的黨參復(fù)合飲料樣品區(qū)分較為明顯，但也有重疊交互的區(qū)域，說明盡管儲藏溫度不同，風(fēng)味特征既有變化也有相同之處[25]。主成分分析方法并不能很好地區(qū)分不同儲藏溫度下黨參復(fù)合飲料的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。此外發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，4℃和25℃儲藏條件下第一主成分的位移變化不大，故黨參復(fù)合飲料的風(fēng)味變化不大，在37℃儲藏條件下，風(fēng)味變化較大。

LDA分析結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同儲藏溫度下飲料的LDA分析圖Fig.5 LDA analysis of beverages at different storage temperatures

LD1和LD2貢獻(xiàn)率分別為94.01%和5.88%，兩判別式總貢獻(xiàn)率99.89%。這說明LDA法不僅能夠很好地區(qū)分對照組和試驗組，而且對儲藏條件不同的樣品區(qū)分度也非常明顯，說明黨參復(fù)合飲料儲藏溫度不同，整體風(fēng)味存在差異。距離越小，表明變化越小[26]，25℃儲藏條件下和對照組的黨參復(fù)合飲料樣品距離相近，表明風(fēng)味較為相似。因此，通過PCA結(jié)合LDA分析發(fā)現(xiàn)，25℃的儲藏溫度條件下，黨參復(fù)合飲料風(fēng)味良好。

2.4 黨參復(fù)合飲料感官評定結(jié)果

感官評分結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同儲藏溫度下飲料的感官評分結(jié)果Fig.6 Sensory scoring results of beverages at different storage temperatures

色澤評分與對照組相比，試驗組的評分都略有下降。氣味的感官評分25℃的儲藏條件下與對照組相差無幾，4℃的儲藏條件下氣味的感官評分略低，37℃儲藏條件下的飲料氣味感官評分最低。滋味口感和組織狀態(tài)的感官評分變化趨勢相同，4℃和37℃儲藏條件下感官評分都下降，25℃儲藏條件下，評分下降最小。綜合來看，25℃儲藏條件下飲料整體的感官評價與對照組相差最小，口感最佳。

3 結(jié)論

本試驗采用SPME-GC-MS結(jié)合電子鼻技術(shù)檢測分析黨參復(fù)合飲料在不同儲藏溫度中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的差異。結(jié)果表明，25℃儲藏溫度條件下，正己醛、糠醛和2-已烯醛等黨參特征風(fēng)味物質(zhì)在樣品中的相對含量較高，醇醛等化合物得到較好保留，黨參復(fù)合飲料風(fēng)味良好。在電子鼻分析測定中，黨參復(fù)合飲料對醛類、酮類、醇類、酯類、烷烴類及芳香類等化合物敏感。不同儲藏溫度下黨參復(fù)合飲料揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)比較分析、PCA及LDA分析，結(jié)果顯示不同儲藏溫度下黨參復(fù)合飲料風(fēng)味不同。相比于其他溫度條件，25℃儲藏溫度條件下和對照組距離較近，風(fēng)味較為相似。最后感官評分結(jié)果分析，25℃條件下儲藏的黨參復(fù)合飲料的口感風(fēng)味更能被大家所接受。

綜合GC-MS結(jié)合電子鼻分析技術(shù)最后的鑒定結(jié)果分析，25℃（常溫狀態(tài)）下儲藏的黨參復(fù)合飲料的風(fēng)味物質(zhì)可以得到較好的保存。為黨參復(fù)合飲料儲藏條件的研究提供數(shù)據(jù)支持。