番石榴超微粉與細(xì)粉的性質(zhì)比較及揮發(fā)性成分分析

曹湛慧，周濃，閆協(xié)民

(廣東海洋大學(xué) 食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524088)

番石榴(Psidiumguajava)，別名那拔、芭樂、拔子， 屬于雙子葉植物綱、桃金娘科，主要產(chǎn)地為中國臺灣、廣東、廣西、福建等地，果實(shí)肉質(zhì)豐厚，味道清甜，籽少，顏色淡青色或乳清至乳白[1-2]。番石榴營養(yǎng)物質(zhì)如維生素A、B、C、蛋白質(zhì)、糖類、脂肪以及礦物質(zhì)鈣、鐵、磷等含量很豐富，尤其在維生素C方面，更是顯著高于其他瓜果[3]。番石榴還具有健脾消積、澀腸止瀉、止痛斂瘡等特殊功效，以及抗氧化、降血糖、降血壓、抑菌、抗腫瘤和抗衰老等作用[4-6]。番石榴果實(shí)屬于呼吸躍變型果實(shí)，不易長期保存，且因其果皮薄嫩，采后果實(shí)極易碰傷、軟化、黃化和腐爛，使番石榴果實(shí)的食用品質(zhì)和商品價(jià)值受到了嚴(yán)重的影響，給番石榴果實(shí)的貯運(yùn)遠(yuǎn)銷帶來極大的困難，嚴(yán)重制約了番石榴產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提高，所以發(fā)展番石榴加工業(yè)極為重要。在國內(nèi)外，番石榴相比其他亞熱帶水果開發(fā)利用較少，主要開發(fā)了果汁、果凍、果脯、果醋、果酒等產(chǎn)品，關(guān)于番石榴果粉加工技術(shù)等方面的研究報(bào)道極少。果粉是一種較新的水果深加工方式，最近幾年，因?yàn)槠渚哂腥菀妆４孢\(yùn)輸、容易使用、天然營養(yǎng)、產(chǎn)品成本較低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了果蔬加工的熱點(diǎn)之一，具有廣闊的市場前景。

本文以“珍珠”番石榴為原料，采用真空冷凍干燥方法和超微粉碎技術(shù)研制果粉，從物理特性、各官能團(tuán)相對含量比等方面來研究番石榴超微粉與細(xì)粉之間的性質(zhì)差異，以及對超微粉的揮發(fā)性成分進(jìn)行測定分析，以期為番石榴果粉的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

番石榴：購于湛江市農(nóng)貿(mào)市場；麥芽糊精：購于昌大昌超市。

1.2 主要儀器

HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；WF2100手提式中藥粉碎機(jī) 青州天地中藥設(shè)備廠；LGJ-12真空冷凍干燥機(jī) 廣州吉迪儀器有限公司；TENSOR 27傅里葉變換紅外光譜儀 布魯克光譜儀器公司(Bruker Optics)；TG16-WS高速離心機(jī) 上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；JSM-6380LV電子掃描電鏡 日本電子儀器設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 果粉制備工藝流程

番石榴→清洗→切粒→打漿→過濾→調(diào)配(添加麥芽糊精)→真空冷凍干燥→粉碎→細(xì)粉→超微粉碎→超微粉→真空包裝→產(chǎn)品。

1.3.2 果粉色度測定

使用便攜式色差儀測定粉體色澤，把色差儀安裝好后，先進(jìn)行黑白校正，然后對番石榴原漿、細(xì)粉、超微粉進(jìn)行色澤測定，記錄測定結(jié)果。

1.3.3 果粉持水性測定

準(zhǔn)確稱取0.50 g 超微粉和細(xì)粉各4份，分別溶解于7 mL蒸餾水中，溶液倒入10 mL離心管中，置于60 ℃恒溫水浴鍋中水浴加熱，加熱時(shí)間分別為12，18，24，30 min，然后取出放入冷水中冷卻30 min，在4000 r/min的離心機(jī)上離心15 min，離心結(jié)束后，倒出上清液，稱得離心管和濕粉總重量。

式中：m1為果粉重量；m2為離心管重量；m3為離心管和濕粉總重量。

1.3.4 果粉溶解度測定

稱取細(xì)粉和超微粉各2.00 g于50 mL的燒杯中，向燒杯中加入20 mL約50 ℃的蒸餾水溶解，并放在50 ℃的水浴鍋中水浴30 min，攪拌使其溶解，因果粉中會有不溶物，所以再以3000 r/min的離心速率離心10 min。取上清液2 mL加到恒重的錐形瓶中，再將錐形瓶放入(105±2) ℃的恒溫烘箱中烘干到恒重，平行測定3次。

式中：m0為錐形瓶重量；m1為果粉重量；m2為錐形瓶和干粉總重量。

1.3.5 果粉流動性測定

稱取細(xì)粉和超微粉各40.00 g，加入垂直于桌面的玻璃漏斗中，讓粉體自由流下，測定粉體形成錐體的高度h和底面粉體形成大圓的半徑 r，流動性用大小角度a表示。每種果粉各重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次，取其平均值。

1.3.6 果粉濁度測定

根據(jù)水濁度測定標(biāo)準(zhǔn)[7]，對番石榴果粉溶液的濁度進(jìn)行測定。將果粉分別在室溫、40 ℃、60 ℃、80 ℃的溫度下溶解，充分溶解后，在640 nm處測定吸光度值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)濁度曲線，確定濁度大小。

1.3.7 果粉紅外光譜測定分析

使用TENSOR 27傅里葉紅外光譜儀，含OPUSTM紅外操作軟件對光譜采集。采用24位Digitect檢測系統(tǒng)，以空氣為背景進(jìn)行背景掃描，掃描的波長范圍8000～350 cm-1，得光譜圖。

1.3.8 超微粉揮發(fā)性成分測定[8]

稱取番石榴細(xì)粉1.0 g，溶解于10 mL的蒸餾水中，轉(zhuǎn)移至頂空進(jìn)樣瓶中進(jìn)行頂空進(jìn)樣，要求頂空瓶在40 ℃烘箱中平衡10 min，隨后靜態(tài)頂空SPME萃取(要求萃取頭第一次使用之前需要在氣相色譜樣品進(jìn)樣口進(jìn)行老化，時(shí)間為1 h)，萃取20 min，隨后GC-MS進(jìn)樣，解吸時(shí)溫度控制在250 ℃，時(shí)間為5 min。GC-MS分析條件要求：第一，GC條件：色譜柱RTX-5MS，30 m×0.25 μm×0.25 mm的石英毛細(xì)管柱，程序升高溫度：起始溫度40 ℃，此溫度保持2 min，隨后以3 ℃/min的升溫速度升溫至200 ℃，再以溫度梯度5 ℃/min升溫至250 ℃，要求汽化室溫度為250 ℃，進(jìn)樣量為1 μL，載氣是He，體積流量為0.8 mL/min，分流比為10∶1。第二，MS條件：電離方法用EI+，電子能量為70 eV，燈絲發(fā)射的電流為200 μA，離子源的溫度為200 ℃，接口處溫度為250 ℃。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)結(jié)果使用Origin 9.0進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 果粉色度測定結(jié)果

依照步營等[9]的分析方法，L*表示亮度負(fù)黑到正白；a*表示綠色和紅色，負(fù)為綠色，正為紅色；b*代表藍(lán)色和黃色，負(fù)為藍(lán)色，正為黃色。采用色差儀對番石榴原漿、細(xì)粉、超微粉的色度進(jìn)行測定，通過方差計(jì)算方法對3種樣品的色度測定結(jié)果分析比較，結(jié)果見表1。

表1 原漿、細(xì)粉、超微粉的色度比較Table 1 The color comparison of original pulp, fine powder and superfine powder

由L*值得到，原漿與細(xì)粉、超微粉亮度比較差異較大，兩粉體之間亮度比較相對差異較小。由a*值得到，3種樣品均顯綠色，但程度不同，原漿顏色顯深綠色，細(xì)粉和超微粉顏色相差不大，顯淺綠色。由b*值得到，3種樣品的值均是正值，兩粉體和原漿相比差異大，細(xì)粉數(shù)值最大，黃色略明顯。超微粉色度偏白，可能是其粒徑的減小、混合均勻度的提高和比表面積的增大所致。綜合分析得到，原漿為深綠色，細(xì)粉為淺綠色略黃，超微粉為淺綠色偏白。

2.2 果粉持水性測定結(jié)果

由圖1可知，超微粉在60 ℃加熱時(shí)，隨著時(shí)間的逐漸增加，持水性有增大的趨勢，增大的幅度不明顯，但在加熱時(shí)間為24 min時(shí)，持水性略微下降，可能是測定過程中外界因素的變化造成測定誤差。細(xì)粉在60 ℃加熱時(shí)，持水性隨著時(shí)間的延長呈上升趨勢，在24 min時(shí)持水性達(dá)到最大值，然后隨著時(shí)間的逐漸增加略微下降。超微粉的持水性明顯高于細(xì)粉的持水性，可能是超微粉粉體粒徑小于細(xì)粉粉體粒徑，超微粉顆粒較小，比表面積比細(xì)粉大，所以在溶解時(shí)，超微粉和水的接觸面積較大，更加容易和水結(jié)合，溶解后會形成更加均勻的溶解液。

圖1 番石榴細(xì)粉和超微粉持水性比較Fig.1 Comparison of water-holding capacity of guava fine powder and supefine powder

2.3 果粉溶解度測定結(jié)果

由表2可知，番石榴細(xì)粉和超微粉的溶解度相差很小，都表現(xiàn)出很好的溶解程度，溶解度均在85%左右，溶解效果較好，說明改變產(chǎn)品的粒徑大小，不會對產(chǎn)品的溶解度產(chǎn)生較大的影響。

表2 番石榴細(xì)粉和超微粉溶解度Table 2 The solubility of guava fine powder and superfine powder

由表3可知，超微粉休止角小于細(xì)粉，根據(jù)粉體流動性分形維法[10]的測試方法，利用休止角(自然坡度)對流動性表征，粉體顆粒堆積時(shí)，自由表面在靜止?fàn)顟B(tài)落下，可以形成的角度最大值，這個(gè)角對顆粒流動性的影響最大，角度越小，顆粒的流動性就越好。結(jié)果表明，超微粉的流動性比細(xì)粉好。

表3 番石榴細(xì)粉和超微粉流動性測定結(jié)果Table 3 The fluidity detection results of guava fine powder and superfine powder

2.4 果粉濁度測定結(jié)果

依據(jù)水濁度測定標(biāo)準(zhǔn)，配制標(biāo)準(zhǔn)濁度吸光度曲線，得到濁度標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果見圖2。根據(jù)Saifullsh M等[11]的分析方法，在一定程度上溶質(zhì)是對溶解程度的評判，渾濁程度越大，溶解效果越不明顯，溶液對光的吸收作用很弱，溶液顯得澄清，吸光度值較小。選擇濃度為0.1%的超微粉和細(xì)粉濁液，分別在室溫、40 ℃，60 ℃、80 ℃溶解后，測定吸光度值，得到超微粉和細(xì)粉的吸光度值分別為0.067，0.049，0.051，0.067，0.095，0.069，0.067，0.079。

圖2 水的濁度液標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 The standard curve of water turbidity

由圖3可知，在40，60 ℃時(shí)，超微粉和細(xì)粉的吸光度值比較小，說明在溫度40～60 ℃時(shí)較適合產(chǎn)品溶解。超微粉的吸光度值比細(xì)粉明顯小，表明超微粉的溶解效果比細(xì)粉好，形成的濁液更加均勻澄清。可能是番石榴粉體中含有脂肪、蛋白質(zhì)、維生素等物質(zhì)，在加熱的情況下會發(fā)生蛋白質(zhì)變性或者有機(jī)成分含量的變化，導(dǎo)致粉體的溶解性發(fā)生變化，溶液的均勻性改變，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的濁度改變。

圖3 不同溫度溶解后番石榴細(xì)粉和超微粉的吸光度Fig.3 The absorbance of guava fine powder and superfine powder after dissolution at different temperatures

2.5 果粉傅里葉紅外光譜檢測結(jié)果

根據(jù)孫乃旭[12]的分析方法，由圖4可知，番石榴細(xì)粉和超微粉在吸收峰的位置相同，兩粉體營養(yǎng)成分種類沒有差別，峰值高低是營養(yǎng)成分多少的表征，總體分析，超微粉的營養(yǎng)成分略高。

圖4 番石榴細(xì)粉和超微粉采用溴化鉀壓片制樣測得的紅外光譜圖Fig.4 The infrared spectrogram of guava fine powder and superfine powder by potassium bromide tablet preparation

根據(jù)王敬尊等[13]的分析方法，由表4可知，得到的官能團(tuán)類型含有羥基的物質(zhì)最多，推測有糖類，如葡萄糖、果糖等，另外還含有水的羥基峰，醛基可能是糖類物質(zhì)中含有的基團(tuán)，因?yàn)榉垠w中含有豐富的多糖。

表4 番石榴細(xì)粉和超微粉紅外光譜分析結(jié)果 Table 4 The analysis results of infrared spectra of guava fine powder and superfine powder

2.6 超微粉揮發(fā)性成分測定結(jié)果

根據(jù)范霞等的分析方法[14]，將圖5各組分采用峰面積歸一化法計(jì)算定量，得到番石榴超微粉揮發(fā)性成分的相對含量，具有香味活性的化合物約26種，結(jié)果見表5。

圖5 SPME-GC/MS測定番石榴超微粉揮發(fā)性成分譜圖Fig.5 The spectrogram for determination of volatile components in guava superfine powder by SPME-GC/MS

表5 番石榴超微粉的揮發(fā)性成分Table 5 The volatile components of guava superfine powder

續(xù) 表

番石榴超微粉主要揮發(fā)性物質(zhì)的百分含量分別為烯類58.30%、醛類11.26%、烷類2.23%、醇類4.21%以及少量的桉樹腦1.62%。利用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用測定揮發(fā)性成分[15]，主要產(chǎn)生的香氣物質(zhì)百分含量分別為石竹烯25.23%、α-可巴烯9.16%、2-己稀醛8.20%、香橙烯4.62%、δ-杜松烯3.78%、α-葎草烯3.70%、檸檬烯3.06%、正己醛2.72%、喇叭茶醇1.69%、去氫白菖烯1.68%。主要香氣成分為石竹烯的辛香、丁香、木香；2-己烯醛的青草香；正己醛的水果香；檸檬烯的檸檬香味；α-葎草烯的酒花香、丁香；δ-杜松烯的烤煙氣味等。

3 結(jié)論

通過對番石榴超微粉與細(xì)粉的性質(zhì)研究，以及對超微粉的揮發(fā)性成分進(jìn)行測定分析。得到超微粉色澤為淺綠色偏白，細(xì)粉色澤為淺綠色略黃。超微粉和水的接觸面積較大，更加容易和水結(jié)合，所以其持水力遠(yuǎn)高于細(xì)粉。超微粉的流動性略好于細(xì)粉，溶解度為0.8872，而細(xì)粉的溶解度為0.8630，超微粉的溶解效果比細(xì)粉略好，形成的濁液更加均勻澄清。由紅外譜圖分析可知，番石榴超微粉和細(xì)粉在吸收峰的位置相同，表明兩粉體營養(yǎng)成分種類沒有差別。峰值高低是營養(yǎng)成分多少的表征，總體分析，超微粉的營養(yǎng)成分略高。番石榴超微粉揮發(fā)性成分測定結(jié)果；具有香味活性的化合物約26種，其主要的香氣成分為石竹烯的辛香、丁香、木香；2-己烯醛的青草香；正己醛的水果香；檸檬烯的檸檬香味；α-葎草烯的酒花香、丁香；δ-杜松烯的烤煙氣味等。綜合分析，番石榴超微粉的品質(zhì)優(yōu)于細(xì)粉，研究結(jié)果可為番石榴的產(chǎn)品開發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。