小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)研究進(jìn)展

謝雅婷 ，馮 亮 ，劉雙雙 ，嚴(yán)文怡 ，楊 艷 *，余愛農(nóng)

（1.湖北民族大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 恩施 445000；2.生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖北 恩施 445000）

中國野生果樹、野果資源豐富，具有很大的開發(fā)利用潛力。據(jù)相關(guān)研究報(bào)道，中國野生、半野生果樹占果樹總量的80%以上［1］。部分野生果樹的果實(shí)可以食用，并由于其獨(dú)特的風(fēng)味口感、顯著的食療價(jià)值以及純天然、少污染等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為第三代水果食品加工業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)［2］。但很多營養(yǎng)及藥用價(jià)值較高的野果資源至今尚未得到很好的開發(fā)利用［3］。因此可以在統(tǒng)計(jì)各地區(qū)野果資源的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地對(duì)小宗特色野果進(jìn)行深入研究與產(chǎn)品開發(fā)，發(fā)掘其潛在的商業(yè)價(jià)值。同時(shí)隨著食品工業(yè)對(duì)天然風(fēng)味物質(zhì)需求的增加［4］，小宗特色野果中風(fēng)味物質(zhì)的研究也逐漸受到廣大學(xué)者的關(guān)注。

現(xiàn)代食品工業(yè)中，風(fēng)味作為重要的感官指標(biāo)，很大程度上影響消費(fèi)者的選擇［5］。小宗特色野果中的風(fēng)味是由其在成熟過程中形成的揮發(fā)性物質(zhì)決定的，每種組分含量極少，常以1×10-6g/L、1×10-9g/L、1×10-12g/L作為計(jì)量單位。分析探究風(fēng)味物質(zhì)的化學(xué)組成、探索風(fēng)味物質(zhì)形成和釋放機(jī)制是目前食品工作者研究的熱點(diǎn)［6-7］。

目前，小宗特色野果研究的文獻(xiàn)相對(duì)零散，特別是對(duì)小宗特色野果中風(fēng)味物質(zhì)的種類分布、提取、含量研究缺乏系統(tǒng)性的綜合報(bào)道。本論文通過收集整理小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)研究相關(guān)文獻(xiàn)，從小宗特色野果科屬、風(fēng)味研究方向及方法、風(fēng)味物質(zhì)分布與含量入手，對(duì)小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)研究進(jìn)行了綜述。在前述工作基礎(chǔ)上對(duì)小宗特色野果在食品加工工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與展望。此研究以期繼續(xù)為開發(fā)小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)及小宗特色野果縱深開發(fā)提供幫助，同時(shí)為天然產(chǎn)物研究與開發(fā)、果樹品種改良及新品種培育提供參考。

1 小宗特色野果介紹

小宗特色野果是指不同于大眾水果、量少且可直接或間接供人類食用，或作為加工原料的野生果樹的果實(shí)［8］。我國以獨(dú)特的地理位置和優(yōu)越的自然條件造就了境內(nèi)豐富多樣的野生果樹資源，且擁有豐富的野果資源。

1.1 小宗特色野果研究

目前，小宗特色野果除直接食用外，其營養(yǎng)成分、藥用價(jià)值和風(fēng)味物質(zhì)成分也深受關(guān)注［9］，還有一部分利用野果的獨(dú)特風(fēng)味等優(yōu)勢(shì)進(jìn)行產(chǎn)品深加工和開發(fā)。關(guān)于小宗特色野果的主要研究方向如圖1所示。

圖1 小宗特色野果的主要研究方向Fig.1 The main research directions about small-scale characteristic wild fruits

1.2 小宗特色野果產(chǎn)地及科屬

調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)小宗特色野果產(chǎn)地主要為海南、福建、新疆、四川、廣西、貴州、云南、陜西秦巴山區(qū)、武陵地區(qū)等地［10-11］。小宗特色野果種類豐富，科屬均有上百種，常見的有薔薇科、殼斗科、獼猴桃科、蕓香科、桑科等。

小宗特色野果的研究一般集中在八月瓜、山葡萄、桑葚、刺梨、山黃皮、歐李、沙棘、軟棗獼猴桃、山莓、拐棗等野生果樹。其風(fēng)味物質(zhì)的研究主要包括風(fēng)味物質(zhì)成分分析、產(chǎn)品研發(fā)、風(fēng)味整體控制及成熟期風(fēng)味物質(zhì)的變化等。本文通過文獻(xiàn)調(diào)研總結(jié)報(bào)道相對(duì)多的小宗特色野果，從它們風(fēng)味物質(zhì)的提取方法、分析技術(shù)，風(fēng)味物質(zhì)含量與分布等方面進(jìn)行了綜述。表1為小宗特色野果科屬及其風(fēng)味研究的主要內(nèi)容。

表1 小宗特色野果科屬及其風(fēng)味研究主要內(nèi)容Tab. 1 The main species and the flavor study on the small-scale characteristic wild fruits

2 小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)研究

小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)的研究主要包括風(fēng)味物質(zhì)的提取、分離、定性定量分析、風(fēng)味組學(xué)分析，以及特定組分對(duì)野果整體風(fēng)味貢獻(xiàn)的評(píng)價(jià)等。其小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)研究技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)研究技術(shù)路線Fig. 2 The technical research route on flavor substances of small-scale characteristic wild fruits

2.1 風(fēng)味物質(zhì)提取方法

風(fēng)味物質(zhì)提取方法是小宗特色野果中研究比較多的內(nèi)容，其主要提取方法見表2所示。

表2 小宗特色野果風(fēng)味提取方法Tab. 2 The flavor extraction methods in small-scale characteristic wild fruits

小宗特色野果風(fēng)味成分構(gòu)成復(fù)雜，風(fēng)味物質(zhì)提取一般根據(jù)風(fēng)味物質(zhì)的含量及組成進(jìn)行提取方法優(yōu)化選擇。目前主要使用的方法有溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)法（Solvent-assisted flavor evaporation， SAFE）、溶劑萃取法（Solvent extraction， SE）、固相微萃取法（Solid phase micro extraction， SPME）、頂空固相微萃取法（head-space solid-phase micro extraction， HSSPME）等，提取方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。近些年來，HSSPME在小宗特色野果風(fēng)味成分的提取上應(yīng)用較為廣泛。

2.1.1 SAFE法

SAFE技術(shù)能避免產(chǎn)生氧化和水解產(chǎn)物，也能防止色素、油脂等成分進(jìn)入到餾出液中干擾分析，得到的萃取物香氣自然逼真，適用小宗特色野果風(fēng)味成分分析。李婷婷等［22］使用SAFE方法檢測(cè)到刺梨汁中含有86種化合物，發(fā)現(xiàn)相比較其它提取方法，SAFE技術(shù)提取到更多高沸點(diǎn)較難揮發(fā)的化合物。

2.1.2 SE法

SE法設(shè)備簡單、操作方便，提取分離小宗特色野果中風(fēng)味物質(zhì)較理想。吳瑩等［14］使用SE法提取八月瓜中風(fēng)味成分，檢測(cè)得到42種香氣成分，占總化學(xué)成分的94.2%，主要的呈香物質(zhì)為醇類、酮類和酸類等。

2.1.3 SPME法

SPME無需溶劑、選擇性好且靈敏度高，對(duì)小宗特色野果這類可固體狀進(jìn)行風(fēng)味成分分析的野果非常適用。張欣欣等［19］利用SPME對(duì)桑葚中風(fēng)味成分進(jìn)行了提取分析，檢測(cè)到28種風(fēng)味物質(zhì)，桑葚的氣味活性物質(zhì)包括6種醛類，4種酯類，3種有機(jī)酸類，2種芳香族和2種醇類。

2.1.4 HS-SPME法

HS-SPME是近些年流行起來有別于傳統(tǒng)提取方法和萃取技術(shù)，具有簡便、靈敏度高、重現(xiàn)性好的提取技術(shù)。使用HS-SPME提取濃縮小宗特色野果中風(fēng)味成分，能很好地反映野果樣品的自然狀態(tài)。周立華等［44］通過HS-SPME分析冷凍對(duì)歐李風(fēng)味的影響，發(fā)現(xiàn)歐李果實(shí)經(jīng)-20 ℃冷凍保藏后，香氣物質(zhì)占總揮發(fā)性物質(zhì)的含量減少了6.67%，主體香氣物質(zhì)均為乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯和梨醇酯。使用HS-SPME提取山莓在不同成熟度時(shí)的風(fēng)味成分，發(fā)現(xiàn)隨著果實(shí)成熟，游離醛類、醇類、酯類和酚類物質(zhì)增加，而游離萜類物質(zhì)減少。鍵合態(tài)的醛、醇、萜類、酯類和酚類化合物在成熟過程中逐漸減少。山莓在所有成熟階段的整體香氣主要來自游離態(tài)香氣化合物，包括β-大馬酮、己醛、2-己烯醛和芳樟醇等［32］。

2.1.5 其他風(fēng)味提取方法

除上述小宗特色野果風(fēng)味研究中常用的四種提取方法，風(fēng)味分析研究中還常用到超臨界流體萃取法（Supercritical fluid extraction， SFE，如超臨界CO2、超臨界水技術(shù)等）、吹掃捕集法（Purge and trap， P&T）、水蒸氣蒸餾法（Steam distillation， SD）以及同時(shí)蒸餾萃?。⊿imultaneous distillation extraction， SDE）等［46］樣品風(fēng)味物質(zhì)提取方法。這些提取方法在其他物質(zhì)的風(fēng)味研究中應(yīng)用廣泛，但目前在小宗特色野果風(fēng)味研究中應(yīng)用較少。

在以后小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)的提取中，可根據(jù)各風(fēng)味物質(zhì)的特點(diǎn)選擇較合適的提取方法，或多種提取方法相結(jié)合的方式，以獲取小宗特色野果較全面的風(fēng)味物質(zhì)。

2.2 風(fēng)味物質(zhì)分析及表征

根據(jù)小宗特色野果樣品特點(diǎn)再結(jié)合每種分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)選擇適合風(fēng)味物質(zhì)分析及表征技術(shù)是準(zhǔn)確獲取風(fēng)味物質(zhì)特征的關(guān)鍵所在。表3為小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)主要的分析技術(shù)。

表3 小宗特色野果風(fēng)味分析技術(shù)Tab. 3 The flavor analysis technology on small-scale characteristic wild fruits

在小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)分析技術(shù)中，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Gas chromatography mass spectrum， GC-MS）應(yīng)用最為廣泛，多功能聯(lián)用技術(shù)如氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Gas Chromatography Olfactometry Mass Spectrometry， GC-O-MS）在小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)分析中也有涉及，但尚未常規(guī)化使用。

2.2.1 氣相色譜-嗅聞（Gas chromatography olfactometry， GC-O）技術(shù)

許多小宗特色野果具有典型的香氣特征，使用GC-O可以通過儀器和人的感官共同去分析，更準(zhǔn)確地獲得其果實(shí)特征風(fēng)味物質(zhì)。Yang等［47］利用GC-O得出軟棗獼猴主要香氣成分為丁酸乙酯和4-羥基-2，5-二甲基-3-（2H）-呋喃酮，其次是乙基乙烯基酮、1-烯-3-辛醇、戊醛、己醛。

2.2.2 GC-MS技術(shù)

GC-MS具有所需樣品少、分析速度快、靈敏度高等特性。它可以分析出特定的風(fēng)味化合物，被廣泛應(yīng)用于小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)分析領(lǐng)域。王偉軍等［16］使用GC-MS技術(shù)分析山葡萄中的風(fēng)味成分，醛類、醇類、烯類含量較高，分別占風(fēng)味成分總量的47%、20%、12%。Yang等［51］利用GC-MS研究了拐棗在低溫貯藏過程中游離態(tài)和鍵合態(tài)化合物的變化，發(fā)現(xiàn)游離態(tài)的醇、醛、酮、異丁酸、萜烯、酚類的總含量隨著拐棗的貯藏期增加。其中1-己醇、己醛和異丁酸乙酯是拐棗中主要的游離態(tài)風(fēng)味物質(zhì)，鍵合態(tài)風(fēng)味物質(zhì)的主要貢獻(xiàn)化合物是龍腦、β-大馬酮和丁子香酚。

2.2.3 GC-O-MS技術(shù)

GC-O-MS聯(lián)用技術(shù)不僅能分析出小宗特色野果中風(fēng)味物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，也能有效地通過嗅聞技術(shù)分析其中關(guān)鍵的風(fēng)味活性成分。周志等［23］通過GCO-MS分析發(fā)現(xiàn)刺梨汁中游離態(tài)風(fēng)味物質(zhì)有28種，鍵合態(tài)香氣活性物質(zhì)有17種。其游離態(tài)和鍵合態(tài)香氣物質(zhì)主要為葉醇、正辛醇和辛酸。

2.2.4 其他風(fēng)味分析技術(shù)

目前在風(fēng)味物質(zhì)分析領(lǐng)域，除GC-O、GC-MS、GC-O-MS三種主要分析技術(shù)外，還有其他很多分析技術(shù)可用于小宗特色野果風(fēng)味研究，如電子鼻、電子舌智能感官仿生技術(shù)等，以及以快速、無損、高靈敏度著稱的氣相色譜-離子遷移譜（Gas chromatography-Ion mobility spectrometry， GC-IMS）檢測(cè)技術(shù)等［54］。GC-IMS是近些年流行起的檢測(cè)技術(shù)，已廣泛應(yīng)用風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)中，但在小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)的研究中應(yīng)用較少。不同小宗特色野果的特點(diǎn)及風(fēng)味物質(zhì)種類存在差異，在進(jìn)行風(fēng)味成分分析時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況，綜合選擇或聯(lián)用相關(guān)檢測(cè)設(shè)備，從而達(dá)到更理想的分析檢測(cè)目的。

2.3 小宗特色野果主要風(fēng)味成分

小宗特色野果具有特殊風(fēng)味，主要原因是含有不同種類和含量的風(fēng)味物質(zhì)，且一些風(fēng)味物質(zhì)具有特征香氣，香氣化合物的釋放直接影響人們的感官。風(fēng)味化合物種類主要有酯類、烯類、醛類、醇類、酮類、烷類、呋喃類、苯環(huán)類和雜環(huán)類等，不同類型風(fēng)味化合物也會(huì)呈現(xiàn)不同的香型。小宗特色野果主要風(fēng)味化合物種類及香氣成分如表4所示。

表4 小宗特色野果主要風(fēng)味化合物種類及風(fēng)味成分Tab. 4 The main flavor compounds in small-scale characteristic wild fruits

小宗特色野果中的風(fēng)味物質(zhì)主要為酯類、醇類、酸類、醛酮類、萜烯類及芳香族化合物等，這些物質(zhì)主要通過脂肪酸氧化、氨基酸代謝和次生代謝等方式產(chǎn)生［14］。不同種類風(fēng)味化合物通過相互作用賦予小宗特色野果獨(dú)特風(fēng)味。

3 小宗特色野果應(yīng)用及發(fā)展前景

目前中國可食野果資源豐富，開發(fā)利用程度較低。小宗特色野果具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，且含有較多生物活性物質(zhì)和特征風(fēng)味成分，具有廣闊的發(fā)展前景和利用價(jià)值。

3.1 小宗特色野果的綜合深加工

以小宗特色野果作為原材料，經(jīng)深加工制成具有野果獨(dú)特風(fēng)味的食品，在一定程度上能更好的帶動(dòng)小宗特色野果產(chǎn)業(yè)發(fā)展。圖3為小宗特色野果可加工的部分產(chǎn)品。深加工產(chǎn)品既可保存野果優(yōu)質(zhì)獨(dú)特風(fēng)味，還可提高貯藏性，打破野果利用時(shí)遇到的季節(jié)和地域限制。

圖3 小宗特色野果風(fēng)味產(chǎn)品Fig.3 The flavor substances of small-scale characteristic wild fruits

3.2 風(fēng)味物質(zhì)形成機(jī)制及釋放機(jī)理

目前關(guān)于小宗特色野果風(fēng)味物質(zhì)的香型研究還不夠充分，了解小宗特色野果中各風(fēng)味物質(zhì)之間的相互作用、形成機(jī)理及釋放機(jī)制，這對(duì)深入認(rèn)識(shí)各小宗特色野果獨(dú)特風(fēng)味形成的實(shí)質(zhì)具有重要意義。今后對(duì)小宗特色野果風(fēng)味研究可加強(qiáng)風(fēng)味成分形成的動(dòng)態(tài)變化，及相關(guān)合成酶的活性規(guī)律的研究等，更好達(dá)到控制香氣、改善果實(shí)的風(fēng)味形成及提高果實(shí)品質(zhì)的目的。

4 展望

我國擁有豐富的野果資源，如能合理利用這些資源對(duì)其進(jìn)行深入研究具有非常重要的意義。鑒于野果的生長環(huán)境，其風(fēng)味物質(zhì)具有特殊和復(fù)雜的特點(diǎn)。因此可以在注重資源保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的前提下，對(duì)可食用小宗特色野果資源的合理開發(fā)利用與保護(hù)同時(shí)進(jìn)行，對(duì)小宗特色野果其中的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行深入研究，既有利于提高野果高效利用，也為中國豐富的野果資源的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。小宗特色野果深入開展風(fēng)味研究，同時(shí)能促進(jìn)相關(guān)天然產(chǎn)物的研究與開發(fā)，具有非常重要的科研價(jià)值。

小宗特色野果中所含的風(fēng)味物質(zhì)成分與含量、成熟過程中風(fēng)味物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化，以及同種屬野果間風(fēng)味差異等領(lǐng)域值得重點(diǎn)探索研究。隨著高精密測(cè)試儀器的發(fā)展以及風(fēng)味物質(zhì)提取和分離技術(shù)的愈發(fā)成熟，小宗特色野果風(fēng)味成分的研究也將會(huì)更加系統(tǒng)及深入。這樣在提升野果價(jià)值的同時(shí)也能擴(kuò)大食品風(fēng)味研究面，構(gòu)建更加豐富全面的風(fēng)味體系。