三種草莓醬風味物質(zhì)對比研究

任靜宇 武雪 呂偉 馬福敏 李曉磊 李丹

摘要：為探究不同品牌草莓醬之間的風味差異，選取3種品牌草莓醬為研究對象，測定其總酸、總糖、有機酸、揮發(fā)性風味物質(zhì)含量及色度。結(jié)果表明，3種草莓醬中共檢出7種有機酸，檸檬酸、草酸、酒石酸在3種樣品中均被檢出，且檸檬酸含量最多，達到1.42～1.70 mg/g；3種品牌草莓醬總酸含量無顯著性差異，均為3.27～3.38 mg/g；品牌B的總糖含量最高，為51.51 mg/g；品牌C的亮度值（L*）、黃度值（b*）最高，品牌B的紅度值（a*）最高，3種品牌的L*值、b*值存在顯著性差異；3種品牌草莓醬中，共檢測出52種揮發(fā)性風味物質(zhì)，其中酯類物質(zhì)的種類和含量均最多；通過氣味活度值確定出9種揮發(fā)性風味物質(zhì)，對草莓醬氣味貢獻較大的物質(zhì)有3-甲基丁醇、2-甲基丁醇、反式-2-壬醛、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯，其OAV均大于100；通過電子鼻檢測可以將品牌A、B與品牌C區(qū)分開，品牌A、B相差較小，難以區(qū)分。

關(guān)鍵詞：草莓醬；揮發(fā)性風味物質(zhì)；有機酸；OAV；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

中圖分類號：TS255.43????? 文獻標志碼：A???? 文章編號：1000-9973（2023）08-0173-07

Comparative Study on Flavor Substances of Three Brands of Strawberry Jam

REN Jing-yu， WU Xue， LYU Wei， MA Fu-min， LI Xiao-Lei*， LI Dan*

（Key Laboratory of Agricultural Products Processing in Regular Institutions of Higher Education

in? Jilin Province， Changchun University， Changchun 130022， China）

Abstract： To investigate the flavor differences among different brands of strawberry jam， three brands of strawberry jam are selected as the research objects， and the content of their total acids， total sugar，? organic acids and volatile flavor substances and chroma are determined.The results show that seven organic acids are detected in the three brands of strawberry jam， citric acid， oxalic acid and tartaric acid are detected in all the three samples， and the citric acid content is the highest， reaching 1.42～1.70 mg/g; the total acid content of the three brands of strawberry jam is not significantly different， which is 3.27～3.38 mg/g; the total sugar content of brand B is the highest of 51.51 mg/g; the brightness value （L*） and yellowness value （b*） of brand C are the highest， the redness value （a*） of brand B is the highest， and the L* and b* values of the three brands are significantly different; a total of 52 volatile flavor substances are detected in the three brands of strawberry jam， among which， the types and content of esters are the most; nine volatile flavor substances are identified by the odor activity value， and the substances that contribute more to the odor of strawberry jam are 3-methylbutanol， 2-methylbutanol， trans-2-nonanal， ethyl butyrate， ethyl 2-methylbutyrate and ethyl valerate， whose OAVs are all greater than 100; brand A and brand B could be distinguished from brand C by electronic nose detection， and the difference between brand A and B is small and difficult to distinguish.

Key words： strawberry jam; volatile flavor substances; organic acids; OAV; gas chromatography-mass

spectrometry

收稿日期：2023-02-17

基金項目：吉林省教育廳科學(xué)研究項目（JJKH20220609KJ）;長春大學(xué)“長大學(xué)者攀登計劃”項目（ZKP202006，ZKP202016）

作者簡介：任靜宇（2000－），女，碩士，研究方向：功能性食品的研究與開發(fā)。

通信作者：李曉磊（1978－），女，教授，博士，研究方向：發(fā)酵食品和食品風味；

李丹（1972－），男，教授，博士，研究方向：食品生物技術(shù)。

草莓是薔薇科多年生草本植物，味道香甜或微微發(fā)酸，硬度適中[1]，富含維生素C、有機酸、果膠等多種營養(yǎng)物質(zhì)[2]，被譽為“水果女王” [3]。草莓還具有生物活性以及保健功能，含有的花青素和鞣花單寧可以起到抗氧化的作用[4]；必需營養(yǎng)素具有調(diào)節(jié)人體正常生命活動、抗菌、抗過敏、抗高血壓等特性[5]。目前草莓已經(jīng)被制作成各種食物，如草莓汁、草莓果凍、草莓果酒、草莓果醬等[6]，不僅可以增加草莓制品的種類，改善其風味，滿足不同人群的需求，而且可以延長草莓的保質(zhì)期。

草莓醬是由草莓、糖、酸度調(diào)節(jié)劑等經(jīng)過加工制成的一類調(diào)味品，許多國內(nèi)外學(xué)者對草莓醬的生產(chǎn)工藝、揮發(fā)性風味物質(zhì)、口感等進行了研究：張軍等[7]對橘皮草莓復(fù)合果醬的生產(chǎn)工藝進行了研究，確定了最佳配比及參數(shù)；Peinado等[8]在草莓醬中加入果糖和異麥芽糖，加工過程中草莓中的醇類和酯類減少，但是出現(xiàn)了新的呋喃類和醛類化合物，草莓醬的總體風味有所改善；Abouelenein等[9]研究發(fā)現(xiàn)，冷凍和干燥都會影響草莓醬中的揮發(fā)性組分，影響較大的成分為己酸乙酯、乙酸己酯、丙位癸內(nèi)酯、（E）-2-己烯基乙酸酯等，其中己酸乙酯、乙酸己酯為草莓的特征香氣物質(zhì)[10]；Kurotobi等[11]通過研究得出結(jié)論：增加果膠濃度會改變草莓果醬的彈性，并且甜味、酸味和草莓味隨著果醬果膠含量的增加而降低。

本研究通過高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）檢測3種品牌草莓醬中有機酸組分和含量，并測定其總酸、總糖含量；利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）技術(shù)測定草莓醬中揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類及含量，利用嗅聞儀結(jié)合氣味活度值（odor activity value，OAV）判斷揮發(fā)性風味物質(zhì)對草莓醬風味的貢獻；進一步使用電子鼻對3種品牌草莓醬進行檢測，以期為改善草莓醬質(zhì)量、生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

3種不同品牌的草莓醬（A、B、C）；2-辛醇（98%）：德國Dr試劑公司；草酸、甲酸、蘋果酸、乳酸、醋酸、檸檬酸、琥珀酸、富馬酸等有機酸標準品及其他試劑：均為色譜純，美國Sigma公司。

15 mL頂空萃取瓶、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取纖維頭 美國Supelco公司；QP 2010 Ultra氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、UV-2550紫外分光光度計 日本Shimadzu公司；Summit P680高效液相色譜儀 德國Dionex公司；便攜式PEN3電子鼻 德國Airsense公司；CM-5色差儀 日本Konica Minolta公司。

1.2 方法

1.2.1 總酸含量測定

參照GB 12456－2021測定總酸的方法，并加以修改。取20 g樣品于錐形瓶中，加入20 mL蒸餾水，在5 000 r/min條件下離心5 min。取上清液2 mL，加50 mL蒸餾水，滴100 μL酚酞指示劑，用0.1 mol/L的氫氧化鈉進行滴定，直到溶液變色為止。

1.2.2 總糖含量測定

稱取2 g樣品，加入20 mL蒸餾水，50 ℃、20 kHz條件下超聲30 min，在5 000 r/min條件下離心5 min。吸取100 μL稀釋后的樣品于900 μL 66%蒽酮硫酸溶液中混合后，冰水浴5 min，沸水浴15 min，放至暗處冷卻后使用紫外分光光度計在620 nm波長處檢測[12]。

1.2.3 色度測定

使用CM-5全自動色差儀，在D65的條件下進行草莓醬色度的檢測，測定亮度值（L*）、紅度值（a*）、黃度值（b*）。每次測定之前對色差儀進行校準。

1.2.4 HPLC分析有機酸含量

取2 g樣品于離心管中，加入20 mL蒸餾水，超聲、離心（方法條件同1.2.2），再取上清液過0.45 μm尼龍膜，待測。

HPLC條件：色譜柱Acclaim OA（4.0 mm×250 mm，5 μm）；流動相100 mmol/L Na2SO4（pH 2.65）；檢測波長210 nm；流速0.5 mL/min；進樣量10 μL。

1.2.5 HS-SPME-GC-MS分析

將草莓醬樣品碾碎后精確稱取1 g于頂空瓶中，加入1 mL飽和食鹽水和10 μL 200 mg/L 2-辛醇，置于200 r/min的磁力攪拌器上，60 ℃預(yù)平衡10 min。

HS-SPME條件：用已經(jīng)老化好的萃取頭頂空吸附30 min，將萃取頭插入GC進樣口解吸5 min[13]。

GC條件：進樣口溫度230 ℃，分流比1∶5，載氣He，流速1.0 mL/min；程序升溫條件：毛細管柱初溫40 ℃，保持5 min；以5 ℃/min升至100 ℃，保持2 min；再以6 ℃/min升至190 ℃，保持2 min；最后以12 ℃/min升至230 ℃，保持1 min。

MS條件：電子電離源，離子源溫度230 ℃；GC-MS接口溫度280 ℃；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍（m/z）30～550。

定性方法：通過質(zhì)譜與標準信息庫NIST 11對草莓醬中相似度≥80%的揮發(fā)性成分進行比對，通過正構(gòu)烷烴在相同氣相條件下進樣得到的保留時間計算得到化合物的保留指數(shù)。

定量方法：以2-辛醇為內(nèi)標半定量化合物含量。

1.2.6 相對氣味活度值（OAV）

根據(jù)參考數(shù)據(jù)，得到各種物質(zhì)在水中的閾值（μg/kg），然后根據(jù)定量物質(zhì)的含量，計算出各種成分的OAV，公式如下：

OAV=C1A。

式中：C1表示揮發(fā)性風味物質(zhì)的濃度（μg/kg），A為各物質(zhì)在水中的閾值（μg/kg）。

一般而言，在OAV≥1的情況下，表明該物質(zhì)對樣品的香氣有顯著的影響[14]。

1.2.7 電子鼻測定

精確稱取1 g樣品于15 mL頂空瓶中，壓蓋密封，常溫靜置5 min后進行檢測。

電子鼻設(shè)置參數(shù)：檢測時間120 s，清洗時間50 s，預(yù)進樣時間5 s，進樣流量200 mL/min，載氣流速200 mL/min，每個樣品平行測定3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個樣品做3次平行，采用Microsoft Office Excel 2021對所得數(shù)據(jù)進行整理，使用 IBM SPSS Statisics 26 對數(shù)據(jù)進行顯著性分析；通過SIMCA 14.1 進行正交偏最小二乘法判別分析（orthogonal partial least-squares discriminant analysis，OPLS-DA）；通過Origin 2021對電子鼻數(shù)據(jù)進行雷達圖制作；通過TBtools進行熱圖和韋恩圖制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 總酸、總糖及有機酸含量

對市售3種不同品牌草莓醬的總酸、總糖、有機酸含量以及色度進行分析，結(jié)果見表1。

由表１可知，3種品牌的總酸含量相近，無顯著性差異（P>0.05）；品牌B的總糖含量最高，為51.51 mg/g，品牌C的總糖含量最少，為41.30 mg/g，這可能與糖的添加量有關(guān)。此外，3種品牌草莓醬均符合 GB/T 22474-2008中果醬的要求。

草莓醬中有機酸的種類及含量是影響草莓醬風味品質(zhì)的重要指標之一。3種品牌中共同含有的有機酸為草酸、酒石酸、檸檬酸，其中檸檬酸的含量最高，其不僅是草莓的主要營養(yǎng)成分之一，而且是一種常見的酸度調(diào)節(jié)劑，適當?shù)臋幟仕崽幚砜杀３炙母泄偬匦訹15]；草酸代謝后產(chǎn)生的酸性物質(zhì)如草酸鈣、草酸鋅等，可能會導(dǎo)致人體內(nèi)酸堿失衡，影響健康[16]；酒石酸是一種常見的羧酸，可作為食品添加劑中的抗氧化劑在果醬中被檢出，存在于多種植物中，如葡萄和羅旺子[17]；醋酸在食品中可作為增味劑，僅在品牌C中被檢出，含量為0.33 mg/g；琥珀酸也僅在品牌C中被檢出，但是其含量較少，僅檢測出0.08 mg/g。

色澤是人們挑選食品時重點關(guān)注的指標之一，色澤的好壞與人們的購買意愿息息相關(guān)[18]，并且有時食品的顏色也會影響人們對于風味的判斷[19]。由表1可知，3種品牌的L*值、b*值存在顯著性差異（P＜0.05），其中品牌C的L*值和b*值最高，分別為13.08和11.78，品牌A的紅度值最高，為21.69，可能是原料、輔料以及一些有色添加劑添加量不同，或者是熬煮時間過長，導(dǎo)致發(fā)生褐變，或者是加工過程中的溫度太高，導(dǎo)致焦化。

2.2 揮發(fā)性風味物質(zhì)含量

3種品牌草莓醬中共檢出52種揮發(fā)性風味物質(zhì)，其中有醇類13種、醛類9種、酯類16種、酸類3種、酮類4種、烯類4種、其他類3種，品牌A、B、C各檢出14，42，27種物質(zhì)，其中醇類、醛類、酯類為草莓醬中主要的揮發(fā)性風味物質(zhì)，其含量占全部物質(zhì)的80%以上。由表2和圖1可知，3種品牌草莓醬中揮發(fā)性物質(zhì)的種類與含量都存在顯著性差異（P＜0.05），品牌B中的揮發(fā)性化合物質(zhì)量濃度最高，為32 668.72 μg/kg，品牌A中的化合物質(zhì)量濃度最低，為1 222.77 μg/kg，這可能是原料、輔料的選擇以及生產(chǎn)工藝的差異造成的。

由表2可知，品牌A、C中含量最高的為丙位癸內(nèi)酯，品牌B中含量最高的為肉桂酸甲酯。丙位癸內(nèi)酯具有果香香氣，稀釋時有強烈的椰子香氣和桃子香氣，廣泛存在于草莓、杏、啤酒中[20]，可用于奶油、桃子、柑橘型香精等的制備[21]；肉桂酸甲酯是一種具有甜果香氣的白色晶體，可用于制造香水、肥皂等，也可用于化妝品中[22]。由圖2可知，3種品牌草莓醬中共同含有的揮發(fā)性風味物質(zhì)有10種，其中含量較多的為3-甲基丁醇、α-松油醇、反式-橙花叔醇、丙位癸內(nèi)酯、丙位十二內(nèi)酯。品牌A、B、C獨有的物質(zhì)分別有1，23，7種。

3種品牌草莓醬中共檢出13種醇類物質(zhì)，其相對含量較多的為3-甲基丁醇、葉醇、α-松油醇、反式-橙花叔醇。3-甲基丁醇是一種無色液體，微溶于水，常用于香料的起始原料，通過一系列反應(yīng)可以生成醛類、酸類、酯類，還可用于生產(chǎn)藥品、保健品等[23]；葉醇是一種無色油狀液體，微溶于水，廣泛存在于茶葉、蘿卜、草莓中，有青草、綠葉、藥草香氣；α-松油醇屬于單萜類化合物，存在于植物精油中[24]，可用于體外抗氧化和抗炎，有類似薄荷、海桐花、紫丁香、鈴蘭的清香氣息；反式-橙花叔醇是黃檀屬植物降香黃檀揮發(fā)油的主要活性成分，具有抗炎、抗氧化、抗損傷等功效[25]，有玫瑰和蘋果香氣。

部分醛類會在食品中貢獻焦香味[26]，3種品牌草莓醬中均含有癸醛、2，4-二甲基苯甲醛，其中2，4-二甲基苯甲醛的含量較高，可達到41.83～144.79 μg/kg。癸醛為無色或淺黃色油狀液體，極微溶于水，廣泛存在于柑橘、檸檬、草莓中，具有甜香、花香；2，4-二甲基苯甲醛為無色透明液體，具有苦杏仁味道，可用于調(diào)味品、糖果、果醬中，也可作為醫(yī)藥、塑料助劑等物質(zhì)的有機合成中間體[27]。

3種品牌草莓醬中，酯類物質(zhì)的種類和含量均最多，主要包括丙位癸內(nèi)酯、丙位十二內(nèi)酯、二氫茉莉酮酸甲酯、水楊酸-2-乙基己基酯、原膜散酯等。酯類物質(zhì)一般通過酯類物質(zhì)代謝生成的羧酸和醇經(jīng)過酯化作用產(chǎn)生，是一類具有芳香味的化合物[28]，包括蘋果香氣、鳳梨香氣、香蕉香氣、橘子香氣等，也是草莓醬風味形成的重要物質(zhì)。3種品牌草莓醬中丙位癸內(nèi)酯為酯類中含量最高的，分別為502.27，8 426.39，503.31 μg/kg；GB 2760－2011中規(guī)定，丙位十二內(nèi)酯可作為合成香料在食品中被檢出，也可用于化妝品中，具有果香、桃子香、梨香[29]；原膜散酯是一種無色液體，是典型的水楊酸類紫外吸收劑，被廣泛應(yīng)用于防曬類產(chǎn)品。

2.3 揮發(fā)性化合物的OAV及OPLS-DA分析

呈味物質(zhì)的種類及其強度共同決定了草莓醬的風味。一般認為，OAV≥1的物質(zhì)為主要的香氣貢獻物質(zhì)，并且OAV越大，對香氣的貢獻程度越大。OAV≥1的揮發(fā)性風味物質(zhì)見表3。

由表3可知，3種草莓醬中，共檢出OAV≥1的揮發(fā)性風味物質(zhì)9種，品牌A、B、C中均檢測出4種。3種品牌共有的OAV≥1的物質(zhì)僅有α-松油醇，其可能來源于香辛料，是賦予草莓醬獨特風味的重要物質(zhì)之一。3-甲基丁醇是品牌A中特有的，且OAV遠大于其他物質(zhì)，是產(chǎn)生風味的關(guān)鍵揮發(fā)性物質(zhì)；丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯這3種酯類是品牌B所特有的揮發(fā)性風味物質(zhì)，其OAV均大于100，是品牌B草莓醬主要的香氣成分；己醛、反式-2-壬醛為品牌C特有的揮發(fā)性風味物質(zhì)。揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類和濃度不同，造成了3種品牌草莓醬之間風味的差異。

為了進一步研究3種品牌草莓醬中OAV≥1的物質(zhì)之間的差異，對其含量進行層次聚類熱圖分析，見圖3。其顏色表示相對含量由低到高的變化，紅色越深，則相對含量越多，藍色越深，則相對含量越少[30]。

由圖3可知，3種品牌香氣物質(zhì)OAV間存在顯著性差異，對其進行橫向分析，可以將特征香氣成分分為I（α-松油醇～2-甲基丁酸乙酯）、II（己醛～壬醛）兩大組。I組以酯類物質(zhì)為主，II組以醛類和醇類物質(zhì)為主。

圖4所建模型中，Q2表示模型的預(yù)測能力，R2X和R2Y分別表示所建模型對X和Y矩陣的解釋率。Q2=0.997，R2X=0.993，R2Y=0.998，其中Q2=99.7%表明該模型的擬合度良好[18]，R2X=0.993表明該模型能反映99.3%數(shù)據(jù)的變化，R2Y=0.998接近1.0，表明該模型具有良好的可解釋性。

通常認為VIP＞1的物質(zhì)是導(dǎo)致各組樣品之間存在差異的主要因素，圖5中VIP＞1的物質(zhì)有4種，分別為己醛、反式-2-壬醛、3-甲基丁醇、壬醛，其中最大的為己醛和反式-2-壬醛，說明己醛和反式-2-壬醛是導(dǎo)致3種草莓醬風味差異的主要物質(zhì)。由圖4可知，3種品牌草莓醬組內(nèi)差異性較小，聚類良好，并且3組數(shù)據(jù)彼此實現(xiàn)分離，說明3組樣品風味存在差異。

2.4 電子鼻氣味分析

為了更直觀地分析不同品牌草莓醬的香氣特征，將草莓醬樣品在10個不同傳感器下的響應(yīng)強度峰值繪制成雷達圖，見圖6。

由圖6可知，W1S（對甲烷等短鏈烷烴靈敏）對品牌A、B草莓醬的揮發(fā)性風味物質(zhì)響應(yīng)較高，W2W（對芳香成分、有機硫化物靈敏）、W1W（對硫化物靈敏）、W1S（對甲烷等短鏈烷烴靈敏）、W5S（對氮氧化合物靈敏）對品牌C草莓醬的揮發(fā)性風味物質(zhì)響應(yīng)較高。

3 結(jié)論

本試驗研究了3種不同品牌草莓醬之間風味的差異。有機酸為草莓醬產(chǎn)生風味的主要成分，3種品牌共檢出7種有機酸，草酸、酒石酸、檸檬酸在3種品牌中均被檢出，含量最大的為檸檬酸，在3個樣品中含量分別為1.42，1.70，1.59 mg/g。蘋果酸為品牌B特有，醋酸和琥珀酸為品牌C特有，是區(qū)別于其他品牌的主要物質(zhì)。品牌A、B與C之間的總糖含量之間存在顯著性差異，總酸含量無顯著性差異。通過對色度的檢測，品牌C的色澤更容易被人們接受。

通過HS-SPME-GC-MS從3種不同品牌草莓醬中共檢出52種揮發(fā)性風味物質(zhì)，其中酯類種類最多，為16種，占全部物質(zhì)的30.77%；其次為醇類，占全部物質(zhì)的25%。3種草莓醬中揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類和含量之間都存在顯著性差異，品牌B中的揮發(fā)性風味物質(zhì)種類和含量均最多，品牌C次之，品牌A最少。3種品牌草莓醬中，通過嗅聞儀結(jié)合OAV確定出9種風味物質(zhì)，共同構(gòu)成了草莓醬的獨特香氣。使用電子鼻對3種品牌進行檢測，通過10個傳感器的響應(yīng)強度可以將品牌A、B與C明顯區(qū)分。

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