小漿果香氣成分研究

小漿果香氣成分研究進(jìn)展

牛紅霞學(xué)號(hào)：120410254園藝學(xué)院小漿果小漿果是指果實(shí)相對(duì)較小、柔嫩多汁的一類果樹(shù)的總稱。果樹(shù)多為灌木，少部分為小喬木、藤本和多年生草本植物。主要包括黑穗醋栗（RibesnigrumL.）、樹(shù)莓(Rubus)、越橘(Vaccinium)、茶藨子(Ribes)、沙棘(Hippophae)、藍(lán)靛忍冬(Lonicera)、草莓(Fragaria)、五味子(Schisandr)、酸漿(Physalis)等。小漿果營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特，是當(dāng)前各國(guó)熱衷開(kāi)發(fā)和利用的“第三代”水果。研究意義

小漿果果實(shí)中富含的各種香氣成分對(duì)果實(shí)風(fēng)味起重要作用。香味是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)。了解香氣成分的種類、組成比例、化學(xué)性質(zhì)，將有助于揭示果實(shí)及其加工品風(fēng)味形成的機(jī)理。有關(guān)果實(shí)中揮發(fā)性物質(zhì)的研究越來(lái)越受到關(guān)注，并已成為果品及其加工品品質(zhì)研究的重要領(lǐng)域之一。對(duì)果實(shí)氣味的識(shí)別是辨別果實(shí)品質(zhì)最直接、快捷的方法。對(duì)果實(shí)的深加工及香氣成分的應(yīng)用。目錄小漿果香氣成分的構(gòu)成小漿果香氣成分的影響因素小漿果香氣成分的分析方法小漿果香氣成分的應(yīng)用幾種小漿果香氣成分研究進(jìn)展一、香氣成分的構(gòu)成1.1香氣成分的構(gòu)成水果中的香氣成分大約有2000種，主要芳香組分包括萜烯、一元醇、萜烯醇、酸、酯、醛和酮等。它們以一定比例存在，并構(gòu)成了各種水果及不同品種的特有風(fēng)味?？梢詤^(qū)分不同果品、也是判斷加工品質(zhì)量的一個(gè)決定性因素。1.2香氣成分的分類從化學(xué)結(jié)構(gòu)上可分為：酯類、醛類、醇類、內(nèi)酯類、萜類、酚類、醚類和一些含硫化合物等。根據(jù)人對(duì)不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的香氣成分的感官效果，又可分為：果香型(fruitynote)、青香型(greennote)、辛香型、醛香型(aldehydenote)、木香型等(Drawert等，1966)。二、小漿果香氣成分的影響因素小漿果的香氣成分隨著果實(shí)的生長(zhǎng)、發(fā)育逐漸合成，受果實(shí)種類、果實(shí)品種、成熟度、貯藏條件以及加工條件的影響。

人們所感覺(jué)到的香氣與果實(shí)中香氣化合物的種類、閾值有關(guān)。2.1小漿果品種不同種的小漿果的香氣成分的物質(zhì)組成和含量間有差異；同一種而不同品種的小漿果揮發(fā)物質(zhì)的種類和濃度也不同。沙棘不同種的沙棘揮發(fā)物組成顯著不同，在芬蘭產(chǎn)沙棘中主要揮發(fā)成分是低級(jí)脂肪酸酯，而中國(guó)沙棘含大量的脂肪醛。不同品種的沙棘揮發(fā)物組成和含量也不同，每一個(gè)品種有其特征的揮發(fā)性化合物。芬蘭沙棘品種‘Vaya’和‘Chuiskaya’中3-乙基丁酸甲酯和3-甲基丁醇的含量很高，但在品種‘Raisa’中含量很低，甚至無(wú)法分離出來(lái)。而對(duì)越橘而言，歐洲越橘(V.myrtillus)與高叢越橘(V.corymbosum‘Rancocas’)的香氣顯著不同，而篤斯越橘(V.uligionsum)香氣最弱。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在意大利栽種的6個(gè)越橘品種中‘Bluetta’(美國(guó),極早熟)揮發(fā)物的含量最高，而‘Lateblue’(美國(guó),晚熟)的含量最低。在樹(shù)莓的不同品種中揮發(fā)物含量也存在差異，品種‘Newburgh’(美國(guó))揮發(fā)物含量?jī)H是‘No2vost’(美國(guó))的1/3，并且含有較多的萜類，而后者含有較多的醇和羰基化合物。不同樹(shù)莓品種的特征揮發(fā)性化合物——樹(shù)莓酮含量也有不同，‘Willamette’(美國(guó),早熟)的樹(shù)莓酮含量高達(dá)170μg·kg-1，而‘Canby’(美國(guó))和‘Royalty’(美國(guó))兩品種含量不超過(guò)30μg·kg-1。

2.2果實(shí)的成熟度

香氣成分的產(chǎn)生與果實(shí)成熟度密切相關(guān)，在小漿果果實(shí)成熟的過(guò)程中香味揮發(fā)性物質(zhì)呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。較早時(shí)學(xué)者們認(rèn)為，黑穗醋栗成熟過(guò)程中單萜類化合物的含量保持相對(duì)穩(wěn)定，而倍半萜類化合物則呈現(xiàn)微量增加的趨勢(shì)。稍后的試驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)單萜和倍半萜在黑穗醋栗成熟過(guò)程中含量均有不同程度的降低，但是單萜烯醇化合物的含量卻增高了。單萜烯類碳?xì)浠衔?、醇類和酯類等物質(zhì)的變化集中在果實(shí)糖積累的階段。在黑穗醋栗果實(shí)成熟過(guò)程中的不同階段，同一種揮發(fā)性物質(zhì)的變化也不同。在品種‘BenHope’(英國(guó),極晚熟)成熟過(guò)程中，當(dāng)果實(shí)顏色從綠色變?yōu)楹谏珪r(shí)(+)-β-蒎烯含量穩(wěn)定不變；當(dāng)果實(shí)由黑色的完熟階段到過(guò)熟階段時(shí)(+)-β-蒎烯含量增加。

越橘果實(shí)從綠色到中熟直至完全成熟過(guò)程中，反式-2-己烯醇、反式-2-己烯、順式-3-己烯醇、α-萜品醇和β-石竹烯等揮發(fā)物的濃度均降低。但是，芳樟醇和香葉醇在中熟或完熟果中的含量高于綠色果。兔眼越橘(V.ashei)成熟過(guò)程中，低分子量的揮發(fā)物含量降低，而高分子量的揮發(fā)物則升高。

在樹(shù)莓著色和成熟過(guò)程中，香味揮發(fā)物也逐漸增加。樹(shù)莓品種‘LloydGeorge’在成熟過(guò)程中，萜類化合物濃度升高，酯類的含量增加緩慢，果實(shí)達(dá)到成熟后香葉烯的含量達(dá)到最高。在‘RosedeCotedor’品種成熟過(guò)程中，有香味活性的萜烯類也升高，果實(shí)充分成熟后，這些化合物變化平穩(wěn)?！瓽lenProsen’果實(shí)成熟過(guò)程中，莰烯(camphene)、β-香葉烯、檸檬烯、α-水芹烯(alpha2phellandrene)、α-蒎烯、α-紫羅酮、β-紫羅酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、2-甲基-1-丁醇(22methyl212butanol)和順式-3-己烯醇的含量都穩(wěn)定增加。而樹(shù)莓的特征揮發(fā)性化合物—樹(shù)莓酮的合成、積累與花色苷和可溶性固形物相關(guān)，在果實(shí)成熟后期富集速度很快。

2.3采后處理

在貯藏、銷售期間，小漿果鮮果需要保持良好的風(fēng)味，盡量減少果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分的損失。在小漿果的果實(shí)采后有些揮發(fā)物會(huì)重新合成，有些揮發(fā)物則會(huì)揮發(fā)掉，最終導(dǎo)致?lián)]發(fā)物的構(gòu)成不斷發(fā)生變化。不同果實(shí)的儲(chǔ)存條件是不同的。果實(shí)的香氣成分會(huì)隨著采后處理方式的不同而發(fā)生改變。采用氣調(diào)貯藏和改良?xì)庹{(diào)包裝能適當(dāng)延長(zhǎng)小漿果的貯藏壽命，減緩漿果腐爛，提高品質(zhì)。但在氣調(diào)貯藏過(guò)程中，如果O2濃度太低，CO2濃度太高，就會(huì)導(dǎo)致果實(shí)發(fā)酵，產(chǎn)生過(guò)量乙醇、乙醛和乙酸乙酯，使果實(shí)出現(xiàn)異味。黑穗醋栗的氣調(diào)研究采用氣調(diào)貯藏能改善黑穗醋栗的貯藏壽命。黑穗醋栗可以耐受相對(duì)較高的CO2濃度，最高達(dá)30%時(shí)對(duì)風(fēng)味和品質(zhì)沒(méi)有影響，試驗(yàn)表明20%CO2是最適宜的氣調(diào)貯藏濃度。但是與高濃度CO2相比，O2濃度降低無(wú)法延長(zhǎng)黑穗醋栗的貯藏壽命，反而導(dǎo)致了乙醇大量產(chǎn)生。越橘的氣調(diào)儲(chǔ)藏研究越橘在氣調(diào)儲(chǔ)藏時(shí)，當(dāng)CO2濃度超過(guò)10%時(shí)，可以減少鮮越橘的腐爛，但CO2濃度太高，則會(huì)破壞其風(fēng)味?！瓸luecrop’(美國(guó),中熟)越橘果用改良?xì)庹{(diào)包裝存放12d后，當(dāng)CO2濃度超過(guò)20%時(shí)，果實(shí)風(fēng)味降低即出現(xiàn)怪味。將‘Burlington’越橘分放在CO2濃度為0%、15%和25%，O2濃度為15%的條件下貯藏，存放6周后發(fā)現(xiàn)越橘在CO2濃度為25%的條件下出現(xiàn)危害，雖然風(fēng)味揮發(fā)物—丁內(nèi)酯(butyrolactone)和苯甲醛沒(méi)有受到影響，但是乙醇和乙酸乙酯的含量明顯增加，分別比不作CO2(0%)處理的果實(shí)提高18倍和25倍，影響了越橘的風(fēng)味。而在CO2濃度15%時(shí)這4種揮發(fā)物均未發(fā)生明顯變化。2.4小漿果的加工小漿果加工過(guò)程中由于受到加熱、殺菌、過(guò)濾等加工工序的影響，一些低沸點(diǎn)的揮發(fā)性成分損失。藤卷正生等研究，草莓漿在120℃、30min加熱處理，產(chǎn)生二甲硫醚、乙醛、異丁醛、吠喃和糠醛等。Lambert等發(fā)現(xiàn)200Mpa/20min和500Mpa/20min處理的草莓香氣成分與未經(jīng)超高壓處理的草莓的香氣成分無(wú)顯著差異，僅香氣濃度略有變化。蔡同一(1999)等采用SDE法研究了超濾技術(shù)對(duì)草莓汁主要芳香成分的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，草莓汁經(jīng)超濾后酯類、醇類、酸類香氣成分都不同程度地?fù)p失。三、香氣成分分析方法果實(shí)香氣成分的研究最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，早期的報(bào)道多見(jiàn)于草莓、葡萄等常見(jiàn)水果中的各種香氣化合物的鑒定與含量的測(cè)定。80年代的研究重點(diǎn)則放在具體化合物對(duì)果實(shí)香氣的感官貢獻(xiàn)方面。進(jìn)入90年代，隨著高精密儀器的發(fā)展，香氣成分的研究更加深入廣泛，香氣成分生物合成途徑及相關(guān)酶的研究，栽培條件、外界環(huán)境因子和果實(shí)采后處理對(duì)香氣形成影響的研究相繼報(bào)道。但是無(wú)論分析儀器如何發(fā)展，果蔬風(fēng)味物質(zhì)提取是芳香物質(zhì)分析的關(guān)鍵步驟，選擇適當(dāng)?shù)那疤幚矸椒ㄊ欠枷阄镔|(zhì)準(zhǔn)確分析和得到真實(shí)反應(yīng)的前提和主要限制因子。3.1香氣成分提取方法溶劑浸提法溶劑提取法可直接從食品中萃取、分離揮發(fā)性物質(zhì)，或從蒸餾的水溶液中萃取揮發(fā)性物質(zhì)。它提取的原理是揮發(fā)性物質(zhì)在溶劑相和食品或溶劑相和蒸餾液中的分配系數(shù)不同。該方法可以通過(guò)選擇不同的溶劑有針對(duì)性地提取香氣成分。此方法曾用于哈密瓜的香氣成分的提取(宛曉春等1997)和獼猴桃果實(shí)的香氣成分的變化(涂正順等2001)。超聲波法研究表明，利用超聲波產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)、大的加速度、強(qiáng)烈的空化效應(yīng)、攪拌作用等，可以加速目標(biāo)有效成分近入溶劑，從而提高提取率，縮短提取時(shí)間，并且免去高溫對(duì)目標(biāo)成分的影響。通過(guò)分離、純化，以得所需的化學(xué)成分。與常規(guī)提取法相比，該法具有實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，提取時(shí)間短、產(chǎn)率高、無(wú)需加熱等優(yōu)點(diǎn)。徐雅琴等的研究結(jié)果表明，采用超聲波法提取酮類物質(zhì)，確定最佳提取條件是：95%乙醇溶液，固液比為1∶8(g/mL)，超聲波功率360W，提取45min，提取量為220.4μg/g。

超臨界二氧化碳萃取法使二氧化碳?xì)怏w在特定超臨界狀態(tài)下與天然原料接觸，有關(guān)天然成分就會(huì)溶解于超臨界二氧化碳流體之中，使得目標(biāo)成分與原料相分離，然后通過(guò)減壓或升溫，將超臨界流體萃取的有效成分在分離器中分離出來(lái)。超臨界二氧化碳萃取安全、無(wú)毒，不會(huì)改變提取物的反應(yīng)活性，因此被稱為綠色生物分離技術(shù)，是當(dāng)今世界上能夠用于規(guī)模生產(chǎn)的最先進(jìn)的分離萃取技術(shù)。吹掃捕集法吹掃捕集是讓吹掃氣體（純度大于99.998%的N2）以密集和細(xì)小的泡狀形式通過(guò)待分析的樣品基體，待測(cè)組分被吹掃氣帶出樣品并吸附收集于捕集阱中；吹掃過(guò)程完成后，加熱捕集阱，氣體由捕集阱中解析并被傳輸至氣相色譜儀（GC），氣相色譜儀將輸入的不同成分分離并檢測(cè)。吹掃捕集法作為樣品的前處理方式，以其取樣量少、富集效率高、受基體干擾小、容易實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，自1974年Bellar和Lichtenber首次發(fā)表有關(guān)吹掃捕集色譜法測(cè)定水中揮發(fā)性有機(jī)物論文以來(lái)，一直受到環(huán)境科學(xué)與分析化學(xué)界的重視。該方法抽提條件比傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾和有機(jī)溶劑抽提法更為溫和，可以使一些熱敏感、易水解的成分分離開(kāi)。陳計(jì)巒(2002)使用該方法提取新疆庫(kù)爾勒香梨蒸餾酒的香氣成分，但是使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)此方法的缺點(diǎn)是吹掃時(shí)間長(zhǎng)，得到的香氣物質(zhì)濃度低。固相微萃取原理:將纖維頭浸入樣品溶液中或頂空氣體中一段時(shí)間，同時(shí)攪拌溶液以加速兩相間達(dá)到平衡的速度，待平衡后將纖維頭取出插入氣相色譜汽化室，熱解吸涂層上吸附的物質(zhì)。被萃取物在汽化室內(nèi)解析后，靠流動(dòng)相將其導(dǎo)入色譜柱，完成提取、分離、濃縮的全過(guò)程。郭靜等人用該方法在獼猴桃中共提取出酯類43種、醇類23種、酸類6種、其他香氣成分10種，共計(jì)82種香氣物質(zhì)，優(yōu)于同類文獻(xiàn)報(bào)道值。它的優(yōu)點(diǎn)是香氣特征的再現(xiàn)性較好，能迅速處理大量樣品。缺點(diǎn)是對(duì)熱敏性物質(zhì)依然有影響。

3.2香氣成分的定性定量分析一般采用氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）、質(zhì)譜（MS）、紅外光譜（IR）等方法對(duì)香氣成分進(jìn)行定性分析。利用氣譜和高效液相色譜對(duì)香氣成分定性，在有標(biāo)樣的前提下，依據(jù)保留值來(lái)作分析。由于個(gè)別組分與標(biāo)樣可能具有相同保留值或兩個(gè)以上組分未能很好分開(kāi)，同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)峰，所以須更換極性不同的色譜柱，在不同類型的色譜柱上進(jìn)行分析，并使用特定檢測(cè)器對(duì)個(gè)別組分進(jìn)行定性和確認(rèn)。香氣成分復(fù)雜，用一種方法鑒定不可能完全準(zhǔn)確，而需要多種方法聯(lián)合使用，相互補(bǔ)充，相互印證，來(lái)提高鑒定結(jié)果的全面性及準(zhǔn)確性。如常用氣譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)測(cè)定果品、食品等的香氣成分，進(jìn)行定性定量分析。除上述技術(shù)外，核磁共振（NuclearMagneticResonanceSpectroscopy）、紫外光譜（UltravioletSpectrometry）等技術(shù)在特征物質(zhì)、新物質(zhì)、大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)鑒定方面也發(fā)揮著獨(dú)特的作用。王佳佳等人采用頂空固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（HS-SPME／GC-MS），分析紅樹(shù)莓（哈瑞特斯）果實(shí)中揮發(fā)性成分，鑒定出16個(gè)組分，相對(duì)含量占總揮發(fā)油總峰面積74.72％，其主要揮發(fā)性成分為2-庚醇(E)-4-（2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基）-3-烯-2-酮、(E)-4-(2,6,6-三甲基-2-環(huán)己烯-1-基)-3-丁烯-２-酮、α-蒎烯等物質(zhì)。四、小漿果香氣成分的應(yīng)用由于小漿果柔嫩多汁的特點(diǎn)，其香味清新誘人，能夠應(yīng)用在食品、化妝品等領(lǐng)域。市售的食品中，國(guó)內(nèi)知名食品企業(yè)于09年出品的一款冰淇淋是樹(shù)莓口味的，并添加了果肉，其風(fēng)味香中帶甜，清新爽口。法國(guó)著名的香水品牌在2005年推出的一款限量版女士香水中，添加了樹(shù)莓香味物質(zhì)，使其香調(diào)前味呈現(xiàn)出清新花果香。日本著名化妝品品牌旗下的潤(rùn)唇膏中也有樹(shù)莓香型。而英國(guó)知名護(hù)理品零售商推出的樹(shù)莓身體滋養(yǎng)霜中，添加的是純正的樹(shù)莓萃取液，可滋潤(rùn)皮膚，且散發(fā)出樹(shù)莓的香味，其基調(diào)令人陶醉。宣景宏研究表明，樹(shù)莓香味成分對(duì)病蟲(chóng)害具有一定的拮抗作用，通過(guò)研究其揮發(fā)性成分可能為樹(shù)莓優(yōu)良果實(shí)品質(zhì)和抗病蟲(chóng)害種質(zhì)的尋找和篩選提供線索。四、幾種小漿果香氣成分研究進(jìn)展4.1黑加侖（黑穗醋栗）

黑穗醋栗(RibesnigrumL.)是虎耳草科茶藨子屬多年生灌木。黑穗醋栗的芳香成分復(fù)雜，已鑒定出的香氣成分有200多種，以脂族酯、萜烯類、醇類為主。其中單烯萜和倍半萜占芳香物質(zhì)總量的80%，含量較多的成分是△3-蒈烯(75.9%)和石竹烯(11.6%)。黑穗醋栗果實(shí)通常散發(fā)一種獨(dú)特的香氣。以溶劑浸提的方法測(cè)定黑穗醋栗的風(fēng)味物質(zhì)結(jié)果表明，黑穗醋栗的揮發(fā)物組成主要是低沸點(diǎn)、揮發(fā)性強(qiáng)的化合物，如:丁二酮、丁酸乙酯、桉樹(shù)腦、芳樟醇、4-檸檬烯醇、α-萜品醇、4-萜品醇。其中對(duì)黑穗醋栗的特征香味有重要影響的化合物是：丁酸甲酯、丁酸乙酯、桉樹(shù)腦、丁二酮和一種具有特殊香氣的微量成分。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這種特殊香氣的化合物是4-甲氧基-2-甲基-2-巰基丁酮。該化合物在水溶液中閾值為6～10mg·L-1。對(duì)黑穗醋栗鮮果的研究發(fā)現(xiàn),黑穗醋栗果實(shí)中除了大量的萜類化合物外還有一些重要的脂族酯也對(duì)果實(shí)香味起重要作用。4.2沙棘

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)為胡頹子科沙棘屬，是一種落葉性灌木。成熟果實(shí)能釋放出令人愉悅的芳香氣味，其香味組成以酯類為主，還含有一些萜類、醇類、酚類、醛類、酮類以及有機(jī)酸。從沙棘果實(shí)中分離出了60種香氣物質(zhì)，香氣物質(zhì)的總含量為36mg·kg-1。含量最多的組分為酯類，尤其是乙酯和3-甲基丁酯。有人分析了沙棘制成的沙棘精油的香氣成分，共鑒定出30種化合物，主要是脂族酯、醇類和一些碳?xì)浠衔?，其中含量最多的是十二癸烯酸乙酯、辛酸乙酯、癸醛、癸酸乙酯、十二烷酸乙酯。?種沙棘冷凍果中分離出了45種香氣成分，酯類、醇類和酸類的含量豐富，其中2-乙基丁酸甲酯、3-乙基丁酸甲酯、己酸乙酯、3-甲基丁基-3-丁酸甲酯、辛酸乙酯及3-甲基