超高压处理对草莓浆香气成分的影响

郭晓晖，方国姗，唐会周，令 博，明 建,2,*

(1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆 400715)

超高压处理对草莓浆香气成分的影响

郭晓晖1，方国姗1，唐会周1，令 博1，明 建1,2,*

(1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆 400715)

为了探讨超高压(UHP)处理对草莓浆香气成分的影响，将鲜榨草莓浆经不同压力高压处理后，采用顶空固相微萃取(SPME)富集，用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测超高压处理前后草莓浆香气成分的变化，并用面积归一化法测定各种成分的相对含量。结果表明：超高压处理后草莓浆香气成分发生明显改变，其中以丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸乙酯、2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮等发挥主导作用的酯类和醛类等香气物质含量增加最为显著，说明超高压处理可有效增强草莓浆的特征香气。综合分析可得，300MPa超高压处理可有效保留和增强草莓浆主要香气成分含量和种类。因此对草莓加工而言，超高压处理是一种很有前景的冷加工技术。

草莓浆；固相微萃取；超高压；香气成分；气-质联用

草莓属蔷薇科，多年生宿根性草本植物，其果实具有色红艳丽、柔嫩多汁、酸甜可口、浓郁芳香且营养丰富等特点。此外，草莓对人体还可发挥清热解毒、生津止渴和利尿止泻等多种健康功效，因此有“水果皇后”之美称[1]。然而，草莓果实具有收获季节性强、时间短，且不耐贮存和运输的缺点，给鲜销草莓带来很大困难，所以目前主要采用榨汁并经高温杀菌的方式予以解决，但草莓属热敏性水果，高温杀菌后往往会减弱其香气浓度，并伴随异味的产生，将严重影响产品的可接受程度[2]。高流体静压又称超高压(ultra high pressure，UHP)，是指在室温或较低温度条件下将物料放入液体介质中，利用100～1000MPa压力产生的极高静压影响细胞形态，使形成生物高分子立体结构的氢键、离子键和疏水键等非共价键发生变化，达到杀菌、钝酶以及物料改性的目的。作为一种纯物理加工过程，该技术可有效保持食品的色香味形并可降低对生态环境的破坏，因此是目前研究最多、产业化程度最高的非热加工技术之一[3]。近年来，国内外许多学者已利用超高压技术对果蔬制品开展了多项研究，通过研究显示，水果果肉或果汁经超高压处理后不仅起到了杀菌并延长保鲜期的目的，而且其原有营养成分和色泽也可得以较好保留。此外，与传统热加工方式相比，由于超高压技术在低温下进行，不仅避免了加工过程中的香气损失，而且可激活某些酶的活性，使果蔬汁的某些潜在香味成分得以释放，因此超高压技术在果蔬制品的加工中具有广阔的应用前景[4-7]。

本研究以新鲜草莓为原料，经榨汁后通过不同条件超高压处理，利用顶空固相微萃取(SPME)装置提取超高压处理前后草莓浆的挥发性成分，并对其香味成分的变化进行气相色谱-质谱(GC-MS)分析，旨在为超高压技术在果蔬汁中的应用研究以及草莓深加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

草莓，品种为“丰香”，采于重庆市江津区慈云镇草莓果园，全熟，无损伤、无病虫害，当天运回立即处理。

HPP-L3型超高压处理设备 天津华泰森淼生物工程技术有限公司；GC-MS-QP2010气相色谱-质谱联用仪日本岛津公司；固相微萃取装置、50/30μm萃取头(二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷，DVB/CAR/ PDMS)、样品瓶(15mL带聚四氟乙烯瓶盖) 美国Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 草莓浆的制备

选取成熟度适中，形态良好，无损伤、无病虫害的草莓果实，去蒂，打汁后，装于聚乙烯的塑料袋中，用真空封口机封口，贮藏于4℃的冰箱内，次日清晨进行超高压处理。

1.2.2 超高压处理

将包装好的样品置于高压容器内，密闭，采用高压泵由底部输送传压介质，样品采用固定保压时间20min，选取 200、300、400、500MPa四个压力等级进行超高压处理，以上操作温度均为25℃，超高压处理后的样品于4℃的冰箱内保存。以未经过超高压处理组为空白对照组。

1.2.3 香气成分的测定

1.2.3.1 样品的制备

采用固相微萃取方法制备样品：称取5g待测样品，研磨均匀，转移至15mL顶空瓶中，加入磁力搅拌子，使用50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头、固相微萃取装置在40℃条件下顶空吸附30min后，将萃取头插入GC进样口，解析5min。

1.2.3.2 色谱条件

色谱柱：DB-FFAP 石英毛细柱(30m×0.25mm，0.25μm)；载气：氦气；进样口温度：230℃，无分流进样。升温程序：起始温度4 0℃，保持2 min，以4℃/min升至80℃不保持，再以10℃/min升至240℃，保持5min。

1.2.3.3 质谱条件

接口温度230℃，离子源温度230℃，四极杆温度150℃，离子化方式EI，电子能量70eV，质量扫描范围35～350m/z。

(1)展柜的全封闭照明。全封闭照明的展柜常见于博物馆和珠宝首饰店的珍品展示。大多采用上部照明，主灯光放在展柜的顶部，再通过均光片磨砂玻璃用于均匀光源，光源采用投光式、上下四槽隐光灯型等，同时展柜内配合低压卤素射灯，用以避免对参观者造成炫光。

1.2.3.4 数据分析

运用计算机检索并与图谱库(NIST05)的标准质谱图对照，结合有关文献[8-11]，确认香气物质的各个化学成分，按峰面积归一化法算出样品中各个组分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 不同压力对草莓浆香气成分的影响

表1 不同超高压处理对草莓浆香气成分的相对含量Table 1 Aroma components of strawberry juice subjected to various UHP treatments %

续表1 %

由表1可知，各组草莓浆中香气成分主要由酯类、醛类、醇类和芳香族类物质所构成，其中酯类和醛类物质含量达到了总量的一半以上，这些物质呈现出似清鲜香、花香、果香及蜜甜等香味，它们混合构成了草莓特有的香味和风格，草莓原浆中共鉴定出34种物质，其中酯类物质(20种)占45.79%，醛类物质(3种)占44.22%，醇类物质(1种)占3.16%，萜烯类物质(1种)占0.34%，酮类物质(2种)占0.46%，烷烃类物质(2种)占1.27%，酸类物质(1种)占0.15%，芳香族物质(1种)占2.46%，其他类物质(2种)占0.84%，与草莓原浆相比，经不同压力处理后各组草莓浆香气成分种类增加，其中300MPa和400MPa样品中香气物质的种类最多，达到了51种，占总质量分数的99.00%和98.38%，其他压力条件下样品的香气物质含量依次为500MPa时47种，相对含量98.77%；200MPa时39种，相对含量98.80%。而与草莓原浆中各类香气物质相比，超高压处理后各样品中酯类和醛类变化最为显著，其中200MPa样品的酯类物质(21种)占53.6%， 醛类物质(4种)占37%；300MPa样品的酯类物质(26种)占52.07%，醛类物质(8种)占36.82%；400MPa样品的酯类物质(23种)占54.41%，醛类物质(9种)占37.64%；500MPa样品的酯类物质(23种)占51.61%，醛类物质(5种)占36.68%，其他各类物质的变化均不明显。

草莓果实有自己独特的香型，至今已知草莓香气中的化合物在300种以上，草莓在加工过程中，其香气成分很容易改变，国内外研究工作者对草莓和草莓浆中的香气成分研究报道较多，草莓的香气成分以酯类、醇类、醛类和羧酸类为主[12-14]，与本实验结果相同。据报道[15-17]，丁酸和己酸甲酯或己酸乙酯、4-甲氧基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮、2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮等是草莓果实中最主要的香气成分，除2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮外，本实验均有检出。

2.2 草莓浆中主要的特征香气成分

不同超高压压力梯度草莓浆通过分析检测，确定了草莓浆中的主要特征香气成分作为考察对象，草莓浆特征香气成分都是香气物质各类别含量靠前的成分，本实验着重研究超高压处理过程中这些特征香气成分的变化情况。

图1 超高压处理对主要酯类相对含量的影响Fig.1 Effect of UHP on relative contents of major esters

由图1可知，超高压处理对草莓浆中酯类香气成分影响较大。与空白对照组相比，200MPa处理后乙酸甲酯相对含量明显下降，但随着压力的增加，在300MPa时下降不明显，当压力增加到400MPa和500MPa时，乙酸甲酯相对含量比300MPa更高，在300MPa时乙酸甲酯的相对含量最低，丁酸甲酯变化趋势与乙酸甲酯相同；草莓浆经不同超高压处理后，随压力增加，乙酸乙酯相对含量呈增加趋势，与空白对照相比，200MPa时增加明显，但随着压力的增加，上升趋势减缓，300MPa时较200MPa其相对含量有所降低，400MPa时其相对含量最高，500MPa处理比400MPa处理更低。草莓浆经超高压处理后，己酸甲酯相对含量增加，但受压力影响不大。

2.2.2 超高压处理对草莓浆中主要醛类成分的影响

图2 超高压处理对主要醛类相对含量的影响Fig.2 Effect of UHP on relative contents of major aldehydes

由图2可知，不同压力梯度超高压处理草莓汁，对己醛的相对含量影响不大，草莓浆经400MPa处理后，略高于其他压力梯度。反-2-己烯醛是草莓浆中含量最多的香气成分，与空白对照组相比，草莓浆经200MPa处理后反-2-己烯醛的相对含量有所下降，但随着压力增加，相对含量变化不明显。

2.2.3 超高压处理对草莓浆中主要酮类和醇类成分的影响

图3 超高压处理对草莓浆中主要酮类和醇类相对含量的影响Fig.3 Effect of UHP on relative contents of major ketones and alcohols

由图3可知，草莓浆受超高压处理后，沉香醇相对含量没有固定的变化趋势，与空白对照组相比，经200MPa处理的草莓浆沉香醇相对含量比空白对照组多，在所有的压力梯度中，300MPa处理后的草莓浆沉香醇相对含量最高。草莓浆香气成分中4-甲氧基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮相对含量较小(0.28%)，经200MPa超高压处理后上升至0.43%，上升幅度大，随着压力的增加，相对含量变化不明显。

3 结 论

草莓浆含有香气成分34种，经超高压处理后香气成分种类增加，以300MPa和400MPa处理后增加的种类最多，达到51种。超高压处理可有效增强草莓浆的丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸乙酯、2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮等特征香气的相对含量。酯类成分相对含量在高压处理下有所增加，几种特征酯类也有同样趋势，但乙酸甲酯与其相反。超高压处理果浆压力一般大于300MPa，研究发现，一些特征香气成分相对含量在压力增大时有减少的趋势，400MPa处理和300MPa处理后香气差异不明显，从能源节约角度出发，超高压处理草莓浆选择300MPa为宜。

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Effect of Ultra High Pressure Treatment on Aroma Components of Strawberry Juice

GUO Xiao-hui1，FANG Guo-shan1，TANG Hui-zhou1，LING Bo1，MING Jian1,2,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China；2. Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, Chongqing 400715, China)

In order to explore the effect of ultra high pressure (UHP) treatment on aroma components of strawberry juice, fresh strawberry juice was subjected to UHP treatment under different pressure levels. The volatile aromatic compounds of strawberry juice were isolated by solid-phase microextraction (SPME) and analyzed by capillary gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The relative contents of aroma components were determined by area normalization method. The results showed that UHP treatment caused great changes to aroma components of strawberry juice. The predominant aroma compounds including butyric acid methyl ester, caproic acid methyl ester, caproic acid ethyl ester and 2,5-2 methyl-4-hydroxyl-3(2H)-furan ketone were increased most obviously. Thus, UHP treatment is effective in enhancing the characteristic aroma of strawberry juice. Collectively, our findings indicate that the kinds and amounts of predominant aromatic components in strawberry juice can be effectively retained or even increased during 25 min of UHP treatment at 300 MPa. In conclusion, UHP treatment holds promise as a cold processing technique for strawberry juice.

strawberry juice；solid-phase microextraction；ultra high pressure；aroma components；GC-MS

R972.6

A

1002-6630(2012)11-0039-04

2012-03-13

郭晓晖(1986—)，男，硕士研究生，研究方向为食品化学与营养学。E-mail：guo-xiaohui@163.com

*通信作者：明建(1972—)，男，副教授，博士，研究方向为食品化学与营养学。E-mail：mingjian1972@163.com