巴氏灭菌对不同品种菠萝蜜汁挥发性香气成分的影响

皋 香，施瑞城，谷风林，张彦军，吴 刚，谭乐和,*

巴氏灭菌对不同品种菠萝蜜汁挥发性香气成分的影响

皋 香1，施瑞城1，谷风林2，张彦军2，吴 刚2，谭乐和2,*

（1.海南大学食品学院，海南 海口 570228；2.中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南 万宁 571533）

巴氏灭菌是果汁加工中常用的灭菌手段，为探究巴氏灭菌对菠萝蜜汁香气成分的影响程度，采用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用技术分析6 个不同品种菠萝蜜汁巴氏灭菌前后的香气成分，并采用聚类分析方法，结合香气成分相对含量对菠萝蜜汁巴氏灭菌前后香气成分进行分类。结果表明：巴氏灭菌前后6 个品种菠萝蜜汁分别鉴定出58 种和55 种化合物。 巴氏灭菌后减少的香气组分是乙酸乙酯、乙酸丙酯、异戊醇、乙酸叶醇酯、乙酸庚酯、乙酸癸酯、2,4-十二碳二烯醛、1,9-十二碳二烯醛和反油酸乙酯；增加的香气组分为丁酸丙酯、己酸乙酯、异戊酸己酯、2-甲基丁基己酸酯、α-香柑油烯、苯甲酸-2-甲基丁酯、十六碳烯酸乙酯和亚麻酸乙酯。聚类分析结果表明：马来西亚1号果汁（m1），马来西亚3号果汁（m3）和马来西亚5号果汁（m5）香气成分受巴氏灭菌影响较小；马来西亚2号果汁（m2），马来西亚4号果汁（m4）和马来西亚6号果汁（m6）香气成分受巴氏灭菌影响较大，尤其是m6和m4。

菠萝蜜汁；巴氏灭菌；顶空固相微萃取；气相色谱-质谱联用；聚类分析

菠萝蜜（Artocarpus heterophyllus La m.）为桑科木菠萝属热带果树，原产于印度南部，世界热带地区种植，广泛分布在亚洲热带地区，主产国有印度、孟加拉国、马来西亚、越南、泰国等。我国海南、广东、云南等地也有种植[1-2]。菠萝蜜营养丰富[3]，成熟果实可当水果生食，未成熟果实可作蔬菜食用，被称为“穷人的食物”[4]。然而菠萝蜜果实硕大，不便于贮藏运输，菠萝蜜加工技术尚不完善，有诸多技术问题有待解决，其中热处理产生不良风味是其主要问题之一，严重制约了菠萝蜜果汁产业发展[5]。因此，对菠萝蜜果汁加工特性进行研究，尤其是热处理对菠萝蜜的影响，为菠萝蜜产品加工提供理论技术支持，有利于提高菠萝蜜的经济价值和综合效益。

果汁加工中的风味变化一直是学术界研究的热点。李星鑫等[6]报道巴氏灭菌过程中温度过高或加热时间过长均对锦橙汁品质产生不良影响；杨珊珊等[7]表明热处理后荔枝汁感官品质降低的结论；张义[8]通过实验得出灭酶和热力灭菌后龙眼汁香气成分损失较大。Aguilar-Rosas等[9]研究表明热力杀菌导致苹果汁香气成分显著减少；Liguori等[10]报道加热处理导致红葡萄酒挥发性成分损失达98%。灭菌是果汁加工中必不可少的操作工序，巴氏灭菌是果汁加工中最常使用的灭菌方法。巴氏灭菌不可避免的会导致果汁小分子香味物质逸散和热敏性香气成分分解以及不良风味物质的产生，张弛等[11]比较了蜜柑鲜汁和巴氏灭菌汁的香气成分表明巴氏灭菌后蜜柑汁香气物质种类和数量均有变化。目前，巴氏灭菌对菠萝蜜汁香气成分影响尚未见报道。

菠萝蜜研究现主要集中在种质资源和育种方面，对菠萝蜜脆片加工特性[12]的研究也有报道。陈智理等[13]报道了菠萝蜜果汁加工工艺，Singh[14]在亚太地区菠萝蜜产业发展报告中对菠萝蜜果汁加工进行初步介绍。Rosnah等[15]分析了菠萝蜜果汁的化学成分，而对其果汁挥发性香气成分的研究较少。本实验拟采用固相微萃取结合气相色谱质谱联用技术，分析测定中国海南地区引进种植的不同品种菠萝蜜汁香气成分；比较经巴氏灭菌前后的6个品种菠萝蜜汁香气成分的差异。通过聚类分析，将6个品种菠萝蜜汁巴氏灭菌前后的香气成分进行分类，比较巴氏灭菌对不同品种菠萝蜜汁香气成分的影响程度，从而为菠萝蜜果汁产品加工品种选择和工艺条件控制提供理论参考，促进菠萝蜜果汁产业发展。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

菠萝蜜鲜果：选取马来西亚1号、马来西亚2号、马来西亚3号、马来西亚4号、马来西亚5号和马来西亚6号这6 个品种（分别以m1、m2、m3、m4、m5、m6表示），购自海南陵水。选取成熟无病虫害菠萝蜜鲜果，剖取果肉经组织破碎机破碎，菠萝蜜汁密封于广口瓶中（顶隙3 cm）－20 ℃保存。

C8～C25正构烷烃标准品 德国Dr. Ehrenstorfer Gmbh公司。

1.2 仪器与设备

DS-1高速组织破碎机 上海标本模型厂；中科美菱医用低温箱 中科美菱低温科技有限责任公司；Thermo Trace 1300-ISQ气相色谱-质谱联用仪（配有离子源（EI）及Xcalibur数据处理系统）、Triplus rsh自动进样器、20 mL样品瓶、固相微萃取自动进样手柄 美国Thermo公司；固相微萃取头（65 μm PDMS/DVB） 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 巴氏杀菌条件

称取100 g菠萝蜜果浆于罐头瓶中，水浴锅85 ℃加热15 min[16]。灭菌后马来西亚1号、马来西亚2号、马来西亚3号、马来西亚4号、马来西亚5号和马来西亚6号样品，再分别以m1pa、m2pa、m3pa、m4pa、m5pa、m6pa表示。

1.3.2 菠萝蜜汁香味物质萃取

通过选取m1样品进行预实验得出，在萃取温度40 ℃条件下萃取90 min，可以有效萃取菠萝蜜特征香气成分，萃取得香气成分25种，总峰面积达最大值4.01×1010。萃取温度为50 ℃时总峰面积减少且结果重复性不如40 ℃。因此本实验选取萃取条件：称取10 g菠萝蜜汁于20 mL样品瓶中，40 ℃平衡10 min后插入DVB/PDMS萃取头振荡萃取90 min，萃取完成后于250 ℃进样口解吸附。每组3 个平行。

1.3.3 菠萝蜜汁香气成分分析

通过选取m1样品进行预实验得出，升温速率3 ℃/min时有些目标峰不能完全分开，且大部分目标峰出现在200 ℃之前。因此本实验选择色谱条件：色谱柱TR-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度250 ℃，初始柱温40 ℃，保留0 min；2.0 ℃/min升至120 ℃保留2 min；2.0 ℃/min升至200 ℃保留0 min；20 ℃/min升至280 ℃，保留4 min；载气He，流速1.0 mL/min。

质谱条件：电离方式EI；电子能量70 eV；传输线温度230 ℃；离子源温度280 ℃；扫描质量范围为m/z 35～350[17]。

1.4 数据处理

数据处理由Xcalibur系统软件完成。挥发性成分通过NIST10谱库确认定性，选择匹配度大于800（最大值为999）的鉴定结果，并结合保留指数和参考文献资料对检索结果进行核对确定；实验中无法计算保留指数的化合物通过与参考文献比对来确定。以峰面积百分比例表示香气成分的相对含量。使用SPSS16.0软件，采用最长距离法，计算距离选择欧氏距离平方，用水平方向显示全部聚类树形图对6 个品种菠萝蜜果肉巴氏灭菌前后香气成分聚类分析。

2 结果与分析

2.1 巴氏灭菌前后香气成分种类测定结果

巴氏灭菌前6 个品种菠萝蜜汁香气成分见表1。6 个菠萝蜜品种共检测出58 种香气成分，其中酯类物质有44种。m6中检测出香气组分最多，为32 种；其次是m5中检测出29 种香气组分；m4中香气组分最少，仅有18 种。其中异戊酸乙酯、乙酸异戊酯、异戊酸丙酯、异戊酸异丁酯、异戊酸丁酯、异戊酸异戊酯、异戊酸戊酯和3-甲基丁酸-3-苯丙酯在6 个品种菠萝蜜挥发性香气成分中均有检出，不同品种菠萝蜜间这8 种香气成分差别明显。

表1 不同品种菠萝蜜汁巴氏灭菌前香气成分分析Table 1 Volatile compounds of jackfruit juice from different cultivars before pasteurization

续表1

巴氏灭菌后6 个品种菠萝蜜汁香气成分见表2。巴氏灭菌后，不同品种菠萝蜜共检测出56 种香气成分。m1pa中检测香气最多，为31 种；其次是m2pa中检测出28种香气组分；m6pa中检测到香气组分最少，为18种。其中异戊酸乙酯、乙酸异戊酯、异戊酸丙酯、异戊酸异丁酯、异戊酸异戊酯、异戊酸戊酯和3-甲基丁酸-3-苯丙酯这7 种香气组分在巴氏灭菌后6 个菠萝蜜品种果肉中均有检出，不同品种菠萝蜜间这7 种香气成分相对含量差别明显。m1pa中相对含量最高的组分为异戊酸戊酯，含量为18.26%；m2pa和m4pa中相对含量最高的组分为乙酸丁酯，相对含量分别为42.98%和41.35%；m3pa中乙酸异戊酯相对含量最高为38.69%；m5pa中含量最高的是丁酸-2-甲基丁酯，相对含量为31.90%；m6pa中含量最高的β-环柠檬醛，相对含量为42.83%。

表2 不同品种菠萝蜜汁巴氏灭菌后香气成分分析Table 2 Volatile compounds of jackfruit juice from different cultivars after pasteurization

续表2

2.2 聚类分析结果

对6个品种菠萝蜜汁巴氏灭菌前后香气成分进行聚类分析，所得接近度矩阵见表3，树形图见图1。

表3 接近度矩阵Table 3 Proximity matrix

由于计算距离使用的是欧氏平方距离，所以样品间距离越大，样品差异性越大[23]。由表3接近度矩阵可以看出，m1和m3香气成分受巴氏灭菌影响较小，m5其次，受巴氏灭菌影响较大的是m6和m4的香气成分。

由图1可知，1 2个样品可以聚为两类。聚类Ⅰ：m5和m5pa，乙酸异戊酯含量较低（＜1.0%）及异戊酸丙酯含量较高（4.17%～4.62%）；聚类Ⅱ：m1、m1pa、m2、m2pa、m3、m3pa、m4、m 4 p a、m 6、m 6 p a。聚类Ⅱ按照异戊酸乙酯和α-环柠檬醛含量又可分为两类：ⅡA类：m4pa、m 6，异戊酸乙酯含量较低（＜1.5 0%）和含有α-环柠檬醛（0.38%～1.18%）；ⅡB类m1、m1pa、m2、m2pa、m3、m3pa、m4、m6pa，异戊酸乙酯含量较高（12.48%～26.85%）。图1中m5与m5pa单独聚为一类，表明巴氏灭菌前后m5香味和其他品种相比较特别，这从表3中m5和m5pa与其他品种菠萝蜜的距离也可以看出。

图1 6个品种菠萝蜜巴氏灭菌前后香气成分聚类分析树状图Fig.1 Dendrogram obtained from cluster analysis of volatile compounds from 6 jackfruit cultivars before and after pasteurization

3 讨 论

巴氏灭菌后菠萝蜜香气成分发生较大的改变，但不同品种其变化情况不尽相同，归纳起来有以下两点：1）不同样品香气成分种类数增减不同。m1pa、m2pa、m4pa中的香味物质有所增加，分别从28、25、18种增加到31、28、27种；m3pa、m5pa、m6pa中的香味物质减少，分别从23、29、32种减少到20、25、18种。2）香气成分组成变化较大，巴氏灭菌后增加的香气成分有丁酸丙酯、己酸乙酯、异戊酸己酯、2-甲基丁基己酸酯、α-香柑油烯、苯甲酸-2-甲基丁酯、十六碳烯酸乙酯和亚麻酸乙酯；减少的香气成分有乙酸乙酯、乙酸丙酯、异戊醇、乙酸叶醇酯、乙酸庚酯、乙酸癸酯、2,4-十二碳二烯醛、1,9-十二碳二烯醛和反油酸乙酯；前后都可检出的是异戊酸乙酯、乙酸异戊酯、异戊酸丙酯、异戊酸异丁酯、异戊酸丁酯、异戊酸异戊酯、异戊酸戊酯和3-甲基丁酸-3-苯丙酯。据Ong等[18]报道，异戊酸乙酯、乙酸异戊酯、异戊酸异丁酯、异戊酸丁酯对菠萝蜜的香气成分起到重要的贡献作用，这些香气成分含量的区别与其他香气成分形成了不同风味的菠萝蜜品种。本文与该结果相符合。此外，D-柠檬烯呈柠檬味，阈值34 ng/g[24]，只在m5和m5pa中检出，含量分别为0.27%和0.42%；2-甲基丁酸丁酯香气阈值17 ng/g[25]，也只在m5和m5pa中检出，含量分别为0.16%和31.90%。由此推测这两种物质可能是引起m5风味有别于其他品种的主要成分之一。

4 结 论

4.1 采用固相微萃取结合气相色谱质谱联用技术分析了6个品种（m1、m2、m3、m4、m5、m6）菠萝蜜汁巴氏灭菌前后的香气成分，分别鉴定出58种和55种化合物。不同品种检测出的香气成分种类数不同，其中巴氏灭菌前最多32种，最少18种，分别由m6和m4中检测出来；其他品种m1、m2、m3、m5分别检测出28、25、23、29种；巴氏灭菌后m1pa、m2pa、m4pa中的香味物质有所增加，分别从28、25、18种增加到31、28、27种；m3pa、m5pa、m6pa中的香味物质减少，分别从23、29、32种减少到20、25、18种。

4.2 不同菠萝蜜品种巴氏灭菌前后检测出的香气成分组成不尽相同，其中异戊酸乙酯、乙酸异戊酯、异戊酸丙酯、异戊酸异丁酯、异戊酸丁酯、异戊酸异戊酯、异戊酸戊酯和3-甲基丁酸-3-苯丙酯在巴氏灭菌前后6个品种菠萝蜜挥发性香气成分中均有检出。m5巴氏灭菌前后香气成分与其他品种距离均较远，说明m5的香味区别于其他5个品种菠萝蜜的。α-环柠檬醛为m4和m6pa特有香气成分；D-柠檬烯和2-甲基丁酸丁酯可能是m5区别于其他品种的香气成分之一。

4.3 经聚类分析得出，巴氏灭菌对m1、m3和m5香气成分影响较小，对m6、m4和m2影响较大，表明m1、m3和m5的香气成分在热处理条件下比m2、m4和m6稳定，这可以为菠萝蜜果汁产品生产加工品种的选择及工艺条件控制提供一定的理论参考。

[1] 毛琪, 叶春海, 李映志, 等. 菠萝蜜研究进展[J]. 中国农学通报, 2007, 23(3): 439-443.

[2] 谭乐和. 菠萝蜜高效生产技术[M]. 北京: 中国农业出版社, 2012.

[3] JAGADEESH S L, REDDY B S, SWAMY G S K, et al. Chemical composition of jackfruit (Artocarpus heterophyllus Lam.) selections of Western Ghats of India[J]. Food Chemistry, 2007, 102(1): 361-365.

[4] BALIGA M S, SHIVASHANKARA A R, HANIADKA R, et al. Phytochemistry, nutritional and pharmacological properties of Artocarpus heterophyllus Lam (jackfruit): a review[J]. Food Research International, 2011, 44(7): 1800-1811.

[5] 吕飞杰, 彭燕, 陈业渊, 等. 我国菠萝蜜生产现状及发展优势分析[J].中国热带农业, 2012(2): 13-15.

[6] 李星鑫, 付一帆, 周宇, 等. 不同热力杀菌条件对锦橙汁品质的影响极其DNA稳定性分析[J]. 食品科学, 2012, 33(5): 109-113.

[7] 杨珊珊, 李汴生, 刘伟涛, 等. 超高压与热处理对荔枝汁品质影响的研究[J]. 食品工业科技, 2010, 31(1): 95-98.

[8] 张义. 龙眼汁香气物质及其在加工和贮藏过程中的变化规律[D]. 武汉: 华中农业大学, 2010.

[9] AGUILAR-ROSAS S F, BALLINAS-CASARRUBIAS M L, NEVAREZ-MOORILLON G V, et al. Thermal and pulsed electric fields pasteurization of apple juice: effects on physicochemical properties and flavour compounds[J]. Journal of Food Engineering, 2007, 83(1): 41-46.

[10] LIGUORI L, RUSSO P, ALBANESE D, et al. Evolution of quality parameters during red wine dealcoholization by osmotic distillation[J]. Food Chemistry, 2013, 141(12): 68-75.

[11] 张弛, 乔宇, 柴倩, 等. 蜜柑鲜汁与巴氏灭菌汁香气成分比较研究[J].食品科学, 2007, 28(8): 372-375.

[12] PUA C K, HAMID N S A, TAN C P, et al. Optimization of drum drying processing parameters for production of jackfruit(Artocarpus heterophyllus) powder using response surface methodology[J]. Food Science and Technology, 2010, 43(2): 343-349.

[13] 陈智理, 杨昌鹏, 蒲海燕, 等. 菠萝蜜果汁加工工艺的研究[J]. 饮料工业, 2011, 14(6): 20-22.

[14] SIDHU A S. Jackfruit Improvement in the Asia-Pacific Region[C]// Asia-Pacific Association of Agricultural Research Institutions, Bangkok, Thailand, June, 2012: 103-106.

[15] ROSNAH S, LING C S, LING C N, et al. Chemical compositions of the jackfruit juice (Artocarpus) cultivar J33 during storage[J]. Journal of Applied Sciences, 2009, 17(9): 3202-3204.

[16] 郝菊芳. 荔枝汁加工中营养和典型香气成分的变化研究[D]. 武汉:华中农业大学, 2008.

[17] MAIA J G S, ANDRADEB E H A, ZOGHBIB M G B. Aroma volatiles from two fruit varieties of jackfruit (Artocarpus heterophyllus Lam.)[J]. Food Chemistry, 2004, 85(2): 195-197.

[18] ONG B T, NAZIMAH S A H, TAN C P, et al. Analysis of volatile compounds in five jackfruit (Artocarpus heterophyllus L.) cultivars using solid-phase microextraction (SPME) and gas chromatographytime-of-flight mass spectrometry (GC-TOFMS)[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2008, 21(5): 416-422.

[19] 张玉玉, 孙宝国, 冯军, 等. 不同发酵时间的郫县豆瓣酱挥发性成分分析[J]. 食品科学, 2010, 31(4): 166-170.

[20] 郑华, 张弘, 甘瑾, 等. 菠萝蜜果实挥发物的热脱附-气相色谱/质谱(TCT-GC/MS)联用分析[J]. 食品科学, 2010, 31(6): 141-144.

[21] 陈高, 孙卫邦. 动态吸附与气相色谱-质谱(GC-MS)联用分析密蒙花(醉鱼草科)的挥发性花香成分[J]. 植物分类与资源学报, 2011, 33(2): 235-238.

[22] 苏越, 王呈仲, 郭寅龙. 基于准确质量测定和保留指数的GC-MS 分析薄荷挥发性成分[J]. 化学学报, 2009, 67(6): 546-554.

[23] 何晓群. 多元统计分析[M]. 北京: 中国人民大学出版社, 2012: 53-71.

[24] 魏海蓉, 孙阳, 李国田. 高丛越橘“喜来”发育进程中香气成分的组成及其变化[J]. 吉林农业大学报, 2009, 31(5): 607-610; 615.

[25] 王传增, 张艳敏, 徐玉亭, 等. 苹果红色芽变香气组分及脂肪酸代谢相关酶活性分析[J]. 园艺学报, 2012, 39(12): 2447-2456.

Effect of Pasteurization on Volatile Aroma Components of Jackfruit (Artocarpus heterophyllus Lam.) Juice from Different Cultivars

GAO Xiang1, SHI Rui-cheng1, GU Feng-lin2, ZHANG Yan-jun2, WU Gang2, TAN Le-he2,*
(1. College of Food Science and Technology, Hainan University, Haikou 570228, China; 2. Spice and Beverage Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Wanning 571533, China)

Pasteurization is a commonly used method in sterilization of juice. In order to explore the influence of pasteurization on jackfruit juice, the volatile aroma compounds in jackfruit juice prepared from 6 Malaysian cultivars (m1, m2, m3, m4, m5 and m6 ) before and after pasteurization were investigated and classified by using headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatograghy-mass spectrometry (GC-MS) and cluster analysis method, respectively. The results showed that 58 and 55 kinds of aroma compounds were detected in 6 jackfruit cultivars before and after pasteurization, respectively. After pasteurization, ethyl acetate, n-propyl acetate, 3-methyl-1-butanol, 3-hexen-1-ol,acetate, n-heptyl acetate, decyl acetate, 2,4-dodecadienal, 1,9-dodecadiene and (E)-9-octadecenoic acid ethyl ester disappeared. Furthermore, propyl butyrate, ethyl hexanoate, hexyl isovalerate, methylbutyl hexanoate, bicyclohept-2-ene, 2,6-dimethyl-6-(4-methyl-3- penten-1-yl)-benzoic acid, 2-methylbutyl ester, ethyl 9-hexadecenoate and ethyl 9,12,15-octadecatrienoate were newly detected. The results of cluster analysis indicated that the pasteurization showed less impact on aroma compounds of m1, m3 and m5, whereas had more impact on m2, m4 and m6, especially for m6 and m4.

jackfruit juice; pasteurization; headspace solid-phase microextrection (HS-SPME); gas chromatograghy-mass spectrometry (GC-MS); cluster analysis

TS255.2

A

1002-6630（2014）09-0063-06

10.7506/spkx1002-6630-201409014

2013-07-15

海南省重点科技计划项目（ZDXM20120038）

皋香（1989—），女，硕士研究生，研究方向为食品风味化学。E-mail：gaoxiang109@163.com

*通信作者：谭乐和（1969—），男，研究员，硕士，研究方向为热带作物资源开发利用。E-mail：tlh3687@163.com