HS-SPME结合GC-MS分析冷冻对欧李果香气的影响

周立华，牟德华，李　艳，2

（1.河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄050018； 2.河北省发酵工程技术研究中心，河北石家庄050018）

HS-SPME结合GC-MS分析冷冻对欧李果香气的影响

周立华1，牟德华1，李艳1，2

（1.河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄050018； 2.河北省发酵工程技术研究中心，河北石家庄050018）

香气影响水果的品质和加工特性。欧李果香气独特，但因成熟期短而集中给贮藏和加工带来困难，冷冻保藏是常用的方法。本研究采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气质联用（GC-MS）技术检测了冷冻前后欧李果汁的香气成分，分析研究冷冻对欧李果香气的影响。结果表明，欧李果经-20℃冷冻保藏后，香气物质占总挥发性物质的含量减少了6.67%。冷冻前后共检出95种香气成分，其中，冷冻前检测出64种，冷冻后检测出65种。香气物质种类总数变化不大，主体香气物质为乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯和梨醇酯，含量分别占冷冻前后总香气物质含量的44.87%和46.37%，但是这两种香气物质的比例发生了很大变化，乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯冷冻后含量增加，从30.55%升高到40.52%。而梨醇酯经过冷冻从29.48%下降到16.93%。因此，冷冻不仅不会影响欧李果的加工特性，还增强了果实的成熟香气。

欧李； 冷冻保藏； 顶空固相微萃取（HS-SPME）； 气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）； 香气； 果酒

欧李（Cerasus humilis）是我国特有的蔷薇科樱桃属野生果树，主要分布在我国北方部分省区，具有耐旱、耐寒、耐盐碱及适应性强等特性［1］，果实色泽鲜艳呈深红色，果香浓郁独特，营养丰富，有丰富的氨基酸和有机酸，据研究，欧李果中有17种氨基酸，总量达338.3～451.7 mg/100 g，其中，人体必需氨基酸含量高达102.7～126.6 mg/100 g，尤其是赖氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸含量高［2］。此外，欧李果的钙含量高，鲜果中钙含量可达60 mg/100 g（苹果中钙含量为9 mg/100 g）［3］，俗称钙果［4-7］，适合加工成具有独特风味与保健功能的果汁和果酒。

到目前为止，对欧李果的成分和加工特性研究并不多见，如张玲［8］研究了欧李的果仁多肽抗氧化作用，表明欧李仁多肽具有明显的清除羟自由基和超氧阴离子自由基的作用；蔡愈杭等［9］以没食子酸为对照品，用福林-酚（Folin-Ciocalteu）比色法测定了3种欧李鲜果中的多酚物质，试验表明，没食子酸在0～40 mg/L范围内，吸收度与浓度呈良好的线性关系；李卫东等［10］做了关于欧李的多酚类化合物和抗氧化性基因多样性方面的研究。由于欧李成熟期短且集中，冷冻保藏对于加工来说意义重大，但是冷冻前后欧李果的香气是否会发生重大改变是大家关注的问题，也是本研究的目的，参照De Ancos等［11］对树莓果在-20℃下冷冻保藏香气变化的结果，表明冷冻保存对树莓的香气物质影响不大。本研究采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术检测了冷冻前后欧李果汁的香气成分，目的是研究冷冻对欧李果香气物质含量和加工特性的影响，为欧李果的深加工和保藏提供依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

欧李果：2014年采摘于石家庄市赞皇县。进行鲜果检测，同时另一部分果实冷冻保存于-20℃冰箱，50 d后进行香气检测。

氯化钠（分析纯）：天津市德恩化学试剂有限公司。

1.2仪器与设备

气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）7820-5975C，美国安捷伦公司。

2 cm-50/30µm DVB/Carboxen/PDMS萃取头及萃取手柄，美国Supelco公司。

DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，河南省巩义市英峪华仪器厂。

1.3实验方法

1.3.1样品的处理

新鲜的欧李果，破碎后用滤布进行挤压过滤，获得果汁；-20℃冰箱冷冻保藏50 d后的冻果，在密封环境中解冻，如鲜果一样处理得到果汁。

1.3.2香气物质的萃取

采用顶空固相微萃取法（HS-SPME）。称取2 g Na-Cl加入到20 mL顶空瓶中，准确量取5 mL欧李鲜果汁或冷冻果汁加入顶空瓶中，然后加入磁力搅拌转子，加盖密封，将SPME针管穿透样品瓶隔垫，调整插入长度，40℃水浴搅拌平衡15 min，推手柄使纤维头伸出针管，40℃水浴下萃取吸附30 min后取出手柄，直接进样［7］，250℃下质谱解析3 min，每组试验平行3次，取平均数。

1.3.3GC-MS检测条件

气相色谱条件：载气为氦气（99.999%），流速1.0mL/min；升温程序：40℃保持12 min，以3℃/min升至108℃保持2 min，再以5℃/min升至250℃保持5 min，进样口温度250℃。

质谱条件：离子源温度，230℃；四级杆温度，150℃；电离方式，EI，电子能量70 eV；扫描质量范围，45～550 amu。

1.3.4定性与定量方法

用NIST质谱数据库进行检索定性，再结合文献报道数据对香气物质进行定性。总挥发性物质峰面积归一化法进行各种香气成分相对含量的计算。

2　结果与分析

2.1欧李鲜果和冻果果汁中香气物质的组成及含量

欧李鲜果果汁的GC-MS总离子流图见图1（A）；欧李冻果果汁的GC-MS总离子流图见图1（B）。

图1　欧李鲜果和冻果果汁GC-MS总离子流图

由图1中的A和B来看，2种果汁的香气物质出峰效果较好，且物质峰的分离度很高，证明了对欧李香气物质的检测方法符合检测标准；在1～20 min之间，2种果汁的出峰数量相差不大，而峰的高度有很大的差异，部分物质减少，另一部分物质增加，也有一些物质峰高基本不变，说明低温保藏对欧李果香气物质有一定影响。GCMS检出的欧李果汁香气物质组成及含量见表1。

表1　欧李鲜果冻果中香气物质组成及含量

从表1可看出，冷冻前后共检出95种香气成分，其中冷冻前检测出64种，冷冻后检测出65种，香气物质种类总数变化不大，相对含量占总挥发性物质的89.86%和 83.87%，欧李果经-20℃冷冻保藏后，香气物质占总挥发性物质的含量减少了6.67%，有34种香气物质冷冻前后均检测到。欧李鲜果的主体香气物质是乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯、梨醇酯、乙酸丁酯、青叶醛、2-甲基-4-戊烯醛和乙酸香叶酯，含量分别为20.52%、19.80%、6.77%、6.84%、6.35%和5.53%；冻果的主体香气物质是乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯、梨醇酯、乙酸异戊酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯和芳樟醇，相对含量分别为27.43%、11.46%、8.81%、6.69%、7.57%和5.00%。冷冻前后最主要的2种主体香气物质均为乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯和梨醇酯，含量分别占冷冻前后总香气物质含量的44.87%和46.37%，但是这2种香气物质的比例发生了很大变化，乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯冷冻后含量增加，从20.52%升高到27.43%。而梨醇酯经过冷冻从19.80%下降到11.46%。因此，冷冻不影响欧李果的加工特性，还增强了果实的成熟香气。

续表1　欧李鲜果冻果中香气物质组成及含量

2.2冷冻前后香气物质的分类比较分析

总结表1的检测数据，可得出欧李鲜果和冻果的各类香气物质分布和含量，见表2。

表2　鲜果和冻果的香气类别组成和含量

以总香气物质为100%，各类物质所占比例做柱形图2，直观反映各类香气物质的含量。

图2　鲜果和冻果各类物质的相对含量对比

从表2和图2可以看出，经过冷冻保藏后欧李果的香气物质发生了变化，从相对含量来说变化最大的是醇类和醛类，醇类的相对含量从7.48%上升到了12.52%，醛类的相对含量从14.22%下降到了0.93%；从种类上来说，酯类和烯烃类的变化最大，酯类物质减少了5种，烯烃类增加了5种。另外，如图2所示，欧李鲜果的香气物质主要是酯类、醛类和醇类，欧李冻果的主要香气物质为酯类和醇类，在冷冻后醛类减少最多，醇类反而增加。表明冷冻保藏对酯类、酸类、烯烃类和酮类几乎没有影响，对醇类和醛类的影响较大。

2.2.1欧李果酯类香气物质分析

酯类物质通常可赋予水果一种香甜的果香，是重要的呈香物质［12］。在欧李中酯类物质无论种类还是含量都是最多的，鲜果中共检测出31种酯类香气物质，在冻果中检测到26种，相对含量分别占香气物质的74.75%和80.72%，可见冷冻后，酯类物质种类虽然减少，但相对含量增加。鲜果和冻果中均以乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯和梨醇酯含量最高，为主体香气物质，含量分别占冷冻前后总香气物质含量的44.87%和46.37%。但是鲜果在经过冷冻后，这2种香气物质的比例发生了很大变化，乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯冷冻后含量增加，占酯类物质的比例由30.55%增加到40.52%，而梨醇酯由29.48%降低到16.93%，这两种酯使欧李呈现出浓郁的果香，都具有强烈果香、芳香和香蕉果味的特殊香气［13］。鲜果经冷冻保藏后乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯的含量明显增加，由酯类物质含量的17.25%增加到34.08%，使其具有了明显的成熟果香。

2.2.2欧李果醇类香气物质分析

在鲜果和冻果中共检测到20种醇类香气物质，有10种为鲜果和冻果所共有。欧李果经过冷冻保藏后，醇类物质含量显著增加，由占香气物质含量由8.32%增加到14.93%。尤其是芳樟醇（具有铃兰香气，天然芳樟油、伽罗木油、玫瑰木气味）冷冻后相对含量增加近1倍，占醇类香气物质的39.94%；冷冻后正己醇（花香和果香）含量提高2倍；而香叶醇在鲜果中未被检测到，在冻果中相对含量达到醇类香气物质含量的14.54%。在欧李鲜果中含量较高的橙花醇（有近似新鲜玫瑰的香甜气，胜过香叶醇，微带柠檬香），冷冻后反而降低。此外，2-庚醇、异辛醇、正辛醇、4-萜烯醇（呈暖的胡椒香、较淡的泥土香和陈腐的木材气息）、α-松油醇（有樟脑气味和丁香气味）和D-香茅醇（具有优雅的玫瑰甜香）等香气物质也有不同程度的增加，而苯乙醇（具有玫瑰香气［19］）、α-萜品醇（柠檬、白柠檬等柑橘类水果以及桃子、樱桃、树莓等复杂气味）则相对减少。

2.2.3欧李果醛类香气物质分析

鲜果共检测出8种醛类物质，占香气物质含量的15.82%，冻果中检测出7种，为1.1%，两者共有的醛类物质有4种。研究表明，随着冷藏时间的延长，水果的醛类香气物质会逐渐减小［20］。由检测结果可知，欧李果经过冷冻后醛类香气物质相对含量急剧降低。

鲜果中青叶醛（具有新鲜的绿叶香味）和2-甲基-4-戊烯醛（果香）含量较高，占醛类物质的92.76%，而在冻果中并未检出这两种醛类物质。冷冻后出现了具有苹果气味的异戊醛、4-戊烯醛和己醛（呈生的油脂和青草气及苹果香味）3种香气物质。而苯甲醛（具有苦杏仁味，燃烧时具有芳香气味）、癸醛（具有新鲜的油脂香，稀薄时则有果味香）、柠檬醛（呈浓郁柠檬香味）和椰子醛（具有强烈的椰子香味，冲淡时，具有似桃、似杏香气）4种香气物质受冷冻的影响不大，这4种物质也是很有特点的香气物质。

2.2.4欧李果中酸类、烯烃类、酮类和其他香气物质的分析

在欧李果香气检测中检出甲酸、己酸和辛酸3种酸类香气物质，含量较低，辛酸是很有代表性的酸类香气，辛酸属于脂肪酸类物质，来源于脂肪酸代谢途径或者长链脂肪酸的降解，低浓度的辛酸存在使果实散发愉悦的香气［21］，在检测过程中辛酸的含量在冷冻前后没有变化，相对含量为0.02%。

在鲜果和冻果中共检测出9种烯烃类香气，鲜果中仅有3种，而冻果中则有8种，月桂烯（有什锦水果和柑橘类香气）和右旋萜二烯（有似鲜花的清淡香气）冷冻前后均有，且含量变化不大。冷冻后增加了双戊烯（有好闻的柠檬香味）、3-甲基-1-戊烯、3，3-二甲基-1-戊烯、反-3-己烯、罗勒烯（有草香、花香并伴有橙花油气息）和α-法尼烯（果香），罗勒烯和α-法尼烯虽然含量仅为0.13%和0.09%，是很有代表性的2种烯烃类香气物质，尤其α-法尼烯是一种很明显受冷藏影响所产生的香气物质。

实验中检出酮类和其他类香气物质9种，这些物质的含量相对较低，苯乙酮（有愉快的芳香气味）由0.01%增加到0.83%，玫瑰醚（呈葡萄和玫瑰似香气）由0.08%增加到0.50%。另外，香叶基丙酮、4-烯丙基苯甲醚（有茴香和草香香气）、丁香酚（具有浓郁的石竹麝香气味）和甲基丁香酚（有清甜丁香-茴香辛香气，似香石竹气息，香气较持久，有茶的温和辛香味）4种香气物质是经过冷冻保藏产生的，在鲜果中并未检测到。

3　结论

欧李鲜果经过冷冻保藏后，虽然香气物质的种类数量变化不大，但香气变化较大，占总挥发性物质的含量略有降低。酯类和醇类物质是欧李最重要的香气物质，冷冻后均明显增加。主体香气物质为乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯和梨醇酯，含量增加，香气独特。因此，冷冻不影响欧李果的香气特征和加工特性。

［1］薛洁，贾士儒，王异静.果胶酶在欧李果汁加工中的应用［J］.食品科学，2007，28（1）：120-122.

［2］周家华，常虹，兰彦平，等.欧李果酒的酿造工艺研究［J］.食品工业科技，2010，31（1）：269-271.

［3］胡云峰，庞静静，李喜宏.欧李干白酒加工原辅料筛选技术研究［J］.食品科学，2009，30（2）：42-45.

［4］常虹，兰彦平，周家华，等.欧李花色苷的分离及其鉴定［J］.食品科学，2011，32（9）：59-63.

［5］庞静静，胡云峰，李喜宏.欧李醋加工工艺研究［J］.食品科学，2008（5）：54-57.

［6］周家华，兰彦平，姚砚武.欧李果汁加工工艺研究［J］.食品工业科技，2007（8）：146-150.

［7］陈臣，牟德华，张哲琦，等.溶剂萃取与顶空固相微萃取检测欧李果酒中香气成分的研究［J］.酿酒科技，2013（12）：89-93.

［8］张玲，王晓闻.欧李仁多肽抗氧化作用的研究［J］.中国食品学报，2012，12（7）：36-41.

［9］蔡愈杭，王小曼，赵珂.福林-酚比色法检测欧李多酚方法的建立［J］.食品工业，2014，35（6）：277-279.

［10］Li W D，Li O，ZhangAR，et al.Genotypic diversity of phenolic compounds and antioxidant capacity of Chinese dwarf cherry（Cerasus humilis（Bge.）Sok.）in China［J］. Scientia Horticulturae，2014，175（15）：208-213.

［11］DeAncos B，Ibañez E，Reglero G，et al.Frozen storage effects on anthocyanins and volatile compounds of raspberry fruit［J］. Food Chem，2000，48：873-879.

［12］蔡长河，陈玉旭，曾庆孝.冷冻处理对荔枝香气成分的影响［J］.食品科学，2008，29（8）：557-561.

［13］延莎，张红城，董捷.蜂胶及杨树胶关键气味活性成分研究［J］.食品科学，2012，33（4）：157-161.

［14］Aznar M，Lopez R，Cacho J F，et al.Identification and quantification of impact odorants of aged red wines from Rioja.GC-olfactometry，quantitative GC-MS，and odor evaluation of HPLC fractions［J］.Journal ofAgricultural and Food Chemistry，2001，49（6）：2924-2929.

［15］Chyau C C，Chen S Y，Wu C M.Differences of volatile and nonvolatile constituents between mature and ripe guava （Psidium guajava Linn）fruits［J］.Journal ofAgriculture and Food Chemistry，1992，40：846-849.

［16］Zabetakis I，HoldenmA.Strawberry flavour:analysis and biosynthesis［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1997，74：421-434.

［17］Schreier P.Quantitative composition of volatile constituents in cultivated strawberries［J］.Journal of the Science of Food andAgriculture，1980，31：487-494.

［18］任婧楠，潘思轶，王可兴.树莓及其加工制品中香气化合物的研究进展［J］.食品科学，2013，34（11）：363-368.

［19］任婧楠，荣茂，金瑶.树莓汁中游离态和键合态香气物质的成分分析［J］.食品科学，2013，34（2）：199-203.

［20］郭丽芳，王慧，马三梅.冷藏对“金艳”猕猴桃香气成分的影响［J］.食品工业科技，2013（10）：304-308.

［21］王华，宋建强，梁艳英.搅拌棒萃取-气相色谱-质谱联用法分析“媚丽”桃红葡萄酒中的香气成分［J］.食品科学，2014，35 （2）：171-181.

［22］卜庆状，纪淑娟，李江阔.冷藏后南果梨常温后熟期香气成分变化［J］.食品科学，2013，34（2）：273-276.

Analysis of the Effects of Freezing on the Aroma of Cerasus Humilis by HS-SPME-GC-MS

ZHOU Lihua1，MOU Dehua1and LI Yan1，2
（1.College of Bioscience and Bioengineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang，Hebei 050018；2.Hebei Provincial R&D Center for Fermentation Engineering，Shijiazhuang，Heibei 050018，China）

Aroma influences the quality and the processing of fruits.The aroma of Cerasus Humilis is unique，but its short maturity brings difficulty to the storage and fruit processing，and freezing storage is the commonly used method to solve the problem.In this study，the flavoring components of Cerasus Humilis juice before and after the freezing were detected by HS-SPME coupled with GC-MS，and the effects of freezing on the aroma of Cerasus Humilis were analyzed.The results suggested that，after freezing storage of Cerasus Humilis at-20℃，the content of flavoring components in total volatile substances decreased by 6.67%.64 kinds of flavoring compounds were detected before the freezing and 65 kinds of flavoring compounds were detected after the freezing（95 kinds of flavoring compounds detected in total），and there was only a little change in flavoring compounds before and after the freezing.Butene-1-methyl-3-acetic acid esters and sorbitol esters were the main flavoring compounds，accounting for 44.87%and 46.37%respectively of total flavoring compounds before and after the freezing.However，their ratios changed a lot.After the freezing，the content of butene-1-methyl-3-acetic acid esters increased from 30.55%to 40.52%，and the content of sorbitol esters decreased from 29.48%to 16.93%.Therefore，freezing does not influence the processing of Cerasus Humilis and it could enhance the ripen aroma of fruit.

Cerasus Humilis；freezing storage；headspace solid phase micro extraction（HS-SPME）；gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）；aroma；fruit wine

TS262.7；TS261.2；TS261.7

A

1001-9286（2016）08-0113-06

10.13746/j.njkj.2016058

河北省科技支撑计划课题：欧李果酒关键技术研究（课题编号：11230604D-5-2）。

2016-02-26

周立华（1988-），男，在读硕士研究生。

李艳（1958-），女，教授，研究方向：传统发酵工程创新技术研究、葡萄酒和果酒酿造。

优先数字出版时间：2016-05-12；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160512.1545.007.html。