热处理条件对刺梨果汁风味物质和营养成分的影响研究

王雪雅,丁筑红,梁　芳,彭邦远,张洪礼,尹智华

(1.贵州省辣椒研究所,贵州贵阳 550006;2.贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州贵阳 550025)



热处理条件对刺梨果汁风味物质和营养成分的影响研究

王雪雅1,丁筑红2,*,梁芳2,彭邦远2,张洪礼2,尹智华2

(1.贵州省辣椒研究所,贵州贵阳 550006;2.贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州贵阳 550025)

为了探讨刺梨果汁加工中的稳定性,本实验以刺梨果汁为研究对象,在62 ℃杀菌30 min、71 ℃杀菌10 min、71 ℃杀菌30 min、85 ℃杀菌10 min和95 ℃杀菌10 min的加热条件下,分析刺梨果汁风味物质及相关品质指标的变化。结果表明:刺梨汁中的挥发性风味物质含量较高的是壬醛、叶醇和油酸乙酯,热处理后醛类物质增加,醇类、酯类、烯类物质减少;采用Z-分综合评价法对不同热处理条件下刺梨果汁的菌落总数、维生素C(VC)、黄酮含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和褐变度的综合评分,得出71 ℃,10 min条件对刺梨果汁风味及品质变化影响较小。

刺梨果汁,热处理,风味物质,品质稳定性

刺梨(Rosaroxburghii)系蔷薇科蔷薇属植物,除含有VC、蛋白质、多糖等物质,还含有超氧化物歧化酶(SOD)[1]、黄酮[2]等生物活性物质,具有抗氧化、预防动脉粥样硬化[3]等功能,是一种极具开发价值的植物果实。目前刺梨开发的产品有复合饮料、果酒、果酱、益肾健胃口服液等[4-7]。

刺梨在加工过程中,SOD和VC极易受到温度、光、pH和金属离子等的因素影响发生变化,刺梨果汁在加工中易发生色泽褐变、组织不稳定、营养物质损失等现象[8-9],导致商品价值降低,阻碍了刺梨饮料在市场中的流通。前期研究多对刺梨产品开发、刺梨鲜果风味进行研究,对刺梨原汁经过物理技术处理前后风味物质及营养成分变化报道甚少。本实验探讨热处理条件对刺梨汁品质影响,通过研究热处理过程中刺梨原汁风味物质及VC、黄酮、SOD、褐变度、菌落总数指标的变化,以期获得适用于刺梨原汁有效实用的热处理条件,从而延长刺梨原汁的贮藏期和商品价值。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

刺梨贵州人工种植果,品种为贵农5号,充分成熟,新鲜无霉烂变质,挑选后清洗滤干水分;包装材料PE/PA薄膜袋(0.08 mm),购自武汉欧创精控包装设备有限公司;抗坏血酸、草酸、乙醇、亚硝酸钠、硝酸铝、磷酸钠均为AR级购自国药集团化学试剂有限公司;核黄素、营养琼脂均为AR级购自天津博迪化工股份有限公司;L-蛋氨酸购自梯希爱(上海)仁成工业发展有限公司。

TU-1810紫外分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司;JJ-2组织捣碎匀浆机常州澳华仪器有限公司;数显恒温水浴锅上海梅香仪器有限公司;DH3600电热恒温培养箱天津市泰斯特仪器有限公司;SPX-150BIII生化培养箱天津市泰斯特仪器有限公司;841X型远红外快速节能干燥箱吴江市华银烘箱制造厂;PHS-3C精密pH计上海虹益仪器仪表有限公司;958-10L型真空包装机武汉欧创精控包装设备有限公司;HP6890/5975C GC/MS联用仪美国安捷伦公司;手动固相微萃取装置美国Supelco公司;萃取纤维头为:2 cm～50/30 μmDVB美国Supelco公司。

1.2实验方法

1.2.1原料准备挑选新鲜、成熟、无霉烂的刺梨果实,洗净沥干,充分捣碎后,榨汁取刺梨原汁,用PE/PA薄膜袋密封包装。

1.2.2样品热处理根据文献[10-12]分别设计62 ℃条件下30 min、71 ℃条件下10 min、71 ℃条件下30 min、85 ℃条件下10 min和95 ℃条件下10 min对刺梨汁进行加热处理,对刺梨原汁加热前后风味物质的影响及营养指标VC、黄酮、SOD、褐变度、菌落总数进行测定,其中加热前处理组为对照组。

1.2.3风味物质的检测方法取样品溶液约1 mL,置于25 mL固相微萃取仪采样瓶中,插入装有2 cm～50/30 μm DVB纤维头的手动进样器,在70 ℃左右顶空萃取30 min取出,快速移出萃取头并立即插入气相色谱仪进样口(温度250 ℃)中,热解析3 min进样。

GC-MS条件参数:色谱柱为AB-5MS 5% Phenyl-95% DiMethylpolysiloxane(30 m×0.25 mm×0.25 μm)弹性石英毛细管柱,柱温45 ℃(保留2 min),以4 ℃/min升温至230 ℃,保持2 min;汽化室温度250 ℃;载气为高纯He(99.999%);柱前压7.62 psi,载气流量1.0 mL/min;不分流进样;溶剂延迟时间:2.0 min。离子源为EI源;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;发射电流34.6 μA;倍增器电压1125 V;接口温度280 ℃;质量范围20～450 amu。

1.2.4分析检测还原型VC:分光光度法[13];黄酮:分光光度法[14];SOD:邻苯三酚自氧化速率法[15];菌落总数:平板培养计数法[16];褐变度[17]:5 mL样品加等量丙酮,振荡,400 r/min离心15 min,经滤纸过滤得到上清液,在420 nm处测光吸收值A420。A420即褐变度,该值越大褐变越严重。

1.3数据分析

采用Z-score多指标分析方法对实验数据进行综合性评价[18-19]。

在正交实验中,由于多个指标之间可能存在一定的矛盾,这时需要兼顾各个指标,为了寻找使得每个指标都尽可能好的生产条件而采用多指标分析方法。

Z-分综合评价法(Z-score)计算公式如下:

式(1)

∑Zi=∑Zi高优+∑Zi低优

式(2)

式(2)中,∑Zi表示该组各指标经过计算Zi相加得到的总和,其中“高优”表示计算指标中数值越大表明效果越好的指标值,“低优”表示指标中数值越小效果越好的指标值,在计算总和时,对“高优”的Zi予以“加上”;对“低优”指标的Zi则应“减去”,这样才可得到∑Zi值越大越优的结果。

2　结果与分析

2.1热处理条件对刺梨汁风味的影响

表1　不同样品中风味物质检出类别及数量Table 1　Type and quantity of flavor compounds detected from different samples

注:“-”表示未检出。

图1　不同样品挥发性风味物质GC-MS总离子流图Fig.1　Total ion chromatogram of the different samples

表2　不同样品主要香气成分对照表Table 2　Comparison of aroma components in fresh and sterilization Rosa roxburghii Tratt juice

注:“-”表示未检出。

D如图1所示,各处理组中挥发性风味物质经SPME-GC-MS分析检出情况,得到刺梨原汁与不同热处理果汁风味物质的总离子图进行谱图解析。从表1、表2可知,灭菌前,刺梨汁中的挥发性风味物质组分有酯类4种、醛类2种、醇类5种、烃类化合物2种,其中,含量较高的前4种风味物质依次为壬醛、叶醇、油酸乙酯和乙酸叶醇酯,含量依次为40.109%、29.022%、13.167%和1.724%,这四种物质占风味物质总成分的84.022%。付晓慧[20]等对贵州人工栽种刺梨的风味进行了探索,其中壬醛是主要风味物质之一。醛类化合物主要是低碳链醛类和芳香族醛类,它们的含量较高,阈值较低[21];酯类物质是水果中最主要的香气成分,有水果香和花香[22];醇类物质是青香型化合物的代表[23]。由此可以推测,壬醛(蜡香、柑橘香、脂肪香、花香)、叶醇(青香、药草香、绿叶香)、油酸乙酯(花香、果香)和乙酸叶醇酯(香蕉香)对刺梨的风味有重要的作用。

在62 ℃ 30 min灭菌的刺梨汁中,含量较高的3种香气成分分别为2-乙烯醛、乙酸叶醇酯和2-甲基-4-戊烯醛,依次为58.289%、12.021%和11.626%;在71 ℃ 10 min灭菌的刺梨汁中,含量较高的三种香气成分是2-乙烯醛、叶醇和2-甲基-4-戊烯醛,依次为47.665%、13.426%和9.662%;在71 ℃ 30 min灭菌的刺梨汁中,含量较高的3种香气成分分别为2-乙烯醛、2-甲基-4-戊烯醛和乙酸叶醇酯,依次为55.288%、10.850%和10.85%;在85 ℃ 10 min灭菌的刺梨汁中,含量较高的3种香气成分分别为2-乙烯醛、2-甲基-4戊烯醛和叶醇,依次为62.914%、13.884%和11.301%;在95 ℃ 10 min灭菌的刺梨汁中,含量较高的4种香气成分,分别为呋喃甲醛、叶醇、辛酸和2-乙烯醛,依次为44.702%、13.567%、11.7375%和10.599%。周志[24]等人通过顶空固相微萃取法提取野生刺梨汁中的挥发性成分,共检测出37种化合物,其中烃类16种,酯类9种、醇类7种,酸类1种、酚类2种、醛类1种和杂环类1种,与本实验结果比较,检出结果在质和数量上存在较大的差异,原因可能与原料、样品的处理方式、检测条件差异性等有关。

表3　刺梨汁与不同杀菌刺梨汁香气成分相对含量对照表Table 3　Comparison of aroma components in fresh and sterilization Rosa roxburghii Tratt juice

注:“-”表示未检出。

表4　不同杀菌条件对刺梨汁品质的影响Table 4　The influence of different dterilization condition on Cili juice

醛类物质是刺梨果汁的主要香气成分,所占比例最大,壬醛、2-乙烯醛具有成熟的橘香和玫瑰香味[21]。刺梨果汁经热处理后,风味物质壬醛含量降低,2-乙烯醛、2-甲基-4-戊烯醛和乙酸叶醇酯含量增加,总醛含量高于对照组,且乙酸叶醇酯具有浓烈的香蕉气味,说明经过热处理的刺梨果汁,更突出、丰富了刺梨果汁的风味。95 ℃ 10 min条件下,呋喃甲醛占主要香气成分,是由于处理温度较高,果汁中的VC等物质氧化而成,呋喃甲醛有焦糖味,含量较高,风味变差[25]。

由表3可知,未经热处理处理的刺梨汁检出5类香气成分,其中所占比例大小依次为醛类(40.543%)>醇类(36.144%)>酯类(19.103%)>烯类(2.136%)>烷类(1.738%),这些成分主要呈现出类似花香、清鲜香和果香等混合香气,构成了刺梨汁的特有香气和风格。

刺梨汁经不同热处理条件处理后,各风味物质均有不同程度的变化,总风味物质均增加。灭菌后风味物质相对对照组醛类物质增加,醇类、酯类、烯类物质相对减少。醛类物质经热处理后变化较大,其中95 ℃ 10 min 处理组增加幅度最小,增加了15.393%,85 ℃ 10 min处理组醛类物质增加幅度最大,增加了41.055%;醇类物质经热处理后有所下降,与赵光远[26]研究结果相似,其中71 ℃ 10 min处理组减少幅度最小,减少了16.923%,62 ℃ 30 min处理组减少幅度最大,减少了27.683%;酯类物质经热处理后降低,其中71 ℃ 10 min处理组减少幅度最小,减少了3.098%,95 ℃ 10 min处理组减少幅度最大,损失率为100%。经灭菌处理前后对比,71 ℃ 10 min处理组风味物质变化相对较小,与对照组风味成分相对一致,效果最优。

2.2热处理条件对刺梨汁品质的影响

通过热处理,有效保证刺梨汁在贮藏运输销售过程中的品质稳定。不同热处理条件对刺梨汁中菌落总数、VC含量、黄酮含量、SOD活性剂褐变度的影响见表4。结果发现,对照组菌落总数5×102cfu/mL,经不同热处理后的刺梨果汁中菌落总数均符合国标对果蔬汁饮料汁的卫生要求[27],62 ℃杀菌30 min检测除菌落总数为16×10 cfu/mL,灭菌率为68%,71 ℃杀菌10 min检测菌落总数4×10 cfu/mL,灭菌率为92%,而71 ℃杀菌30 min,85 ℃杀菌10 min和95 ℃杀菌10 min菌落总数<1×10 cfu/mL。

经不同杀菌条件处理后的刺梨汁中VC含量有所降低,其中,62 ℃杀菌30 min后VC的损失最严重,其损失率高达23.39%,71 ℃杀菌30 min后VC损失率为22.19%,仅次于62 ℃杀菌30 min,71 ℃杀菌10 min对刺梨汁VC的损失最小,损失率为11.66%,其次为85 ℃杀菌10 min,其损失率为12.52%,各处理间有显著性差异(p<0.05),多重比较显示:71 ℃杀菌10 min处理组相对最优。

不同处理对刺梨汁中黄酮含量差异不显著(p>0.05),71 ℃杀菌10 min处理黄酮保存率最佳,其含量为730.65 mg/100 mL,损失率仅为5.71%,而71 ℃处理30 min黄酮损失率为16.96%,说明随着温度的升高,黄酮含量逐渐减少,温度对黄酮的影响无显著性差异。

不同处理对刺梨汁中SOD活性有显著性差异(p<0.05)。SOD活性在低温条件下相对较稳定,随着温度的升高,SOD活性迅速减弱[28]。62 ℃杀菌30 min,71 ℃杀菌10 min、71 ℃杀菌30 min,85 ℃杀菌10 min和95 ℃杀菌10 min酶活力保存率分别为80.87%、82.10%、74.69%、67.28%和51.85%。

褐变指数A420是评价果汁褐变程度的重要指标,A420值的变化与果汁中多种物质(总酚、还原糖、PPO酶活力等)的变化有关[17]。85 ℃灭菌10 min后的刺梨汁褐变指数最小,其褐变度为0.14,其次为71 ℃ 10 min,褐变度为0.183,62 ℃灭菌30 min色泽褐变最为严重,其褐变度为0.326。各处理间有极显著性差异(p<0.01),多重比较表明褐变度85 ℃ 10 min>71 ℃ 10 min>95 ℃ 10 min>71 ℃ 30 min>62 ℃ 30 min。

采用Z-分综合评价法(Z-score)对不同热处理条件下刺梨原汁的菌落总数、SOD活性、VC含量、黄酮含量和褐变度进行多指标分析,根据Z-score方差分析显示,各处理与对照组相比有极显著性差异(p<0.01),杀菌处理综合评价排序71 ℃ 10 min>85 ℃ 10 min>95 ℃ 10 min>62 ℃ 30 min>71 ℃ 30 min,所以,71 ℃条件下处理10 min可作为刺梨汁生产中杀菌条件。

3　结论

刺梨汁中的挥发性风味物质组分有酯类4种、醛类2种、醇类5种、烃类化合物2种,含量较高的前3种依次为壬醛、叶醇和油酸乙酯,对刺梨的风味起着决定性的作用。热处理后物质相对对照处理醛类物质增加,醇类、酯类、烯类减少,这可能是引起刺梨风味变化的原因。在71 ℃ 10 min的灭菌条件下,刺梨汁的主要香气成分变化幅度相对其他处理组较低,效果最优。

采用不同的热处理条件处理,由测定的菌落总数判断,71 ℃ 30 min、85 ℃ 10 min和95 ℃ 10 min杀菌条件菌落总数均为<1×10 cfu/mL,杀菌效果最好,但温度过高,时间过长,对刺梨汁营养成分的破坏较大。根据各营养指标的Z-分综合评价对菌落总数、VC、黄酮含量、SOD活性和褐变度进行综合评分,根据评分结果确定71 ℃杀菌10 min作为刺梨果汁最佳杀菌条件。

刺梨作为一种药用价值极高的植物果实,含有较高的VC、SOD等活性物质,有很高的开发利用价值。刺梨果汁作为最常用的刺梨制品,稳定性较差,极易褐变,商品利用率低,本实验从安全、健康的角度出发,采用常规热处理技术对刺梨原汁进行处理,获得了稳定刺梨原汁品质的优化条件,可为刺梨果汁及相关产品加工技术提供有价值参考和指导。

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Effects of heating treatment on the flavor compounds and the quality change of theRosaroxburghiiTratt juice

WANG Xue-ya1,DING Zhu-hong2,*,LIANG Fang2,PENG Bang-yuan2,ZHANG Hong-li2,YIN Zhi-hua2

(1.Guizhou Pepper Institute,Guiyang 550006,China;2.School of Liquor and Food Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

The stabilization ofRosaroxburghiiTratt juice in processing was explored in this experiment. TheRosaroxburghiiTratt juice was used as the research object,and the flavor compounds and quality changes of theRosaroxburghiiTratt juice were analysed under different heating conditions,such as 62 ℃ in 30 min,71 ℃ in 10 min,71 ℃ in 30 min,85 ℃ in 10 min and 95 ℃ in 10 min.The results showed that the content of nonanal,cis-3-hexen-1-ol and ethyl oleatethe were higher than the other flavor compounds inRosaroxburghiiTratt juice. After heating treatment,the Aldehydes were increased,the Alcohols,Esters and Alkene were reduced. The Z-score comprehensive evaluation was used as the method to analyse the total number of colonies,vitamin C(VC),flavonoids,superoxide dismutase(SOD)activity and browning degree ofRosaroxburghiiTratt juice in different heat treatment conditions. The conclusion showed that the 71 ℃,10 min heating treatment had little effect onRosaroxburghiiTratt juice flavor and quality changes.

RosaroxburghiiTratt juice;heating treatment;flavor compounds;the quality of stability

2016-01-27

王雪雅(1987-)，女，硕士研究生，研究方向：食品加工与安全，E-mail：wangxueya1231@163.com。

丁筑红(1966-)，女，硕士，教授，研究方向：农产品贮藏与加工，E-mail：gzdxdzh@163.com。

贵州省教育厅自然科学研究项目(黔教合KY字[2015]366); 省科技重大专项(黔科合重大专项字[2013]6006)。

TS255.36

B

1002-0306(2016)15-0107-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.15.012