气相色谱质谱联用技术分析热处理前后番木瓜汁挥发性香气

孔祥琪，施瑞城*，张彦军，谭乐和，皋香

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)



气相色谱质谱联用技术分析热处理前后番木瓜汁挥发性香气

孔祥琪1，施瑞城1*，张彦军2，谭乐和2，皋香1

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)

运用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用(HS-SPME/GC-MS)技术，对海南“solo”番木瓜原汁以及经过不同温度热处理后的挥发性香气成分进行分析。结果表明：未经加热的番木瓜原汁中共检测出34种香气成分，包括醇类化合物、酯类、萜烯类、酸类、醛类等。其中芳樟醇含量最大为60.02%，其次为具有番木瓜香味的异硫氰酸苄酯，含量达到9.71%。经过热处理的番木瓜汁中醇类物质含量随温度升高而下降，原汁中含量为69.62%，100℃处理后降至58.59%；酯类、醛类含量分别由10.13%、0.15%上升至12.39%、1.16%；具有不愉快气味的辛酸、癸酸呈现先上升后下降趋势，原汁中含量分别为2.59%、0.14%，在70 ℃和80 ℃处理后，峰值含量分别达到9.62%、2.96%，继续升高温度二者含量下降至1.86%、1.25%。热处理温度在70～80 ℃时对番木瓜汁原有香气影响较大。

番木瓜；热处理；顶空固相微萃取/气相色谱质谱联用(HS-SPME/GC-MS)；香气

番木瓜(Carica papayaL.)是番木瓜科番木瓜属，热带常绿果树，小乔木。成熟的番木瓜果实中富含17种以上氨基酸及Ca、Fe等，还含有木瓜蛋白酶、番木瓜碱等。但番木瓜的贮藏期短，且低温贮藏易发生病害[1]。我国海南省种植量较大的“solo”番木瓜果皮薄，不方便运输，限制了其市场推广。

热加工是现今食品工业中最常用的手段之一[2]，但番木瓜在加热条件下会产生让人不愉快的异味，影响产品品质[3]，制约番木瓜加工产业发展。香气物质的变化是导致产品风味劣变的原因之一[4]，因此，分析研究番木瓜在不同加热条件下香气物质变化，对其产品加工工艺改进及产品感官品质评价具有重要意义。

Chan等[5]研究了番木瓜果浆在浸渍过程中由酶促及微生物原因引起的风味劣变，发现酶促反应是番木瓜加工过程中产生异味的一个重要原因。KarinaAlmora等[6]利用同时蒸馏萃取结合GC-MS分析不同成熟阶段番木瓜香气成分，结果表明成熟期番木瓜中香气成分以萜醇，酯类等为主。郑华等[7]采用热脱附结合GC-MS技术对番木瓜果皮和果肉香气成分进行研究，发现番木瓜果肉香气中以萜类化合物、醛类、酯类为主。皋香等[8]采用HS-SPME/GC-MS分析海南番木瓜香气成分，优化了固相微萃取条件，并检测出28种主要香气成分，但尚无文献对热处理前后番木瓜香气成分变化进行比较分析。本文利用固相微萃取结合气相色谱质谱联用技术，逐步升高对番木瓜果汁热处理的温度，检测香气成分的变化，分析不同温度加热处理对番木瓜果汁香气的影响程度，为后续研究提供参考。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

材料：新鲜solo品种番木瓜，购于海南省万宁市兴隆水果市场。放置到表皮全黄后，去皮去籽，经组织破碎机破碎，4层200目滤布过滤，果汁8 000r/min离心10min，取上层清汁，装入玻璃瓶于-40 ℃冰箱中保存备用。

仪器：DW-86L388超低温保存箱，青岛海尔特种电器有限公司；DS-1高速组织破碎机，上海标本模型厂；Z36HK高速冷冻离心机，德国Hermle公司；ThermoTrace1300-ISQ气相色谱/质谱联用仪(配有Xcalibur数据处理系统)，美国ThermoFisher公司；TRIPLUSRSH自动进样器、20mL样品瓶，美国ThermoFisher公司；固相微萃取自动进样手柄，美国ThermoFisher公司；固相微萃取头(50/30μmDVB/CARonPDMS)，美国Supelco公司。

1.2实验方法

1.2.1挥发性物质萃取

取上述6g番木瓜果汁于20mL样品瓶中，加入2.0gNaCl，用聚四氟乙烯隔垫密封。将样品瓶在40 ℃下振荡平衡5min，插入萃取头顶空吸附20min后进样。

1.2.2不同加热处理

将番木瓜浆液分别在50、60、70、80、90、100 ℃下恒温水浴0.5h，依照1.2.1方法进样。

1.2.3挥发性物质分析

气相色谱条件：TG-WAXMS极性色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)；不分流模式；升温程序：起始柱温40 ℃，保持2min，然后以10 ℃/min升至96 ℃，保留2min；以5 ℃/min升至116 ℃，保留1min；12 ℃/min升至240 ℃，后运行5min；载气(He)流速1mL/min；汽化室温度250 ℃。

质谱条件：电子轰击(EI)离子源；电子能量70eV；传输线温度250 ℃；离子源温度250 ℃；激活电压1.5V；质量扫描范围m/z20～350。

1.3数据处理

定性试验数据处理由Xcalibur系统软件完成。挥发性成分通过系统自带NIST标准谱库初步定性，仅选取匹配度大于800(最大值为999)的鉴定结果，再结合相关文献和保留指数(RetentionIndex，RI)进行定性。挥发性物质的相对含量利用峰面积归一法计算[8]。

2　结果与分析

不同温度处理下番木瓜香气成分见表1。

表1　不同温度处理下番木瓜香气成分汇总

续表1

保留时间/min化合物名称RIRII[9-15]相对含量/%未加热50℃60℃70℃80℃90℃100℃定性方式酯类8.31硫氰酸甲酯12991296------0.02MS,RII10.57辛酸甲酯139913990.220.130.240.170.190.220.15MS,RII17.53丙位己内酯170817030.010.010.01----MS,RII17.93乙酸苄酯173717330.050.110.100.080.060.050.03MS,RII19.73丁酸苄酯18771864------0.58MS,RII20.29丙位辛内酯192819180.030.040.060.070.070.070.10MS,RII20.83丁位辛内酯198119770.060.080.12----MS,RII21.58甲基丙烯酸苄基酯2068-0.050.060.070.130.140.170.75MS22.13异硫氰酸苄酯212221099.7110.2510.8610.028.9910.039.63MS,RII24.723-羟基丁酸苄酯2451----0.080.180.290.49MS25.5邻苯二甲酸二异丁酯25562548---0.040.110.250.43MS,RII26.37苯甲酸苄酯26602652----0.010.020.12MS,RII26.86邻苯二甲酸二丁酯27132705----0.020.040.09MS,RII酸类16.55丁酸165216524.933.403.463.564.103.580.85MS,RII19.68己酸187318702.141.652.032.212.101.721.91MS,RII21.8辛酸209520852.594.546.899.629.328.651.86MS,RII22.76壬酸21962185---0.090.120.120.20MS,RII23.6癸酸230123000.140.230.501.532.962.421.25MS,RII24.13香叶酸234023350.080.050.100.290.440.700.36MS,RII25.16月桂酸251225170.030.610.040.220.611.461.87MS,RII26.95肉豆蔻酸27222733---0.040.140.401.19MS,RII27.5肉豆蔻油酸27742768------0.11MS,RII29.6棕榈酸29602946-----0.090.32MS,RII醛类8.55辛醛13101301------0.02MS,RII10.7壬醛14061397---0.08-0.100.15MS,RII13.13癸醛150515100.090.050.040.040.02-0.04MS,RII13.78安息香醛153115270.060.150.130.120.140.130.12MS,RII15.97α,4-二甲基-3-环己烯-1-乙醛1620----0.150.090.160.83MS酮类9.466-甲基-5庚烯-2-酮135013450.040.040.030.030.02--MS,RII19.13大马士酮18261828---0.060.190.450.89MS,RII19.52香叶基丙酮185918530.030.070.040.100.040.040.17MS,RII其他物质13.05十五烷15021500---0.020.020.040.03MS,RII15.62十六烷16001600--0.010.040.080.100.09MS,RII18.45N,N-二丁基甲酰胺17741767-0.090.100.140.180.210.30MS,RII20.42苯乙腈19411947-0.12-0.140.300.430.18MS,RII22.914-乙烯基愈疮木酚22152203-----0.210.28MS,RII总计90.5293.9293.0992.9091.7891.3785.53

注：(1)“-”表示未检出；(2)“MS”参照谱库检索定性；(3)“RII”根据文献保留指数值鉴定。

2.1番木瓜热处理温度对香气物质种类的影响

由图1可以看出，随着热处理温度升高，番木瓜挥发性物质种类逐渐增加，未加热原汁中共检出34种物质；50 ℃下有38种；60 ℃下37种；70 ℃下48种；80 ℃下51种；90 ℃下52种；100 ℃下有60种物质被检出。这与王萍等[16]分析热处理对枣浆香气成分影响基本一致。原因可能是由于加热导致番木瓜一些基本组分如：糖、氨基酸和脂类；非基本组分如维生素等降解产生了新的风味物质[17]，使得番木瓜风味物质种类逐渐升高。

图1　热处理温度对香气物质种类的影响Fig.1　Effect of heat treatment at different temperatures on the number of aroma components

2.2番木瓜热处理香气成分变化分析

从表1数据中可以看出，番木瓜汁中挥发性香气成分主要是醇类、萜烯类、酯类、酸类和醛类物质。

2.2.1醇类物质

醇类物质是番木瓜汁香气的主要成分，番木瓜汁中检测出来的醇类物质共有22种，原汁中含量高达69.62%。其中，芳樟醇所占比例最大，原汁中达到60.02%，这与Flath&Forrey研究的夏威夷solo番木瓜结果相符[18]。芳樟醇具有浓青带甜的木青气息，似玫瑰木，对番木瓜汁香味起着重要作用，随着热处理温度的升高芳樟醇相对含量逐渐下降，100 ℃达到最低26.38%。其次是反式-呋喃型氧化芳樟醇，具有樟脑等弱木香型香气，随温度升高含量变化趋势与芳樟醇相反。α-萜品醇具有紫丁香味，但果汁中含量大于等于2mg/kg时即给人以不愉快的陈腐味[19]，其含量增加可作为果汁变陈的一个指标[20]。番木瓜汁经过热处理后，α-萜品醇含量由0.09%迅速升高到6.35%，说明随着热处理温度升高，番木瓜汁的新鲜度降低，主要是因为加热促使芳樟醇氧化生成α-萜品醇[21]。番木瓜汁中3-己烯-1-醇具有青草气味以及较低的阈值70μg/kg[22]，随着热处理温度的升高其含量减少，100 ℃时已无检出。具有杏仁香气的苯甲醇含量逐渐增大，对番木瓜汁原有香气有一定影响。

2.2.2萜烯类

萜类物质中包含有9种萜烯。D-柠檬烯具有柠檬和柑橘清香味道，β-蒎烯具有特有的松节油香气，干燥木材和松脂气味相对含量呈现先下降后上升的趋势，70 ℃时相对含量下降到最低值。β-罗勒烯有草香、花香并伴有橙花油气息，随温度升高含量迅速下降，100 ℃时已无检出，番木瓜汁花香味损失严重。

2.2.3酯类

酯类对番木瓜特征香味有重要贡献。其中含量最高的为异硫氰酸苄酯，原汁中含量仅次于芳樟醇，达到9.71%，具有典型的番木瓜香气[22]，是番木瓜特征香气的重要组成部分，其含量随加热温度升高有所下降，番木瓜特征香味减弱。丙位辛内酯、丁位辛内酯有奶油样甜香气、并有香豆素样豆香香韵[23]，在60 ℃下加热时含量达到最高，70 ℃处理后含量骤降，内酯与果香和背景香有关系[24]。番木瓜汁在70 ℃下，酯类物质种类快速增加，其中多为含有苯环结构的苄醇酯，具有刺激性气味，说明在此温度下番木瓜香味发生突变。

2.2.4酸类

酸类物质具有刺激性味道，是水果不愉快气味的主要来源。番木瓜香气中检测出来的丁酸具有干酪般的甜腻不愉快气味，是番木瓜特征香气成分之一[25]，随着热处理温度升高，丁酸含量显著降低，原因可能在于加热条件下酯化生成丁酸酯，这与酯类物质变化规律相符；辛酸有浓烈奶油，干酪等不愉快气息，含量在70、80 ℃达到最大，分别为9.62%和9.32%，继续升高温度含量下降。番木瓜汁在不同加热处理温度下，酸类物质所占比例急剧增加，从原汁中9.91%到70 ℃加热后增加为17.56%，此时番木瓜香气改变，不愉快气味物质含量明显增加。

2.2.5醛类

醛类物质一般香气阈值较低但对番木瓜香气有非常重要的作用。在番木瓜中共鉴别出5种醛。其中未加热时番木瓜挥发性香味物质中只有癸醛和安息香醛2种；随着加热处理温度的增加，醛类物质种类逐渐增加，100 ℃下醛类物质数量和相对含量均达到最大值。说明加热温度升高，会促进醛类物质的产生。辛醛有很强的水果香味，在极稀时有令人愉快的甜橙香气；癸醛呈柑橘香、蜡香、花香味，香气阈值低[26]。随着温度升高，癸醛含量呈先降后升的趋势，未经加热番木瓜汁中含有0.09%，加热温度升高到90 ℃时已无法检出，但100 ℃处理后仍有0.04%检出，表明在70～90 ℃癸醛稳定性较差。壬醛有强的油脂气味；安息香醛有较强的苦杏仁味；它们的存在会降低水果的清香味。

2.2.6其他物质

具有发酵味，并略带甜香气息4-乙烯基愈疮木酚，是酒类、茶叶、酱油等产品的重要呈香物质[27]，但在果汁产品中会呈现出令人不快的水果陈腐味，使果汁风味品质变坏[19]。该物质从90 ℃时开始产生，100 ℃时升高到0.28%，高温处理会促使其生成。其他物质如有苦杏仁味的苯乙腈，含量也随着加热处理温度的升高而增加。

3　结论

对番木瓜原汁以及不同加热温度(50、60、70、80、90、100 ℃)处理后果汁的挥发性成分进行提取与鉴定，共得到了67种香气物质：醇类物质22种，萜烯类9种，酯类13种，酸类10种，醛类5种，酮类3种，其他类的5种。

研究发现，经过50、60 ℃加热处理的番木瓜汁，其香气成分种类、相对含量接近于原汁。加热温度升高到70、80 ℃时，番木瓜汁香气成分种类及含量变化明显，芳樟醇相对含量减少1/3，番木瓜特征香气成分减少甚至消失，同时壬醛、辛酸、安息香醛等具有不良风味的物质含量上升到峰值，具有苦杏仁味的苯乙腈、水果陈腐味的4-乙烯基愈疮木酚等开始出现，结果表明，番木瓜汁香气成分在70、80 ℃热处理后变化最大。

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HS-SPME/GC-MSanalysisofthearomaticcomponentsofpapayajuicebeforeandaftertheheattreatment

KONGXiang-qi1,SHIRui-cheng1*,ZHANGYan-jun2,TANLe-he2,GAOXiang1

1(CollegeofFoodScienceandTechnology,HainanUniversity,Haikou570228,China) 2(SpiceandBeverageResearchInstitute,CATAS,Wanning571533,China)

Thearomaticcomponentsof“solo”papayajuicewereextractedbyheadspace-solidphasemicroextraction(HS-SPME)andidentifiedbygaschromatographymassspectrometry(GC-MS).Theresultsshowedthat34kindsofaromaticcompoundsweredetectedinunheatedpapayajuice,mainlyalcohols,esters,terpenes,acidsandaldehydes.Linaloolcontentwasupto60.02%,followedbybenzylisothiocyanatewhichcontributedtopapayafragrancewas9.71%.Thetotalcontentofterpenoidsinpapayajuicedecreasedwiththeheattreatmenttemperatureincreasing,whichwasfrom69.62%to58.59%;thecontentofesterandaldehyderespectivelyrosefrom10.13%, 0.15%to12.39%, 1.16%;acidsincreasedinitiallyandthendecreased;octanoicacidanddecanoicacidcontributedtotheunpleasantsmell,reachedapeakof9.62%and2.96%at70℃-80℃,butdroppeddownto1.86%and1.25%highertemperature.Heattreatmentat70℃, 80℃hadagreaterimpactonthearomaofpapayajuice.

papaya;heattreatment;HS-SPME/GC-MS;aromaticcomponents

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601035

硕士研究生 (施瑞城教授为通讯作者，E-mail：src1139@163.com)。

2015-04-23，改回日期：2015-06-18