高静压加工单元操作对草莓汁香气成分的影响

曹霞敏，王永涛，廖小军，*，胡小松

（1.苏州大学医学部基础医学与生物科学学院，江苏苏州215100；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083）

高静压加工单元操作对草莓汁香气成分的影响

曹霞敏1，王永涛2，廖小军2，*，胡小松2

（1.苏州大学医学部基础医学与生物科学学院，江苏苏州215100；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083）

研究高静压（High Hydrostatic Pressure，HHP）工艺中单元操作对草莓浊汁饮料和清汁饮料中挥发性香气成分的影响。结果表明：蒸汽热烫1min后草莓中酯的种类和总量均增加，2-己烯醛含量降低了4.1倍；离心使香气成分总量降低了27.61%；酶解后检测出了大量新物质，总量增加了4.43倍；经HHP处理后，草莓浊汁中的香气成分总量增加了1.13倍，而清汁中减少了6.9%，酯的种类也有所增加。

草莓；浊汁饮料；清汁饮料；挥发性香气成分

草莓是多年生草本植物，由于其色泽艳、营养高、香味浓、口感好而深受消费者喜爱，可鲜食或速冻保藏，亦可加工成果汁、果酱、果酒等产品[1]。草莓芳香物质种类多，相对含量少，是衡量草莓风味品质的主要因素。到目前为止，草莓中已经有360多种挥发性物质被鉴定出来，主要为酯类、醇类、醛类、酮类及含硫化合物等[2]。尽管各种芳香成分总量只占果实鲜重的0.01%～0.001%，但对草莓的特征香气具有重要作用[3]。这些芳香物质热敏性强，在传统热加工过程中极易损失破坏甚至产生不愉快的气味，影响草莓产品的风味口感。目前已有的草莓产品多是通过香精的添加维持草莓产品的风味，随着人们健康营养意识的提升，传统草莓深加工产品受到市场竞争的挑战。因此，开发草莓加工新工艺和新技术，提高其深加工产品的品质尤为重要。

高静压技术（high hydrostatic pressure，HHP）是一项重要食品非热加工技术，能杀灭食品中致病菌和腐败菌的营养体，保证食品的安全、延长产品的货架期，同时有效避免了传统食品热杀菌过程中食品的颜色改变、香气逸散、味道损失、营养破坏等问题，使产品的色、香、味、形等感官性状及营养成分得到保持[4]。因此HHP技术有巨大潜力成为未来鲜榨草莓汁加工的重要手段。本文研究了HHP草莓浊汁和清汁饮料加工过程中挥发性香气成分的变化，为超高压草莓汁的产业化应用提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 原料

成熟草莓（童子1号），2013年4月8日采摘于天翼生物工程有限公司，放入4℃冷库中保藏待用，原料可溶性固形物含量为5.8°Brix，可滴定酸为0.881%，pH值为3.41。

1.2 试剂与仪器

分析纯氯化钠：北京化学试剂公司；果胶酶pectin smash XXL诺维信生物有限公司。

JYL-610九阳料理机：九阳股份有限公司；TDL-5-A高速离心机：上海一恒科技有限公司；WAY-2S数字阿贝折射仪：上海精密科学仪器有限公司；Orion 868 pH计：美国Thermo Orion公司；751GPD自动滴定仪：瑞士万通公司；气质联用仪：美国安捷伦公司；反向ODS-C18柱：美国Agela公司；HHP-650超高压设备：包头科发新型高技术食品机械有限责任公司。

1.3 方法

1.3.1 草莓汁加工过程

草莓汁加工工艺流程参考前期研究优化的工艺参数[4]：1）新鲜草莓清洗、去萼，切片，蒸汽热烫1min钝化内源酶；2）热烫后的草莓片以4∶1（g/mL）加入蒸馏水打浆；3）草莓离心12 000 g/10min，4层纱布过滤得到草莓原汁（pH值为3.40，°Brix为4.7，可滴定酸含量TA%为0.771%）；4）草莓原汁加入蔗糖和蒸馏水调配成°Brix为10的草莓浊汁饮料，果汁含量为50%，pH值为3.48，可滴定酸含量0.379%；5）草莓原汁加入50 r/min的果胶酶在45℃水浴中酶解60min后12 000 g离心10min，4层纱布过滤得到草莓清汁（pH值为 3.40，°Brix为 4.3，可滴定酸含量为 0.769%）；6）酶解离心得到的草莓清汁调配成°Brix为10的草莓清汁饮料，果汁含量为50%，pH值为3.47，可滴定酸含量0.376%；7）调配后的草莓浊汁和清汁灌装进EVOH瓶并手工拧紧；8）HHP处理，条件为600 MPa/4min。

1.3.2 挥发性香气成分的测定

挥发性香气成分测定采用固相微萃取提取，气相色谱串联质谱法测定，参照前期研究中优化的样品固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）和气相色谱-质谱联用仪（GC-MS：Gas Chromatography-Mass Spectrometer）条件参数[5]。

1）SPME萃取：取8mL草莓汁和2 g Nacl装入15mL的顶空瓶中，在40℃水浴中预热10min，用聚二甲基硅氧烷PDMS萃取针插入顶空瓶中，保持离液面1.5 cm，40℃加热条件下萃取40min，磁力搅拌速度为100 rpm。

2）GC-MS测定：250℃解吸3min，通 99.999 5%的氦气1min，流速为40 cm/s；升温程序为40℃/3min，40℃～60℃（2℃/min），60℃～130℃（10℃/min），130℃～280℃（20℃/min），280℃/4.5min；采用70eV 电子离子化模式，离子源温度200℃，连续扫描范围为33 m/z～450 m/z。数据收集用HP化学工作站软件对照NIST库进行。

2 结果与讨论

2.1 新鲜草莓中的挥发性香气成分

童子1号中的挥发性香气成分见表1。

主要为酯类、醇类、醛类、酮类、酸类以及少量烷烃类化合物等。其中，酯类所占比例最大，为50.88%，包括以丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、辛酸甲酯等为主的具有果味特征的物质。Schreier等发现草莓芳香成分中的酯类以甲基酯和乙基酯为主[6]；在醛类物质中，以2-己烯醛为主，占总挥发性物质的44.67%，表现为强烈的青草味，其余为少量的壬醛和癸醛；酮类物质 2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮仅占0.33%，虽然果实体内含量很少，但由于具有很高的香气值，是草莓的特征香气成分；草莓风味物质成分还包括少量的醇类，有乙醇、己醇和橙花叔醇。文献报道己醇主要表现为水果香气，风味芬芳，而橙花叔醇具有甜美清新和持久的花香[7]。童子1号中的酸类物质种类较少，检测到的有乙酸和己酸两种。Dirinck等对30多个不同品种的草莓进行大量研究后发现，香气中的挥发性有机酸主要有乙酸、丁酸和己酸[8]。

表1 新鲜草莓的挥发性香气成分Table 1 Volatile flavor compounds of fresh strawberry

2.2 热烫对草莓挥发性香气成分的影响

热烫对草莓挥发性香气成分的影响见表2。

草莓经蒸汽热烫1min后，总酯含量增加22.87%，占总挥发性成分的73.75%，为主要芳香物质。共有20种酯类物质，与新鲜草莓相同的酯有12种，占总酯的59.82%。在酯类中，乙酸乙酯含量最高，为17.93%，它的香气阈值较小，一般呈现典型的果香气[2]。热烫后的新增酯有8种，占总酯的13.93%，主要为丁酸和辛酸类酯。2-己烯醛的含量降低为原来的，相对含量仅为11.33%，草莓的生青味明显减弱，可见2-己烯醛的热敏性较强。2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮的含量也有所下降，检测出新物质5-己基二氢-2（3H）-呋喃酮。蒸汽热烫后，从感官上草莓的整体风味未呈现明显的煮熟异味。这可能是蒸汽热烫对草莓片的组织破坏较小，芳香成分损失小，不良风味物质的形成少。有研究发现草莓浆在120℃下加热30min，会产生二甲硫醚、乙醛、异丁醛、呋喃和糠醛等异味物质[9]。马永昆等研究发现哈密瓜原汁经80℃，1min加热处理后有25种酯类物质未检出，并且呈现明显的煮熟异味[10]，这说明蒸汽热烫1min与热杀菌相比，能较好的保持果蔬中的芳香物质成分。

表2 热烫对草莓挥发性香气成分的影响Table 2 Effects of blanching on volatile flavor compounds of strawberry

2.3 离心对草莓挥发性香气成分的影响

离心对草莓挥发性香气成分的影响见表3。

表3 离心对草莓挥发性香气成分的影响Table 3 Effects of centrifuging on volatile flavor compounds of strawberry

离心后得到的草莓原汁中挥发性香气成分总量降低了27.61%，仍以酯类最多，占总量的78.89%。与热烫后的草莓片相比，离心后有15种酯类物质，未检测出新的酯类。其中，丁酸乙酯占总酯的26.97%，所占比例升高，说明离心对其影响较小。2-己烯醛的含量损失了34%，但草莓原汁中仍存在明显的青草味。2，5-二甲基-4-甲氧基-3（2H）-呋喃酮含量有一定损失，但5-己基二氢-2（3H）-呋喃酮无显著变化。离心后，2-丁基羟基甲苯、1-甲基萘、2-甲基萘等烃类物质未检测出。

2.4 酶解对草莓挥发性香气成分的影响

酶解后草莓清汁中的挥发性香气成分见表4。

表4 酶解后草莓清汁中的挥发性香气成分Table 4 Volatile flavor compounds in strawberry clear juice after enzyme hydrolysis

酶解后检测出了大量新物质，共有60种挥发性香气成分，总量比离心后得到的原汁增加了4.43倍。酯类含量仍为最高，占72.64%，共有22种酯类，其中有10种为原来存在的物质，含量为71.1%，新产生了苯甲酸乙酯、苯甲酸丁酯等10种酯类物质，仅占总量的1.5%。另外，有4种酯类经酶解后未检测，分别为丁酸丁酯、丁酸-2-己烯、己酸己酯，可能是因为酶解过程中这几种酯发生了水解。酶解后，醛类物质增加为6种，占总量的4.48%，新检测出的醛类为2-壬烯醛和2，4-癸二烯醛，可能是由壬醛和癸醛发生消去反应形成的。酶解后，醇类物质含量和种类均增加，占总挥发性风物物质的16.86%，其中1-辛醇可能是由辛酸乙酯水解产生，橙花醇和橙花叔醇含量均明显增加。酮类物质的种类未改变，但其含量提高了15.65倍。酶解后各种香气成分含量的增加是由于果胶酶降解果胶，破坏细胞壁，促进了挥发性物质的萃取。黄小红等发现经酶解澄清后的荔枝汁中各种风味物质含量都增加，并且还出现了苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯两种新物质[11]。

2.5 HHP处理对草莓挥发性香气成分的影响

超高压对草莓挥发性香气成分的影响见表5。

经HHP处理后，草莓浊汁中的挥发性香气成分总量增加了1.13倍，而清汁中减少了6.9%，这可能是由于浊汁中存在果胶等物质能在HHP处理过程中保护香气成分。另外，高压的均质作用也能促进挥发性成分从细胞壁的溶出，提高萃取率。HHP草莓浊汁和清汁饮料中丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯均出现了5%～10%左右的减少，这可能是因为酸酯键在高压作用写断裂发生了水解。HHP处理会导致草莓中酯的水解[12]。丁酸酯、已酸酯超高压处理后水解已得到证实，这是由于丁酸、已酸在超高压处理后样品中的含量增加[12]。张峻松等发现，HHP处理后桃汁中香味物质种类增加，并增强了其特征香气[13]；马永昆等检测发现，HHP处理后哈密瓜汁酯的种类有所增加，但总体香气仍为其典型香气，说明HHP处理对此种哈密瓜汁的香气并无影响甚至有所改善[10]。草莓浊汁和清汁中的反-2己烯醛、5-二甲基-4-羟基-3-二氢呋喃酮和橙花醇在HHP处理后均没有发生显著变化。Lambert等研究发现草莓的香气为2，5-二甲基-4-羟基-3-二氢呋喃酮和橙花叔醇，200 MPa/20min～500 MPa/20min处理与鲜草莓香气对照其成份无显著差异，只有香气成份的浓度略有变化，没有新成份产生或消失[14]。采用800MPa/20min处理的草莓有一些新的化合物产生，可能是3，4-二甲氧基-3-甲基-呋喃[14]。橙花叔醇、草莓呋喃酮在草莓香气中起主导作用，200 MPa/20min处理未改变它们的浓度[14]。醛类在草莓香气的构成中不受压力的影响，只有已醛在800 MPa/20min处理时有显著变化[14]。Kubel等研究发现HHP处理对草莓的一种醇、酮及三种呋喃有影响，对酯类没有影响，并且HHP处理草莓酱和热力处理草莓酱对比，HHP处理的效果较热力好得多[15]。HHP处理后浊汁和清汁中都有新物质检测出，如壬酮、3-壬酮可能是由壬醛发生氧化反应新生成的，己酸可能是由己酸酯类水解形成。尽管HHP处理后草莓汁中的香气成分产生了一定的变化，也产生了一些新物质，但整体风味未发生明显变化，说明HHP对草莓汁香气影响小，能保持了草莓本身的良好风味，适于热敏性果蔬产品的加工。

续表5 超高压对草莓挥发性香气成分的影响Continue table 5 Effects of HHP treatment on volatile flavor compounds of strawberry

3 结论

蒸汽热烫1min使草莓中总酯含量增加22.87%，2-己烯醛降低4.1倍，产生新物质5-己基二氢-2（3H）-呋喃酮；离心使草莓原汁中香气成分总量降低27.61%；酶解后草莓中挥发性香气成分的种类和含量均增加；HHP处理后，草莓浊汁中的香气成分总量增加了1.13倍，而清汁中减少了6.9%，有新的酯类物质产生。

通过清洗切片、蒸汽热烫、打浆离心、酶解、调配、HHP杀菌制成的草莓浊汁和清汁饮料中挥发性香气成分变化不大，能保持草莓原有的典型香气风味，热烫结合高静压处理是一种可行的草莓饮料生产工艺。

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Effects of High Hydrostatic Pressure Processing Steps on Flavor Compounds in Strawberry Juice

CAO Xia-min1，WANG Yong-tao2，LIAO Xiao-jun2，*，HU Xiao-song2
（1.School of Biology＆ Basic Medical Sciences，Soochow University，Suzhou 215123，Jiangsu，China；2.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China）

Effects of high hydrostatic pressure （HHP）processing steps on volatile flavor compounds in cloudy and clear strawberry juice drinks was studied.The results showed that the species and relative contents of esters increased while 2-hexenal reduced 4.1 folds by steam for 1min.Total contents of volatile flavor compounds de－creased by 27.61%in supernatant strawberry juice after centrifuging.New kinds of volatile flavor compounds were produced during enzyme hydrolysis，and the total contents increased by 4.43 folds.The contents of volatile flavor compounds increased by 13%in cloudy juice drink while decreased by 6.9%in clear juice drink after HHP treatment.

strawberry；cloudy juice drink；clear juice drink；volatile flavor compounds

曹霞敏，王永涛，廖小军，等.高静压加工单元操作对草莓汁香气成分的影响[J].食品研究与开发，2018，39（1）：70-77

CAO Xiamin，WANG Yongtao，LIAO Xiaojun，et al.Effects of High Hydrostatic Pressure Processing Steps on Flavor Compounds in Strawberry Juice[J].Food Research and Development，2018，39（1）：70-77

10.3969/j.issn.1005-6521.2018.01.015

曹霞敏（1986—），女（汉），讲师，博士，研究方向：果蔬加工。

*通信作者

2017-06-13