不同品种荔枝发酵饮料挥发性香气成分对比研究

刘国明，黄 川，李杰民，卫 萍，吴翠琼，孙 健*，彭宏祥，秦献泉，利奕东，梁为锦，王海东

（1.广西壮族自治区农业科学院 农产品加工研究所，广西 南宁 530007；2.灵山县农业科学研究所，广西 灵山 535400；3.广西壮族自治区农业科学院 园艺研究所，广西 南宁 530007；4.灵山县农业技术推广站，广西 灵山 535400；5.灵山县檀圩镇农业技术推广站，广西 灵山 535413；6.广西运亨酒业有限公司，广西 灵山 535412）

荔枝（Litchi chineseSonn.）是无患子科植物，中国、越南、印度、美国、巴西等国家是全球较大的荔枝生产国，也是全球较大的商品性生产基地。其中中国华南地区的广西、广东、海南、福建等地荔枝的种植面积占到世界的80%，产量达到世界总产量的75%以上[1-2]。新鲜采摘的荔枝果肉如凝脂般洁白晶莹，且多汁味香甜。荔枝中糖分可达16.50%、蛋白达0.83%、膳食纤维达1.30%，同时富含钙、镁、锌、铁、钾等矿质元素及维生素B族、C、E等。《本草纲目》中明确记载荔枝具有生津止渴、消炎补肝脾的作用，素来有着“果中皇后”的美称。

传统上荔枝主要作为鲜果食用，且较为集中的采收于夏季高温季节，又具有特殊的结构和生理特征，因此采后非常容易褐变、腐烂变质。近些年来，随着我国荔枝种植面积的不断增大以及出口量持续下降[3]，荔枝滞销的现象时常发生，造成了极大的经济损失。将荔枝进行深加工不但可缓解鲜果销售压力，同时还能提高荔枝加工附加值、增加果农收入。

果蔬发酵饮料是以水果或蔬菜经过发酵后制成的汁液、水为原料，添加或不添加其他原辅料和添加剂的制品[4]。当前果蔬发酵饮料主要是通过乳酸菌、酵母菌单独或混合发酵的方式获得。大量的研究表明，果蔬发酵饮料可以起到调节胃肠道菌群[5-6]、提高免疫力[7-9]、抗肿瘤[10-12]、抗氧化[13-15]、降低胆固醇[16-17]、抗疲劳[18]等功效，因此越来越受到广大消费者的青睐，但目前对于荔枝发酵饮料风味成分的研究极少。因此，本研究通过对以广西3种荔枝为原料发酵而成的荔枝发酵饮料进行挥发性香气成分的测定及分析，寻求其间的共通点及差异，为以后荔枝发酵饮料的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑叶、妃子笑品种荔枝由广西灵山特色作物试验站提供；禾荔品种荔枝由广西桂平特色作物试验站提供；白砂糖：南宁糖业股份有限公司；复合果胶酶（酶活力100000U/g）：南宁东恒华道生物科技有限责任公司；混合乳酸菌菌种（双歧杆菌BB-12、植物乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、干酪乳杆菌）：北京川秀科技有限公司。

1.2 仪器与设备

BIC-300人工气候箱：上海博讯事业有限公司；PAL-1糖度计：维欣仪奥科技公司；HXHX-3电热鼓风干燥箱：苏州恒新烘箱电炉制造设备公司；PGL精密天平：深圳市怡华新电子有限公司；JA2003型电子天平：上海良平仪器仪表有限公司；pHS-3C酸度计：上海雷磁仪器厂；SCIONSQ456-GC型气相色谱质普联用（gaschromatograph-mass spectrometer，GC-MS）仪：美国Bruker公司；DB-WAX色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美国安捷伦科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 荔枝发酵饮料制备工艺流程及操作要点

从树上采摘新鲜、高成熟度的荔枝，将其去皮、去核后榨汁。压榨后所得荔枝果浆在40℃条件下以1%的果胶酶酶解90 min。将酶解好的荔枝浆过滤，添加白砂糖至可溶性固形物含量达18%。于65℃水浴中灭菌30 min，待温度降至37℃时加入占荔枝汁质量0.1%的混合乳酸菌菌种进行恒温发酵4 d。

1.3.2 三品种荔枝发酵饮料挥发性香气成分的检测

（1）样品前处理

采用固相微萃取法（solid-phasemicroextraction，SPME）：取10 mL样品置于20 mL顶空瓶中，加入10 μL 100 μg/mL 2-辛醇作内标，将老化后（老化温度300℃，老化时间1 h）的75μm Car/PDMS萃取头插入样品瓶顶空部分，于45℃吸附30 min，吸附后的萃取头取出后插入气相色谱进样口，于250℃解吸3 min，同时启动仪器采集数据。

（2）测定条件

色谱条件：DB-WAX（30m×0.25mm×0.25μm）色谱柱；以氦气为载气，流量恒定为0.8 mL/min；初始温度40℃保持3min；以5℃/min的速度，从40℃升至90℃；再以10℃/min的速度，从90℃升至230℃之后保持7min；进样温度为250℃。

质谱条件：电离方式为电子电离（electronic ionization，EI），发射电流80μA，电子能量70eV。界面温度250℃，源温度200℃，检测器电压1000V。

1.3.3 定性定量分析方法

（1）定性分析方法：将气相色谱-质谱分析所得的质谱数据与Wiley、美国国家标准技术研究院（national institute of standards and technology，NIST）、香精香料标准谱库等的检索结果作对比，要求匹配度大于800。

（2）定量分析方法：以2-辛醇为内标物进行内标法半定量分析。检测物质含量计算公式为：

式中：V1为检测物质峰面积；V2为2-辛醇峰面积；C为2-辛醇的浓度。

2 结果与分析

2.1 不同品种荔枝发酵饮料香气成份检测

图1 三个品种荔枝发酵饮料挥发性香气成分GC-MS分析总离子流色谱图Fig.1 Total ions chromatogram of volatile aroma components in fermented beverages of three litchi varieties analysis by GC-MS

将3个品种荔枝发酵饮料进行GC-MC分析，各样品的总离子流色谱图见图1。由图1可知，3种样品的挥发性香气物质都主要集中在保留时间14～23 min范围内。说明这3个品种荔枝发酵饮料挥发性香气的主要成分结构相似、类型相似。但从出峰数目及大小方面来看，3种样品之间存在着差别。由于不同物质的结构不同、官能团不同，会造成其表现出不同的香气类型、香气阈值[19]，因此综合起来形成了3个品种荔枝发酵饮料不同的特征香气风格。

2.2 挥发性香气成分对比分析

将3个品种荔枝发酵饮料经过SPM E-GC-MS分析后所得到的质谱数据，与Wiley、NIST、香精香料标准谱库等数据库进行检索对比，定性分析出各品种荔枝发酵饮料所含挥发性香气成分的种类。在此基础上，进一步计算得到各成分的含量，具体结果如表1所示。

表1 三个品种荔枝发酵饮料挥发性香气成分Table 1 Volatile aroma components in fermented beverages with three litchi varieties

序号 出峰时间/min 化合物37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 16.094 15.606 18.987 20.410 15.409 11.105 20.980 20.981 22.662 20.185 21.226 21.389 21.508 21.910 22.150 22.219 20.556 24.965 18.122 16.472 16.605 19.504 4.467 16.327 15.938 14.578 17.224 19.488 2.201 14.681 15.005 16.930 17.740 2.020 15.494 7.323 15.510 17.949 17.381 19.969 20.593 13.115 10.080 14.334 12.111仲辛醇3-辛醇1-壬醇2-十一醇叶醇L-香芹醇香茅醇β-香茅醇苯乙醇β-小茴香醇γ-异香叶醇橙花醇异香叶醇香叶醇顺式香芹醇反式紫苏醇顺式桃金娘醇(-)-愈创木醇芳樟醇反式氧化芳樟醇蘑菇醇二甲基硅二醇3-甲基-2-丁烯-1-甲醚橙花醇甲醚薰衣草醇甲醚β-香茅醇甲醚甲基苯乙基醚甲基-D3,1-D2-2-丙烯基醚二甲基硫醚顺式玫瑰醚反式玫瑰醚橙花醚苯甲醛乙醛2-异亚丙基-5-甲基-4-戊烯醛正己醛2-异亚丙基-5-甲基-4-己烯醛(Z)-6-壬烯醛癸醛顺式柠檬醛反式柠檬醛3-羟基-2-丁酮2-庚酮6-甲基-5-庚烯-2-酮5-甲基-3-庚酮黑叶0.06 0.58- - - -16.63- -3.50 0.34 1.84 1.90 10.00 0.17 0.08- -8.93 0.15 3.80 1.19 1.30 3.54 0.03 0.69- -1.46 8.62 3.64 4.44- - -0.33 1.51 0.09 0.29 0.21 0.52-0.20 7.00-相对含量/%禾荔 妃子笑--0.90 0.94 0.26- -2.87-1.60 1.20-1.20-11.50 1.27 0.14-0.56 2.08-13.00 1.43 1.01 0.28 2.66 1.95 8.38- - - -- -10.33-5.20- -1.38- -0.96- -4.57-4.39-0.96 0.62 0.24 0.10 9.02-2.73 0.71-4.02-0.22-0.38 1.46 11.33 4.81 3.84 0.35- -- - - - - -0.06 1.20-0.11 1.01 0.22 0.69 0.31- - - - - -

序号 出峰时间/min 化合物82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 14.186 15.427 22.012 21.699 18.023 3.347 11.560 14.516 13.473 21.593 14.523 28.789 8.342 10.481 12.144 19.685 20.856 19.683 22.261 16.554 13.096 19.854 17.296 16.459 12.938 4.971 14.463 9.897 19.426 12.448 25.828 20.120 16.423 17.116 14.982 20.850 6-辛烯-2-酮2-壬酮橙花醇丙酮β-大马酮3-乙酰氧基-16-溴-雄甾-17-酮乙酸乙酯己酸乙酯2-己烯酸乙酯4-己烯酸乙酯乙酸苯乙酯乳酸乙酯邻苯二甲酸二异丁酯乙酸异戊酯3-甲基-3-丁烯-1-醇乙酸酯3-甲基-2-丁烯-1-醇乙酸酯甲酸香草酯乙酸橙花酯甲基十四烷基碳酸酯N-Cbz-双甘氨肽对硝基苯酯乙酸丙酮酸α-甲氧基苯乙酸异丙基五（三甲基硅基）二硅酸乙酸酐二甲硫基甲烷2,4,5-三甲基-1,3-二氧环戊烷十二甲基环六硅氧烷十甲基环五硅氧烷[[4-[1,2-双[(三甲基硅基)氧基]乙基]-1,2-亚苯基]双（氧）双（三甲基硅烷）对伞花烃4-异丙基-1，6-二甲基萘1α-异丙基-4,7-二甲-1,2,4αβ，5,6,8αβ-六氢萘2-异丁烯基-4-乙烯基-呋喃薄荷醇呋喃四氢-4-甲基-2-（2-甲基-1-丙烯基）-2H-吡喃甲氧基苯基肟黑叶- -0.24 0.09 0.10 1.46- - -0.01- -0.89 0.07 1.14 0.30---- -0.74- - -0.09- -0.05-0.09- -0.49 0.10- -相对含量/%禾荔 妃子笑1.50 0.67- - -- - -4.99- - -0.15-0.07 0.35 0.29 0.12 0.40 0.90 0.41- - - - - -- - - - - - -0.63 0.29 0.74 2.03- -- - --2.03- -0.04-7.14 0.81 0.24-0.72-0.22 0.13- -1.48 0.47- - - - - - - - - - - -

2.2.1 烯类物质

烯类物质在3个品种荔枝发酵饮料中都是主要成分之一。在黑叶品种荔枝发酵饮料中共检出烯类22种，含量最高的烯类物质为反-3-（10）-蒈烯-2-醇，达1.29%；禾荔品种荔枝发酵饮料中共检出烯类7种，含量最高的烯类物质是3-甲基-2-丁烯-1-醇，为2.08%；妃子笑品种荔枝发酵饮料中共检出烯类12种，含量最高的烯类物质也是3-甲基-2-丁烯-1-醇，为0.94%。而β-月桂烯、3-甲基-2-丁烯-1-醇、6-甲基-5-庚烯基-2-醇、4-萜烯醇是3种品种荔枝发酵饮料中都含有的烯类物质。

2.2.2 醇类物质

醇类物质是3种品种荔枝发酵饮料中另一主要成分。在黑叶品种荔枝发酵饮料中共检出醇类19种，含量最高的醇类物质为香茅醇，达16.63%；禾荔品种荔枝发酵饮料中共检出醇类15种，含量最高的醇类物质是乙醇，为17.61%；妃子笑品种荔枝发酵饮料中共检出醇类20种，含量最高的醇类物质是β-香茅醇，为13.00%。乙醇、正己醇、3-辛醇、β-小茴香醇、橙花醇、香叶醇、芳樟醇、蘑菇醇这些物质是3个品种荔枝发酵饮料中都含有的醇类物质。

2.2.3 醚类物质

在黑叶品种荔枝发酵饮料中共检出醚类8种，含量最高的醚类物质为顺式玫瑰醚，达8.62%；禾荔品种荔枝发酵饮料中共检出醚类4种，含量最高的醚类物质也是顺式玫瑰醚，为4.57%；妃子笑品种荔枝发酵饮料中共检出醚类7种，含量最高的醚类物质同样是顺式玫瑰醚，为11.33%。橙花醇甲醚、顺式玫瑰醚、橙花醚是3个品种荔枝发酵饮料中都含有的醚类物质。

2.2.4 醛类物质

在黑叶品种荔枝发酵饮料中共检出醛类6种，含量最高的醛类物质为2-异亚丙基-5-甲基-4-己烯醛，达1.51%；禾荔品种荔枝发酵饮料中共检出醛类2种，含量最高的醛类物质是乙醛，为0.96%；妃子笑品种荔枝发酵饮料中共检出醛类4种，含量最高的醛类物质是2-异亚丙基-5-甲基-4-己烯醛，为1.20%。

2.2.5 酮类物质

在黑叶品种荔枝发酵饮料中共检出酮类5种，含量最高的酮类物质为6-甲基-5-庚烯-2-酮，达7.00%；禾荔品种荔枝发酵饮料中共检出酮类6种，含量最高的酮类物质是6-辛烯-2-酮，为1.50%；妃子笑品种荔枝发酵饮料中只检出酮类1种，是β-大马酮，含量为0.15%。

2.2.6 酯类物质

在黑叶品种荔枝发酵饮料中共检出酯类6种，含量最高的酯类物质为乙酸乙酯，达1.46%；禾荔品种荔枝发酵饮料中共检出酯类5种，含量最高的酯类物质也是乙酸乙酯，为4.99%；妃子笑品种荔枝发酵饮料中共检出酯类6种，含量最高的是乙酸橙花酯，为0.63%。乙酸乙酯为3个品种荔枝发酵饮料中都含有的酯类物质。

2.2.7 其他类物质

在黑叶品种荔枝发酵饮料中检出呋喃类2种、烷烃类2种、芳香烃类1种、酸类1种；禾荔品种荔枝发酵饮料中则检出环氧烷类3种、酸类2种、萘类2种、吡喃类1种、肟类1种；妃子笑品种荔枝发酵饮料中检出酸类1种、酸酐类1种。

2.2.8 综合对比

综合来看，3个品种荔枝发酵饮料的挥发性香气成分中，都是以烯类和醇类为主。而在含量最高的7种物质当中，香茅醇、香叶醇、芳樟醇、玫瑰醚、橙花醚、蘑菇醇等成分是3种样品中基本都含有的。这说明这些成分极有可能构成了3个品种荔枝发酵饮料的主体特征香气。它们之间在香气类型、香气阈值、香气挥发性等方面存在一定程度的相似性与差异性：香茅醇是一种非常重要的单萜醇类香料物质，具有青草香、花香、柑桔香、玫瑰香，其在水中的香气阈值（20℃）为40 μg/kg，沸点在224～225℃之间；香叶醇也是单萜醇类物质，具有甜的花香、木香、青草香、柑桔香、柠檬香，在水中的香气阈值（20℃）为40～75 μg/kg，沸点230℃；芳樟醇与香叶醇为同分异构体，具有花香、木香、蜡香、醛香、青草香、柑桔香、浆果香、玫瑰香，在水中的香气阈值（20℃）为6 μg/kg。沸点198℃；玫瑰醚因其特有的玫瑰香气，被广泛用作配制香叶及玫瑰型化妆品，具有典型的青草清香、玫瑰花香，在水中的香气阈值（20℃）仅为0.5μg/kg，沸点182℃；橙花醚具有强烈的花香香气，橙花油相似的香韵以及新鲜的青香气息，沸点在68～72℃之间，极易挥发；蘑菇醇具有蘑菇香、青草香、蔬菜香以及油腻的气息，在水中的香气阈值（20℃）为1 μg/kg，沸点为175℃。

三个品种荔枝发酵饮料中含量最高的7种物质，香气特点不同、香气阈值也不同：如有的偏花香（橙花醚），有的偏青香（香叶醇）；有的只需要0.5 μg/kg就能让人嗅辨出其散发的香味（玫瑰醚），有的则需要达到40 μg/kg以上（香叶醇）。它们不同含量组合形成不同的香气特征，但整体的香气韵调相近。此外，有些物质虽然含量不高甚至较低，但由于其香气阈值极低，在含量较低的情况下也能影响到样品的香气。如黑叶（0.09%）以及妃子笑（0.15%）品种的荔枝发酵饮料中都含有的β-大马酮，具有典型的清香、花香、甜木香、果香气味。在1 000 g的荔枝发酵饮料中只需要含量0.002 μg（20 ℃）的β-大马酮，即可让人类嗅到其香气，且沸点仅为57℃极易挥发。特殊的理化性质使其在含量极小的条件下，即可影响到样品的整体香气风格。黑叶品种发酵饮料检测出的挥发性香气成分相对最为丰富，是禾荔品种的1.5倍，是妃子笑品种的近1.4倍。从香气角度来考虑，采用黑叶品种荔枝来加工发酵饮料更具优势。

3 结论

本实验以黑叶、禾荔、妃子笑三个大宗品种荔枝为原料经发酵所得的发酵饮料为研究对象，采用GC-MS法对比分析了3个品种荔枝发酵饮料的挥发性香气成分及含量。研究结果表明，3个品种荔枝发酵饮料的挥发性香气成分都是以烯类和醇类为主，同时还含有一定量的醛类、酮类、酯类、醚类等。在分析了3个品种荔枝发酵饮料挥发性香气成分中含量最高的7种物质之后，发现均含有香茅醇、香叶醇、芳樟醇、玫瑰醚、橙花醚等物质，它们不同含量的组合形成了3个荔枝品种发酵饮料香气特征的不同风格。