2种槟榔干果风味品质的比较

王 斌，杨大伟*，李宗军*

（湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410128）

槟榔是四大嗜好品之一，颇受特定人群喜爱，尤其以青果和烟果2 种槟榔最受消费者欢迎。但2 种槟榔品质差异较大。其中，青果槟榔口感柔和，咀嚼硬度低，而烟果槟榔烟熏风味浓，“后劲”足，咀嚼硬度更高。对于食品来说，这种品质的差异可能与其原料的特性、加工工艺等的不同相关。而现有的加工过程中，二者的工艺无明显差异[1]。因此，最主要原因可能是原料特性的差异：青果槟榔采用热风烘干的青果为原料，而烟果槟榔所用原料为烟熏烘干的烟果。当前，为揭示原料特性对槟榔品质的影响，一些研究者对青果和烟果的品质差异进行探究。如李智等[2]通过质构仪比较二者的硬度、弹性等质构特性，发现烟果的硬度、弹性和咀嚼性显著高于青果。吴硕等[3]对烟熏工艺槟榔质构特性的影响进行研究，结果表明烟熏干燥的温度、风速和湿度对烟果的硬度和咀嚼性有显著影响。但这些研究主要围绕槟榔的质构特性进行，而对青果和烟果风味品质的研究鲜有报道。因此，从风味角度阐述二者的品质差异具有重要意义。

风味即滋味和气味，是食品的重要品质，直接影响着食品的可接受性[4]。当前，对风味的研究主要从滋味物质以及挥发性成分两方面进行。在滋味物质方面，不同种类食品之间相差较大，在水果等植物性食品中，可滴定酸和可溶性糖被认为是最主要的滋味物质，其构成和含量水平是决定食品甜酸风味的关键因素[5]。在挥发性成分研究方面，顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）联用技术以其快速、灵敏、准确的特点，近年来被广泛应用于各种食品挥发性成分的研究[6-9]。另外，由于食品的风味成分复杂，选择一种合适的统计分析方法对其进行全面、客观、综合的分析也十分重要，而主成分分析法能够将复杂的数据简单化，并克服单一风味成分评价或阈值评价的弊端，近年来已被逐渐用于食品风味成分的分析。因此，本实验拟对青果、烟果以及鲜果3 种槟榔样品的可溶性糖和可滴定酸等滋味物质进行测定，同时结合HS-SPME-GCMS技术对其挥发性成分等气味物质进行分析。在此基础上，利用主成分分析法综合比较其风味品质，揭示青果和烟果的风味差异，从干果原料差异方面为青果槟榔和烟果槟榔风味差异的形成原因提供参考，为槟榔风味品质的控制及提升提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜果槟榔采于海南省文昌市，采用环保生态槟榔烟熏烘烤设备60 ℃烟熏烘干制成烟果，采用5HR-12型槟榔烤房60 ℃热风烘干制成青果。对照用鲜果槟榔采样后于－80 ℃保存。

氢氧化钠、盐酸、硫酸铜、酒石酸钾钠、无水乙醇、甲基红、酚酞等均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱 上海飞越实验仪器有限公司；50/30 μm二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）萃取头、20 mL样品瓶 美国色谱科公司；7890A-5975C GC-MS联用仪、HP-5MS毛细管色谱柱（30 m×250 μm，0.25 μm） 美国安捷伦科技公司；KQ5200DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；5HR-12型槟榔烤房 湖南意歌生态科技有限公司；环保生态槟榔烟熏烘烤设备 海南宾萃投资有限公司；DE-500g万能高速粉碎机 浙江红景天工贸有限公司。

1.3 方法

1.3.1 可溶性糖、可滴定酸含量及糖酸比的测定

槟榔样品去除果核，将果肉切碎混匀。参照GB/T 12293—1990《水果、蔬菜制品 可滴定酸度的测定》测定可滴定酸含量，参照GB/T 6194—1986《水果、蔬菜可溶性糖测定法》测定可溶性糖含量。糖酸比采用可溶性糖含量与可滴定酸含量的比值表示。

1.3.2 挥发性成分的测定

1.3.2.1 样品处理

鲜果、青果和烟果槟榔样品去核，取果肉部分制样。青果和烟果粉碎备用，鲜果用研砵研碎备用。

1.3.2.2 挥发性成分萃取

准确称取5.0 g槟榔样品于20 mL萃取瓶中，密封后置于55 ℃水浴锅预热5 min，再插入老化好的SPME萃取头，将石英纤维头推出暴露在样品瓶顶空中，在此温度下继续水浴30 min，取出萃取头，插于GC-MS进样口250 ℃解吸5 min，采用GC-MS联用检测挥发性成分。

1.3.2.3 GC条件

色谱柱：HP-5MS毛细管柱（30 m×250 μm，0.25 μm）；载气：高纯氦气（纯度为99.999%）；流速：1.664 7 mL/min；升温程序：40 ℃保持3 min，然后以5 ℃/min升至200 ℃，再以10 ℃/min升至240 ℃，保持5 min；进样方式：不分流。

1.3.2.4 MS条件

电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；MS四极杆温度150 ℃；质量扫描范围m/z 45～550。

1.3.2.5 定性定量分析

定性分析：检测信息用NIST08.L谱库检索，结合文献资料，对样品中各挥发性物质进行核对和确认（相似度≥80）；定量分析：采用峰面积归一化法计算各挥发性成分的相对含量。

1.4 数据分析

采用SPSS 21.0数据处理系统，对特征风味成分进行主成分分析。以风味物质累计贡献率达到95%以上为标准，依据主成分特征向量和主成分的方差贡献率得出槟榔风味品质的评价模型，根据该模型计算出不同槟榔样品的风味品质的综合得分[10]。其余数据采用Excel 2007统计分析。

2 结果与分析

2.1 槟榔样品可溶性糖和可滴定酸含量比较

表1 3 种槟榔样品中可溶性糖和可滴定酸含量Table 1 Contents of total sugars and total acids in three areca nut samples%

由表1可知，以鲜果样品为对照，随着干制后槟榔水分含量的降低，青果和烟果中可溶性糖、可滴定酸含量都显著升高，且烟果可滴定酸含量显著高于青果（P＜0.05），这可能因为烟果在烟熏过程中会大量吸收熏烟中的酚类和有机酸，使其可滴定酸含量远高于未经烟熏的青果。烟果过高的酸度不利于槟榔风味品质，在后期加工过程中需用大量碱处理以调和其酸味和涩味。另外，由于青果和烟果的可溶性糖含量无显著差异，使得烟果的糖酸比显著低于青果（P＜0.05）。糖酸比很大程度上决定了果类及其制品的滋味[11-12]。由表1可知，青果、鲜果的糖酸比之间无显著性差异，而烟果糖酸比显著低于青果、鲜果。说烟熏干燥可使烟果可滴定酸含量显著升高，导致其糖酸比降低，而热风干燥对青果的糖酸比影响较小，使其较好保留了鲜果槟榔本身的糖酸比例。因此，青果槟榔相比于烟果槟榔，口感更加柔和、甜润[13]。

2.2 槟榔样品挥发性成分比较

3 种槟榔样品经HS-SPME-GC-MS法分离鉴定，得挥发性成分总离子图见图1，对比谱库解析后，得各样品挥发性成分及相对含量见表2。

图1 3 种槟榔样品挥发性成分GC-MS总离子流图Fig. 1 GC-MS total ion chromatograms of volatile aroma components in three areca nut samples

表2 槟榔挥发性成分GC-MS分析结果Table 2 Analysis of volatile compounds in different areca nuts by GC-MS

续表2

续表2

如表2所示，3 种槟榔样品中共检测鉴定出醛类、酚类、烃类、醇类、醚类、酮类、酯类、萘类等95 种挥发性成分。比较3 种槟榔样品挥发性成分检测结果，差异明显。青果、烟果中分别鉴定出37、46 种挥发性成分，均高于鲜果中的29 种。说明干燥处理丰富了槟榔挥发性成分，且烟熏干燥对槟榔挥发性成分的增加效果更佳。

从挥发性成分的组成及相对含量来看，鲜果的主要挥发性成分是醛类、烃类和酚类，相对含量分别为10.66%、4.00%和1.25%，青果的主要挥发性成分与鲜果相近，也以醛类（10.81%）、酚类（9.71%）和烃类（2.84%）相对含量最高。而烟果中的主要挥发性物质为酚类，相对含量达70.86%，远高于其他类挥发性成分。说明烟熏干燥对槟榔挥发性成分的影响较大，而热风干燥对槟榔挥发性成分改变相对小，从而使青果较好保留了槟榔本身的挥发性成分。青果和烟果挥发性成分组成和含量的巨大差异，使二者形成了各自独特的挥发性风味特征。

2.2.1 酚类物质

表3 不同种类挥发性成分在3 种槟榔中的分布Table 3 Distribution of different volatile compounds in three areca nut samples

酚类是3 种槟榔样品中差异最大的一类挥发性成分。如表3所示，鲜果和青果中分别检出酚类5 种（1.25%）和10 种（9.71%），而烟果中检出酚类多达23 种（70.86%），与鲜果和青果相比，烟果中的酚类物质种类和相对含量都大幅增加。这可能与其独特的干燥工艺有关，在烟熏干燥时，为赋予槟榔浓郁的“烟熏味”，在干燥的前半段，需使烟熏炉内维持很高的相对湿度，使其缓慢“焖干”，让熏烟成分充分渗入槟榔内部，而酚类物质即是熏烟中含量最高的有机成分之一[14]，在烟熏干燥过程中会缓慢渗入烟果内部，从而使其酚类的相对含量显著增加。同时，酚类物质也是烟熏制品中最重要的特征性成分，对烟熏制品的烟熏风味贡献最大[15]。烟果中相对含量最高的几种酚类为4-甲基愈创木酚（11.34%）、4-乙基愈创木酚（9.45%）、4-甲基苯酚（9.43%）、2,6-二甲氧基苯酚（6.88%）、苯酚（5.91%）、愈创木酚（5.60%）、2,4-二甲基苯酚（4.22%）、邻甲酚（3.89%）和丁香酚（2.75%），其中苯酚、愈创木酚、4-甲基愈创木酚、4-乙基愈创木酚及丁香酚等都是关键性烟熏风味成分，也是熏烟中的主要酚类物质[14]，在许多烟熏制品中都有大量检出[16-17]，并对产品烟熏风味的形成起到了重要作用，而这些酚类成分在青果和鲜果中相对含量较低甚至未检出。说明烟果中这些具有特征烟熏风味的酚类物质种类及相对含量的大幅增加，有利于烟果形成区别于青果和鲜果的特殊烟熏风味。

2.2.2 醛类物质

结合表2、3可知，烟果中仅检出苯甲醛1 种醛类物质，相对含量为0.26%，青果中检出苯甲醛、苯乙醛、壬醛和2,3-二氢-2,2,6-三甲基苯甲醛4 种醛类物质，总相对含量达10.81%，鲜果中检出2-己烯醛、苯甲醛和苯乙醛等8 种醛类物质，总相对含量为10.66%。与鲜果相比，烟果中醛类物质种类和相对含量骤降，这可能与烟果中丰富的酚类有关，苯酚等酚类物质可与醛类发生酚醛反应生成酚醛聚合物，从而使烟果中的醛类物质减少[18]。而青果中的醛类物质种类虽然有所减少，但其总相对含量变化不大，是青果中相对含量最高的挥发性成分，对青果的风味具有重要贡献。其中苯甲醛、苯乙醛和壬醛等在青果中的相对含量较高，分别为8.72%、1.09%和0.80%，苯甲醛具有坚果的香气，壬醛具有玫瑰、柑橘等香气[19]，有利于青果清香风味的形成。醛类还可与其他成分综合作用形成较强的风味效应，而且其阈值一般很低[17]，因此，青果中相对含量较高的这些醛类物质，对其不同于烟果“烟熏味”的清香风味形成具有积极作用。

2.2.3 烃类、酯类、酮类、醇类等其他成分

如表3所示，青果、烟果和鲜果中分别检出烃类10（2.84%）、9 种（2.81%）和10 种（4.00%）。虽然青果和烟果中烃类总相对含量接近，但二者共有烃类仅2 种。且如派烯、双戊烯等香料风味前体物质，在青果和鲜果中相对含量较高，而在烟果中却未检出。此外，在青果中检出烟酸甲酯（0.05%）、邻苯二甲酸二异丁酯（0.29%）和棕榈酸甲酯（0.37%）3 种酯类物质；烟果中只检出邻仲丁基苯基甲基氨基甲酸酯（0.12%）1 种酯类物质；而鲜果中检出14-甲基十五烷酸甲酯（0.03%）和邻苯二甲酸二丁酯（0.03%）2 种酯类物质。酯类化合物一般具有某种特殊的香味，对食品香味有增强及润和作用[20]。青果中酯类相对含量高于鲜果，说明干燥处理有利于槟榔中酯类物质生成，特别是热风干燥后青果中酯类物质较大幅度的增加，可增强青果的酯香味。酮类化合物在鲜果中种类少、相对含量低，青果中相对含量也很低，但在烟果中相对含量达到3.48%，其中相对含量最高的3-甲基-1,2-环戊二酮，其具有坚果样甜香味，被广泛用于冰激凌、糕点、糖果等食品中。此外，桉叶油醇、苯乙醇等醇类成分在青果中相对含量较高，在烟果中却未检出。桉叶油醇具有清凉的香味和樟脑的特有味道，苯乙醇具有清甜的玫瑰样花香，在苹果、香蕉、草莓等果实中都有存在[21]。这些醇类成分与其他挥发性香气成分一起促进了青果清香风味的形成。因此，烃类、酯类、酮类和醇类等物质的组成和含量差异也会对青果和烟果风味有一定影响。

2.3 槟榔特征风味物质的主成分分析

在青果、烟果和鲜果3 种槟榔样品中共检测鉴定出9 大类挥发性成分，加上主要滋味物质可溶性糖和可滴定酸，共11 类特征风味物质，且不同槟榔样品中每类物质的含量都不相同。为选择有代表性的成分作为反映槟榔风味物质整体作用的指标，以综合评价槟榔的风味品质差异，对其11 类特征风味物质进行主成分分析[22-24]。

2.3.1 槟榔风味品质主成分评价模型的构建

经SPSS 21.0软件分析，得主成分特征值及贡献率见表4，选取特征值大于1的2 个成分为主成分，第1主成分和第2主成分的特征值依次为6.144和4.856，其累计方差贡献率达100.00%，能够较好地代表原始数据所反映的信息，符合主成分分析要求[25]。

表4 主成分的特征值以及贡献率Table 4 Eigenvalues and contribution rates of principal components

表5 主成分的特征向量与载荷矩阵Table 5 Principal component eigenvectors and loading matrix

主成分的特征向量与载荷矩阵见表5，结合表4、5可知，第1主成分的方差贡献率为55.854%，主要反映醚类、醇类、酯类、萘类、烃类、可溶性糖和其他类成分的变异信息，第2主成分的方差贡献率为44.146%，主要反映醛类、酚类、酮类和可滴定酸的变异信息。另外，载荷值可以反映各变量与主成分之间的相关系数[25]，从表5可以看出，第1主成分与醚类、醇类、酯类、萘类和可溶性糖正相关，与烃类和其他类呈负相关。第2主成分与酚类、酮类和可滴定酸呈正相关，与醛类呈负相关。

根据表4、5，以F1和F2两个主成分来代表原来的11 类特征风味成分所表达的原始信息，建立槟榔风味品质的评价模型，得出槟榔风味成分的线性关系式分别为：

F1=－0.121X1＋0.044X2－0.023X3＋0.162X4＋0.163X5－0.013X6＋0.169X7＋0.172X8－0.167X9＋0.126X10

F2=－0.131X1－0.189X2＋0.192X3－0.073X4＋0.052X5＋0.193X6－0.046X7＋0.056X9＋0.124X10＋0.193X11

F1和F2分别表示第1主成分和第2主成分的得分值，得分值越高，表示该主成分对槟榔风味贡献越大。

再将表5中的特征向量进行标准化处理，以不同特征值的方差贡献率βi（i=1，2，…，k）为加权系数，利用综合评价函数[26-27]F=β1F1＋β2F2＋…＋βkFk，得到槟榔综合风味品质的评价函数F的表达式为：F=0.531 56F1＋0.468 44F2。

2.3.2 基于主成分评价模型的槟榔风味品质比较

根据F1、F2、F的线性关系式，得3 种槟榔样品的风味评价综合得分值，见表6，该得分值可反映不同槟榔样品风味品质的差异。

表6 3 种槟榔主成分综合得分Table 6 Comprehensive scores of principal components in three areca nut samples

由表6可知，第1主成分得分F1最高的是青果，而烟果和鲜果的得分较低，F1主要反映醚类、醇类、酯类、萘类、烃类、可溶性糖其他类成分的变异信息，说明这几类成分对青果的风味品质贡献较大；第2主成分F2得分最高的是烟果，而青果和鲜果的得分较低，F2主要反映醛类、酚类、酮类和可滴定酸的变异信息，说明这几类成分对烟果的风味品质贡献较大。3 种槟榔样品主成分综合得分值F的高低，反映出3 种槟榔样品风味品质差异。F值从高到低依次为青果（0.431 65）、烟果（0.390 07）、鲜果（－0.821 72）。说明在该主成分评价模型下，不同槟榔风味品质差异明显。

为进一步明确第1、2主成分中各成分所起的影响作用的异同，根据槟榔中的11 类特征风味成分在第1、2主成分中的得分，绘制二维投影图[28-29]。如图2所示，第1主成分中的7 类风味成分在得分投影图中聚为2 簇，醇类、萘类、酯类、醚类和可溶性糖聚为一簇，烃类和其他类聚为一簇，说明第1主成分的7 类风味成分对槟榔整体风味品质的影响作用可分为2 种。第2主成分中的4 类风味成分在得分图中聚为2 簇，其中酚类、酮类和可滴定酸聚为一簇，醛类单独为一簇，说明第2主成分的4 类风味成分对槟榔整体风味品质也存在2 种影响。因此，通过的主成分分析，可将11 类风味成分对槟榔整体风味品质的影响分为4 种：醇类、萘类、酯类、醚类和可溶性糖为一种；烃类和其他类为一种；酚类、酮类和可滴定酸为一种；醛类单独为一种。这4 种作用共同形成不同槟榔的风味特征差异。

图2 不同种类挥发性成分的第1、2主成分得分投影图Fig. 2 Scores plot of the first versus second principal components for 11 classes of characteristic flavor compounds

3 结 论

本研究通过对不同槟榔中典型滋味物质及挥发性风味成分的比较分析，发现青果和烟果中可滴定酸等滋味物质及醛类、酚类等挥发性风味成分差异明显，从而影响了二者的风味品质。在滋味物质方面，以鲜果为对照，烟熏干燥的烟果可滴定酸含量显著增加，使其糖酸比大幅降低，而热风干燥后的青果糖酸比改变较小，较好保留了鲜果槟榔本身的糖酸比，因此，相比于烟果，青果风味更加柔和甜润。在挥发性成分方面，青果、烟果和鲜果中分别鉴定出挥发性成分37、46 种和29 种。其中，青果的主要挥发性成分为醛类（10.81%）、酚类（9.71%）和烃类（2.84%），另含少量醚类、醇类、酮类、酯类、萘类，与鲜果中的主要挥发性成分组成接近；而烟果中的主要挥发性物质为酚类，相对含量达70.86%，远高于其他类挥发性成分，具有典型的烟熏制品的风味特征。说明烟熏干燥对槟榔挥发性成分的影响较大，赋予了烟果的烟熏风味特征，热风干燥对槟榔主要挥发性成分改变相对较小，使青果更好地保留槟榔本身的挥发性风味。另外，通过主成分分析，可将第1、2主成分中反映可滴定酸等11 类风味成分对槟榔整体风味品质的影响分为4 种，且在其主成分评价模型下不同槟榔的风味品质差异明显。