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不同干燥方式茉莉花理化性质及挥发性成分分析

2022-09-02盛金凤陈坤唐雅园王雪峰何雪梅周主贵零东宁雷雅雯李丽易萍郑凤锦叶冬青唐杰孙健

现代食品科技 2022年8期
关键词:醇类电子鼻挥发性

盛金凤,陈坤,唐雅园,王雪峰,何雪梅*,周主贵,零东宁,雷雅雯,李丽,易萍,郑凤锦, 叶冬青,唐杰,孙健*

(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.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室,广西南宁 5300073)(3.广西农业科学院玉米研究所,广西南宁 530007)

茉莉花(Jasminum sambac(L.) Ait.)属木樨科茉莉花属,全世界茉莉花约有706种,是著名的花茶原料和重要的香精原料,我国茉莉花栽培面积约占全球种植面积的三分之二[1]。目前大面积栽培茉莉花的主要有广西、云南、福建等南方省区,四大主产区为广西横县、四川犍为、福建福州、云南元江。2019年,中国茉莉花种植面积达到1.29×104hm2,总产量1.28×105t;其中横县茉莉花种植面积7533 hm2,占全国的58.4%,产量9.6×104t,占全国总产量的四分之三[2]。

茉莉花是气质型花,清爽宜人的香气是她的主要特征。前人己经在茉莉花释香机理、茶坯吸香机理、简化加工工序、优化加工工艺等方面进行了大量研究[3-6]。但对茉莉花干燥和干花品质评价方面的研究较少。近年来,花茶类代用茶越来越受到年轻群体的欢迎。干燥是延长花卉类产品贮藏期的重要方式。不同的干燥方式对花卉品质影响差异显著,邱程阳等[7]采用6种方法对铁皮石斛花进行干燥得出冷冻干燥法所得的铁皮石斛花的黄酮、DPPH、羟自由基以及还原能力显著大于其他干燥组,冷冻干燥法是目前较优的铁皮石斛花干燥方法;卢紫娟等[8]以不同干燥方式对款冬花主要化学成分分析得出阴干可最大程度的保留款冬花成分不受破坏,55 ℃的烘干温度可降低烘干对款冬花成分的影响同时便于产业化生产;Zheng等[9]研究了冷冻干燥、微波干燥、真空干燥和热风干燥等方法干燥制备枇杷花茶,得出冷冻干燥和420 W微波干燥能较好地保护有效成分;Wang等[10]采用的热风(45、75、105 ℃)和微波(30、60、90 s)结合75 ℃的热风对菊花进行干燥,得出微波30 s与热风75 ℃联合干燥的菊花的有效成分含量较高,整体构象变化较小。由以上研究可知,不同花卉所需要的干燥条件和最适宜的干燥方式不尽相同。

长期以来茉莉花以窨制茉莉花茶为主,茉莉花产品形式单一,不利于产业的长期稳定发展。以花为原料经过干制后开发代用茶产品在市场需求旺盛。怡人的香气是茉莉花的主要特征,因此在开发茉莉花干花产品中对挥发性香气成分的分析是评价品质的主要方式,顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME- GC-MS)结合电子鼻技术近年来成为评价果蔬、粮油、肉制品挥发性成分发挥的重要手段[11-13]。本文以我国种植面积和产量最大的双瓣茉莉花品种为原料,分析热风干燥、微波干燥、微波-热风分段干燥、真空冷冻干燥的茉莉花干花产品色泽、理化成分、抗氧化能力及氨基酸组成,HS-SPMC-GC-MS结合电子鼻技术分析4种干燥方式茉莉花挥发性成分的差异性,筛选茉莉花干花产品适宜的干燥方式,为茉莉花干花产品的开发和技术推广提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

茉莉花:2020年5月广西茉莉花交易市场购买,为当天采摘的双瓣茉莉花半开放花苞,运回实验室后4 ℃存放,3日内完成原料处理实验。

试剂:没食子酸、碳酸钠、苯酚、硫酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、碳酸钙、甲醇、乙醇、丙酮、碳酸钠、乙腈,乙酸钠、三乙胺、醋酸、四氢呋喃均为分析纯;17种氨基酸标准品,美国Sigama公司;羟自由基测试试剂盒、抑制与产生超氧阴离子自由基测定试剂盒(比色法),南京建成生物工程研究所;福林酚,北京索莱宝科技有限公司。

1.2 主要仪器

WGLL-230BE电热鼓风干燥箱,天津市泰斯特仪器有限公司;G80F20CSL-B8(R1)微波炉,广东格兰仕微波生活电器制造有限公司;PILOT10-15M中式冻干机,北京博医康实验仪器有限公司;CM-3600A分光测色计,日本柯尼卡美能达株式会社;SHZ-DⅢ真空泵,巩义市予华仪器有限责任公司;UV-1800紫外分光光度计,上海美析仪器有限公司;Pegasus HRT 4D Plus全二维气相-高通量高分辨质谱联用仪,美国力可公司;高效液相色谱仪,美国安捷伦公司;FLBP-350A万能高速粉碎机,上海菲利博食品机械有限公司;PEN3电子鼻系统,德国AIRSENSE公司。

1.3 实验方法

1.3.1 茉莉花干燥方法

1.3.1.1 热风干燥(HD)

取1 kg茉莉花均匀摊放在干燥托盘上,厚度控制在1.0~1.5 cm,温度60±1 ℃,风速0.8~1.0 m/s,湿度50%~60%,干燥至茉莉花湿基含水率8%以下,取出冷却密封保存。

1.3.1.2 微波干燥(MVD)

取1 kg茉莉花分成10批次开展微波干燥;100 g/批均匀置于微波干燥盘中,单层摆放,控制茉莉花干燥初期微波功率2.4 W/g,干燥至茉莉花湿基含水率8%以下,取出冷却密封保存。微波干燥阶段茉莉花最高温度为81.3±3.8 ℃。

1.3.1.3 微波-热风分段干燥(MVD+HD)

取1 kg茉莉花分成10批次开展第一阶段微波干燥;100 g/批均匀置于微波干燥盘中,单层摆放,控制茉莉花干燥初期微波功率2.4 W/g干燥2.0 min后转入热风干燥箱,热风干燥条件同1.3.1.1,干燥至茉莉花湿基含水率8%以下,取出冷却密封保存;微波干燥阶段茉莉花最高温度为58.9±3.8 ℃。

1.3.1.4 冷冻干燥(FD)

茉莉花均匀平铺于不锈钢托盘放入-40 ℃冰箱预冻5 h,后采用真空冷冻干燥设备干燥;真空度保持在0.095~0.098 MPa;干燥参数为-60 ℃干燥300 min,-40 ℃干燥200 min,-20 ℃干燥200 min,后35 ℃干燥至茉莉花湿基含水率8%以下,取出密封保存。

以上4种干燥工艺参数的按设置是在前期实验优化的基础上确定的结果。不同干燥的茉莉花各取50 g经高速粉碎机粉碎过100目筛,-20 ℃贮藏用于理化指标的测定。挥发性成分和电子鼻分析采用干燥后的整花测定。

1.3.2 水溶性浸出物测定

称取0.2 g茉莉花粉末(精确0.0001 g)于锥形瓶中,加入50 mL沸蒸馏水后立即沸水浴45 min(期间间隔10 min摇匀一次),浸提完成后立即减压过滤(使用提前与铝盒烘干后称重的滤纸),用沸蒸馏水洗涤样品渣数次,将样品渣连同滤纸放入提前烘干并称重的铝盒中,120 ℃烘干至恒重,平行3组。

1.3.3 可溶性糖测定

采用苯酚硫酸法,称取0.1 g茉莉花粉末,加50 mL蒸馏水,于沸水中提取40 min后冷却过滤,用蒸馏水定容100 mL即为样液。取0.5 mL样液加1.5 mL蒸馏水混匀后加入1 mL 0.09 g/mL苯酚溶液摇匀,20 s内加入5 mL浓硫酸混合均匀,室温下反应30 min,调零管用蒸馏水代替样液加入各试剂同步反应。在485 nm处测定各管吸光值,平行3组。

1.3.4 总酚测定

福林-酚法:称取约0.1 g茉莉花粉末加入25 mL 50%乙醇,在70 ℃条件下提取2 h,冷却后过滤使用50%乙醇定容50 mL即为样液。取样液1 mL加入5 mL蒸馏水,混匀后加入1 mL福林酚试剂,3 mL 20%碳酸钠溶液混匀于40 ℃避光保温1 h,调零管用蒸馏水加各试剂后同步反应,在765 nm处测定各管吸光值,平行3组。使用10 mg/L没食子酸标准溶液制作标曲,得到标准曲线线性回归方程:

式中:

x——没食子酸溶液质量浓度,μg/mL;

y——765 nm处吸光值。

1.3.5 抗氧化测定

称取1 g茉莉花粉末(精确0.0001 g),加10 mL 80%甲醇提取液避光放置24 h,25 ℃、10000 r/min离心取上层澄清液体,使用南京建成生物工程研究所所制试剂盒,按照说明书的方法测定抑制羟自由基能力、产生超氧阴离子活力。每个样品平行3次。

1.3.6 色泽测定

使用分光测色计进行样品Lab值测量,亮度L*、红绿a*、黄蓝b*,L*、a*、b*值为正数即分别表示色泽偏白、红、黄,反之偏暗、绿、蓝,每组样品测量平行8次;色差ΔE表示与鲜品的参考颜色差距程度,ΔE越大表明与参考颜色差距越大。ΔE计算公式如下。

式中:

L*、a*、b*值——分别为干燥后茉莉花的亮度、红度、黄度;

L0*、a0*、b0*值——分别为新鲜茉莉花的亮度、红度、黄度。

1.3.7 叶绿素含量测定

称取1 g(精确0.001 g)茉莉花粉末放入研钵中,加少量石英砂和碳酸钙粉及10 mL 80%丙酮溶液,研成匀浆,直至样品组织变白,静置10 min提取。提取完成后过滤至50 mL棕色容量瓶中,使用80%丙酮溶液少量多次冲洗研钵、研棒和滤纸中的残渣至无明显绿色。最后80%丙酮定容,摇匀,以80%丙酮溶液参比调零,分别测定663 nm和645 nm两处波长提取液吸光值。

1.3.8 氨基酸组分分析

安捷伦高效液相色谱仪:游离氨基酸分析样品前处理方法:精确称取样品1.0 g(精确至0.0001)加入10 mL 5%(V/V)的三氯乙酸沉淀2 h。吸取一定的量于10000 r/min离心15 min。取一定体积的上清液调pH至2.0左右定容,用0.45 μm微膜过滤至样品杯中上机测定。

四元泵,自动进样器进样1 μL,荧光检测器,hypersil ODS C18 4.6 mm×250 mm柱OPA自动衍生,色谱工作站(安捷伦公司,美国)。柱温40 ℃;流速1.0 mL/min。紫外检测器:0~22.5 min波长338 nm,22.5 min后波长262 nm。荧光检测器:激发波长340 nm发射波长450 nm;22.5 min时激发波长266 nm发射波长305 nm;

流动相:A相:称取2.0 g乙酸钠(三个结晶水)置800 mL毫升烧杯中;加入500 mL水,搅拌至所有结晶水溶解;加入90 μL三乙胺并混合;滴加1%~2%的醋酸,将pH调到7.20±0.05;加入2.5 mL四氢呋喃,并混合。

流动相:B相:称取2.00 g乙酸钠(三个结晶水)置200 mL烧杯中;加入100 mL水,搅拌至所有结晶溶解;滴加1%~2%醋酸将pH调到7.20±0.05;将此溶液加入200 mL乙腈和200 mL甲醇,并混合。

流动相进液采用梯度法:0~27 min流动相百分比例A:B=92:8,流速1.0 mL/min;27~31 min A:B= 50:50,流速1.0 mL/min;31~33.5 min A:B=0:100,流速1.5 mL/min;33.5~35 min A:B=100:0,流速1.0 mL/min[14]。

1.3.9 挥发性成分分析

取2 g干燥后的茉莉花置于20 mL顶空瓶中,将老化后的50/30 μm CAR/PDMS/DVB萃取头插入样品瓶顶空部分,于60 ℃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。

色谱柱:DB-Wax(30 m×0.25 mm,0.25 μm);柱温:初始温度40 ℃,初始时间3 min,速率10 deg/min:最终温度230 ℃,保持时间6 min;载气:He;柱流量1.00 mL/min,进样口温度250 min,不分流进样。质谱条件:电子电离(electron ionization,EI)离子源,发射电流1 mA,电子能70 eV,界面温度250 ℃,源温度200 ℃,检测电压2000 V。

1.3.10 电子鼻分析检测[15]

电子鼻测定方法:称量2.0 g干燥后的茉莉花放入100 mL样品瓶内,25 ℃平衡30 min,依次进行3次平行测定以获取数据。

电子鼻条件:初始进样流量300 μL/min,取样间隔时间1 s,清洗时间90 s,检测时间80 s,零点修剪时间10 s。在数据分析与处理时,选择传感器信号稳定后的值(一般在50 s后基本稳定),每组样品做3次平行重复。

1.4 数据处理

采用SPSS 22软件的Duncan检验分析进行方差分析,p<0.05表示差异显著;使用origin 9.1作图,使用Winmuster对电子鼻数据作图。

2 结果与讨论

2.1 干燥方式对茉莉花色泽的影响

色泽是衡量干花品质的重要指标,物料在干制过程中色泽变化的影响因素较多,干燥过程中的酶促和非酶促反应程度不同、叶绿素的降解、维生素C的氧化、美拉德反应均会影响产品的色泽[16]。不同干燥方式对茉莉花的色泽结果见表2;HD组茉莉花L*值最小,MVD和MVD+HD两组茉莉花L*值差异不显著,而FD组L*值最大,且与其他各组均存在显著性差异(p<0.05);HD、MVD和MVD+HD组a*值均为正数,其中HD组最大为2.31,FD组最小为-2.74;b*值越大,样品的颜色越黄,MVD和FD组b*值之间没有显著性差异,分别为23.27、23.97,HD和MVD+HD组b*值较高;色差ΔE表示与鲜品的参考颜色差距程度,ΔE越小表明与参考颜色差距越小。茉莉花ΔE最大为15.16,其次为MVD+HD和MVD组,FD组ΔE最小为8.70,且4组干燥方式的茉莉花ΔE均存在显著性差异(p<0.05)。HD组干燥茉莉花所需要的时间为13 h,MVD干燥时间为42 min,MVD+HD干燥时间为11.5 h,FD干燥总时间为48 h;干燥方式不同,干燥时间相差很大。HD组茉莉花长时间的高温导致干燥茉莉花ΔE最大,褐变最严重;MVD干燥时间最短,但是MVD干燥阶段温度最高可升高至81.3 ℃,MVD+HD干燥时间略低于HD组,ΔE也与HD组存在显著性差异;FD干燥温度低且处于真空环境中,因此FD组茉莉花的色泽最佳。

表2 干燥方式对茉莉花色泽的影响 Table 2 Effects of different drying methods on the color of jasmine

2.2 干燥方式对茉莉花叶绿素含量影响

叶绿素是高等植物体含有的一类绿色色素,主要为叶绿素a和叶绿素b两种,叶绿素a呈现绿色,叶绿素b比叶绿素a多一个羰基,颜色呈黄绿色[17]。由图1知,MVD、MVD+HD和HD 3种干燥方式的茉莉花叶绿素a含量没有显著性差异;MVD+HD、HD叶绿素b和叶绿素总含量没有显著性差异(p>0.05),MVD叶绿素b含量最低;FD干燥的茉莉叶绿素a、b和叶绿素总含量均最高,结合表1中不同干燥方式茉莉花的色泽,说明FD组茉莉花中叶绿色的含量损失较少,从而使茉莉花更好的保留原有的色泽。而微波干燥虽然加热时间短,但干燥腔体温度分布不均导致物料局部过热(微波干燥阶段茉莉花局部温度可升高至85.1 ℃),从而导致叶绿素损失较多,而热风干燥由于加热时间长,叶绿色损失同样严重[15]。

表1 化学传感器对不同物质的响应类型 Table 1 Chemical sensors corresponding to different typers of volatile substances

图1 不同干燥方式对茉莉花叶绿素影响 Fig.1 Effect of different drying methods on chlorophyll of jasmine

2.3 干燥方式对茉莉花理化成分影响

水溶性浸出物影响代用茶的滋味、气味和色泽等。由表3可知,水溶性浸出物含量排序为MVD>MVD+ HD>HD>FD,即经过MVD(微波干燥)的茉莉花水溶性浸出物含量最高,而真空冷冻干燥的茉莉花水溶性浸出物最低仅为39.55%,不同干燥方式制备的茉莉花水溶性浸出物含量之间存在显著性差异。微波干燥过程中物料内部分子发生剧烈运动,可能破坏了茉莉花细胞壁和细胞膜结构内部,使细胞内物质更容易析出,而FD(真空冷冻干燥)对茉莉花细胞壁破坏性小,细胞可溶性成分比较难析出。可溶性糖为茉莉花中可溶解的多糖总称,不同干燥方式茉莉花可溶性糖含量的差异与水溶性浸出物相似,微波干燥(MVD)的茉莉花可溶性糖含量最高,FD干燥的茉莉花可溶性糖含量最低;可能与水溶性浸出物原因一致。

MVD、MVD+HD和HD干燥的茉莉花总酚含量没有显著性差异(p>0.05),在15.02~15.23 mg/g之间,而FD干燥的茉莉花总酚含量16.21 mg/g,与其他3组之间存在显著性差异。茉莉花中含有β-谷甾醇、β-胡萝卜苷、齐墩果酸、槲皮素、芦丁等化合物,是茉莉花酚类化合物的主要成分[18]。从表3结果可知,FD干燥条件下茉莉花总酚含量最高,这可能是由于FD低温干燥以及真空环境更大程度的减少了酚类物质的损失,这与赵金梅等人的研究结果相似[19];茉莉花花瓣组织柔软含水率高,尽管MVD干燥时间短(42 min),但MVD干燥阶段茉莉花温度可升高至81.3±3.8 ℃,导致茉莉花汁液流失以及酚类物质的降解;从而使MVD干燥的茉莉花的总酚含量与HD组没有显著性差异;MVD+HD整个干燥过程中干燥温度和时间都比较接近HD组,从而使总酚含量与HD组也没有显著性差异。

表3 不同干燥方式茉莉花成分分析 Table 3 Effects of different drying methods on chemical composition of jasmine

茉莉花具有一定的抗氧化活性[20]。羟基自由基(·OH)是一种重要的活性氧,抑制羟自由基能力是衡量样品抗氧化能力的重要指标,从表3结果可知4种干燥方式的茉莉花抑制羟自由基能力在4.86~5.63 U/mg,其中FD组茉莉花抑制羟自由基能力最强,其次为MVD+HD组,最低为MVD组,各组之间抑制羟自由基能力存在显著性差异,说明干燥方式对茉莉花抑制羟自由基能力影响显著(p<0.05)。4组茉莉花的抗超氧阴离子活力单位在1.62~1.72 U/g之间,不同干燥方式加工的茉莉花抗超氧阴离子能力差异不显著(p>0.05)。

2.4 干燥方式对茉莉花游离氨基酸的影响

氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位,也是人体必需的重要营养元素[21]。茉莉花中各氨基酸的含量如表4所示,从表4可以看出,茉莉花含有天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、组氨酸、甘氨酸等16种氨基酸(色氨酸、半胱氨酸未检测)。HD、MVD、MVD+HD、FD4种干燥方式的氨基酸总量分别为6.46、5.30、8.32、4.21 mg/g,MVD+HD总氨基酸含量最高,是FD总氨基酸含量的1.98倍;相比于沙枣花、茶树花、黄花菜等,茉莉花中氨基酸含量偏低[19,22,23]。4种干燥方式的茉莉花人体必需的氨基酸含量分别1.94、1.27、2.67、0.83 mg/g,分别占总氨基酸含量的30.03%、23.96%、32.09%、19.71%。从以上结果可知,MVD+HD总氨基酸含量、必需氨基酸含量、必需氨基酸占比均为最高,其次为HD、MVD、FD。从单个氨基酸含量来看,谷氨酸在4种干燥方式的茉莉花中含量均最高,分别为1.61、1.87、1.47、1.70 mg/g,谷氨酸有健脑作用,且能使食味鲜美。HD和MVD+HD两种干燥方式的丙氨酸含量远远高于MVD和FD组,说明长时间高温促进了丙氨酸的生成,这与沈思远等[24]的研究结果一致。

表4 不同干燥方式茉莉花氨基酸组分 Table 4 Effects of different drying methods on amino acids of jasmine

2.5 干燥方式茉莉花呈味氨基酸组成分析

氨基酸不仅具有各种生理功能,也是食物重要的呈味物质的来源,其呈现出的鲜、甜、酸、苦及涩等味感形成了食物丰富的味觉层次[25],根据氨基酸呈味特性不同,将其分为鲜味、甜味、芳香族氨基酸等。天冬氨酸和谷氨酸可呈现很强的鲜味,丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸和脯氨酸则表现出浓厚的甜味,芳香族氨基酸为包括苯丙氨酸和酪氨酸[26]。从表5茉莉花呈味氨基酸组成结果可知,MVD干燥的茉莉花的鲜味氨基酸含量最高,2.39 mg/g,占氨基酸总量的45.09%,HD、FD两组的鲜味氨基酸含量接近,MVD+HD组含量最低仅为1.73 mg/g。茉莉花甜味氨基酸排序为MVD+HD>HD>FD>MVD组。MVD+HD含量甜味氨基酸最高为2.81 mg/g,占氨基酸总量的33.77%;茉莉花芳香族氨基酸排序为MVD>HD>MVD+HD>FD,4种干燥方式的芳香族氨基酸含量和占比都相对较低。4种干燥方式的茉莉花呈味氨基酸相对含量都高于60%,说明呈味氨基酸组成茉莉花中氨基酸的主要部分;呈味氨基酸总含量MVD+HD组最高为5.23 mg/g,但相对含量最低为62.86%,而呈味氨基酸总含量FD组最低为3.21 mg/g,但相对含量最高为76.25%。说明不同的干燥方式对茉莉花总氨基酸损耗和呈味氨基酸损失趋势并不同。

表5 不同干燥方式茉莉花呈味氨基酸组成 Table 5 Flavor amino acid composition of jasmine by different drying methods

2.6 干燥方式对茉莉花挥发性成分的影响

经过HD干燥的茉莉花挥发性成分共鉴定出192种物质,相对含量大于0.1%的物质有71种,占总物质的95.08%;其中酯类6种、醇类12种、醛类8种、酮类7种、烷烃6种、烯烃13种、酸类5种、其他14种;其中醇类的相对含量最高,为32.02%,其次为烷烃类和烯烃类相对含量接近,分别为12.63%、12.49。MVD组共鉴定出165种物质;相对含量大于0.1%的物质有56种,占总物质的95.79%;其中酯类10种、醇类11种、醛类1种、酮类4种、烷烃7种、烯烃14种、酸类3种、其他6种;其中醇类的相对含量最高,为51.66%,其次为烯烃类17.38%、其他类9.91%。MVD+HD组共鉴定出186种物质;相对含量大于0.1%的物质有68种,占总物质的95.08%;其中酯类8种、醇类15种、醛类8种、酮类8种、烷烃6种、烯烃8种、酸类4种、其他11种;其中醇类的相对含量最高,为51.15%,其次为烯烃类8.60%、烷烃类8.04%。FD组共鉴定出共鉴定出181种物质;相对含量大于0.1%的物质有67种,占总物质的96.90%;其中酯类8种、醇类13种、醛类11种、酮类2种、烷烃4种、烯烃13种、酸类4种、其他10种;其中醇类的相对含量最高为53.37%,其次为醛类17.99%、烯烃类9.76%。

从表6的结果可以看出,醇类是茉莉花干花挥发性成分相对含量最大的物质,MVD、MVD+HD和FD组醇类的相对含量都在50%以上,而HD中醇类的相对含量较低为32.02%。4种干燥方式中醇类、酯类和醛类相对含量最高的都是FD组的茉莉花,相对含量分别为53.37%、5.398%、17.99%;酮类、烷烃类、酸类在HD组中相对含量最高,分别为7.86%、12.63%、4.07%;烯烃类和其他类在MVD组相对含量最高,分别为17.38%、9.91%。其中HD组茉莉花挥发性前五大物质分别为苯甲醇(18.66%)、2,2,4,6,6-五甲基庚烷(8.96%)、α-金合欢烯(5.52%)、乙醇(4.88%)、反式-2,4-庚二烯醛(4.25%);MVD组前五大挥发性物质分别为苯甲醇(30.04%)、α-金合欢烯(10.98%)、吲哚(7.08%)、2,3-二甲基-3-丁烯-2-醇(8.65%)、芳樟醇(5.44%);MVD+HD组前五大挥发性物质分别苯甲醇(33.08%)、异十二烷(6.03%),乙醇(6.65%)、α-金合欢烯(4.79%)、2,3-二甲基-3-丁烯-2-醇(3.69%);FD组前五大挥发性物质分别苯甲醇(31.90%)、芳樟醇(11.01%)、α-金合欢烯(6.15%)、水杨酸甲酯(4.10%)、2,3-二甲基-3-丁烯-2-醇(3.12%)。前人研究表明苯甲醇、苯甲酸甲酯、芳樟醇、丁酸顺-3-己烯酯、吲哚、α-法尼烯等是茉莉花香气的主要成分[6,27-29]。芳樟醇具有好闻的铃兰型香气,本身及其氧化物对茉莉花香气贡献非常大与硫酸苷或醋酸苷作用转化成香叶醇、橙花醇等香气物质[29]。从4种干燥方式茉莉花挥发性结果可知,FD组保留茉莉花主要香气物质最多,而HD组损失最大。

表6 不同干燥方式茉莉花挥发性成分 Table 6 Volatile aroma components of jasmine by different drying methods

续表6

续表6

续表6

2.7 不同干燥方式茉莉花电子鼻分析差异性

图2为茉莉花电子鼻主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)图,PCA累计贡献率越大,样品间坐标上距离越大,则样品之间的差异越大[30]。通过PCA图可以判定电子鼻是否能区分不同干燥方式茉莉花的香气,从图中可以看出,第一主成分(横坐标PC1)的贡献率达到98.49%,第二主成分(纵坐标PC2)的贡献率为1.18%,第一主成分与第二主成分的累积贡献率达99.67%,说明2个主成分能够较好反映干燥茉莉花挥发气体的主要信息特征。且不同样品在PCA图中没有交叉重叠,说明不同干燥处理改变了茉莉花挥发性香气物质。不同干燥组组内一致性较好且各处理组之间具有较好区分度,WVD组在PC1上贡献率最高,WVD+HD在PC2上贡献最大,FD组在PC1上贡献率较高。总体来看,利用PCA各干燥方式的茉莉花均能被较好地区分开,可以达到区分不同茉莉花花样品的目的。

图2 茉莉花电子鼻PCA二维图 Fig.2 Two-dimensional PCA map of E-nose of Jasmine

PEN3型号的电子鼻设备配备有10种型号的传感器,每个型号响应物质类型不同,具体见表1。通过传感器对样品挥发性成分贡献率的分析,可区分当前参数条件下传感器的相对重要性,传感器贡献率越高,则该传感器的识别能力越强[31]。从图3不同干燥方式下茉莉花样品的传感器贡献率分析图可知,第1主成分和第2主成分总贡献率为99.67%,说明利用该方法可以有效区分10种型号的传感器对不同干燥方式的茉莉花挥发性成分的敏感程度。从图中可以看出W1W传感器对第1主成分贡献率最大,W1S、W2W和W5S逐渐次之;W5S传感器对第2主成分贡献率最大,W1W次之;其中W1W、W5S传感器在第1、2主成分上贡献率都很大,是区别不同干燥方式下茉莉花挥发性成分的主要传感器。W1W对无机硫化物灵敏、W1S主要对甲基类灵敏,W2S对醇类、醛酮类灵敏,W5S对氮氧化合物灵敏。由此可说明不同干燥方式的茉莉花挥发性物质差异主要表现在无机硫化物和甲基类化合物上,同时醇类、醛酮类和氮氧化合物也存在一定差异。这也侧面验证了表2中不同干燥方式的茉莉花通过HS-SPMC-GC-MS检测的挥发性成分的分析结果。

图3 干燥茉莉花传感器贡献率分析图 Fig.3 Loading analysis of jasmine by different drying methods

3 结论

3.1 采用HD、MVD、MVD+HD和FD 4种方式干燥新鲜茉莉花,得出干燥方式对茉莉花L*、a*、b*以及叶绿素含量有显著的影响,FD组整茉莉花的L*值最大,a*值和ΔE最小,叶绿素、总酚含量最高,抑制羟自由基能力最强。4种干燥方式的茉莉花总氨基酸含量为MVD+HD>HD>MVD>FD,MVD+HD总氨基酸含量最高为8.32 mg/g,是FD总氨基酸含量的1.98倍,MVD+HD总氨基酸含量、必需氨基酸含量、必需氨基酸占比均为最高。鲜味氨基酸和甜味氨基酸是茉莉花的主要呈味氨基酸,MVD干燥的茉莉花鲜味氨基酸含量最高为2.39 mg/g,占氨基酸总量的45.09%,HD、FD两组的鲜味氨基酸含量接近,MVD+HD组含量最低仅为1.73 mg/g。茉莉花甜味氨基酸排序为MVD+HD>HD>FD>MVD,芳香族氨基酸排序为MVD>HD>MVD+HD>FD。4种干燥方式的茉莉花呈味氨基酸相对含量都高于60%,说明呈味氨基酸组成茉莉花中氨基酸的主要部分。

3.2 HS-SPME-GC-MS结合电子鼻分析茉莉花挥发性成分,得出苯甲醇、芳樟醇、α-金合欢烯等是茉莉花干花的主要芳香物质,醇类在茉莉花干花挥发性成分中相对含量最大,MVD、MVD+HD和FD组茉莉花醇类的相对含量均在50%以上。4种干燥方式FD组的茉莉花醇类、酯类和醛类相对含量最高分别为53.37%、5.40%、17.99%;酮类、烷烃类、酸类在HD组中相对含量最高,烯烃类和其他类在MVD组相对含量最高,说明FD组能最大限度的保留茉莉花主要香气物质,而HD组损失最大。采用电子鼻可以有效区分4种干燥方式的茉莉花,主要表现在无机硫化物和甲基类短链化合物上,同时醇类、醛酮类和氮氧化合物也存在一定差异。综合表明,FD干燥的茉莉花品质和风味最佳,可开发成高端茉莉花产品;但真空冷冻干燥存在能耗大,MVD+HD便于实现产业化生产,可作为茉莉花一种较理想的干燥方式。本研究对茉莉花干燥及后续产品的开发提供理论参考和实践借鉴。

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