小浆果香气成分研究

小浆果香气成分研究进展

牛红霞学号：120410254园艺学院小浆果小浆果是指果实相对较小、柔嫩多汁的一类果树的总称。果树多为灌木，少部分为小乔木、藤本和多年生草本植物。主要包括黑穗醋栗（RibesnigrumL.）、树莓(Rubus)、越橘(Vaccinium)、茶藨子(Ribes)、沙棘(Hippophae)、蓝靛忍冬(Lonicera)、草莓(Fragaria)、五味子(Schisandr)、酸浆(Physalis)等。小浆果营养丰富、风味独特，是当前各国热衷开发和利用的“第三代”水果。研究意义

小浆果果实中富含的各种香气成分对果实风味起重要作用。香味是评价果实品质的重要指标。了解香气成分的种类、组成比例、化学性质，将有助于揭示果实及其加工品风味形成的机理。有关果实中挥发性物质的研究越来越受到关注，并已成为果品及其加工品品质研究的重要领域之一。对果实气味的识别是辨别果实品质最直接、快捷的方法。对果实的深加工及香气成分的应用。目录小浆果香气成分的构成小浆果香气成分的影响因素小浆果香气成分的分析方法小浆果香气成分的应用几种小浆果香气成分研究进展一、香气成分的构成1.1香气成分的构成水果中的香气成分大约有2000种，主要芳香组分包括萜烯、一元醇、萜烯醇、酸、酯、醛和酮等。它们以一定比例存在，并构成了各种水果及不同品种的特有风味。可以区分不同果品、也是判断加工品质量的一个决定性因素。1.2香气成分的分类从化学结构上可分为：酯类、醛类、醇类、内酯类、萜类、酚类、醚类和一些含硫化合物等。根据人对不同化学结构的香气成分的感官效果，又可分为：果香型(fruitynote)、青香型(greennote)、辛香型、醛香型(aldehydenote)、木香型等(Drawert等，1966)。二、小浆果香气成分的影响因素小浆果的香气成分随着果实的生长、发育逐渐合成，受果实种类、果实品种、成熟度、贮藏条件以及加工条件的影响。

人们所感觉到的香气与果实中香气化合物的种类、阈值有关。2.1小浆果品种不同种的小浆果的香气成分的物质组成和含量间有差异；同一种而不同品种的小浆果挥发物质的种类和浓度也不同。沙棘不同种的沙棘挥发物组成显著不同，在芬兰产沙棘中主要挥发成分是低级脂肪酸酯，而中国沙棘含大量的脂肪醛。不同品种的沙棘挥发物组成和含量也不同，每一个品种有其特征的挥发性化合物。芬兰沙棘品种‘Vaya’和‘Chuiskaya’中3-乙基丁酸甲酯和3-甲基丁醇的含量很高，但在品种‘Raisa’中含量很低，甚至无法分离出来。而对越橘而言，欧洲越橘(V.myrtillus)与高丛越橘(V.corymbosum‘Rancocas’)的香气显著不同，而笃斯越橘(V.uligionsum)香气最弱。试验发现在意大利栽种的6个越橘品种中‘Bluetta’(美国,极早熟)挥发物的含量最高，而‘Lateblue’(美国,晚熟)的含量最低。在树莓的不同品种中挥发物含量也存在差异，品种‘Newburgh’(美国)挥发物含量仅是‘No2vost’(美国)的1/3，并且含有较多的萜类，而后者含有较多的醇和羰基化合物。不同树莓品种的特征挥发性化合物——树莓酮含量也有不同，‘Willamette’(美国,早熟)的树莓酮含量高达170μg·kg-1，而‘Canby’(美国)和‘Royalty’(美国)两品种含量不超过30μg·kg-1。

2.2果实的成熟度

香气成分的产生与果实成熟度密切相关，在小浆果果实成熟的过程中香味挥发性物质呈现逐渐增加的趋势。较早时学者们认为，黑穗醋栗成熟过程中单萜类化合物的含量保持相对稳定，而倍半萜类化合物则呈现微量增加的趋势。稍后的试验却发现单萜和倍半萜在黑穗醋栗成熟过程中含量均有不同程度的降低，但是单萜烯醇化合物的含量却增高了。单萜烯类碳氢化合物、醇类和酯类等物质的变化集中在果实糖积累的阶段。在黑穗醋栗果实成熟过程中的不同阶段，同一种挥发性物质的变化也不同。在品种‘BenHope’(英国,极晚熟)成熟过程中，当果实颜色从绿色变为黑色时(+)-β-蒎烯含量稳定不变；当果实由黑色的完熟阶段到过熟阶段时(+)-β-蒎烯含量增加。

越橘果实从绿色到中熟直至完全成熟过程中，反式-2-己烯醇、反式-2-己烯、顺式-3-己烯醇、α-萜品醇和β-石竹烯等挥发物的浓度均降低。但是，芳樟醇和香叶醇在中熟或完熟果中的含量高于绿色果。兔眼越橘(V.ashei)成熟过程中，低分子量的挥发物含量降低，而高分子量的挥发物则升高。

在树莓着色和成熟过程中，香味挥发物也逐渐增加。树莓品种‘LloydGeorge’在成熟过程中，萜类化合物浓度升高，酯类的含量增加缓慢，果实达到成熟后香叶烯的含量达到最高。在‘RosedeCotedor’品种成熟过程中，有香味活性的萜烯类也升高，果实充分成熟后，这些化合物变化平稳。‘GlenProsen’果实成熟过程中，莰烯(camphene)、β-香叶烯、柠檬烯、α-水芹烯(alpha2phellandrene)、α-蒎烯、α-紫罗酮、β-紫罗酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、2-甲基-1-丁醇(22methyl212butanol)和顺式-3-己烯醇的含量都稳定增加。而树莓的特征挥发性化合物—树莓酮的合成、积累与花色苷和可溶性固形物相关，在果实成熟后期富集速度很快。

2.3采后处理

在贮藏、销售期间，小浆果鲜果需要保持良好的风味，尽量减少果实营养成分的损失。在小浆果的果实采后有些挥发物会重新合成，有些挥发物则会挥发掉，最终导致挥发物的构成不断发生变化。不同果实的储存条件是不同的。果实的香气成分会随着采后处理方式的不同而发生改变。采用气调贮藏和改良气调包装能适当延长小浆果的贮藏寿命，减缓浆果腐烂，提高品质。但在气调贮藏过程中，如果O2浓度太低，CO2浓度太高，就会导致果实发酵，产生过量乙醇、乙醛和乙酸乙酯，使果实出现异味。黑穗醋栗的气调研究采用气调贮藏能改善黑穗醋栗的贮藏寿命。黑穗醋栗可以耐受相对较高的CO2浓度，最高达30%时对风味和品质没有影响，试验表明20%CO2是最适宜的气调贮藏浓度。但是与高浓度CO2相比，O2浓度降低无法延长黑穗醋栗的贮藏寿命，反而导致了乙醇大量产生。越橘的气调储藏研究越橘在气调储藏时，当CO2浓度超过10%时，可以减少鲜越橘的腐烂，但CO2浓度太高，则会破坏其风味。‘Bluecrop’(美国,中熟)越橘果用改良气调包装存放12d后，当CO2浓度超过20%时，果实风味降低即出现怪味。将‘Burlington’越橘分放在CO2浓度为0%、15%和25%，O2浓度为15%的条件下贮藏，存放6周后发现越橘在CO2浓度为25%的条件下出现危害，虽然风味挥发物—丁内酯(butyrolactone)和苯甲醛没有受到影响，但是乙醇和乙酸乙酯的含量明显增加，分别比不作CO2(0%)处理的果实提高18倍和25倍，影响了越橘的风味。而在CO2浓度15%时这4种挥发物均未发生明显变化。2.4小浆果的加工小浆果加工过程中由于受到加热、杀菌、过滤等加工工序的影响，一些低沸点的挥发性成分损失。藤卷正生等研究，草莓浆在120℃、30min加热处理，产生二甲硫醚、乙醛、异丁醛、吠喃和糠醛等。Lambert等发现200Mpa/20min和500Mpa/20min处理的草莓香气成分与未经超高压处理的草莓的香气成分无显著差异，仅香气浓度略有变化。蔡同一(1999)等采用SDE法研究了超滤技术对草莓汁主要芳香成分的影响。结果发现，草莓汁经超滤后酯类、醇类、酸类香气成分都不同程度地损失。三、香气成分分析方法果实香气成分的研究最早出现在20世纪60年代，早期的报道多见于草莓、葡萄等常见水果中的各种香气化合物的鉴定与含量的测定。80年代的研究重点则放在具体化合物对果实香气的感官贡献方面。进入90年代，随着高精密仪器的发展，香气成分的研究更加深入广泛，香气成分生物合成途径及相关酶的研究，栽培条件、外界环境因子和果实采后处理对香气形成影响的研究相继报道。但是无论分析仪器如何发展，果蔬风味物质提取是芳香物质分析的关键步骤，选择适当的前处理方法是芳香物质准确分析和得到真实反应的前提和主要限制因子。3.1香气成分提取方法溶剂浸提法溶剂提取法可直接从食品中萃取、分离挥发性物质，或从蒸馏的水溶液中萃取挥发性物质。它提取的原理是挥发性物质在溶剂相和食品或溶剂相和蒸馏液中的分配系数不同。该方法可以通过选择不同的溶剂有针对性地提取香气成分。此方法曾用于哈密瓜的香气成分的提取(宛晓春等1997)和猕猴桃果实的香气成分的变化(涂正顺等2001)。超声波法研究表明，利用超声波产生的强烈振动、大的加速度、强烈的空化效应、搅拌作用等，可以加速目标有效成分近入溶剂，从而提高提取率，缩短提取时间，并且免去高温对目标成分的影响。通过分离、纯化，以得所需的化学成分。与常规提取法相比，该法具有实验设备简单、操作方便，提取时间短、产率高、无需加热等优点。徐雅琴等的研究结果表明，采用超声波法提取酮类物质，确定最佳提取条件是：95%乙醇溶液，固液比为1∶8(g/mL)，超声波功率360W，提取45min，提取量为220.4μg/g。

超临界二氧化碳萃取法使二氧化碳气体在特定超临界状态下与天然原料接触，有关天然成分就会溶解于超临界二氧化碳流体之中，使得目标成分与原料相分离，然后通过减压或升温，将超临界流体萃取的有效成分在分离器中分离出来。超临界二氧化碳萃取安全、无毒，不会改变提取物的反应活性，因此被称为绿色生物分离技术，是当今世界上能够用于规模生产的最先进的分离萃取技术。吹扫捕集法吹扫捕集是让吹扫气体（纯度大于99.998%的N2）以密集和细小的泡状形式通过待分析的样品基体，待测组分被吹扫气带出样品并吸附收集于捕集阱中；吹扫过程完成后，加热捕集阱，气体由捕集阱中解析并被传输至气相色谱仪（GC），气相色谱仪将输入的不同成分分离并检测。吹扫捕集法作为样品的前处理方式，以其取样量少、富集效率高、受基体干扰小、容易实现在线检测等优点，自1974年Bellar和Lichtenber首次发表有关吹扫捕集色谱法测定水中挥发性有机物论文以来，一直受到环境科学与分析化学界的重视。该方法抽提条件比传统的水蒸气蒸馏和有机溶剂抽提法更为温和，可以使一些热敏感、易水解的成分分离开。陈计峦(2002)使用该方法提取新疆库尔勒香梨蒸馏酒的香气成分，但是使用过程中发现此方法的缺点是吹扫时间长，得到的香气物质浓度低。固相微萃取原理:将纤维头浸入样品溶液中或顶空气体中一段时间，同时搅拌溶液以加速两相间达到平衡的速度，待平衡后将纤维头取出插入气相色谱汽化室，热解吸涂层上吸附的物质。被萃取物在汽化室内解析后，靠流动相将其导入色谱柱，完成提取、分离、浓缩的全过程。郭静等人用该方法在猕猴桃中共提取出酯类43种、醇类23种、酸类6种、其他香气成分10种，共计82种香气物质，优于同类文献报道值。它的优点是香气特征的再现性较好，能迅速处理大量样品。缺点是对热敏性物质依然有影响。

3.2香气成分的定性定量分析一般采用气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）、质谱（MS）、红外光谱（IR）等方法对香气成分进行定性分析。利用气谱和高效液相色谱对香气成分定性，在有标样的前提下，依据保留值来作分析。由于个别组分与标样可能具有相同保留值或两个以上组分未能很好分开，同时出现一个峰，所以须更换极性不同的色谱柱，在不同类型的色谱柱上进行分析，并使用特定检测器对个别组分进行定性和确认。香气成分复杂，用一种方法鉴定不可能完全准确，而需要多种方法联合使用，相互补充，相互印证，来提高鉴定结果的全面性及准确性。如常用气谱-质谱（GC-MS）联用技术测定果品、食品等的香气成分，进行定性定量分析。除上述技术外，核磁共振（NuclearMagneticResonanceSpectroscopy）、紫外光谱（UltravioletSpectrometry）等技术在特征物质、新物质、大分子物质的结构鉴定方面也发挥着独特的作用。王佳佳等人采用顶空固相微萃取和气质联用技术（HS-SPME／GC-MS），分析红树莓（哈瑞特斯）果实中挥发性成分，鉴定出16个组分，相对含量占总挥发油总峰面积74.72％，其主要挥发性成分为2-庚醇(E)-4-（2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基）-3-烯-2-酮、(E)-4-(2,6,6-三甲基-2-环己烯-1-基)-3-丁烯-２-酮、α-蒎烯等物质。四、小浆果香气成分的应用由于小浆果柔嫩多汁的特点，其香味清新诱人，能够应用在食品、化妆品等领域。市售的食品中，国内知名食品企业于09年出品的一款冰淇淋是树莓口味的，并添加了果肉，其风味香中带甜，清新爽口。法国著名的香水品牌在2005年推出的一款限量版女士香水中，添加了树莓香味物质，使其香调前味呈现出清新花果香。日本著名化妆品品牌旗下的润唇膏中也有树莓香型。而英国知名护理品零售商推出的树莓身体滋养霜中，添加的是纯正的树莓萃取液，可滋润皮肤，且散发出树莓的香味，其基调令人陶醉。宣景宏研究表明，树莓香味成分对病虫害具有一定的拮抗作用，通过研究其挥发性成分可能为树莓优良果实品质和抗病虫害种质的寻找和筛选提供线索。四、几种小浆果香气成分研究进展4.1黑加仑（黑穗醋栗）

黑穗醋栗(RibesnigrumL.)是虎耳草科茶藨子属多年生灌木。黑穗醋栗的芳香成分复杂，已鉴定出的香气成分有200多种，以脂族酯、萜烯类、醇类为主。其中单烯萜和倍半萜占芳香物质总量的80%，含量较多的成分是△3-蒈烯(75.9%)和石竹烯(11.6%)。黑穗醋栗果实通常散发一种独特的香气。以溶剂浸提的方法测定黑穗醋栗的风味物质结果表明，黑穗醋栗的挥发物组成主要是低沸点、挥发性强的化合物，如:丁二酮、丁酸乙酯、桉树脑、芳樟醇、4-柠檬烯醇、α-萜品醇、4-萜品醇。其中对黑穗醋栗的特征香味有重要影响的化合物是：丁酸甲酯、丁酸乙酯、桉树脑、丁二酮和一种具有特殊香气的微量成分。经研究发现，这种特殊香气的化合物是4-甲氧基-2-甲基-2-巯基丁酮。该化合物在水溶液中阈值为6～10mg·L-1。对黑穗醋栗鲜果的研究发现,黑穗醋栗果实中除了大量的萜类化合物外还有一些重要的脂族酯也对果实香味起重要作用。4.2沙棘

沙棘(HippophaerhamnoidesL.)为胡颓子科沙棘属，是一种落叶性灌木。成熟果实能释放出令人愉悦的芳香气味，其香味组成以酯类为主，还含有一些萜类、醇类、酚类、醛类、酮类以及有机酸。从沙棘果实中分离出了60种香气物质，香气物质的总含量为36mg·kg-1。含量最多的组分为酯类，尤其是乙酯和3-甲基丁酯。有人分析了沙棘制成的沙棘精油的香气成分，共鉴定出30种化合物，主要是脂族酯、醇类和一些碳氢化合物，其中含量最多的是十二癸烯酸乙酯、辛酸乙酯、癸醛、癸酸乙酯、十二烷酸乙酯。在7种沙棘冷冻果中分离出了45种香气成分，酯类、醇类和酸类的含量丰富，其中2-乙基丁酸甲酯、3-乙基丁酸甲酯、己酸乙酯、3-甲基丁基-3-丁酸甲酯、辛酸乙酯及3-甲基