水果香气成分分析与评价

水果香气成分分析与评价

香味通常指能通过味道和感知得出的物质。从这个意义上讲,香气可能是食品特性中与健康和营养关系最密切的品质。水果的挥发性香气物质约2000种,包括酯类、醛类、内酯类、萜类、醇类、羰基化合物和一些含硫化合物。这些香气成分能客观地反映不同水果的风味特点,是评价果实风味品质的重要指标。水果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、葡萄等常见水果中各种香气物质的鉴定与含量的测定。80年代的研究重点为具体化合物对水果香气的感官贡献。进入90年代,随着高精密测试仪器的发展,香气成分的研究也更加广泛深入,香气成分生物合成途径及其相关酶的研究,栽培条件、外界环境因子和采后处理对水果香气形成的影响研究相继出现。本文综述水果香气成分的研究进展,并对今后的研究目标提出建议。1水果中理化性质的组成根据人对不同化学结构的香气成分的感官效果,水果香气可分为果香型、青香型、辛香型、木香型、醛香型等。果香型(fruitynote)化合物是指那些有成熟水果香气且伴有甜气味的物质,如乙酸丁酯、乙酸乙酯、己酸乙酯、酪酸戊酯等各种酯类物质,内酯类物质、柑橘中的香柠檬油、甜橙油等,都属于果香型化合物。成熟水果释放出的怡人的香气主要为果香型。青香型(greennote)化合物指具有绿色植物青香气,能使人联想起刚采摘下来的草或树叶的香气的物质,C6及C9的醛类、醇类物质是青香型化合物的代表。C7～C12的脂肪族醛类是醛香型(aldehydenote)化合物的重要代表。在果实生长发育过程中以产生青香型和醛香型气味的物质为主。不同的水果各有其特征香气,而且即使是相同品种水果的香气也会由于气候、水土、管理措施等方面的差别而有所不同。这种差异不仅是因为组成香气成分的化合物种类不同,更重要的是因为各种香气成分组成比例不同。人们正是通过特征香气的差异对水果加以区别(表1)。2途径识别并发挥主要成分的作用每一种挥发性成分对水果香气的贡献取决于它的风味阈值(threshold),即指人的嗅觉器官能感受到的该化合物所需的最小浓度值。阈值越大的化合物,越不易感觉到,阈值越小的化合物,即使浓度很低时也能感觉到。例如,与植物青香气有关的反式-2-己烯醛和顺式-3-己烯醇,其阈值分别为0.02mg·kg-1和0.07mg·kg-1,微量时就可以感觉到它们的存在。水果中香气成分的浓度并不是越高越好,有的物质在低浓度时表现为怡人的香气,而在高浓度时表现相反的作用。另外,人对水果发出的香气感觉并不是一种或两种化合物单独的效果,而是多种香气成分共同作用的结果。其中几种特征香气成分对果实风味品质起着更重要的作用。自然成熟的水果散发出怡人的香气,而未成熟或人工催熟的水果却没有令人甜香的感觉。因此如何增加果实中果香型化合物的含量,减少生味,是提高果实品质的关键之一。3光照对c6c30的影响水果香气物质的形成是一个动态的过程,其种类和含量受环境、栽培、采后贮藏条件、特别是采收成熟度等因素的影响。未充分成熟的桃果实以C6醛类和醇类等青香型的物质为主,随着果实成熟,这些醛类和醇类物质浓度下降,而C6～C10的γ-内酯、δ-癸内酯和芳樟醇等具有果香味的成分明显增加,并在成熟果实中达到最大含量。草莓、葡萄和香蕉等多种果实的特征香气成分也均随果实成熟而出现并积累。光照强度比光质更能影响果实香气物质的积累,适度光照有利于桃果实香气物质的合成,光照过强(全日光)或过弱(15%全日光)则会降低其积累。苹果果实在光照强度为53%全日光时形成果香型的酯类最多,套袋则减少其积累。遮光过度会降低葡萄果实萜类等香气物质的含量,而适度的自然遮光对萜类和挥发性酚类物质无显著影响。呼吸跃变高峰前4周苹果果实释放的香气很少,总量不及呼吸高峰期的十分之一。另外,采后贮藏温度、湿度和气调条件下的气体组成等也影响香气物质的合成和积累。4乙烯作用抑制剂乙烯作为植物成熟激素,在诱导和促进跃变型果实成熟和衰老等生理过程中起到非常重要的作用。香气物质作为果实成熟生理指标之一,与乙烯密切相关。研究发现,外源乙烯能增加跃变型甜瓜和苹果特征香气物质的积累;乙烯作用抑制剂1-MCP能减少杏、苹果、甜瓜和香蕉等果实果香型香气物质的含量。另外,乙烯合成关键酶-ACC合成酶的负调节作用,减少了红熟番茄果实和甜瓜呼吸跃变期的乙烯释放量,从而导致较低水平的香气物质积累。5前体物质的氧化水果香气物质属于果实的次级代谢产物,是由脂肪酸、氨基酸、碳水化合物等作为前体物质,在果实的生长发育过程中经过一系列酶促反应而形成的。5.1水果青ph的来源脂肪酸是形成水果香气物质的主要前体物质,支链脂肪族醇、醛、酮和酯类物质主要来源于脂肪酸的代谢。水果的青香型气味主要来自C6和C9的醛类及醇类物质,它们是由前体物质脂肪酸经LOX(脂氧合酶)途径逐步地过氧化、裂解及还原作用形成的。脂氧合酶是LOX途径中的关键酶,已经在很多植物系统中得到纯化与鉴定。5.2氨基酸代谢氨基酸的代谢可以产生脂肪族、支链或芳香族的醇类、羰基化合物、酸类和酯类。果实中酯香型、果香型的特征香气成分多数从氨基酸代谢产生。氨基酸的代谢途径中存在两步共同的酶反应:转氨基作用和脱羧基作用,其关键酶分别为转氨酶和丙酮酸脱氢酶。氨基酸代谢途径中的酶活性和底物的专一性决定了水果香气成分在种类和含量上的不同。5.3甲羟戊酸焦磷酸盐ipp的合成在以碳水化合物为直接前体的产物中,葡萄果实香气的组成成分萜类和呋喃酮是代表性的挥发性香气物质。萜类是经类异戊二烯途径产生的,单萜的生物合成的前体物质是甲羟戊酸(MVA),经过一系列反应,最终经脱羧酶作用生成萜类的基本C5单位—异戊烯焦磷酸(IPP)。MVA被认为是单萜类合成的第一前体物质,由3分子的乙酰-CoA合成。途径的中间产物GPP是单萜类的直接前体,关键步骤是GPP的环化作用。5.4怡人香精,重水果酯类是通过上述各代谢途径生成的醇类和酰基-CoA在酯化作用下形成的,对水果的怡人香气有重要贡献。酯类形成过程中有两个关键酶:乙醇酰基转移酶(AAT)和酯酶。AAT的作用机理是催化酰基CoA中的酰基转到相应的醇上,而酯酶的作用主要是水解酯类。6不同提取方法的对比试验香气物质都具有挥发性,按最易挥发至最不易挥发的顺序分为顶香、中段香韵和尾香三个阶段。例如,芳樟醇、顺式-2-己醇、乙酸戊酯属于顶香香气成分,苯乙醇、柠檬醛、乳酸乙酯属于中段香韵,δ-癸内酯、C14醛、C16醛属于尾香。随着分析仪器的迅速发展,特别是气相色谱—质谱联用技术(GC-MS)的应用,香气成分的分析水平得到了很大提高。香气成分研究的发展与分析测试手段的发展息息相关,香气成分提取技术则直接影响其定性和定量分析结果。对于传统的样品前处理技术,国内外有大量的文献报道,应用在水果上的有液—液萃取、顶空吸附法、超临界萃取、动态顶空吸附法、溶液萃取法等。但这些方法都不同程度地存在着一些缺点,特别是用于研究新鲜水果的挥发性成分时,往往会引起某些成分化学结构或含量的变化。近年一种新型的香气成分提取方法—固相微萃取(SPME)法诞生,它是20世纪90年代初期由Pawloszyn研究小组发明的,通过吸附/脱附技术,特别适合萃取微量的挥发、半挥发性物质。该方法克服了一些传统样品处理技术的缺点,且无需有机溶剂,具有费用低、操作简单、灵敏度高、重现性好、节约样品制备时间、安全等优点,集采样、萃取、浓缩、进样为一体,能够与气质联用仪或液相色谱仪联用。这种方法已被应用在葡萄、香蕉、芒果、桃、猕猴桃和柑橘果汁等水果的香气成分测定上。7香气成分的动态变化及相关酶的活性规律的研究随着我国经济的发展和加入WTO,果实品质越来越受到人们的重视,水果香气的研究已成为引人注目的课题。目前虽然取得了一些进展,但现有研究大都仍徘徊于不同品种、不同果类香气组分的分析,各种香气物质组分差异及其含量比率等问题上,而对香气成分的形成与代谢途径及其相关酶的生理功能等研究得很少。因此今后应加强香气成分形成动态变化及相关合成酶的活性规律的研究,这有助于深入认识香气形成的实质,达到控