冷磨橙皮油及其离心分离废水中挥发性和特征香气成分研究

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甜橙精油是柑橘深加工领域重要的产品之一,广泛存在于甜橙外果皮的油胞中,具有令人愉悦的独特芳香风味,香气源于其中所含的挥发性物质,其主要由萜烯类、醇类、醛酮类和酯类组成。此外,甜橙精油还具有抗癌、抑菌、抗氧化、消炎和抗病毒等作用,因此也被广泛应用于化妆品和医药行业。重庆是我国主要的甜橙优势产区和加工基地,成规模的柑橘加工企业4-5家,加工体系较为完善,甜橙皮精油也是很重要的高附加值产品之一。目前冷磨法是生产高品质甜橙精油的主要方法,所得精油成分最接近于天然组成,其香气品质更接近于新鲜果香,具有很大的商业价值。根据产业发展和技术提升的需要,本文研究了重庆主栽晚熟甜橙冷磨精油的挥发性及主体香气物质的组成和含量等特征,并进一步对冷磨橙皮油生产工艺中离心废水与精油的挥发性物质和特征香气成分进行差异分析,以期为开发晚熟甜橙精油资源、提升晚熟甜橙的产品附加值提供科学参考。本文主要研究内容和结果如下:(1)采用顶空固相微萃取-气质联用技术(headspace solid-phase micro-extraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)结合保留指数(retention index,RI)对3种冷磨精油(cold-pressed oil,CPO)中挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)进行定性与定量分析,奥林达、五月红、血橙3个品种CPO中分别鉴定出64、67和65个挥发性物质,总挥发性物质浓度分别为56403.84μg/m L、62734.20μg/m L、55450.04μg/m L,发现其均以单萜类、醇类、醛酮类等物质为主,都有柠檬烯含量低的优势(<86%m/m);奥林达CPO醇类物质含量更高,五月红和塔罗科CPO分别含较多的单萜和醛酮类物质。(2)通过计算香气活力值(odor activity values,OAV)比较不同CPO的主体香气成分,发现3种CPO最主要的香味贡献物质较相似,包括对伞花烃、辛醛、己醛、壬醛和芳樟醇等19个共有成分;进一步计算每种香气属性总OAV,发现各香气属性所包含物质的总OVA在各样品中的比例存在显著差异(p<0.01),但均以橘香和脂香类物质为主,松香和花香类物质总活度以奥林达CPO为最高,青香类物质则以塔罗科CPO最高。(3)油水分离是冷磨法生产柑橘皮精油的关键步骤。分别对伏令夏橙油生产过程中两次离心废水(aqueous effluent I&II,AE I&II)和所得冷磨精油中的挥发性有机物进行定性与定量分析,比较其差异,结果表明AE I、AE II和CPO样品中分别鉴定出75、72和63个VOCs(共77个),其中CPO缺失了乙醇、(Z)-2-戊烯-1-醇、乙酸乙酯、2,3-丁二酮及(E)-2-戊烯醛等11个水易溶成分;大部分VOCs在精油中的浓度更高,约为废水中的30~50倍,但以总体积计则废水中VOCs总含量高于CPO。(4)采用气相色谱-嗅觉法(gas chromatography-olfactometry,GC-O)和感官评价分析冷磨精油和离心废水间的特征挥发性成分和香气属性差异。GC-O检测结果显示,共检测到16个香气成分,包括6种醛类、7种萜类和1种醇类物质及不确定物质2个,在3个样品中嗅闻强度普遍较高的物质有β-月桂烯、D-柠檬烯、辛醛、芳樟醇、癸醛等。感官评价结果表明不同样品同种属性(除松香外)之间都具有显著性差异(P<0.05),AE I的花香强而橘香弱,AE II脂香和松香最强,而花香最弱,CPO青香和橘香感官属性突出,得分最高,而脂香较AE I和AE II较弱。通过GC-O结果得到风味轮廓图,与感官评价结果对比发现,青香、花香和脂香3种属性在两种分析结果间呈现较好的对应关系。(5)对冷磨精油、第一次离心废水和第二次离心废水3个样品的挥发性化合物进行香气活性值(OAV)研究和重组实验。结果显示共25个挥发性物质OAV大于1,其中辛醛、壬醛和癸醛等醛类物质OAV值普遍属于中等偏上水平;结合GC-O结果最终筛选出14个最重要的香气活性物质,为己醛、α-蒎烯、β-月桂烯、α-萜品烯、D-柠檬烯、壬醛、对伞花烃、萜品油烯、辛醛、芳樟醇、香茅醛、癸醛、橙花醛和瓦伦西亚橘烯;重组实验结果表明,重组样与原样的整体感官轮廓比较接近。
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