石榴汁特征呈香物质解析与异味形成机制研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dfjixie2010
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石榴(Punica granatum L.)是陕西特色果蔬资源,在以鲜食为主的贮藏保鲜技术创制的进程中,石榴汁加工成为其产业化延伸的主要途径。然而,传统石榴汁加工过程中风味品质劣变问题成为目前亟待解决的瓶颈,如何科学明晰石榴汁中关键呈香物质,并深入诠释其风味品质异化机制,已成为石榴汁产业化技术创制首要解决的关键科学问题。本研究以西安临潼种植的大红甜(DP)、临选1号(LX)、鲁裕蛋(LP)、天红蛋(TP)4个品种石榴为原料进行鲜汁样本制备,首先采用HS-SPME-GC-MS对不同品种的石榴进行挥发性物质解析,结合GC-O、OAV、香气重组、缺失等方法准确鉴定石榴汁特征呈香组分;并采用OPLS-DA、PLSR分析技术结合单体缺失试验验证确定石榴汁聚呈异味的贡献组分,并对其形成历程进行推测验证。该论文可为石榴汁风味品质调控技术创制提供理论依据和技术支持。具体研究结果如下:(1)首先采用GC-MS分析技术并结合质谱(MS)、保留指数(RI)和标品验证(St)等方法对石榴汁挥发性化合物进行多重定性,并通过外标绝对定量分析不同品种石榴汁挥发性化合物的含量差异。研究结果显示,不同样本中所鉴定出的39种挥发性物质中有20种为共有化合物,主要为烯烃类、醇类和醛类物质;四种石榴汁挥发性化合物含量存在显著差异,大红甜(DP)中烯烃类、醛类物质含量最高,而临选1号(LX)中醇类物质占绝对优势;结合描述性感官分析确定“花香味”、“果香味”、“草香味”、“木香味”、“泥土香”以及“甜香味”为石榴汁的特征香气属性,以此对比解析了不同品种石榴汁风味属性差异,研究发现大红甜(DP)石榴汁各风味属性和整体风味轮廓呈现度鲜明。(2)在结合HS-SPME-GC-MS对挥发性物质进行全面诠释的基础上,通过GC-O嗅辨技术对石榴汁进行香气识别与感知强度评测。研究发现1-辛烯-3-醇在以蘑菇清香高度拟合石榴汁整体风味轮廓的同时,己醛、芳樟醇、壬醛、柠檬烯、顺-3-己烯-1-醇、β-蒎烯和萘也表现出较高的香气强度;结合单体物质外标绝对定量与OAV值分析结果,深入分析四种石榴汁样本中特征呈香组分间的差异性,大红甜、临选1号、鲁裕蛋和天红蛋各石榴汁样本中OAV≥1的物质分别有11、10、8和7种,其中,1-辛烯-3-醇(蘑菇味)、芳樟醇(花香味)、柠檬烯(甜香味)、己醇(果香味)、顺-3-己烯-1-醇(草香味)、己醛(草香味)、壬醛(草香味)和庚醇(泥土味)等特征呈香物质对大红甜(DP)石榴汁整体风味属性具有突出贡献作用;再次结合香气重组与缺失试验对大红甜(DP)特征呈香物质贡献效应进行验证,结果发现β-月桂烯、柠檬烯、己醇、顺-3-己烯-1-醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇和己醛对“木香味”、“甜香味”、“草香味”等属性具有重要作用。(3)以大红甜(DP)为原料实施石榴汁样本制备,研究不同杀菌方式与石榴汁风味物质组成及感官属性间的效应关系。研究结果表明,煮沸杀菌(BS)、巴氏杀菌(PJ)、超高压杀菌(HPP)和超声杀菌(US)四种不同处理方式对石榴汁风味物质组成及感官属性具有显著影响,尤其是在BS和PJ样本中“果香味”、“木香味”、“草香味”、“泥土香”和“花香味”等感官属性的感知度明显降低,在“香甜味”凸显的同时,也伴随“蒸煮味”属性聚呈效应发生,其中PJ样本在“蒸煮味”属性上表现尤为明显;而BS样本虽能有效弱化异味属性的呈现,但其本真风味轮廓亦未得到明显拟合;通过HPP和US处理后的果汁样本,其香气物质组成和整体感官属性与鲜果汁具有高效拟合趋向。采用HS-SPME-GC-MS检测技术结合GC-O嗅辨技术,明晰不同杀菌样本关键呈香组分的变化规律:不同杀菌样本间关键呈香组分的种类与含量存在显著差异,其中PJ和BS中烯烃类、醇类、醛类物质种类与含量均显著减少,同时形成具有“煮土豆味”的二甲基硫醚以及“辛辣味”的糠醛和4-乙烯基愈创木酚等异味物质。(4)采用正交偏最小二乘判别分析OPLS-DA结合PLSR等多重变量解析方法,明确不同杀菌处理的石榴汁样本中呈香或异味物质与感官属性间的效应关系。预测变量投影重要性(VIP)、气味活性值(OAV)分析结果显示,二甲基硫醚、糠醛、α-松油醇、4-乙烯基愈创木酚、己醛、α-萜品烯、柠檬烯和己醇等8种物质在热杀菌和非热杀菌处理样本中具有明显差异,其中二甲基硫醚、糠醛、α-松油醇、4-乙烯基愈创木酚在热杀菌样本中含量明显增加,而己醛、α-萜品烯、柠檬烯和己醇等物质在非热杀菌样本中却损失较少,此结果可为热杀菌和非热杀菌石榴汁智能化识别方法构建提供新颖借鉴;为深入阐明各样品中OAV≥1特征呈香组分、感官属性与杀菌方式间的效应关系,通过PLSR分析发现,HPP、US杀菌样本与己醇、柠檬烯、芳樟醇、β-蒎烯、β-月桂烯、γ-萜品烯和己醛等关键物质聚呈存在明显效应关系,此两种杀菌方式集中呈现了石榴汁“木香味”、“花香味”、“草香味”、“果香味”等主要香气属性,而BS、PJ杀菌样本因与二甲基硫醚、4-乙烯基愈创木酚、糠醛、α-松油醇等组分存在显著相关性,而表现出较强的“蒸煮味”感知度,且弱化了石榴汁本真风味品质。科学诠释异味物质的转变历程是石榴汁风味品质调控首要解决的问题。(5)采用异味组分浓度梯度感官试验,对比分析各异味组分对石榴汁整体风味轮廓的影响;研究结果表明与4-乙烯基愈创木酚(2M4VP)、糠醛和α-松油醇等异味组分相比,二甲基硫醚(DMS)回填量为170 μg/kg时,鲜石榴汁在本真风味明显丧失的同时“蒸煮味”更显突出,从而证实石榴汁中DMS对蒸煮为趋化起明显导向作用;据现有研究推测石榴汁中甲硫氨酸可能是DMS的前体物质,在石榴汁中添加甲硫氨酸进行果汁热加工模拟验证,结果发现甲硫氨酸的添加量与DMS生成量存在正向相关性,据此推断甲硫氨酸在石榴汁热加工体系中可能通过甲基转移酶等催化而转变为S-甲基甲硫氨酸,顺次通过酸环境质子化、二甲基磺基水亲核取代生成二甲基硫醚,从而导致“煮土豆味”属性递呈。该论文研究结果可为后期石榴汁异味形成机制深入解析和风味品质调控技术研究提供理论依据和技术支持。
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