菠萝原汁真空微波浓缩前后挥发性成分变化研究

吴继军， 徐玉娟， 肖更生， 唐道邦， 温 靖， 林 羡

(广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广东广州 510610)

菠萝原汁真空微波浓缩前后挥发性成分变化研究

吴继军， 徐玉娟， 肖更生， 唐道邦， 温 靖， 林 羡

(广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广东广州 510610)

菠萝浓缩汁是菠萝最主要的加工产品，在常规的加热浓缩过程中通常伴随着易挥发的香气成分损失．为了探明最容易挥发损失的香气成分，同时建立一种鉴别菠萝汁饮料是由鲜榨菠萝汁还是由菠萝浓缩还原汁生产的方法，进行了菠萝原汁的真空微波快速浓缩前后挥发性成分的变化规律研究．采用顶空固相微萃取－气质联用方法对菠萝原汁和菠萝真空微波浓缩还原汁的挥发性成分进行分析检测对比．结果显示菠萝经真空微波浓缩后消失的成分为己酸甲酯、2-甲基丁酸乙酯和罗勒烯，损失较大的几种成分分别是D-柠檬烯，十五烷以及古巴烯等．浓缩后增加的成分主要有香叶基丙酮．结果说明己酸甲酯、2-甲基丁酸乙酯、罗勒烯等成分可能是热浓缩过程中最容易挥发损失的成分，同时这些成分可作为鉴别鲜榨菠萝汁和浓缩菠萝汁还原果汁的特征性成分．

菠萝;真空微波浓缩;顶空固相微萃取;挥发性成分

菠萝又名凤梨，是最具特色的热带亚热带水果，据联合国粮农组织统计数据显示，2009年全球菠萝产量达1 824.2万t，其中中国菠萝产量147.7万t位居世界第五．菠萝果香浓郁，肉质脆嫩，汁多味甜，十分适合加工成果汁和罐头．而菠萝汁饮料通常有两种类型，一种是由鲜榨菠萝果汁生产的，另一种是由浓缩菠萝汁还原后生产的．工业化的浓缩菠萝果汁生产通常采用真空薄膜浓缩工艺，有些香气成分在加热浓缩过程中容易蒸发损失，因此在风味上与鲜榨菠萝果汁存在一定的差距．究竟在浓缩过程中损失了哪些风味成分，以及如何鉴别鲜榨菠萝果汁和浓缩还原菠萝果汁值得进一步研究．

在菠萝汁挥发性成分研究方面，Takeoka和Umano［1－2］等研究了菠萝中的芳香成分，发现不同产地不同成熟期的菠萝香味成分有所不同，酯类是重要的香气成分．王花俊［3］等采用同时蒸馏萃取法，提取菠萝果实中的香气成分，经气质联用色谱对菠萝挥发性香味化合物进行分离和鉴定，确认其中的44种成分，鉴定其主要成分为:6-十八烯酸、十六酸、3-甲硫基丙酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸、辛酸甲酯、己酸甲酯、5-乙酰基－己酸乙酯、糠醛等成分．顶空固相微萃取－气质联用方法是最常用的鉴别食品挥发性风味成分的方法［4－5］，何应对［6］等采用固相微萃取方法提取成熟菠萝的芳香物质，经气质联用色谱(GC/MS)分析，应用色谱峰面积归一法测定各成分的相对含量，共鉴定出29种芳香物质成分，约占总峰面积的91.53%，其中分离出烃类8种(27.6%)、酯类8种(27.6%)、酮类3种(10.3%)、醇类3种(10.3%)、醚类2种(6.8%)，还有酚类、呋喃、酸、杂环、胺类各一种．

菠萝的香气成分在加工过程中会产生变化，如Elss［7］等研究显示菠萝加工成果酱后，菠萝鲜果的香气成分损失很大．潘咏梅［8］等研究了菠萝汁在加工过程中挥发性风味成分的变化，加工时的热处理对香气的影响也非常明显．菠萝汁在加热后有13种鲜汁中的成分未检测到，辛酸甲酯、癸酸甲酯、辛酸乙酯等成分随着加热时间增加而减少．同时有4种新成分被检测出．毕金峰［9］等采用GC/MS技术，分别对新鲜菠萝变温压差膨化后的菠萝脆片进行香气成分检测，新鲜菠萝的香气成分以酯类物质为主，加工会使香气成分中的酯类物质大量减少，膨化前处理阶段使酯类物质从占总峰面积的95.29%减少到40.97%，膨化阶段其进一步减少到16.46%．

以上研究均涉及加热过程对菠萝挥发性成分变化的研究，而采用浓缩后检测菠萝汁前后挥发性成分变化是最直接的方法，但由于生产上薄膜浓缩方法受热处理时间较长，损失的挥发性成分种类较多，直接检测浓缩前后的成分难以判断最容易挥发损失的成分，无法突出重点．由于微波加热自内而外，具有高效快速的特点，已被应用于果汁的浓缩［10－11］．本文采用了真空微波浓缩方法，研究了菠萝原汁经真空微波浓缩后的挥发性风味成分变化，以期找出菠萝浓缩过程中最容易挥发损失的特征性香味成分，并用于鉴别鲜榨菠萝汁和菠萝浓缩还原汁．

1 材料与方法

1.1 材料

菠萝，市售皇后菠萝，糖度11.19BX;浓缩菠萝汁还原用水，双蒸水;正构烷烃标样(C6～C20)，美国AccuStandard公司．

1.2 主要仪器设备

RFM340+型糖度计，英国Bellingham+Stanley(B+S)公司;6890N/5975B型气相色谱质谱联用仪，美国安捷伦科技有限公司;固相微萃取手动进样器，美国 SUPELCO 公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS型固相微萃取纤维头，美国SUPELCO公司;RX－10ZK型真空微波浓缩设备，广州荣兴工业微波设备有限公司;气压榨汁机，蚌埠市宏宇精密机械厂．

1.3 菠萝原汁制备方法

菠萝切片后，采用气压榨汁机压榨一次，得到菠萝原汁．

1.4 菠萝原汁真空微波浓缩及浓缩还原汁制备方法

100 mL菠萝原汁放入带透气孔的500 mL玻璃器皿中，打开真空泵，启动料盘转动开关，待真空度到－90 kPa，开启微波，微波功率设置为6 kW，浓缩温度上限设为60℃，浓缩过程温度超过60℃则自动关闭微波加热，浓缩8 min后取出，菠萝浓缩汁糖度为40.69 Brix．在菠萝浓缩汁中添加双蒸水，调节到糖度为11.19 Brix．

1.5 固相微萃取分析方法

将萃取头插入GC/MS进样口中，于280℃老化1 h．分别取菠萝原汁或菠萝浓缩还原汁样品溶液5 mL放置在15 mL密封顶空样品瓶中，将萃取头通过瓶盖的橡皮垫插人到顶空瓶中，推出纤维头，于50℃下顶空萃取30 min．随后抽回纤维头，从顶空瓶上拔出萃取头，再将萃取头迅速插人GC/MS汽化室，于280℃解吸3 min，解析后立即启动采集数据程序．

1.6 气质联用色谱检测方法

色谱条件:色谱柱为HP－5MS弹性毛细管柱25 m×0.22 mm×0.33 μm．升温程序为初始温度35℃，保持 6 min，以 5℃·min－1升至 150℃，保持 2 min;以10℃·min－1升至250℃，保持3 min．汽化温度为280 ℃．载气(He)流量为1 mL·min－1．

质谱条件:电子轰击(EI)离子源;离子源温度250℃;电子能量为70 eV;接口温度为280℃;质量扫描范围为10～450m/z．

1.7 数据分析方法

通过MSD ChemStation D.03.00.611化学工作站数据处理系统，检索Nist 2005谱图库，当匹配度＞80%(最大值为100%)时，予以确认并记录该组分，并进行面积积分．

结合保留指数［12］来确定未知化合物，本实验以测定的保留指数与文献差异1%为检索尺度．

2 结果与分析

对菠萝原汁和菠萝浓缩还原汁进行顶空固相微萃取－气质联用检测，两种样品的总离子流对照图如图1，位于图上方的为菠萝浓缩还原汁总离子流图，位于图下方的为菠萝原汁总离子流图．从图1中可直观地看出菠萝原汁和浓缩还原汁总离子流图有显著的差别，其中1，2，4号峰浓缩还原后消失了，3，5，6号峰面积显著减少，7号峰浓缩后峰面积显著增加．对结果进行检索鉴定，计算了菠萝原汁浓缩前后的峰面积变化，以及变化的峰面积占总变化峰面积的百分比，结果见表1．

根据质谱库和保留指数检索，从表1可初步确定浓缩还原后消失的1号峰为2-甲基丁酸乙酯、2号峰为己酸甲酯、4号峰为罗勒烯．浓缩还原后峰面积显著减少的3号峰为D-柠檬烯、5号峰为古巴烯、6号峰为十五烷．浓缩还原后峰面积增加的7号峰为香叶基丙酮．

图1 浓缩还原汁与菠萝原汁的总离子流色谱图Fig．1 Total ion current chromatogram of aroma compounds in fresh pineapple juice and pineapple juice from concentrate

表1 菠萝原汁与浓缩还原汁中检出的组分及变化Tab．1 Detected compounds and change of fresh pineapple juice and pineapple juice from concentrate

从表1中可见峰面积绝对值减少最多的依次为己酸甲酯、D-柠檬烯、2-甲基丁酸乙酯、罗勒烯、十五烷以及古巴烯，分别占总减少峰面积的25.85%，25.07%，9.77%，9.52%，9.06%，4.38%，峰面积增加的为香叶基丙酮，增加的峰面积占总减小峰面积绝对值得2.53%．

3 结论与讨论

本文采用真空微波浓缩方法，由于微波从内往外的加热特性，浓缩速度快，可用于检测菠萝原汁中最容易挥发损失的成分．从结果可看出，鉴定出减少的挥发性成分种类比其他文献［6－9］报道的少，但采用该方法检测出的成分可能是最容易挥发损失的成分．从研究看出菠萝原汁经浓缩还原后2-甲基丁酸乙酯、己酸甲酯及罗勒烯消失，这3种成分可能是菠萝加热浓缩最容易挥发损失的成分，可以用于鉴别菠萝汁饮料是由鲜榨菠萝原汁生产的还是菠萝浓缩汁还原生产的．结果显示菠萝原汁经浓缩还原后香叶基丙酮含量增加，其增加的原因有待进一步研究．

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［8］潘咏梅，薛毅，张金泽，等．菠萝汁及其在加工过程中挥发性风味成分的变化［J］．食品与发酵工业，2007，33(5):109-115．

［9］毕金峰，方芳，丁媛媛，等．菠萝变温压差膨化干燥前后香气成分分析［J］．食品与机械，2010，26(3):35-40．

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(责任编辑:檀彩莲)

Changes of Aroma Compounds in Pineapple Before and After Vacuum-Microwave Concentration

WU Ji-jun， XU Yu-juan， XIAO Geng-sheng， TANG Dao-bang， WEN Jing， LIN Xian
(Sericulture＆ Farm Produce Processing Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510610，China)

Pineapple juice concentrate is the most popular product of pineapple．The aroma compounds reduced during concentration．To reveal the reduced and disappeared compounds，HS-SPME-GC/MS was used to detected the aroma compounds before and after vacuum-microwave concentration．There were six compounds disappeared or reduced after vacuum-microwave concentration．The disappeared compounds were methyl caproate，methyl ester of 2-methyl-butanoic acid，and cis-ocimene，and the highly reduced compounds were D-limonene，pentadecane，and copaene．But geranyl acetone increased after concentration．Therefore，the content of methyl caproate，methyl ester of 2-methyl-butanoic acid，and cis-ocimene could be used to distinguish the fresh pineapple juice and pineapple juice from concentrate．

pineapple;vacuum-microwave concentration;HS-SPME;aroma compounds

TS255

B

1671-1513(2012)06-0035-05

2012-05-21

广东省科技项目(2009B040600003，2009A060800033，2010A010500006);2011年广州市珠江科技新星专项(99)．

吴继军，男，研究员，硕士，主要从事果蔬加工方面的研究．