任二芳,罗朝丹,黄燕婷,冯春梅,邓有展,李建强*
(1.广西壮族自治区亚热带作物研究所,广西南宁 530001)
(2.广西亚热带水果加工工程技术研究中心,广西南宁 530001)
芒果是著名的热带和亚热带水果之一,其富含蛋白质、酚类物质、多种维生素及矿物质等营养物质[1-4],芒果果肉细腻丝滑,口感酸甜适度,风味独特而深受消费者喜爱,被誉为“热带果王”[5]。然而芒果是典型的呼吸跃变型水果,采收期处在高温高湿的夏季,芒果本身又含有大量的水分和糖分,芒果采后果实极易出现腐烂、霉变等品质衰变,造成资源浪费和经济损失[6,7],因此,目前芒果除一部分鲜食外,还加工成果汁、果酱、果干等休闲食品。据了解,近年来水果干制品消费市场迅猛,其中芒果果脯作为最主要产品,因酸甜软糯、果香浓郁且携带方便,越来越受到国内外市场青睐[2],已成为网红产品。但是目前传统芒果果脯的生产需添加防腐剂、色素、香精、含硫护色剂等[8],不能满足人们对于健康、安全、无添加食品的要求。因此,开发无化学添加,保持原味原色的芒果干制品势在必行。
风味是一种感觉现象,包括食物入口后给予口腔的触感、温感、味感及嗅感等四种感觉的综合,通常人们所讲的风味主要是指味感和嗅感的综合[9]。原味果干即保留鲜果滋味和挥发性气味的果干。目前学者对原味芒果干的研究主要集中在工艺优化方面,冯春梅等[10]研究了原味无硫芒果干的最佳加工工艺为浸泡糖液量与芒果量比例为1.00:3.00、浸泡糖液初始温度为30.00 ℃、糖液初始浓度为30.00 °Brix、D-异抗坏血酸钠用量为0.30‰,并结合在0.07 MPa 真空下维持3.00 h。黎新荣等[11]探讨了原味芒果干无硫加工过程中原料选择、催熟、选果、无硫护色、浸糖、烘干等6 道工序的质量关键控点。冯春梅等[8]对原味芒果干无硫加工品质提升的工艺进行优化,芒果片经低温(芒果量与浸泡糖液量比例1.00:0.80、冷库温度15.00℃、D-异抗坏血酸钠用量0.30‰、用糖量25.00%)处理6.00 d 后半烘干,再用0.30%苹果酸兑水800.00 mL进行拌酸调控还原糖处理,制得的芒果干具有原果风味,酸甜适宜且不含防腐剂。原果风味芒果干的加工品质和特性不仅与渗糖、干燥等工艺有关,同时也受芒果品种、产地、采收成熟度等条件的影响[12,13]。郭亚娟等[14]选择22 个华南地区的主栽荔枝品种分析不同品种荔枝果干的主要挥发性物质种类和含量,其主要成分为乙醇、乙酸、3-羟基-2-丁酮、2,3-丁二醇、糠醛、D-柠檬烯、苯甲醇、可巴烯、丁香烯和荜澄茄烯;不同荔枝品种果干的挥发性物质种类和含量存在显著差异。张文娟等[15]研究了8 种不同品种葡萄干的挥发性成分及香气成分的差异,发现8 种共有成分,不同品种含量不同,而且多数品种含有独有成分。因此,本文拟以四种不同品种的芒果(金煌芒、桂七、台农、玉芒)为原料,采用色差计、电子舌、电子鼻及气相色谱-质谱等仪器,分别从色泽、滋味、气味及挥发性风味物质四方面评价不同芒果品种对芒果果脯及果干原味原色品质的影响,以期为原果风味水果干制品的生产提供理论指导。
1.1 材料与试剂
芒果(8 成熟),金煌芒、桂七、台农、玉芒四个品种,均购于广西南宁海吉星水果批发市场;氯化银、氯化钾、氢氧化钾、L(+)-酒石酸、乙醇等,均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
CR-400 色彩色差计,日本KONICA MINOLTA INC;L550 台式低速大容量离心机,湘仪离心机仪器有限公司;电子舌(SA-402B 味觉分析系统),日本INSENT公司;Pegasus BT 气相色谱高通量飞行时间质谱联用仪,美国LECO 公司;PEN3 型电子鼻,德国AIRSENSE 公司。各个传感器的名称及性能描述见表1。
表1 电子鼻传感器性能描述Table 1 Performance description of electronic nose sensors
1.3 方法
1.3.1 样品制备
芒果果脯:
新鲜芒果→催熟八成熟(可溶性固形物10%~12%,可滴定酸0.5%~1.0%)→挑选→清洗→去皮、削片→护色→浸糖→半烘干→撒糖粉→烘干→检验→包装→成品
根据其中护色工艺为将果肉浸泡在0.5%焦亚硫酸钠+0.2%氯化钙的混合护色液中护色15 min;浸糖工艺为在室温下采用40 °Brix 糖水对果肉进行浸渍72 h,每24 h 添加一次白砂糖提升糖度,浸渍终止糖度低于38 °Brix;烘干工艺采用二次变温干燥法,第一次采用60 ℃烘干6 h 至样品水分含量为35%左右,撒糖粉后,采用45 ℃烘干10 h 至样品最终含水量为18%以下。
芒果果干:
新鲜芒果→催熟八成熟(可溶性固形物10%~12%,可滴定酸0.5%~1.0%)→挑选→清洗→去皮、削片→烘干→检验→包装→芒果果干成品
其中烘干工艺采用二次变温干燥法,第一次采用60 ℃烘干6 h 至样品水分含量为35%左右,第二次采用45 ℃烘干10 h 至样品最终含水量为18%以下。
1.3.2 色泽的检测
随机挑选芒果鲜果、果脯和果干,使用色差计分别测定芒果鲜果、果脯及果干不同位置的L*、a*、b*值,每组样品平行测定5 次。L*值表示样品的亮度,L*=0 为黑色,L*=100 为白色;a*值表示样品的红绿度,-a*=绿色,+a*=红色;b*值表示样品的黄蓝度,-b*=蓝色,+b*=黄色。
1.3.3 滋味的检测
1.3.3.1 样品前处理
分别称量一定量的芒果鲜果、果脯和果干,首先分别对其稀释30 倍打浆1 min,之后在4000 r/min 转速下离心20 min,并再次过滤,取上清液相,待检测。
1.3.3.2 电子舌检测条件
实验前,6 个传感器与3 个参比电极需分别活化36.00 h,鲜味、咸味、酸味、苦味及涩味检测采用两步清洗法,甜味检测采用甜味测试法,每个样品重复测定5 次,保留后3 次的检测数据进行分析。
1.3.4 气味的检测
1.3.4.1 样品前处理
分别称量一定量的芒果鲜果、果脯和果干于20 mL 富集瓶中,密封置于室温环境中富集时间为0.50 h,进行检测。
1.3.4.2 电子鼻检测条件
检测条件:进样间隔时间1 s,清洗时间60 s,零点配平时间1 s,预进样时间5 s,测试时间60 s,进样流速400 mL/min。
1.3.5 挥发性风味物质的检测
1.3.5.1 顶空固相微萃取
分别称取5.00 g 芒果鲜果、果脯和果干置于20 mL顶空瓶中,将老化后的50 μm DVB 和30 μm CAR、PDMS 萃取头插入样品瓶顶空部分,于60 ℃吸附30 min,吸附后的萃取头取出后插入气相色谱进样口,于250 ℃解吸3 min,同时启动仪器采集数据。
1.3.5.2 气相色谱高通量飞行时间质谱联用仪检测条件
色谱条件:色谱柱(30.00 m×0.25 mm×0.25 μm);升温程序:温度40 ℃保持3 min,以10 deg/min 升温至230 ℃,保持5 min;进样口温度为250 ℃;载气:氦气,流速为1 mL/min。
质谱条件:电离方式为EI 源,发射电流1 mA,电子能量70 eV,界面温度250 ℃,离子源温度200 ℃,探测器电压2000 V。
1.4 数据处理
数据使用Origin Pro 2016 绘图及SPSS 22.0 进行单因素方差分析(Duncan Test,p<0.05)。电子鼻数据分析利用其自带的Winmuster软件进行PCA分析和载荷分析(Loading analysis,LOA)。
2.1 不同芒果品种对芒果干的色泽影响
不同芒果品种对芒果干的色泽影响如表2 所示:四种芒果鲜果、果脯及果干的亮度L*值分布在54.06~72.01 之间,其中四个品种的果干亮度L*值均显著低于其对应的芒果鲜果(p<0.05),另外,金煌芒果脯、台农果脯、玉芒果脯与其对应的芒果鲜果的亮度L*值差异不显著(p>0.05);四种芒果鲜果、果脯及果干的红绿度a*值分布在7.13~18.61 之间,其中仅有玉芒果脯与玉芒鲜果之间不存在显著差异(p>0.05),其他三个品种的芒果果脯或果干与鲜果间均差异显著(p<0.05);四种芒果果脯、玉芒果干与其对应的芒果鲜果的黄蓝度 b*值均差异不显著(p>0.05),而其他三个品种的芒果果干与鲜果间均存在显著差异(p<0.05)。由图1 的聚类分析结果可知,四种不同品种的芒果鲜果、果脯及果干可以聚为四类,其中金煌芒鲜果、金煌芒果脯、台农果干归为一类;金煌芒果干、桂七果脯、桂七果干归为一类;桂七鲜果、台农果脯、玉芒鲜果、玉芒果脯、台农鲜果归为一类;玉芒果干为一类。由此可见,从色泽角度分析,金煌芒果脯、台农果脯、玉芒果脯较好地保留了原果色泽,分析原因是由于蔗糖浓度会影响果脯的色泽,糖液浓度过低时,果脯色泽暗淡,糖液浓度过高,色泽均匀一致但有透明感,糖液浓度合适,产品色泽均匀一致、块型完整、饱满度好[16],因此,芒果果脯能较好地保留原果色泽,而芒果果干的色泽较暗淡。
表2 不同芒果品种对芒果干的色泽影响Table 2 Effect of different mango varieties on the color of dehydrated mango
2.2 不同芒果品种对芒果干的滋味影响
以参比溶液作为对照,酸味的无味点为-13.00,咸味的无味点为-6.00,其他滋味的无味点为0.00。利用电子舌对不同品种芒果鲜果、果脯及果干进行滋味分析见表3,在酸味、甜味、咸味和鲜味方面,四种不同品种的芒果鲜果、果脯及果干之间均存在显著差异(p<0.05);在苦味方面,桂七果干与玉芒果干之间、桂七鲜果与台农果干之间均不存在显著差异(p>0.05),而其他样品间均存在显著差异(p<0.05);在涩味方面,桂七果脯与玉芒果脯之间、金煌芒果干与台农果脯之间均差异不显著(p>0.05),而其他样品间均存在显著差异(p<0.05)。对不同品种的芒果鲜果、果脯及果干的滋味进行聚类分析,结果见图2。由聚类分析结果可知,四种不同品种的芒果鲜果、果脯及果干可以聚为四类,其中金煌芒鲜果、金煌芒果干归为一类;金煌芒果脯归为一类;桂七鲜果、台农果干、桂七果干、桂七果脯、玉芒果脯、玉芒果干、台农鲜果、玉芒鲜果归为一类;台农果脯归为一类。由此可见,从滋味角度分析,金煌芒果干、桂七果脯、桂七果干、台农果干、玉芒果脯、玉芒果干较好地保留了原果滋味。
表3 电子舌对不同品种芒果鲜果、果脯及果干的响应分析Table 3 Response analysis of electronic tongue to fresh fruit,preserved fruit and dried fruit of different mango varieties
2.3 不同芒果品种对芒果干的气味影响
四种不同品种的芒果鲜果及其制得的果脯、果干的电子鼻PCA 分析结果如图3 所示,PCA 分析结果中的横坐标代表第一主成分(PC1),其贡献率为98.72%,纵坐标代表第二主成分(PC2),其贡献率为1.00%,前两主成分的贡献率累计为99.72%,说明这两主成分可以代表样品挥发性气味的主要特征。在PCA 分析图中,由于PC1 占比较大,因此主要比较不同样品在PC1 上的距离,其中台农果脯和台农果干均与台农鲜果在PC1 距离较接近;玉芒果脯、果干均与玉芒鲜果在PC1 距离相对较接近;桂七果脯、果干均与桂七鲜果在PC1 距离相对较远;而金煌芒果干、果脯均与芒果鲜样在PC1 上距离较远,因此,基于电子鼻的分析结果发现,原果挥发性气味保留最好的是台农果脯、台农果干,其次是玉芒果脯、玉芒果干。
Loading 分析法即载荷分析,是电子鼻传感器对于主成分分析贡献率大小的分析[17]。图4 为四种不同品种的芒果鲜果及其制得的果脯、果干的电子鼻Loading 分析图,由图4 可知,在主成分1(PC1)贡献率方面,传感器WIS 的贡献率最大,其次是传感器W1W;而在主成分2(PC2)贡献率方面,传感器WIW 的贡献率最大,其次是传感器W2W。说明第一主成分主要反映的是对甲基类,其次是无机硫化物,第二主成分主要反映的是无机硫化合物,其次是芳香成分、有机硫化合物。
2.4 不同芒果品种对芒果干的挥发性风味物质影响
水果香气物质是由脂肪酸、氨基酸、碳水化合物等作为前体物质在果实生长发育过程中经过一系列酶促反应而形成,香气物质属于果实的次级代谢产物[18-20]。芒果香气成分种类和含量是其重要品质特性之一[21],据报道,芒果的香气物质有270 多种,主要有单萜、倍半萜、酯、醛、酮、醇、酸等[18,22],其中萜烯类物质是最主要的香气物质[23-25]。由表4 不同品种芒果鲜果、果脯及果干的主要挥发性风味物质可以看出,不同品种芒果鲜果、果脯及果干12 个样品共鉴定出的主要挥发性成分有醇类、酯类、酮类、烷烃、烯烃、芳香烃及其他物质,且样品中的挥发性风味物质种类及相对含量均存在明显差异。但从不同品种芒果鲜果、果脯及果干的挥发性风味物质种类及相对含量来看,烯烃类是主要的挥发性风味化合物,包含单萜、倍半萜,这与文献资料报道的萜烯类是芒果的主要香气成分相吻合[24-27]。孙宝国[28]按萜烯香气特征将芒果基本分为三种:罗勒烯型、蒈烯型和萜品烯型。其中图5 不同品种芒果鲜果、果脯及果干的烯烃相对含量显示:玉芒果脯、玉芒果干的烯烃相对含量均较高,分别为76.07%、57.56%。
另外,将每种芒果果脯及果干与其相应芒果鲜果的挥发性风味化合物对比发现:金煌芒果干保留了原果的α-芹子烯挥发性风味物质;桂七果脯和果干较好地保留了原果的八甲基环四硅氧烷、罗勒烯挥发性风味物质,其中罗勒烯相对含量分别为9.59%、21.52%,罗勒烯包含了果香、青香和兰香韵[29],按照含量最高的萜类物质对芒果进行分类[28],桂七为罗勒烯型,这与张劲的研究结果一致[30];台农果脯和果干较好地保留了原果的八甲基环四硅氧烷、萜品油烯挥发性风味物质,其中萜品油烯相对含量分别高达47.01%、58.66%,萜品油烯又称异松油烯,具有松木树脂味[31],台农芒果干带有的松木树脂味不太被消费者接受;玉芒果脯和果干较好地保留了原果的γ-松油烯、(R)-1-甲基-5-(1-甲基乙烯基)环己烯、3-甲基-6-(1-甲基乙亚基)环己烯、β-瑟林烯等烯烃类挥发性风味化合物,其中 3-甲基-6-(1-甲基乙亚基)环己烯含量分别为38.33%、36.48%,另外,玉芒果脯还保留了原果的α-蒎烯挥发性风味物质,α-蒎烯有一种木质、松香和松节油的气味,这种气味也存在于木瓜[32]和柠檬[33]中。由图6 不同品种芒果鲜果、果脯及果干的挥发性风味物质的聚类分析结果可知,四种不同品种的芒果鲜果、果脯及果干可以聚为四类,金煌芒鲜果、金煌芒果脯、桂七鲜果、桂七果干、金煌芒果干、台农鲜果归为一类,玉芒鲜果、玉芒果脯、玉芒果干归为一类,台农果脯、台农果干归为一类,桂七果脯归为一类,由此可见,从挥发性风味物质角度分析,金煌芒果脯、金煌芒果干、桂七果干、玉芒果脯、玉芒果干较好地保留了原果的挥发性风味物质。
综合考量不同品种(金煌芒、桂七、台农、玉芒)的芒果果脯、果干的四个评价指标,结果见表5。由表5 可知,玉芒果脯均较好地保留鲜果的色泽、滋味、气味、挥发性风味物质,其次是玉芒果干。由此可见,玉芒芒果品种最适合开发原果风味芒果果脯及果干。
表5 评价指标的综合比较Table 5 Comprehensive comparison of evaluation indicators
3.1 本文对四种不同品种(金煌芒、桂七、台农、玉芒)的芒果鲜果及其制得果脯、果干的色泽、滋味、气味及挥发性风味物质分别进行了评价,分析比较了不同品种的芒果果脯、果干对原果风味品质的保留效果。研究表明:色泽角度,聚类分析结果发现金煌芒果脯、台农果脯、玉芒果脯较好地保留了原果色泽。滋味角度,聚类分析结果表明金煌芒果干、台农果干、桂七果干、桂七果脯、玉芒果脯、玉芒果干较好地保留了原果滋味。气味角度,基于电子鼻的PCA 分析结果发现,原果挥发性气味保留最好的是台农果脯、台农果干,其次是玉芒果干、玉芒果脯,Loading 分析说明第一主成分主要反映的是对甲基类,其次是无机硫化物,第二主成分主要反映的是无机硫化合物,其次是芳香成分、有机硫化合物。挥发性风味物质角度,不同品种芒果鲜果、果脯及果干12 个样品鉴定出的主要挥发性风味成分有醇类、酯类、酮类、烷烃、烯烃、芳香烃及其他物质,其中烯烃类是主要的挥发性风味化合物,包含单萜、倍半萜,这与文献资料报道的萜烯类是芒果的主要香气成分相吻合,聚类分析表明金煌芒果脯、金煌芒果干、桂七果干、玉芒果脯、玉芒果干较好地保留了原果的挥发性风味物质。
3.2 通过上述分析,综合考量色泽、滋味、气味及挥发性风味物质四个评价指标,发现玉芒果脯及果干较好地保留了原果风味和品质,同时玉芒鲜果上市季节较长,因此,认为玉芒芒果品种最适合开发原果风味芒果干,其次是台农芒果,而金煌芒和桂七芒果更适合鲜食。