盛 丽
(杭州安赛生物科技有限公司,浙江杭州 311215)
蜜桔为芸香科柑桔属植物[1],在我国长江以南地区广泛种植。长期以来,国内外对同为柑桔属的橙[2]、柠檬[3]、柚子[4]的研究较多,但对蜜桔的香气香味研究较少。蜜桔具有通透清爽的柑橘果香,香气独特,口感丰富,味道酸甜可口。蜜桔除鲜食外,还可做成蜜桔罐头、蜜桔酱、蜜桔饮料等。但是受加工工艺的影响,蜜桔制品很难保持其新鲜的风味,其香味均有不同程度的损失。因此,要保持蜜桔制品的天然风味,必须要对其损失的香味进行补给,以掩盖产生的不良风味。蜜桔香精就这一需求而产生,香精的使用能够改善蜜桔风味制品的品质,达到天然纯正的感觉。
目前,国内外对蜜桔的研究多集中在栽培和抑菌等方面,对香气的挥发性成分研究较少。詹少颖等[1]用亚临界提取蜜桔皮精油,并用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术研究发现,蜜桔精油挥发性成分主要由烯烃类(58.68%)和酸类(40.34%)组成,且平均得率为1%。成传香等[5]比较了三个中国主栽宽皮柑橘品种,发现温州蜜柑制汁特性最佳;对黄岩蜜桔的挥发性成分进行研究,共鉴定出77 种挥发性成分[6]。
蜜桔精油的成分复杂,且得率较低,工业化生产较少,价格比较高昂,在实际的香精开发时多用其它柑橘类精油如甜橙油替代。经研究发现,柑橘精油挥发性成分主要是烯烃类化合物[7-8],由于萜烯类属于不饱和烃类,容易在空气、光和热的作用下发生氧化,使香气发生不良变化[9],降低精油品质,而且萜烯类不溶于丙二醇和水等溶剂,局限了精油在香精中的使用。因此,为提高精油稳定性,增加精油在丙二醇和水中的溶解度,扩大精油在实际生产中的应用价值,需要脱除精油中的萜烯类化合物。本研究采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass-spectrometry,GC-MS)技术分析了蜜桔的香气成分,并按照分析结果结合蜜桔香气香韵分析,选择香原料,通过正交试验和感官评定相结合的方法确定蜜桔香精的配方,以期为提高蜜桔利用率、拓宽蜜桔相关产品市场提供理论依据。
蜜桔,品种‘黄岩蜜桔’,产地台州;甜橙油,昆山奎克香精香料有限公司。
乙醇,分析纯,国药集团化学试剂有限公司;麝香草酚、β-紫罗兰酮、柠檬醛、乙酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸辛酯、乙酸癸酯、松油醇、己醇、辛醛、壬醛、癸醛、芳樟醇、香叶醇、橙花醇、乙酸香茅酯、乙酸芳樟酯、乙酸橙花酯、辛酸、十二酸、丙二醇,食品级,昆山市千灯百花香料厂原料生产商或经销商处购入;叶醇、乙酸叶醇酯,食品级,浙江新和成股份有限公司;β-突厥酮、α-突厥酮、圆柚酮,食品级,芬美意香料(中国)有限公司;评香纸,广州正茂印刷品有限公司;香精瓶,上海翠凌玻璃制品有限公司。
气相色谱-质谱联用仪,GCMS-QP2020,岛津(上海)实验器材有限公司;萃取纤维头,65 μm PDMS-DVB,美国Supelco 公司;电子天平,BS223S,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;冰箱,KG28NV290C,西门子博西家电有限公司;搅拌机,HR2100,飞利浦(中国)投资有限公司。
1.3.1 样品处理
将新鲜蜜桔打浆,准确称取2.0 g 蜜桔果浆于30 mL顶空瓶中。将在280 ℃下老化30 min 的萃取头插入顶空瓶中,50 ℃水浴萃取吸附60 min,然后将萃取头插入气质联用仪,250 ℃解析3 min,进行GC-MS 分析[10]。
1.3.2 GC-MS 条件
采用GC-MS 对蜜桔的挥发性成分进行分析。
气相色谱条件:进样口温度250 ℃;流速1.0 mL/min(恒流);分流比40∶1;进样量0.2 μL;程序升温,起始温度50 ℃,保持4 min,以4 ℃/min 升至220 ℃,再以8 ℃/min升至250 ℃保持10 min;载气为氦气。
质谱条件:离子源为EI,电子能量70 eV;接口温度250 ℃,离子源温度230 ℃;四级杆温度150 ℃,扫描范围(m/z)35~450。
1.3.3 除萜甜橙油的制备
称取10 g 甜橙油与50 g 乙醇,在烧杯中进行充分搅拌混匀,后加入40 g 水充分搅拌混匀,再将混合液倒入分液漏斗中,置于4 ℃冰箱静置24 h,取分液漏斗中的下清液进行过滤,得到除萜甜橙油[11]。
1.3.4 香原料的选择
通过嗅闻蜜桔鲜果的香气,结合挥发性成分的分析结果,对蜜桔香气进行香韵分路,并以此作为选择香原料的依据[12]。
1.3.5 正交试验
根据GC-MS 分析蜜桔挥发性成分的结果,选取蜜桔香气各路香韵中具有代表性的香原料进行正交试验,设计了六因素五水平正交试验[13],见表1。
表1 香原料因素水平表Table 1 The factors and levels of perfume raw material
1.3.6 感官评定
感官评定小组共10 人,男女各半,年龄在30~40 岁之间,且均具有6 年以上的调香经验,结合实际及喜好度等方面对样品进行评价,采用5 分制评价方式,具体评分标准见表2[14]。
表2 蜜桔香精感官评分标准Table 2 Sensory standard for evaluation of mandarin orange
1.3.7 香精调配
香精调配原则:(1)因为调配的蜜桔香精是食用香精,故需要根据食品添加剂使用卫生标准(GB 2760—2014)来选择来源可靠、质量稳定的香原料,以确保蜜桔香精的安全性;(2)根据需求选取香原料,既要使调配的香精达到最佳效果,也要考虑成本,使之具有良好的经济效益;(3)香精调配过程中要充分考虑头香、体香和底香之间的衔接,使整体和谐,散发自然;(4)蜜桔香精要符合《食品安全国家标准食品用香精》(GB30616—2020)标准。
调配时,将选好的香原料按照设计的配方用量依次加入容器中,充分混合均匀。采用评香条品评香精的品质,蘸取调配好的香精至评香条5 mm 高度,置于鼻前10~15 mm 处嗅闻。通过香味辨别来决定需要减弱或加强的香韵类型,从而达到优化配方的目的,使调配的香精品质得以改进和完善。同时要注意各种香味特征之间的平衡性和协调性,防止出现引人不适或不协调的香味。
数据采用Excel 2013 及SPSS 19.0 处理。
用顶空固相微萃取对蜜桔鲜果的香气成分进行提取[15],并用GC-MS 分析,结果见表3(见下页)。表3 显示,蜜桔香气的主要成分为烯烃类、醇类、醛类、酚类、酸类、酮类和酯类等。烯烃类对蜜桔的香气贡献很小且易变化。醇类中的叶醇、松油醇等为蜜桔提供了新鲜的果香。醛类中的乙醛提供了蜜桔果实成熟的气息,辛醛和癸醛带有略微苦涩的皮香,这几种醛类结合,使蜜桔香气自然透发。酚类虽然种类只有两种,但麝香草酚的特殊气味使得蜜桔香气有别于其它柑橘香气。酸类中的乙酸、癸酸则提供了蜜桔的果酸真实感。酮类中的α-突厥酮、β-突厥酮突出了蜜桔香气的甘甜。酯类的种类是最多的,使蜜桔香气甜香、青香、果香的香气更加自然协调。
表3 蜜桔香气的GC-MS 分析结果Table 3 GC-MS analysis results of volatile constituents of mandarin orange
蜜桔的香气大体上可分为甜香韵、果香韵、青香韵、花香韵、特征香韵和酸香韵,结合GC-MS 分析结果选择蜜桔香精的香原料。
甜香韵:蜜桔的甜香是甜而不腻,主要通过甲位突厥酮、β-突厥酮来表现蜜桔的甘甜。
果香韵:通过乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸辛酯、乙酸癸酯等酯类物质赋予香精香甜的果香,用松油醇、柠檬醛来突出蜜桔的柑橘果香。
青香韵:选用己醇、己醛、叶醇、乙酸叶醇酯等青叶香气的原料来烘托蜜桔鲜果的清新香气,用辛醛、壬醛、癸醛似未成熟柑橘的香气,更好地展现蜜桔新鲜的质感,再加上乙醛的透发性,使蜜桔香气更通透。
花香韵:主要选用芳樟醇、香叶醇、橙花醇和β-紫罗兰酮来衬托蜜桔淡淡的花香。
特征香韵:用麝香草酚、圆柚酮等特征明显的香原料来表现蜜桔的特征香气。乙酸香茅酯、乙酸芳樟酯、乙酸橙花酯的使用则让蜜桔的皮香更明显。
酸香韵:乙酸、辛酸、癸酸、十二酸,几种酸的搭配使用,使蜜桔的酸香柔和,不刺鼻。
大多数香精的调配依赖调香师个人的工作经验,因而调香技艺更多的属于经验科学。经验科学是科学的早期阶段。开展正交试验之类经过设计的试验活动,有助于调香科学的进一步发展。选用蜜桔香气各路香韵中具有代表性的香原料进行正交试验,结果见表4。
表4 蜜桔香精正交试验评分表Table 4 Orthogonal experiment scoring table for mandarin orange flavors
由表4 蜜桔香精正交试验评分表可知,影响蜜桔香气的主次顺序是麝香草酚>β-紫罗兰酮>β-突厥酮=柠檬醛=叶醇>乙酸,原料最优配比方案为β-突厥酮0.025%或0.050%,柠檬醛1.000%,叶醇0.550%,β-紫罗兰酮0.062%,麝香草酚0.010%,乙酸0.100%、1.000%或1.300%,考虑成本等因素,选择β-突厥酮0.025%,乙酸0.100%。
按照最优配比方案再补充各香韵中其他原料,得到3 个配方,见表5。
表5 蜜桔香精配方Table 5 Mandarin orange flavor formula
配方一:该香精具有一定的蜜桔香气,青香、花香还算合适,但其它果香比较重,使得柑橘特征风味不够,整体风味不协调,需要适当修改配方。
配方二:在配方一的基础上,果香原料用量减少,增加了α-突厥酮和辛酸两种新原料,果香原料增加了乙酸乙酯一个香原料,加入的除萜甜橙油使整体香气更加自然,口感饱满。再通过对青香、花香和特征香气等香原料用量的微调,使得整体的蜜桔特征香气突出,但整体香气不够协调,仍需要继续修改配方。
配方三:与配方二相比,配方三在各种原料的用量比例都作出了系统的调整,修改后的香精头香、体香和尾香都较协调,同时配方中还加入了乙酸癸酯、壬醛、十二酸,使得该香精整体风味饱满,更为协调。该香精可应用于蜜桔汁、蜜桔罐头和蜜桔酱等蜜桔系列产品的加香。
蜜桔香精的调配主要是通过对蜜桔鲜果香气成分的分析确定香韵,可分为甜香韵、果香韵、青香韵、花香韵、特征香韵和酸香韵。然后按各香韵的特点选择合适的香原料,通过正交试验确定各主要香韵中特征原料的贡献度和用量,香原料的贡献度为麝香草酚>β-紫罗兰酮>β-突厥酮=柠檬醛=叶醇>乙酸,原料最优用量为β-突厥酮0.025%,柠檬醛1.000%,叶醇0.550%,β-紫罗兰酮0.062%,麝香草酚0.010%,乙酸0.100%。再根据香精的调配原则,结合调香师的经验,经过多次实验得到较为优化蜜桔香精的配方为麝香草酚0.01%、β-紫罗兰酮0.062 5%、β-突厥酮0.05%、柠檬醛1%、叶醇0.55%、乙酸0.1%、α-突厥酮0.05%、乙酸乙酯0.2%、丁酸乙酯0.3%、乙酸辛酯0.1%、乙酸癸酯0.1%、松油醇0.12%、己醇0.1%、乙酸叶醇酯0.1%、辛醛0.02%、壬醛0.02%、癸醛0.02%、芳樟醇0.2%、香叶醇0.15%、橙花醇0.13%、圆柚酮0.05%、乙酸香茅酯0.22%、乙酸芳樟酯0.15%、乙酸橙花酯0.1%、辛酸0.01%、十二酸0.01%、除萜甜橙油20%、丙二醇75.967 5%。