三种草莓酱风味物质对比研究

任静宇 武雪 吕伟 马福敏 李晓磊 李丹

摘要：為探究不同品牌草莓酱之间的风味差异，选取3种品牌草莓酱为研究对象，测定其总酸、总糖、有机酸、挥发性风味物质含量及色度。结果表明，3种草莓酱中共检出7种有机酸，柠檬酸、草酸、酒石酸在3种样品中均被检出，且柠檬酸含量最多，达到1.42～1.70 mg/g；3种品牌草莓酱总酸含量无显著性差异，均为3.27～3.38 mg/g；品牌B的总糖含量最高，为51.51 mg/g；品牌C的亮度值（L*）、黄度值（b*）最高，品牌B的红度值（a*）最高，3种品牌的L*值、b*值存在显著性差异；3种品牌草莓酱中，共检测出52种挥发性风味物质，其中酯类物质的种类和含量均最多；通过气味活度值确定出9种挥发性风味物质，对草莓酱气味贡献较大的物质有3-甲基丁醇、2-甲基丁醇、反式-2-壬醛、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯，其OAV均大于100；通过电子鼻检测可以将品牌A、B与品牌C区分开，品牌A、B相差较小，难以区分。

关键词：草莓酱；挥发性风味物质；有机酸；OAV；气相色谱-质谱联用

中图分类号：TS255.43      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）08-0173-07

Comparative Study on Flavor Substances of Three Brands of Strawberry Jam

REN Jing-yu， WU Xue， LYU Wei， MA Fu-min， LI Xiao-Lei*， LI Dan*

（Key Laboratory of Agricultural Products Processing in Regular Institutions of Higher Education

in  Jilin Province， Changchun University， Changchun 130022， China）

Abstract： To investigate the flavor differences among different brands of strawberry jam， three brands of strawberry jam are selected as the research objects， and the content of their total acids， total sugar，  organic acids and volatile flavor substances and chroma are determined.The results show that seven organic acids are detected in the three brands of strawberry jam， citric acid， oxalic acid and tartaric acid are detected in all the three samples， and the citric acid content is the highest， reaching 1.42～1.70 mg/g; the total acid content of the three brands of strawberry jam is not significantly different， which is 3.27～3.38 mg/g; the total sugar content of brand B is the highest of 51.51 mg/g; the brightness value （L*） and yellowness value （b*） of brand C are the highest， the redness value （a*） of brand B is the highest， and the L* and b* values of the three brands are significantly different; a total of 52 volatile flavor substances are detected in the three brands of strawberry jam， among which， the types and content of esters are the most; nine volatile flavor substances are identified by the odor activity value， and the substances that contribute more to the odor of strawberry jam are 3-methylbutanol， 2-methylbutanol， trans-2-nonanal， ethyl butyrate， ethyl 2-methylbutyrate and ethyl valerate， whose OAVs are all greater than 100; brand A and brand B could be distinguished from brand C by electronic nose detection， and the difference between brand A and B is small and difficult to distinguish.

Key words： strawberry jam; volatile flavor substances; organic acids; OAV; gas chromatography-mass

spectrometry

收稿日期：2023-02-17

基金项目：吉林省教育厅科学研究项目（JJKH20220609KJ）;长春大学“长大学者攀登计划”项目（ZKP202006，ZKP202016）

作者简介：任静宇（2000－），女，硕士，研究方向：功能性食品的研究与开发。

通信作者：李晓磊（1978－），女，教授，博士，研究方向：发酵食品和食品风味；

李丹（1972－），男，教授，博士，研究方向：食品生物技术。

草莓是蔷薇科多年生草本植物，味道香甜或微微发酸，硬度适中[1]，富含维生素C、有机酸、果胶等多种营养物质[2]，被誉为“水果女王” [3]。草莓还具有生物活性以及保健功能，含有的花青素和鞣花单宁可以起到抗氧化的作用[4]；必需营养素具有调节人体正常生命活动、抗菌、抗过敏、抗高血压等特性[5]。目前草莓已经被制作成各种食物，如草莓汁、草莓果冻、草莓果酒、草莓果酱等[6]，不仅可以增加草莓制品的种类，改善其风味，满足不同人群的需求，而且可以延长草莓的保质期。

草莓酱是由草莓、糖、酸度调节剂等经过加工制成的一类调味品，许多国内外学者对草莓酱的生产工艺、挥发性风味物质、口感等进行了研究：张军等[7]对橘皮草莓复合果酱的生产工艺进行了研究，确定了最佳配比及参数；Peinado等[8]在草莓酱中加入果糖和异麦芽糖，加工过程中草莓中的醇类和酯类减少，但是出现了新的呋喃类和醛类化合物，草莓酱的总体风味有所改善；Abouelenein等[9]研究发现，冷冻和干燥都会影响草莓酱中的挥发性组分，影响较大的成分为己酸乙酯、乙酸己酯、丙位癸内酯、（E）-2-己烯基乙酸酯等，其中己酸乙酯、乙酸己酯为草莓的特征香气物质[10]；Kurotobi等[11]通过研究得出结论：增加果胶浓度会改变草莓果酱的弹性，并且甜味、酸味和草莓味随着果酱果胶含量的增加而降低。

本研究通过高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）检测3种品牌草莓酱中有机酸组分和含量，并测定其总酸、总糖含量；利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）技术测定草莓酱中挥发性风味物质的种类及含量，利用嗅闻仪结合气味活度值（odor activity value，OAV）判断挥发性风味物质对草莓酱风味的贡献；进一步使用电子鼻对3种品牌草莓酱进行检测，以期为改善草莓酱质量、生产出更优质的产品提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

3种不同品牌的草莓酱（A、B、C）；2-辛醇（98%）：德国Dr试剂公司；草酸、甲酸、苹果酸、乳酸、醋酸、柠檬酸、琥珀酸、富马酸等有机酸标准品及其他试剂：均为色谱纯，美国Sigma公司。

15 mL顶空萃取瓶、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取纤维头 美国Supelco公司；QP 2010 Ultra气相色谱-质谱联用仪、UV-2550紫外分光光度计 日本Shimadzu公司；Summit P680高效液相色谱仪 德国Dionex公司；便携式PEN3电子鼻 德国Airsense公司；CM-5色差儀 日本Konica Minolta公司。

1.2 方法

1.2.1 总酸含量测定

参照GB 12456－2021测定总酸的方法，并加以修改。取20 g样品于锥形瓶中，加入20 mL蒸馏水，在5 000 r/min条件下离心5 min。取上清液2 mL，加50 mL蒸馏水，滴100 μL酚酞指示剂，用0.1 mol/L的氢氧化钠进行滴定，直到溶液变色为止。

1.2.2 总糖含量测定

称取2 g样品，加入20 mL蒸馏水，50 ℃、20 kHz条件下超声30 min，在5 000 r/min条件下离心5 min。吸取100 μL稀释后的样品于900 μL 66%蒽酮硫酸溶液中混合后，冰水浴5 min，沸水浴15 min，放至暗处冷却后使用紫外分光光度计在620 nm波长处检测[12]。

1.2.3 色度测定

使用CM-5全自动色差仪，在D65的条件下进行草莓酱色度的检测，测定亮度值（L*）、红度值（a*）、黄度值（b*）。每次测定之前对色差仪进行校准。

1.2.4 HPLC分析有机酸含量

取2 g样品于离心管中，加入20 mL蒸馏水，超声、离心（方法条件同1.2.2），再取上清液过0.45 μm尼龙膜，待测。

HPLC条件：色谱柱Acclaim OA（4.0 mm×250 mm，5 μm）；流动相100 mmol/L Na2SO4（pH 2.65）；检测波长210 nm；流速0.5 mL/min；进样量10 μL。

1.2.5 HS-SPME-GC-MS分析

将草莓酱样品碾碎后精确称取1 g于顶空瓶中，加入1 mL饱和食盐水和10 μL 200 mg/L 2-辛醇，置于200 r/min的磁力搅拌器上，60 ℃预平衡10 min。

HS-SPME条件：用已经老化好的萃取头顶空吸附30 min，将萃取头插入GC进样口解吸5 min[13]。

GC条件：进样口温度230 ℃，分流比1∶5，载气He，流速1.0 mL/min；程序升温条件：毛细管柱初温40 ℃，保持5 min；以5 ℃/min升至100 ℃，保持2 min；再以6 ℃/min升至190 ℃，保持2 min；最后以12 ℃/min升至230 ℃，保持1 min。

MS条件：电子电离源，离子源温度230 ℃；GC-MS接口温度280 ℃；电子能量70 eV；质量扫描范围（m/z）30～550。

定性方法：通过质谱与标准信息库NIST 11对草莓酱中相似度≥80%的挥发性成分进行比对，通过正构烷烃在相同气相条件下进样得到的保留时间计算得到化合物的保留指数。

定量方法：以2-辛醇为内标半定量化合物含量。

1.2.6 相对气味活度值（OAV）

根据参考数据，得到各种物质在水中的阈值（μg/kg），然后根据定量物质的含量，计算出各种成分的OAV，公式如下：

OAV=C1A。

式中：C1表示挥发性风味物质的浓度（μg/kg），A为各物质在水中的阈值（μg/kg）。

一般而言，在OAV≥1的情况下，表明该物质对样品的香气有显著的影响[14]。

1.2.7 电子鼻测定

精确称取1 g样品于15 mL顶空瓶中，压盖密封，常温静置5 min后进行检测。

电子鼻设置参数：检测时间120 s，清洗时间50 s，预进样时间5 s，进样流量200 mL/min，载气流速200 mL/min，每个样品平行测定3次。

1.3 数据处理

每个样品做3次平行，采用Microsoft Office Excel 2021对所得数据进行整理，使用 IBM SPSS Statisics 26 对数据进行显著性分析；通过SIMCA 14.1 进行正交偏最小二乘法判别分析（orthogonal partial least-squares discriminant analysis，OPLS-DA）；通过Origin 2021对电子鼻数据进行雷达图制作；通过TBtools进行热图和韦恩图制作。

2 结果与分析

2.1 总酸、总糖及有机酸含量

对市售3种不同品牌草莓酱的总酸、总糖、有机酸含量以及色度进行分析，结果见表1。

由表１可知，3种品牌的总酸含量相近，无显著性差异（P>0.05）；品牌B的总糖含量最高，为51.51 mg/g，品牌C的总糖含量最少，为41.30 mg/g，这可能与糖的添加量有关。此外，3种品牌草莓酱均符合 GB/T 22474-2008中果酱的要求。

草莓酱中有机酸的种类及含量是影响草莓酱风味品质的重要指标之一。3种品牌中共同含有的有机酸为草酸、酒石酸、柠檬酸，其中柠檬酸的含量最高，其不仅是草莓的主要营养成分之一，而且是一种常见的酸度调节剂，适当的柠檬酸处理可保持水果的感官特性[15]；草酸代谢后产生的酸性物质如草酸钙、草酸锌等，可能会导致人体内酸碱失衡，影响健康[16]；酒石酸是一种常见的羧酸，可作为食品添加剂中的抗氧化剂在果酱中被检出，存在于多种植物中，如葡萄和罗旺子[17]；醋酸在食品中可作为增味剂，仅在品牌C中被检出，含量为0.33 mg/g；琥珀酸也仅在品牌C中被检出，但是其含量较少，仅检测出0.08 mg/g。

色泽是人们挑选食品时重点关注的指标之一，色泽的好坏与人们的购买意愿息息相关[18]，并且有时食品的颜色也会影响人们对于风味的判断[19]。由表1可知，3种品牌的L*值、b*值存在显著性差异（P＜0.05），其中品牌C的L*值和b*值最高，分别为13.08和11.78，品牌A的红度值最高，为21.69，可能是原料、辅料以及一些有色添加剂添加量不同，或者是熬煮时间过长，导致发生褐变，或者是加工过程中的温度太高，导致焦化。

2.2 挥发性风味物质含量

3种品牌草莓酱中共检出52种挥发性风味物质，其中有醇类13种、醛类9种、酯类16种、酸类3种、酮类4种、烯类4种、其他类3种，品牌A、B、C各检出14，42，27种物质，其中醇类、醛类、酯类为草莓酱中主要的挥发性风味物质，其含量占全部物质的80%以上。由表2和图1可知，3种品牌草莓酱中挥发性物质的种类与含量都存在显著性差异（P＜0.05），品牌B中的挥发性化合物质量浓度最高，为32 668.72 μg/kg，品牌A中的化合物质量浓度最低，为1 222.77 μg/kg，这可能是原料、辅料的选择以及生产工艺的差异造成的。

由表2可知，品牌A、C中含量最高的为丙位癸内酯，品牌B中含量最高的为肉桂酸甲酯。丙位癸内酯具有果香香气，稀释时有强烈的椰子香气和桃子香气，广泛存在于草莓、杏、啤酒中[20]，可用于奶油、桃子、柑橘型香精等的制备[21]；肉桂酸甲酯是一种具有甜果香气的白色晶体，可用于制造香水、肥皂等，也可用于化妆品中[22]。由图2可知，3种品牌草莓酱中共同含有的挥发性风味物质有10种，其中含量较多的为3-甲基丁醇、α-松油醇、反式-橙花叔醇、丙位癸内酯、丙位十二内酯。品牌A、B、C独有的物质分别有1，23，7种。

3种品牌草莓酱中共检出13种醇类物质，其相对含量较多的为3-甲基丁醇、叶醇、α-松油醇、反式-橙花叔醇。3-甲基丁醇是一种无色液体，微溶于水，常用于香料的起始原料，通过一系列反应可以生成醛类、酸类、酯类，还可用于生产药品、保健品等[23]；叶醇是一种无色油状液体，微溶于水，广泛存在于茶叶、萝卜、草莓中，有青草、绿叶、药草香气；α-松油醇属于单萜类化合物，存在于植物精油中[24]，可用于体外抗氧化和抗炎，有类似薄荷、海桐花、紫丁香、铃兰的清香气息；反式-橙花叔醇是黄檀属植物降香黄檀挥发油的主要活性成分，具有抗炎、抗氧化、抗损伤等功效[25]，有玫瑰和苹果香气。

部分醛类会在食品中贡献焦香味[26]，3种品牌草莓酱中均含有癸醛、2，4-二甲基苯甲醛，其中2，4-二甲基苯甲醛的含量較高，可达到41.83～144.79 μg/kg。癸醛为无色或浅黄色油状液体，极微溶于水，广泛存在于柑橘、柠檬、草莓中，具有甜香、花香；2，4-二甲基苯甲醛为无色透明液体，具有苦杏仁味道，可用于调味品、糖果、果酱中，也可作为医药、塑料助剂等物质的有机合成中间体[27]。

3種品牌草莓酱中，酯类物质的种类和含量均最多，主要包括丙位癸内酯、丙位十二内酯、二氢茉莉酮酸甲酯、水杨酸-2-乙基己基酯、原膜散酯等。酯类物质一般通过酯类物质代谢生成的羧酸和醇经过酯化作用产生，是一类具有芳香味的化合物[28]，包括苹果香气、凤梨香气、香蕉香气、橘子香气等，也是草莓酱风味形成的重要物质。3种品牌草莓酱中丙位癸内酯为酯类中含量最高的，分别为502.27，8 426.39，503.31 μg/kg；GB 2760－2011中规定，丙位十二内酯可作为合成香料在食品中被检出，也可用于化妆品中，具有果香、桃子香、梨香[29]；原膜散酯是一种无色液体，是典型的水杨酸类紫外吸收剂，被广泛应用于防晒类产品。

2.3 挥发性化合物的OAV及OPLS-DA分析

呈味物质的种类及其强度共同决定了草莓酱的风味。一般认为，OAV≥1的物质为主要的香气贡献物质，并且OAV越大，对香气的贡献程度越大。OAV≥1的挥发性风味物质见表3。

由表3可知，3种草莓酱中，共检出OAV≥1的挥发性风味物质9种，品牌A、B、C中均检测出4种。3种品牌共有的OAV≥1的物质仅有α-松油醇，其可能来源于香辛料，是赋予草莓酱独特风味的重要物质之一。3-甲基丁醇是品牌A中特有的，且OAV远大于其他物质，是产生风味的关键挥发性物质；丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯这3种酯类是品牌B所特有的挥发性风味物质，其OAV均大于100，是品牌B草莓酱主要的香气成分；己醛、反式-2-壬醛为品牌C特有的挥发性风味物质。挥发性风味物质的种类和浓度不同，造成了3种品牌草莓酱之间风味的差异。

为了进一步研究3种品牌草莓酱中OAV≥1的物质之间的差异，对其含量进行层次聚类热图分析，见图3。其颜色表示相对含量由低到高的变化，红色越深，则相对含量越多，蓝色越深，则相对含量越少[30]。

由图3可知，3种品牌香气物质OAV间存在显著性差异，对其进行横向分析，可以将特征香气成分分为I（α-松油醇～2-甲基丁酸乙酯）、II（己醛～壬醛）两大组。I组以酯类物质为主，II组以醛类和醇类物质为主。

图4所建模型中，Q2表示模型的预测能力，R2X和R2Y分别表示所建模型对X和Y矩阵的解释率。Q2=0.997，R2X=0.993，R2Y=0.998，其中Q2=99.7%表明该模型的拟合度良好[18]，R2X=0.993表明该模型能反映99.3%数据的变化，R2Y=0.998接近1.0，表明该模型具有良好的可解释性。

通常认为VIP＞1的物质是导致各组样品之间存在差异的主要因素，图5中VIP＞1的物质有4种，分别为己醛、反式-2-壬醛、3-甲基丁醇、壬醛，其中最大的为己醛和反式-2-壬醛，说明己醛和反式-2-壬醛是导致3种草莓酱风味差异的主要物质。由图4可知，3种品牌草莓酱组内差异性较小，聚类良好，并且3组数据彼此实现分离，说明3组样品风味存在差异。

2.4 电子鼻气味分析

为了更直观地分析不同品牌草莓酱的香气特征，将草莓酱样品在10个不同传感器下的响应强度峰值绘制成雷达图，见图6。

由图6可知，W1S（对甲烷等短链烷烃灵敏）对品牌A、B草莓酱的挥发性风味物质响应较高，W2W（对芳香成分、有机硫化物灵敏）、W1W（对硫化物灵敏）、W1S（对甲烷等短链烷烃灵敏）、W5S（对氮氧化合物灵敏）对品牌C草莓酱的挥发性风味物质响应较高。

3 结论

本试验研究了3种不同品牌草莓酱之间风味的差异。有机酸为草莓酱产生风味的主要成分，3种品牌共检出7种有机酸，草酸、酒石酸、柠檬酸在3种品牌中均被检出，含量最大的为柠檬酸，在3个样品中含量分别为1.42，1.70，1.59 mg/g。苹果酸为品牌B特有，醋酸和琥珀酸为品牌C特有，是区别于其他品牌的主要物质。品牌A、B与C之间的总糖含量之间存在显著性差异，总酸含量无显著性差异。通过对色度的检测，品牌C的色泽更容易被人们接受。

通过HS-SPME-GC-MS从3种不同品牌草莓酱中共检出52种挥发性风味物质，其中酯类种类最多，为16种，占全部物质的30.77%；其次为醇类，占全部物质的25%。3种草莓酱中挥发性风味物质的种类和含量之间都存在显著性差异，品牌B中的挥发性风味物质种类和含量均最多，品牌C次之，品牌A最少。3种品牌草莓酱中，通过嗅闻仪结合OAV确定出9种风味物质，共同构成了草莓酱的独特香气。使用电子鼻对3种品牌进行检测，通过10个传感器的响应强度可以将品牌A、B与C明显区分。

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