吴胤霆 王洋 张楠 罗小丹 肖夏 叶阳
摘要:以蘋果基料、火龙果和南酸枣泥为主要原料,以感官评分、褐变度A420 nm、可溶性固形物含量、抗坏血酸含量、总酚含量为综合考核因素,采用单因素试验和响应面方法优化火龙果南酸枣复合果泥配方,并通过GC-MS方法分析南酸枣复合果泥的风味物质构成。试验优化配方为南酸枣31.2%、火龙果31.2%、苹果15.6%、糖22%(质量分数),以该优化配方所制得的复合样品的感官评分为87分,可溶性固形物含量为33.22 °Brix,pH值为3.17,亮度值(L*)、红绿值(a*)和黄蓝值(b*)分别为31.28,16.40,3.06,颜色桃红诱人,口感酸甜细腻,余味清爽均衡。风味物质构成分析表明,5种果泥的香气成分有烷烃类、醇类、烯萜类、酯类、醛类、酸类、酮类、萘类等挥发性物质,可赋予复合果泥青草、柠檬、苹果、花香和薄荷等香味。南酸枣泥经复合后酸涩的口感和乙醇味显著降低,复合果泥还产生了相对含量为16.08%的异辛醇,可为复合果泥提供淡淡的花香味。果泥复合后解决了南酸枣泥口感酸涩的问题,使果泥产品的香气更加丰富均衡,为果泥制品的研发提供了参考。
关键词:火龙果;南酸枣;复合果泥;响应面设计;香气;气相色谱-质谱法(GC-MS)
中图分类号:TS255.4 文献标志码:A 文章编号:1000-9973(2023)12-0159-07
Formula Optimization and Aroma Analysis of Compound Puree
of Pitaya and Choerospondias axillaris
WU Yin-ting1, WANG Yang1, ZHANG Nan2, LUO Xiao-dan2, XIAO Xia1, YE Yang1*
(1.College of Bioengineering, Sichuan University of Science and Engineering, Yibin
644000, China; 2.Enterprise Service Center, Yibin National Agricultural Science
and Technology Park in Sichuan Province, Yibin 644000, China)
Abstract: With apple as the basic material, pitaya and Choerospondias axillaris puree as the main raw materials, sensory score, browning degree A420 nm, the content of soluble solids, ascorbic acid and total phenols as the comprehensive assessment factors, the formula of compound puree of pitaya and Choerospondias axillaris is optimized by single factor test and response surface method, and the composition of flavor substances of compound puree of pitaya and Choerospondias axillaris is analyzed by GC-MS method. The optimized formula is as follows: Choerospondias axillaris 31.2%, pitaya 31.2%, apple 15.6% and sugar 22% (mass fraction). The sensory score of the compound sample prepared by the optimized formula is 87 points, the content of soluble solids is 33.22 °Brix, the pH value is 3.17, the brightness value (L*), red and green value (a*) and yellow and blue value (b*) are 31.28,16.40,3.06 respectively. The color is peach red and tempting, the taste is delicate, sour and sweet, and the aftertaste is refreshing and balanced. The analysis of composition of flavor substances shows that the aroma components of the five kinds of puree are alkanes, alcohols, terpenes, esters, aldehydes, acids,
ketones, naphthalenes and other volatile substances, which could give the aromas of grass, lemon, apple, flower and mint. After compounding, the sour and astringent taste and ethanol flavor of Choerospondias axillaris puree are significantly reduced. The compound puree also produces isooctanol with the relative content of 16.08%, which can provide a light flower aroma for the compound puree. After compounding puree, the problem of sour and astringent taste of Choerospondias axillaris is solved, making the aroma of puree products more abundant and balanced, which has provided references for the research and development of puree products.
Key words: pitaya; Choerospondias axillaris; compound puree; response surface design; aroma; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)
南酸枣(Choerospondias axillaris)作为漆树科植物的鲜果,因其果核呈五眼卵形,又叫五眼果、人面子、山枣[1],主要分布于我国南方等气候温湿适宜和阳光充足的山区。南酸枣果实味道酸甜,营养价值极高,VC和糖含量高,多酚、黄酮、有机酸等营养成分含量也位于水果中的前列[2];以干燥果实入药,具有健脾胃、增强人体食欲、消食滞和腹痛、清热毒及解酒等功效[3],是我国一种药食两用资源。因此,利用其营养特性和保健功能可以将其制作成酸枣糕[4]、酸枣糖[5]、酒[6-7]和饮料[8]等休闲食品。
但是南酸枣果实酸涩的口感增加了加工产品的难度[9],单一的南酸枣果实加工产品难以符合消费者的口感需求,现已销售流通的产品较少。将不同的水果进行复合可以弥补各原料的不足,平衡产品的营养成分,改善产品的口感和获取更丰富的风味成分。食品的风味物质种类是食品品质的关键[10],与消费者的食欲和可接受程度直接相关。目前,水果进行复合可以生产果酱[11]、果醋[12]、果酒[13]等。杨东松等[14]制备的枇杷和桑葚复合果酱得到了丰富的营养成分和浓郁的果香味;宋菲红等[15]将沙棘和苹果进行复合,复合后的果泥比单一的苹果多了12种关键风味物质,复合果泥的风味更加丰富;孙娜等[16]制备的草莓和火龙果复合果酱颜色诱人、口感酸甜。国外则集中于南酸枣黄酮、多酚等活性物质的研究[17-18]。以南酸枣为原料的产品开发研究较少,将南酸枣与火龙果进行复合研发果泥产品目前未见报道。南酸枣独特的风味可提高火龙果的口感和香气,火龙果又可赋予复合果泥诱人的色泽和营养物质,苹果基料和火龙果的加入也可中和南酸枣果实酸涩的口感。
因此,本试验以苹果基料、火龙果和南酸枣泥为主要原料,以感官评分、褐变度A420 nm、果泥的可溶性固形物含量、抗坏血酸含量、总酚含量作为考察指标,采用单因素试验和响应面方法优化火龙果南酸枣复合果泥的配方,并采用顶空固相微萃取法-气相色谱-质谱联用法研究火龙果南酸枣复合果泥的挥发性风味物质构成,初步确定火龙果南酸枣复合果泥的工艺,为南酸枣泥的产品开发提供了工艺参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
南酸枣泥:四川宏野食品有限公司;红富士苹果、红心火龙果、白砂糖、麦芽糖:宜宾天天购超市;95%乙醇、平板计数琼脂:均为分析纯。
SP520破壁料理机 浙江苏泊尔股份有限公司;TG16G离心机 盐城市凯特实验仪器有限公司;YMX-958-430真空包装机 泉州市亿闽信贸易有限公司;UV-19001紫外分光光度计 岛津仪器有限公司;7330-U SPME手动进样手柄 美国Supelco公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头 上海安谱实验科技股份有限公司;6790N-5975B气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦科技有限公司;UltraScan VIS台式色差仪 上海韵鼎国际贸易有限公司。
1.2 試验方法
1.2.1 工艺流程
原料预处理→漂烫灭酶→水果打浆→复合熬制→装袋封口→灭菌储藏。
1.2.2 操作要点
1.2.2.1 苹果和火龙果果浆的制备
果实挑选:果实应饱满成熟、无霉烂、无虫害、无斑点。
冲洗:先浸泡10 min,再用水搓洗去除表面保鲜涂膜、化学物质、泥沙。
削皮切片:将水果削皮,去除果蒂和果核后,迅速切成厚度约1 cm的片备用。
灭酶软化:将片状水果迅速放入沸水锅中加热10 min灭酶软化。
冰水护色:灭酶后捞出放入冰水中迅速冷却,防止褐变。
打浆细化:将冷却后的原料沥干表面水分,高速打浆2 min,至无明显颗粒。
1.2.2.2 熬制
果浆在95 ℃下进行熬煮,熬煮时按比例加入白砂糖和麦芽糖的混合糖(2∶1)并不断搅拌,关火后冷却备用。
1.2.2.3 装袋封口
将冷却至40 ℃左右的果泥装入10 cm×15 cm的食品级铝箔真空袋中,每袋装(100±5) g,抽真空密封。
1.2.2.4 灭菌、冷却
参照卫萍等[19]的方法,将装袋封好口的火龙果南酸枣复合果泥于85 ℃下水浴30 min灭菌,然后于冰水浴中冷却至室温保存。
1.2.3 配方优化试验设计
1.2.3.1 单因素试验
通过单因素控制表控制变量因子,测定可溶性固形物含量、褐变度A420 nm、抗坏血酸含量、总酚含量和感官评分5个指标,确定各因素的最优方案,单因素控制表见表1。
1.2.3.2 响应面试验
在单因素试验的基础上,选择复合果泥比例、糖添加量及熬煮时间作为该试验的自变量,测定果泥样品的感官评分、可溶性固形物含量、褐变度A420 nm,以式(1)计算得到的综合评分[15]作为确定复合果泥最佳配方的依据,进行三因素三水平Box-Behnken中心组合设计,见表2。
综合评分=0.5×X+0.3×1/Y+0.2×Z。(1)
式中:X表示感官评分;1/Y表示褐变度A420 nm正向化值;Z表示可溶性固形物含量,°Brix。
1.2.4 指标的测定
1.2.4.1 感官评分
挑选10名各年龄阶段的人员作为感官评定员,其中5名有食品行业经验,5名没有食品行业经验。先让其对南酸枣泥、火龙果泥和苹果泥进行初步品尝(对照),然后对制作完成的火龙果南酸枣复合果泥进行品评,分别从色泽、酸甜度、组织状态、香气4个方面(各占25分,总分100分)进行评价打分(见表3)。感官评定员使用一次性用具对每个样品评定打分,期间用室温白开水漱口。
1.2.4.2 褐变度的测定
参考肖阳等[20]的方法并适当修改,取样品5 g并加入3倍体积的乙醇(95%),振荡混匀1 min后冷冻离心(10 000 r/min)10 min,取上清液3 mL用紫外可见分光光度计在420 nm处测定吸光度A420 nm,表示果泥的褐变度,重复测定3次,记录数据,计算平均值。
1.2.4.3 可溶性固形物含量的测定
参照GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》,重复测定3次,记录数据,计算平均值。
1.2.4.4 抗坏血酸含量的测定
参考赵丽等[21]仅用水相为流动相利用高效液相色谱法测定鲜枣中抗坏血酸的方法。得到抗坏血酸的标准曲线为y=0.037 4x-0.002 1,回归系数为R2=0.999 1。称取样品用2%草酸提取30 min,再离心,取上清液用滤膜过滤,在4 ℃下放置备用,流动相用甲酸。
1.2.4.5 总酚含量的测定
采用福林酚比色法。制备标准曲线,建立回归方程:y=0.000 8x+0.125 7,R2=0.999 8;取30 g果泥与同等体积的95%乙醇,振荡混匀后室温反应1 h,10 000 r/min离心10 min,取上清液为总酚提取液。取0.1 mL提取液与1 mL福林酚试剂混合,加入5 mL 5%的Na2CO3溶液,用紫外分光光度计于765 nm处测定。
1.2.4.6 pH值的测定
取复合南酸枣泥5 g于玻璃烧杯中,使用pH计直接测定,每组测定3次,然后取平均值记录。
1.2.4.7 色差值的测定
用UltraScan VIS台式色差仪测定色泽,先用黑白板校正、标准白板对照,再将样品放在通光测样口测定样品的L*、a*、b*值,重复测定3次,记录数据并计算平均值。
1.2.4.8 微生物指标的测定
参照GB/T 22474—2008《果酱》分析样品的微生物指标,测定大肠杆菌、菌落总数和致病菌。
1.2.4.9 果泥香气成分的测定
将熬制前后的复合果泥和对照(火龙果果浆、苹果果浆和南酸枣泥)样品分别使用气相色谱-质谱联用仪和萃取装置测定。样品萃取:向15 mL顶空萃取瓶中加入5 g果泥、5 mL饱和氯化钠溶液,50 ℃萃取30 min。于气相色谱进样口250 ℃热解吸3 min进样。色谱条件[22]:进样口温度250 ℃;初始柱温45 ℃(保持5 min),以5 ℃/min升至190 ℃(保持25 min)。质谱条件:EI离子源,电子轰击能量70 eV,离子源温度230 ℃;质谱扫描范围(m/z):25~350。
香气成分定性[23]:计算机检索与NIST 11、Wiley及香精香料库,对匹配度>800的构成成分进行初步定性。
香气成分定量:用峰面积归一法进行定量。
1.2.5 数据分析
采用Design-Expert V8.0.6进行Box-Behnken试验设计和方差分析,Orgin 2018进行显著性分析。
2 結果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 复合果泥比例对果泥品质的影响
由表4可知,随着南酸枣泥所占比例增加,复合果泥样品的褐变度A420 nm先不变后显著降低,可溶性固形物含量缓慢升高,抗坏血酸含量逐渐上升,且差异显著。产品的感官评分呈先上升后降低的趋势且差异显著。因试验中糖添加量较少,产品的酸甜味较大,所以感官评分最高为74分,此时比例为4∶4,样品呈桃红色,质地细腻,有光泽,流散性好,味道酸甜,有苹果和酸枣的独特风味;虽然南酸枣泥作为复合果泥的主体,但是南酸枣的酸涩口感和复合果泥的色泽品质下降使比例超过4∶4的样品感官评分显著下降,所以合适的果泥比例使得南酸枣和苹果的香气均衡且口感适宜,因此,复合果泥的比例选择4∶4。
2.1.2 糖添加量对果泥品质的影响
糖的添加比例为白砂糖∶麦芽糖为2∶1,由表5可知,随着果泥样品糖所占比例的增加,可溶性固形物含量显著增加,样品的感官评分和抗坏血酸含量先升高后降低。当糖添加量为20%时,样品的感官评分最高,为80分,可溶性固形物含量为32.07 °Brix,褐变度A420 nm为0.42,此时复合果泥酸甜均衡,口感清爽,无甜腻感,黏度适中。当样品糖含量大于20%时,样品的酸甜度评分降低,褐变颜色加深。有研究表明,只有合适的糖含量才能破坏细胞膜的通透性[24],抑制微生物生长。果泥产品的糖浆味太重会掩盖果泥天然的风味和口感且不利于健康;褐变度A420 nm在糖添加量为10%时发生显著变化,可能是此时美拉德反应剧烈。综上所述,选择糖的添加量为20%。
2.1.3 熬煮时间
熬煮时间对果泥品质的影响见表6。
由表6可知,熬煮时间以3 min的梯度增加,熬煮时间越长,褐变越严重,可溶性固形物含量缓慢上升,抗坏血酸含量基本无变化,样品的感官评分在熬煮6 min时达到最高,为81.2分,此时果泥样品的可溶性固形物含量为19.17 °Brix,褐变值为0.43,果泥颜色呈深桃红色,具有诱人的色泽,口感细腻清甜,流散适中;当熬煮时间超过6 min时,果泥颜色逐渐暗淡,果体暗淡无光泽,到12 min后逐渐黏稠,且已经出现焦糊味,感官评分下降。与于静洋等[25]的研究结果一致,美拉德反应时间越长,生成的产物越多,颜色越深,有害物质也越多。综上所述,选择最佳熬煮时间为6 min。
2.2 火龙果南酸枣复合果泥响应面试验设计分析结果
响应面试验设计统计分析见表7。
因素回归拟合三元二次方程:综合评分=+46.82-9.35A′-1.32B+0.26C-3.26A′B-1.80A′C-0.41BC-5.93A′2-3.37B2+0.22C2。
由表8可知,模型极显著(P<0.01),失拟项不显著(P>0.05),表明方程和实际结果的拟合度很高,总评分和3个单因素变量之间有很好的关系。若模型的相关系数R2=0.979 7,RAdj2=0.953 6,表示方程的拟合效果较好且偏差小,即可利用该模型对复合果泥的综合评分作出预测。其一次项A′、交互项A′B、A′C极显著,表明其对火龙果南酸枣复合果泥的综合评分影响很大。由F值大小可看出,影响果泥综合评分的3个因素大小为A′(枣泥含量)>B(糖添加量)>C(熬煮时间)。
由图1和图2可知,总评分在图中存在顶点,响应面呈现出坡度,等高线呈卵形,说明南酸枣泥含量与糖添加量的交互作用显著,南酸枣泥含量与熬煮时间的交互作用显著[26]。
2.3 验证试验
Box-Behnken中心试验分析得出样品最优配方:复合果泥比例为4∶4,糖添加量为21.67%,熬煮时间为7 min,总评分为51.18分。修正后试验配方为复合果泥比例4∶4、糖添加量22%、熬煮時间7 min。将此修正后的试验配方进行3次平行试验,测得该复合果泥的可溶性固形物含量为33.22 °Brix,pH值为3.17,总平均分为51.10分,与理论值较接近,说明该模型可行性高,由此模型得出的火龙果南酸枣复合果泥色泽桃红诱人,口感酸甜可口,风味独特,组织细腻,无汁液析出,具有一定的黏稠度。按要求灭菌后,大肠菌群≤30 MPN/100 g;菌落总数<100 CFU/g;致病菌:未检出,符合GB/T 22474—2008《果酱》的卫生要求。
2.4 火龙果南酸枣泥及其原料的香气构成分析
由图3可知,从5种果泥中分析出来的香气成分有烷烃类、醇类、萜烯类、酯类、醛类、酸类、酮类、萘类等挥发性物质。苹果果浆中未检测到酸类、酮类和萘类化合物,酯类物质是5种果泥中最高的,高达18.88%,呈独特的苹果味、香蕉味、柑橘味,但其性质不稳定,在复合熬煮后未检测到酯类物质,这与张薇薇等[27]的研究结果一致,清香型苹果醛类较高。火龙果主要提供香气的物质是烷烃类、醇类、萜烯类,烷烃类占比高达48.82%,醇类为30.44%,这也是5种水果中特有的挥发性物质,为果泥提供柠檬香、果香;火龙果的醛类物质仅占2.94%,这可能与火龙果原料经长时间低温冷藏有关,相关研究也表明,火龙果的特征性香气物质醛类会在采摘几天时间内显著降低[28]。南酸枣泥赋香物质以烷烃类、醇类、萜烯类、酸类、酯类、萘类为主且不含醛类和酮类,其中萜烯类、酸类、萘类和醇类是5种水果中相对含量最多的,南酸枣与一般枣类不同,其本身酸涩的口感使其酸类挥发性物质最高[29],达6.51%;南酸枣中还检测出微量的萘类挥发性物质,该物质在2017年被列入2B类致癌物质,经过复合熬煮后显著降低;南酸枣泥的乙醇含量高达31.53%,这可能是因为南酸枣在贮藏期间经乙醇处理[30]和自身的呼吸作用使乙醇不断积累。果泥复合后主要香气成分为烷烃类、萜烯类、醛类和醇类,与Levaj等[31]的研究结果一致,复合果泥的香气成分来源于各种新鲜水果原料。其中熬煮后复合果泥的烷烃类占比为47.77%,南酸枣泥经复合后酸涩的口感和乙醇味显著降低,原因可能是高温使酸类和醇类参与酯化反应和挥发作用;复合果泥相对于南酸枣泥的乙醇挥发性成分相对含量从31.53%降至0.68%,降低了97.84%,酸类挥发性成分降低了88.47%,萘类挥发性成分降低了36.13%,复合果泥还产生了相对含量为16.08%的异辛醇,可为复合果泥提供淡淡的花香味。
3 结论
将3种果泥进行复合后,酸类和醇类物质减少,该复合果泥的可溶性固形物含量为33.22 °Brix,pH值为3.17,L*值为31.28,a*值为16.40,b*值为3.06,感官评分为87分,总评分为51.10分。该配方制成的样品色泽桃红诱人,口感酸甜细腻,余味清爽均衡。本研究可增加果泥产品的种类,满足消费者多样化的需求,同时促进南酸枣资源的利用。
香气构成分析结果表明,苹果中酯类物质含量最高,达18.88%,呈独特的苹果味、香蕉味、柑橘味;火龙果中烷烃类占比高达48.82%,醇类为30.44%,为果泥提供柠檬香、果香。南酸枣果泥中萜烯类、酸类、萘类和醇类是5组果泥中相对含量最高的,其中南酸枣中酸类挥发性物质最高;果泥进行复合熬制后,乙醇挥发性物质比酸枣泥原料降低了97.84%,酸类挥发性成分降低了88.47%,萘类挥发性成分降低了36.13%,并且果泥经复合熬煮后产生了16.08%的异辛醇,提供了淡淡的花香味,果泥进行复合后,香气成分更加丰富均衡。
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收稿日期:2023-06-24
基金项目:四川省科技厅重点研发项目(2021YFN0023)
作者简介:吴胤霆(1996-),男,硕士,研究方向:农畜产品精深加工。
*通信作者:叶阳(1982-),女,副教授,博士,研究方向:农畜产品精深加工。