新鲜沙棘果汁和沙棘原浆的风味和营养品质分析

任婧楠，贾 潇，张智锋,,，武康宁，范 刚, ，李明哲，马有利，马学利，邵亚龙，柳春海，万 旭，陈 洋，赵世亮

（1.华中农业大学食品科学技术学院，环境食品学教育部重点实验室，湖北 武汉 430070；2.宁夏华信达健康科技有限公司，宁夏 银川 750499；3.宁夏灵犀万象健康产业发展有限公司，宁夏 银川 751400）

中亚沙棘（Hippophae rhamnoidesLinn.subsp.turkestanicaRousi）是胡颓子科沙棘属的落叶灌木或小乔木。沙棘是一种药食同源的浆果，富含多种营养成分（蛋白质、矿物质、维生素等）和生物活性成分（黄酮类、木酚素、单宁酸、类固醇、有机酸、生物碱）[1]。药理研究表明，这些活性成分具有抗炎症、抗氧化、保护肝脏、抗心血管疾病、抗癌、降血糖、降血脂、神经保护、抗菌等多种保健作用[1-6]。此外，魏晨业等[6]采用水提醇沉法对沙棘中多糖进行分离纯化，发现沙棘多糖具有明显的抗氧化活性。沙棘也是被世界卫生组织认可的保健品原料之一[7]。新鲜果汁的保鲜期很短，一般来说，新鲜果汁杀菌保鲜的关键步骤主要有热杀菌（巴氏杀菌、高温短时和超高温瞬时杀菌法）和非加热杀菌（超高压杀菌）。Yang Peiqing等[8]采用短时高温巴氏杀菌（100 ℃/15 s）和超高压杀菌（500 MPa/6 min）分别对沙棘汁进行处理，发现两种方法都能够显著降低菌落总数，杀灭霉菌、酵母菌。

沙棘果汁的风味是吸引消费者的重要指标之一。目前，国内外的研究主要采用固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）联合气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）对沙棘汁中的气味化合物进行鉴定，发现沙棘汁中气味化合物组成主要以酯类、醇类、酸类和醛类为主[9-13]。先前的研究表明热杀菌会给沙棘果汁的香气带来不利影响。比如，Ao Xuan等[12]发现超高温瞬时杀菌（140 ℃/2 s）导致沙棘果汁中总挥发气味物和酯类分别减少3.48%和14.60%。黄蕊等[13]比较超高压杀菌（500 MPa/15 min）和热杀菌（90 ℃/40 min）对沙棘原浆的影响，发现超高压处理的沙棘原浆中挥发性气味物质的总量（9891.65 µg/L）明显高于热杀菌处理组（6157.47 µg/L）。值得注意的是，研究发现气相色谱-质谱-嗅闻仪（gas chromatographymass spectrometry-olfactometry，GC-MS-O）与芳香提取物稀释分析法（aroma extract dilution analysis，AEDA）联用可以从食品中筛选出对整体气味贡献较大的气味化合物[14-15]。Xu Ying等[14]采用香味提取物稀释分析（aroma extract dilution analysis，AEDA）及GC-MS-O在核桃油中共鉴定出13 种气味活性化合物具有高的香气稀释（flavor dilution，FD）因子。Yang Xiao等[15]采用AEDA-GCMS-O能成功区分新鲜西瓜汁和热加工西瓜汁中关键气味化合物。然而将AEDA-GC-MS-O应用于新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中气味化合物的研究较少。

考虑到热杀菌不仅会诱导果汁风味的劣变，还会引起营养品质的变化[12,15-16]。因此，本研究以新鲜沙棘果汁和沙棘原浆为研究对象，使用AEDA-GC-MS-O对气味化合物进行鉴定和嗅闻分析。同时对沙棘果汁加热前后营养指标（VC和总黄酮）的变化进行分析，以期为沙棘果汁产品的风味及营养品质优化提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料：新疆克州中亚沙棘大果。用清水将大果沙棘清洗之后去籽，进一步通过破壁机破碎和磨浆机磨浆处理（筛网孔径100 目，转速180 r/min），获得新鲜沙棘果汁。向新鲜沙棘果汁（14.6 °Brix）中加入的一定量的果糖，将果汁的可溶性固形物调至20 °Brix。然后进行均质、巴氏杀菌（温度为93～95 ℃，时间为30 min）获得沙棘原浆；新鲜沙棘果汁、沙棘原浆 宁夏华信达健康科技有限公司。

乙醇（色谱纯）德国Merck公司；正构烷烃（C7～C30）、葡萄糖 美国Sigma公司；芦丁 上海源叶生物科技有限公司；己醛（98%）、3-羟基己酸乙酯（98%）、2-辛醇（98%）、2,6二氯靛酚（97%）阿拉丁试剂（上海）有限公司；2-甲基丁酸乙酯（98%）、苯乙烯（97%）、1-己醇（99.5%）、壬醛（95%）、辛酸乙酯（98%）梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；3-甲基丁酸乙酯（99%）、庚醛（95%）德国CNW公司；VC、丁酸乙酯（99%）、3-甲基-1-丁醇（99.5%）、己酸乙酯（99%）、α-蒎烯（98%）、苯甲醛（99.5%）、癸酸乙酯（98%）、异戊酸异戊酯（98%）、苯甲酸乙酯（99%）、苯乙酸乙酯（99%）、己酸（99.5%）、苯乙醇（98%）上海麦克林生化科技股份有限公司；3,5-二硝基水杨酸 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Trace1300-ISQ7000 GC-MS联用仪、TG-WAX毛细管柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）美国Thermo Fisher Scientific公司；ODP3嗅觉检测器 德国Gerstel公司；固相微萃取头（50/30 μm DVB/CAR/PDMS，1 cm）美国Supelco公司；Astree电子舌 法国Alpha M.O.S公司。

1.3 方法

1.3.1 采用SPME-GC-MS-O对新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中香气化合物进行鉴定

1.3.1.1 SPME

参考黄蕊等[13]的方法。称取10.0 g样品和1.0 g NaCl置于40 mL顶空瓶中，加入2-辛醇（5 μL，0.819 mg/mL）作为的内标，置于磁力搅拌器，45 ℃平衡20 min，将SPME萃取针插入样品瓶，萃取时间30 min，将SPME萃取针插入GC-MS-O进行分析。每个样品重复3 次。

1.3.1.2 色谱条件

气相色谱进样口温度设为250 ℃，解吸5 min。色谱柱：TG-WAX（60 m×250 μm，0.25 μm）；升温程序：40 ℃保持1 min，以4 ℃/min升至250 ℃，保持2 min；高纯氦气（99.999%）作为载气；流速为1.5 mL/min。

1.3.1.3 质谱条件

电子电离源；电子能量70 eV；传输线温度280 ℃；离子源温度250 ℃；质量扫描范围m/z35～500；溶剂延迟时间8 min。

1.3.1.4 嗅觉检测器条件

质谱与嗅觉检测器分流比为1∶1；传输线温度设置为250 ℃；将毛细管柱分流比分别设置为1∶3、1∶9、1∶27、1∶81、1∶243后，样品通过SPME-GC-MS-O进行嗅闻分析。选择3 名有经验的感官小组成员对气味化合物进行嗅闻分析，记录气味时间和气味强度，直到感官小组成员无法感知到气味，此时的分流比被认为是FD因子[15]。

1.3.1.5 气味化合物的定性分析

采用Xcalibur 4.1软件对结果进行分析，该软件配备了NIST 20 MS数据库，可以对气味化合物进行匹配。将混合标准品溶液进行SPME-GC-MS-O分析，通过保留时间对气味化合物进行定性，感官小组成员通过SPME-GCMS-O对气味化合物进行嗅闻分析，结合气味描述对被感知到的气味化合物进行定性，根据气味化合物的出峰时间及相同气质条件下系列烷烃的出峰时间，通过式（1）计算保留指数（retention index，RI）：

式中：n为系列烷烃的碳原子个数；ta为样品中化合物a的保留时间（化合物a的保留时间在Cn与Cn＋1之间）；tn和tn＋1分别为n个烷烃碳原子和（n＋1）个烷烃碳原子的保留时间。

1.3.1.6 气味化合物含量的计算

气味化合物的含量以2-辛醇作为内标，采用半定量方法通过式（2）进行计算：

式中：At和Ais分别为样品中气味化合物和内标的峰面积；m和mis分别为样品中气味化合物和内标的含量。

1.3.2 新鲜沙棘果汁和沙棘原浆滋味的分析

1.3.2.1 滋味感官评价

参考GB/T 12313—1990《感官分析方法 风味剖面检验》对新鲜沙棘果汁和沙棘原浆样品进行滋味感官评价。感官评价人员由宁夏华信达健康科技有限公司12 名（男性7 名，女性5 名，平均年龄在28～38 岁）沙棘果汁研发人员组成，其中8 名是具有3 年以上果汁研发经验的工程师。将新鲜沙棘果汁和沙棘原浆样品分装在无气味的杯子中，首先，感官评价人员分别用相关术语记录感知到的滋味特征；其次，用分值（0～10 分）的大小确定酸味、甜味、苦味、涩味和整体味道的强度：0 分表示不明显，1～2 分表示轻微，3～4 分表示中等，5～6 分表示明显，7～8 分表示强烈，9～10 分表示极强。

1.3.2.2 电子舌分析

根据李虹等[17]的方法，将新鲜沙棘果汁和沙棘原浆在8000 r/min下离心20 min，去除沉淀物。量取100 mL澄清沙棘果汁样品装入电子舌专用杯内，采用自动进样，即探头先在蒸馏水中清洗，然后自动进入样品中进行测试并收集数据，测试阶段持续120 s，最后20 s的平均值作为传感器信号值。每个样品重复6 次。

1.3.3 营养品质分析

根据GB/T 5009.7—2016《食品中还原糖的测定》中3,5-二硝基水杨酸比色法测定果汁中还原糖的含量，还原糖的含量参考葡萄糖标准溶液的标准曲线方程计算得到；根据GB 12456—2021《食品中总酸的测定》中的指示剂法测定果汁中可滴定酸的含量；根据GB 5009.86—2016《食品中抗坏血酸的测定》中的2,6-二氯靛酚滴定法测定果汁中VC的含量；通过抗坏血酸标准溶液的标准曲线方程计算得到VC含量；根据NY/T 3903—2021《枸杞中黄酮类化合物的测定》中分光光度法测定总黄酮的含量，总黄酮的含量参考芦丁标准溶液的标准曲线计算得到。所有实验均3 个重复。

1.4 数据统计与分析

采用SPSS 22.0软件进行方差分析（P＜0.05），采用Origin 2021软件绘制图形，结果以±s表示。

2 结果与分析

2.1 新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中气味化合物的种类和含量

表1为新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中气味化合物的种类和含量。在新鲜沙棘果汁中共鉴定出39 种主要气味化合物，包括酯类29 种、醛类3 种、醇类2 种、酸类2 种、萜烯类2 种、其他类1 种。在沙棘原浆中共鉴定出36 种气味化合物，包括酯类23 种、醛类5 种、醇类3 种、酸类3 种、萜烯类1 种、其他类1 种。酯类中己酸乙酯（7.130 mg/kg）和辛酸乙酯（7.113 mg/kg）在新鲜沙棘果汁中占有较大比重；其次是异戊酸异戊酯（5.138 mg/kg）、己酸异戊酯（2.638 mg/kg）、3-甲基丁酸乙酯（1.957 mg/kg）、苯甲酸乙酯（1.840 mg/kg）、苯甲酸异戊酯（1.816 mg/kg）、癸酸乙酯（0.935 mg/kg）和2-甲基丁酸乙酯（0.632 mg/kg），这些酯类化合物也是沙棘原浆中重要气味化合物。付依依等[10]也发现己酸乙酯、异戊酸异戊酯、苯甲酸乙酯、辛酸乙酯和苯甲酸异戊酯是沙棘原浆中含量最丰富的酯类化合物。

沙棘原浆鉴定出的醛类化合物主要有己醛（0.058 m g/kg）、庚醛（0.063 m g/kg）、壬醛（0.132 mg/kg）和苯甲醛（0.072 mg/kg），其中，己醛、庚醛和壬醛的含量较新鲜沙棘果汁中的含量明显增加。付依依等[10]发现沙棘原浆中酯类化合物（1257.67 μg/L）的含量最高，其次是醛类（108.60 μg/L），醛类中鉴定的气味化合物主要是庚醛、苯甲醛和壬醛等。醛类化合物的增加可能来源于不饱和脂肪酸的降解[18]。Ao Xuan等[12]认为高温瞬时灭菌可以促进沙棘果汁中的不饱和脂肪酸降解，形成的醛类（壬醛、庚醛、辛醛）可以为沙棘果汁带来脂肪香味。杨帆等[19]也发现热加工西瓜汁中的醛类，尤其是庚醛和壬醛的含量较新鲜西瓜汁的含量明显增加。

对比新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中3-甲基-1-丁醇（0.080 mg/kg vs.ND）和3-甲基丁酸（0.276 mg/kg vs.0.392 mg/kg）的含量，可以发现巴氏杀菌之后3-甲基-1-丁醇的含量减少，而3-甲基丁酸的含量增加，3-甲基-1-丁醇也是沙棘果汁中重要的气味化合物[13]。先前的研究证实3-甲基-1-丁醇来源于亮氨酸降解，在加热处理后3-甲基-1-丁醇能够进一步氧化形成3-甲基丁酸[12,18,20]。

如图1所示，酯类化合物是新鲜沙棘果汁中最主要的气味化合物，其次是醛类、酸类、醇类、萜烯类。新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中酯类的总含量分别为31.366 mg/kg和16.378 mg/kg。巴氏杀菌之后，沙棘原浆中的酯类含量显著降低47.78%（P＜0.05）。Ao Xuan等[12]也发现超高温瞬时灭菌（140 ℃，2 s）对沙棘汁的气味化合物产生明显的影响，高温瞬时灭菌会导致酯类减少14.60%。另外，醛类、醇类和酸类的总含量分别增加了77.30%、47.09%和17.63%，而萜烯类减少了65.82%。黄蕊等[13]研究对比了热杀菌沙棘原浆和高压沙棘原浆中气味化合物的差异，相比于热杀菌处理，高压处理能够减少沙棘汁中果香气味化合物的损失。

图1 新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中不同类型气味化合物的含量Fig.1 Contents of different types of odor compounds in FSBJ and SBP

2.2 新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中的关键气味化合物

FD因子可用来表示该气味化合物对整体风味的贡献度。采用AEDA-GC-MS-O获得新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中气味化合物的FD因子（表2），两种果汁中共有的特征风味物质有12 种，包括2-甲基丁酸乙酯（苹果味，FD因子＝27 vs.3）、3-甲基丁酸乙酯（水果味，FD因子＝27 vs.9）、己酸乙酯（苹果皮、水果味，FD因子＝243 vs.81）、异戊酸异戊酯（苹果味，FD因子＝81 vs.27）、3-羟基-3-甲基丁酸乙酯（水果味，FD因子＝3 vs.1）、2-羟基-3-甲基丁酸乙酯（菠萝味，FD因子＝9 vs.3）、辛酸乙酯（水果、脂肪味，FD因子＝9vs.1）、己酸异戊酯（水果味，FD因子＝3 vs.1）、癸酸乙酯（葡萄味，FD因子＝1vs.1）、苯甲酸乙酯（花香、水果味，FD因子＝1vs.1）、苯乙酸乙酯（水果、甜味，FD因子＝1vs.1）和苯乙醇（蜂蜜、香料、玫瑰味，FD因子＝1 vs.1）。其中，己酸乙酯具有最高的FD因子，通过嗅闻可以明显感知到类似沙棘气味，是沙棘果汁中关键气味物质。在之前的研究中，由于缺少嗅闻分析，一直认为己酸乙酯主要呈菠萝、柑橘等水果气味[9,21]。水果中的果香味主要源于脂肪酸、碳水化合物、氨基酸的代谢产物（醛类、酮类、醇类、酸类）、以及代谢产物在酯化作用下形成的酯类，这些气味物质对水果的香气有重要贡献[12]。Sanchez-Ortiz等[22]认为己酸乙酯主要是由乙醇与己酸酯化合成；3-甲基丁酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯主要通过乙醇分别与来源于亮氨酸和异亮氨酸的降解产物（3-甲基丁酸和2-甲基丁酸）酯化合成[18]；苯乙醇主要是来源于苯丙氨酸的降解产物[20]。

表2 新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中关键气味化合物Table 2 Key odor compounds in FSBJ and SBP

从图2A、B也可以看出，这些果香酯类化合物的含量和FD因子在巴氏杀菌之后明显降低。其次，丁酸乙酯（FD因子＝3）和α-蒎烯（FD因子＝1）仅在新鲜沙棘果汁中能被嗅闻到，然而庚醛（FD因子＝3）和壬醛（FD因子＝1）仅在沙棘原浆中能被嗅闻到。先前的研究表明热处理会导致柑橘汁和西瓜汁中气味化合物的损失，从而降低果汁的自然风味[15,23]。

图2 新鲜沙棘果汁（A）和沙棘原浆（B）中FD因子≥1的气味化合物气相色谱图Fig.2 Chromatograms of odor compounds with FD factor ≥ 1 in FSBJ (A) and SBP (B)

2.3 新鲜沙棘果汁和沙棘原浆的滋味评价

如图3A所示，新鲜沙棘果汁具有明显的酸味、苦味和涩味。相较于新鲜沙棘果汁，沙棘原浆中酸味、苦味和涩味强度明显减弱，甜味增加，这是由于果糖的加入，改善了沙棘果汁整体的滋味。先前的文献已经报道沙棘汁具有明显的酸涩滋味，因此感官品质较低，但可以通过添加蔗糖的方式改善沙棘果汁中滋味[24]。还有研究发现发酵在一定程度上可以减弱沙棘汁的酸涩滋味，吴斌等[9]采用酵母菌轻度发酵使得沙棘汁的滋味更加柔和。

图3 新鲜沙棘果汁和沙棘原浆的滋味评价Fig.3 Taste evaluation of FSBJ and SBP by electronic tongue and PCA

通过电子舌可以直接分析出沙棘果汁样品中酸、甜、苦、咸、鲜等滋味强度。图3B中AHS代表酸味传感器、ANS代表甜味传感器、SCS代表苦味传感器、CTS代表咸味传感器、NMS代表鲜味传感器、CPS和PKS代表通用传感器[17]。由图3B可知，相比较新鲜沙棘果汁，沙棘原浆中酸味、苦味减弱，而甜味增强。可以发现电子舌结果与滋味感官评价研究结果趋势相似。如图3C所示，PC1和PC2分别解释了94.1%和5.6%的变化。通过主成分分析（principal component analysis，PCA）可以明显区分新鲜沙棘果汁和沙棘原浆，表明加工之后的沙棘原浆明显改变了新鲜沙棘果汁的滋味属性。

2.4 营养品质分析

糖酸是影响沙棘果实感官特性和消费者接受度的重要成分[25]。如表3所示，沙棘原浆（14.82%）中的还原糖的质量分数明显高于新鲜沙棘果汁（8.96%）（P＜0.05），这是由于果糖的加入。沙棘原浆中可滴定酸的含量（9.39 g/kg）低于新鲜沙棘果汁（12.8 g/kg）。值得注意的是，通过比较滋味和营养结果可以发现新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中还原糖和甜度、可滴定酸与酸度之间变化趋势一致。Tang Xurong等[24]也发现添加6.5%的蔗糖可以明显地提高果汁的愉悦度，甜度与果汁的愉悦度有强烈的正相关性，而可滴定酸含量与苦味、酸味的强度有显著的正相关性。

表3 新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中营养指标Table 3 Nutritional indicators of FSBJ and SBP

VC 是沙棘中最丰富的营养成分之一[1,26]。Chen Aruhan等[7]报道了来自新疆沙棘鲜果中VC的含量范围为9.96～82.70 mg/100 g。从表3可以发现，相较于新鲜沙棘果汁中VC的含量（74.37 mg/100 g），沙棘原浆中VC的含量（31.50 mg/100 g）明显降低（P＜0.05）。Jia Xiao等[23]发现VC是一种典型的热敏性微量营养素，通常用于评估加工过程中柑橘果汁的加热程度，此外，VC的降解也会对柑橘果汁的香味有很大的负面影响。

黄酮类化合物是沙棘中的主要化学成分，在沙棘果实、叶片和种子中都存在[27-28]。郭海等[29]研究发现沙棘中主要的黄酮是异鼠李素、槲皮素和山柰酚，其中异鼠李素在沙棘果肉黄酮中的含量最高且具有抗心肌缺氧、缺血、抗心律失常、抗氧化等功能活性，本研究中总黄酮在沙棘原浆中的含量（35.98 mg/100 g）明显低于新鲜沙棘果汁（71.31 mg/100 g），这与之前的研究相一致，Geng Zhihua等[30]研究表明加热会导致黄酮等营养成分的损失。

3 结论

本研究基于SPME结合AEDA-GC-O-MS技术全面分析了新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中气味化合物的组成和气味强度。从新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中分别鉴定出39 种和36 种气味化合物，主要包括酯类、醛类、醇类、酸类和萜烯类。酯类化合物是沙棘汁中最丰富的气味化合物。其中，己酸乙酯、辛酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、异戊酸异戊酯和2-羟基-3-甲基丁酸乙酯是新鲜沙棘果汁和沙棘原浆中的关键气味化合物。通过嗅闻分析发现己酸乙酯是具有类似沙棘气味的关键香气化合物，但是巴氏杀菌会导致沙棘果汁中果香酯类化合物含量减少、气味强度减弱，同时也会引起醛类（己醛、庚醛、辛醛、壬醛）和酸类（3-甲基丁酸和庚酸）等异味物质浓度的增加。此外，新鲜沙棘果汁口感偏酸涩，通过调节甜度可以改善沙棘汁的滋味。最后，巴氏杀菌会引起沙棘汁中VC和总黄酮含量的减少。总之，分析比较新鲜沙棘果汁和巴氏杀菌沙棘原浆中香气化合物和营养成分的差异，有助于为沙棘果汁加工生产、风味改良提供新思路。