（食品科学专业论文）甜橙特征致香成分的研究.pdf

摘要 在众多软饮料和糖果中，柑橘类口味始终占据主流位置，所以柑橘类香精也占据着主 导地位，其中又以甜橙为主。本文在研究甜橙挥发性成分分析方法的基础上，研究了不同 品种、不同成熟度甜橙对甜橙致香成分的研究，并采用g c o 法研究了甜橙的特征致香成 分。 采用不同萃取技术研究了甜橙的挥发性成分。以美国新奇士橙为样品，以气相色谱柱、 萃取头、萃取温度、萃取时间、盐浓度为因素对顶空周相微萃取( h s s p m e ) 法进行了优 化选择。确定甜橙挥发性致香成分顶空固相微萃取法的最佳分析条件为：p e g2 0 m 色谱 柱，5 0 3 0 岬d v b c a r p d m s 萃取头，萃取温度为4 0 ，萃取时间为3 0m i n ，n a c l 浓 度为0 3g m l 。对顶空固相微萃取法进行了重现性实验，结果表明：挥发性致香成分的相 对标准偏差最大的为芳樟醇，其值为7 1 5 ；最小的为癸醛，其值为1 1 2 ，h s s p m e 具 有良好的重现性。采用顶空固相微萃取( h s s p m e ) 法、静态项空法( s h s ) 和溶剂萃取 法( s e ) 提取甜橙挥发性成分，并用气质联用( g c m s ) 进行分析，鉴定挥发性成分。共 鉴定5 5 种化合物，包括醛类( 1 4 种) 、酯类( 8 种) 、碳氢化合物( 1 6 种) 、醇类( 1 2 种) 、以及其他含氧化合物( 5 种) 。顶空固相微萃取法和静态项空法对低沸点化合物萃 取效果较好，而溶剂萃取法对高沸点化合物萃取效果较好。顶空固相微萃取法优于静态顶 空法，而顶空固相微萃取法和溶剂萃取法可以相互较好地相互补充用于甜橙挥发性成分的 分析。 采用顶空固相微萃取法分析了不同品种、不同成熟度甜橙对甜橙致香成分的影响，并 比较了甜橙汁和甜橙皮的致香成分。根据物化特性测定、f r i e d m a n 检验和色谱分析，赣 南脐橙、广西冰糖橙和美国新奇士橙风味较好，物化特性适宜，六种甜橙品种的挥发性成 分的差异主要是含量上，而不是种类上。在甜橙的不断成熟过程中，甜橙的固酸比不断升 高，风味不断提高。由7 9 0 4 脐橙汁以及纽贺尔橙汁主要挥发性成分含量的比较看出：丁 酸乙酯、辛醛和癸醛( 这三种化合物在绿色果实中均未被检测到) 的含量随着甜橙的不断 成熟，其含量急剧增加；柠檬醛和芳樟醇在三个不同成熟度的果实中均存在，柠檬醛含量 在果实成熟过程中变化不大，而芳樟醇的含量却有所下降。主成分分析显示：柠檬烯、芳 樟醇、月桂烯、e 柠檬醛、z 一柠檬醛、丁酸乙酯、辛醛、癸醛和乙醇对甜橙汁的整体风味 贡献较大，解释了超过9 9 的变异。据7 9 0 4 脐橙皮以及纽贺尔橙皮主要挥发性成分含量 的变化看出；辛醇、癸酵、癸醛和朱栾倍半萜( 其中癸醛和朱栾倍半萜在绿色果实中均未 被检n n ) 的含量随着甜橙的不断成熟，但其含量急剧增加；3 己烯醇和a 蒎烯在三个不 同成熟度的果实中均含有，并且其含量变化不大。主成分分析显示；柠檬烯、月桂烯、芳 樟醇、辛醇、3 己烯醇、桧烯、朱栾倍半萜、癸醇、辛酸丁酯、癸醛和a 蒎烯对甜橙皮的 整体风味贡献较大，解释了超过9 9 的变异。甜橙汁和甜橙皮中柠檬烯、月桂烯、芳樟醇 和癸醛的含量均较大，其他成分差异较大，前者以e 柠檬醛、z 柠檬醛、丁酸乙酯、辛醛 江南大学硕士学位论文 和乙醇为主，后者以辛醇、3 己烯醇、桧烯、朱栾倍半萜、癸醇、辛酸丁酯和洳蒎烯为主。 采用香气值法和g c o 法( 时间一强度法和芳香萃取物稀释分析) 鉴定甜橙特征致香 成分。香气值结果表明：柠檬烯、丁酸乙酯、癸醛、芳樟醇、壬醛、月桂烯、柠檬醛、洳 蒎烯、3 羟基己酸乙酯和萜品醇的香气值均大于l ，这些挥发性成分对甜橙的香气起直接 作用。时间一强度法结果表明：a 蒎烯、柠檬烯、辛醛、癸醛、芳樟醇、玉柠檬醛、3 羟 基己酸乙酯和e 柠檬醛对h s s p m e 萃取物和溶剂萃取物整体风味均有显著贡献，判定这 8 种化合物构成新鲜甜橙的特征致香成分。芳香萃取物稀释分析结果表明：丁酸乙酯、柠 檬烯、癸醛、未知物( 保留时间是3 2 8 9m i n ，具有酒香味) 、辛醛、壬醛、芳樟醇、3 一 己烯醛、z 一柠檬醛、e 一柠檬醛、橙花醇、香叶醇、a 一蒎烯和月桂烯这1 4 种化合物对h s s p m e 萃取物和溶剂萃取物整体风味均有显著贡献。其中芳樟醇、癸醛、z 柠檬醛、e - 柠檬醛、 辛醛、柠檬烯和a 蒎烯同时在两种g c o 方法( 时间一强度法和芳香萃取物稀释分析) 中 鉴定为对甜橙整体风味有显著贡献的化合物。 关键词：甜橙，致香成分，g c o ，时间强度法，a e d a i i a b s t r a c t a b s t r a c t t h ef l a v o ro fc i t r u s l i k ei st h em o s tp o p u l a ra m o n gt h es o f td r i n ka n dc o n f e c t i o n e r y ，s ot h e c i t r u s l i k ee s s e n c ei sd o m i n a n ti nt h em a r k e t , e s p e c i a l l ys w e e to r a n g ee s s e n c e 1 1 1 eo b j e c t i v eo f p r e s e n ts t o d yi st oi n v e s t i g a t et h ea n a l y s i sm e t h o d so fs w e e to r a n g ev o l a t i l e sf i r s t , a n dt h e nt o e v a l u a t et h ee f f e c to fv a r i e t i e sa n dr i p e n e s s0 nt h es w e e to r a n g ea r o m a - a c t i v ec o m p o n e n t s ，a n d t h ec h a r a c t e r i s t i ca r o m a - a c t i v ec o m p o n e n t sw e r ei d e n t i f y i e db yg c o v o l a t i l e so fs w e e to r a n g ew e r ea n a l y z e db yd i f f e r e n te x t r a c t i o nt e c h n i q u e s t h ea n a l y s i s c o n d i t i o n so fh e a d s p a c es o l i dp h a s em i c r o e x t r a c t i o n ( h s - s p m e ) w e r eo p t i m i z e d ，w h i c hi n c l u d e t h ec h r o m a t o g r a p h i cc o l u m n ，f i b e r s ，e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e , e x t r a c t i o nt i m e ，a n dt h en a c i c o n t e n t ，b yu s i n ga m e r i c a ns u n k i s to r a n g e t h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n so f h s s p m ef o ra n a l y s i s o f s w e e to r a n g ew e r ea st h a ta5 0 3 0 衄ld v b c a r ，p d m sf i b e rw a se x p o s e dt os w e e to r a n g ea t 4 0 f o r3 0 m i n 稍t 1 1a d d i t i o no f0 3g m lb yu s i n gp e g2 0 mc o l u m n 1 1 l cr e p r o d u c i b i l i t y e x p e r i m e n to ns w e e to r a n g es h o w e dt h a tt h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o nf o ra n a l y s i so f v o l a t i l e s r a n g e df r o m7 1 5 f o rl i n a l o o lt o1 1 2 f o rd e c a n a l i ti sc o n f i r m e dt h a th s - s p m e h a sag o o d r e p r o d u c i b i l i t y t h r e ee x t r a c t i o nm e t h o di n c l u d i n gh s s p m e s h sa n ds o l v e n te x t r a c t i o nw e r e c o m p a r e df o re x t r a c t i n gt h es w e e to r a n g ev o l a t i l e s t h ee x t r a c t e da r o m av o l a t i l e sw e r et h e n a n a l y z e db yg a sc h r o m a t o g r a p h y - m a s ss p e c t r o m e t r y ( g c m s ) t o t a l 5 5c o m p o u n d sw e r e i d e n t i f i e d ，i n c l u d e i n ga l d e h y d e s ( 1 4k i n d s ) ，e s t e r s ( 8k i n d s ) ，h y d r o c a r b o n s ( 1 6k i n d s ) ，a l c o h o l s ( 1 2 k i n d s ) a n do t h e r sc o n t a i n i n go ( 5k i n d s ) h s s p m ea n ds h sp r o v i d e db e r e re x t r a c t i o nf o r v o l a t i l e sw i t hl o w e rb o i l i n gp o i n t h s s p m ew a sb e t t e rt h a ns h s w h i l eh s s p m ea n ds o l v e n t e x t r a c t i o nc a nw e l lc o m p l e m e n te a c ho t h e rt ot h ea n a l y s i so f v o l a t i l e so f s w e e to r a n g e t h ee f f e c t so fv a r i e t i e sa n dr i p e n e s so na r o m a - a c t i v ec o m p o n e n t so fs w e e to r a n g ew e r e a n a l y z e db yu s i n gh s s p m e ，a n da r o m a - a c t i v ec o m p o n e n t so fo r a n g ej u i c ea n do r a n g ep e e l w e r ec o m p a r e d g a n n a nn a v e lo r a n g e ，g u a n g x ib i n g t a n go r a n g ea n da m e r i c a ns u n k i s to r a n g e h a dg o o df l a v o ra n dp h y s i c a li n d i c a t o r s ，b a s e do np h y s i c a li n d i c a t o r s ，f r i e d m a nt e s ta n d c h r o m a t o g r a p h ya n a l y s i s s w e e to r a n g e sf r o ms i xd i f f e r e n tv a r i e t i e sd i d n th a v ed i f f e r e n c ei n q u a l i t yb u tq u a n t i t y t h es o l u b l es o l i d s - a c i dr a t i oa n df l a v o rw e r ei m p r o v e dd u r i n gm a t u r a t i o n t h ec o n t e n to fe t h y lb u t y r a t e ，o c t a n a la n dd e c a n a l ( t h e yw e r en o td e t e c t e di nt h eg r e e nf r u i t ) i n c r e a s e ds u b s t a n t i a l l yd u r i n gt h em a t u r a t i o nb a s e do nt h ec o m p a r i s o no f7 9 0 4n a v e lo r a n g e j u i c ea n dn e w h a l lo r a n g ej u i c e ，c i t r a la n dl i n a l o o le x i s t e di ns w e e to r a n g eo ft h r e ed i f f e r e n t r i p e n e s s ，t h ec o n t e n to fc i t r a lv a i l e dq u i t eai i t t l e ，w h i l el i n a l o o ld e c r e a s e d t h ep c aa n a l y s i s s h o w e dt h a tl i m o n e n e ，l i n a l o o l ，m y r c e n e ，e c i t r a l ，z c i t r a l ，e t h y lb u t y r a t e ，o c t a n a l ，d e c a n a la n d e t h a n o lc o n t r i b u t e dm o s tt ot h ef l a v o ro ff k s ho r a n g ej u i c e e x p l a l m n gm o r et h a n9 9 o ft h e t o t a lv a r i a n c eo ft h ed a t a 1 1 1 ec o n t e n to fo c t a o l ，d e c a n o l ，d e c a n a l ，v a n l e n c e n e ( d e c a n a la n d n t 江南大学硕士学位论文 v a l e n c e n ew e r en o td e t e c t e di nt h eg r e e nf r u i t ) i n c r e a s e ds u b s t a n t i a l l yd u r i n gt h em a t u r a t i o n b a s e do nt h ec h a n g eo ft h em a i nv o l a t i l e so f7 9 0 4n a v e lo r a n g ep e e la n dn e w h a l lo r a n g ep e e l 3 - h e x e n o la n da - p i n e n eb o t he x i s t e di ns w e e to r a n g eo ft h r e ed i f f e r e n tr i p e n e s s ，a n dv a d e da i i t t l e t h ep c aa n a l y s i ss h o w e dt h a tl i m o n e n e ，m y r c e n e ，l i n a l o o l ，o c t a n o l ，3 - h e x e n o l ，s a b i n e n e ， v a l e n c e n e , d e c a n o l ，b u t y lc a p r y l a t e , d e c a n a la n da - p i n e n ec o n t r i b u t e dm o s tt ot h ef l a v o ro ff r e s h o r a n g ep e e l e x p l a i n i n gm o r et h a n9 9 o f t h et o t a lv a r i a n c eo f t h ed a t a m c o n t e n to f l i m o n e n e ， m y r c e n e 1 i n a l o o la n dd e c a n a lw e r em u c hm o r et h a no t h e rc o m p o n e n t sb o t hi n7 9 0 4n a v e l o r a n g ea n dn e w h a l lo r a n g e t h e r ew e r eg r e a td i f f e r e n c e sb e t w e e no t h e rc o m p o n e n t s ，e - c i t r a l ， z e i t r a l ，e t h y lb u t y r a t e ，o c t a n a la n de t h a n o lp r e v a i l e di no r a n g ej u i c e ，w h i l eo c t a n o l ，3 - h e x e n o l ， s a b i n e n e ，v a l e n c e n e ，d e c a n o l ，b u t y lc a p r y l a t e a n da - p i n e n ep r e v a i l e di no r a n g ep e e l c h a r a c t e r i s t i ca r o m a - a c t i v ec o m p o n e n t so fs w e e to r a n g ew e r ei d e n t i f i e db yg c - o ( t i m e i n t e n s i t ym e t h o da n da e d a ) n l ea r o m av a l u es h o w e dt h a tt h ea r o m av a l u eo fl i m o n e n e e t h y lb u t y r a t e ，d e c a n a l ，l i n a l o o l ，n o n a n a l ，m y e c e n e ，c i t r a l ，a - p i n a n e ，a n de t h y l3 - h y d r o h e x a n o a t e a n dt e r p i n e o la r eb i g g e rt h a n1 s ot h e yc o n t r i b u t e dt ot h eo r a n g ef l a v o r n l et i m e - i n t e n s i t y s h o w e dt h a ta - p i n e n e ，i i m o n e n e ，o c t a n a l ，d e c a n a l ，l i n a l o o l ，z - c i t r a l ，e t h y l3 - h y d r o h e x a n o a t ea n d e c i t r a lw e r et h em a i nc o n t r i b u t o r st oo r a n g e f l a v o r , t h e ym i g h tb e t h ec h a r a c t e r i s t i c a r o m a - a c t i v ec o m p o n e n t so fs w e e to r a n g e t h ea e d as h o w e dt h a te t h y lb u t y r a t e ，l i m o n e n e ， d e c a n a l ，u n k n o w n ( 喇2 8 9m i n , f l a v o ro f w i n e ) ，o e t a n a l ，n o n a n a l ，l i n a l o o l ，3 - h e x e n a l ，z - c i t r a l ， e - e i t r a l ，n e r o l ，g e r a n i o l ，a - p i n e n ea n dm y r c e n ew e r et h em a i nc o n t r i b u t o r st oo r a n g ef l a v o ri n h s s p m 匣a n ds o l v e n te x t r a c t i o n l i n a l o o l ，d e c a n a l ，z - t i t r a l ，e - c i t r a l ，o c t a n a l ，l i m o n e n ea n d a - p i n e n ew e r ei d e n t i f i e d 秘t h ec h a r a c t e r i s t i ca r o m a - a c t i v ec o m p o n e n t so fs w e e to r a n g ei nb o t h o f t h eg c om e t h o d s ( t i m e - i n t e n s i t ym e t h o da n da e d a 、 k e y w o r d s ：s w e e to r a n g e ，a r o m a - a c t i v ec o m p o n e n t s ，g c 一0 ，t i m e - i n t e n s i t ym e t h o d ，a e d a i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 砷年月f f 日 l 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：扭盔叁导师签名：碴丝 日期：加7 年；月，6 日 第一章绪论 1 1 甜橙概况 第一章绪论 柑橘是世界第一大水果，2 0 0 0 年总产量约l 亿吨，占世界水果总产量的2 2 。全世界 主产柑橘的国家和地区约4 0 个，主要有巴西、美国、中国、西班牙等国家。其中，巴西 和美国的产量分别占世界总产量的2 4 和1 6 。过去2 0 年，世界柑橘产量增长了近1 倍， 我国增长了8 倍，巴西增长了1 倍，而美国基本没有增长。我国虽然柑橘栽培面积最大， 但单产低，产量只占世界总产的1 0 。 世界柑桔的主要品种是甜橙、宽皮柑桔、柚类和柠檬，其中甜橙的产量占世界柑桔产 量的7 0 以上。巴西和美国以甜橙为主，我国和西班牙以宽皮柑橘为主。过去2 0 年，世 界柑橘产量增长最快的是宽皮柑橘( 主要来自中国的增长) ，2 0 0 0 年产量达到1 7 8 8 万吨， 比1 9 8 0 年增长1 1 0 ，甜橙增长6 3 ，柠檬增长8 8 。 柑橘产品除了鲜果外，比较大宗的还有橙汁、橘瓣罐头、柑橘香精油和果胶等加工附 产品。柑橘产品( 包括鲜果、橙汁和橘瓣罐头等) 的世界年贸易额约6 5 亿美元。 柑桔未来发展的总趋势是以甜橙为主。甜橙的营养价值高，维生素c 的含量每1 0 0m l 果汁含4 0 6 0 n a g ，约为宽皮柑桔的2 倍，苹果的1 2 倍，加之酸甜爽口，可耐久贮藏，既宜鲜 食，又可加工成多种产品，深受消费者喜爱，市场广阔。甜橙品种很多，根据其特征性不 同，可分为普通甜橙，脐橙( 果顶有孔如脐，内有小果瓤囊露出) 、血橙( 果面红色，果 肉赤红色或橙色而有赤红色斑条) 、晚生橙( 春季开花，次年夏季来收) 等几种。 1 2 甜橙挥发性成分的研究进展 目前，科学工作者已对甜橙汁以及甜橙精油的挥发性成分进行了研究，从最初的定量 分析到最近的特征致香成分的研究。有关鉴定特征致香成分的方法涉及香气值法、芳香萃 取物稀释分析法( a e d a ) 、以及时间强度法，同圩寸 a n d r e a 等利用稳定周位素稀释分析 法对鲜橙汁进行了精确定量，并用重构试验对g c o 结果进行确认【2 j 。m a n u e l 等用动态顶 空气相色谱对五个不同品种的手工制的鲜橙汁和机械压榨的鲜橙汁的挥发性组分进行了 定量，通过阈值法确定柠檬烯、月桂烯、a 蒎烯、辛醛、癸醛、丁酸乙酯和芳樟醇对甜橙 风味起重要作用【3 】。d o r t e 等用气相气味轮廓法和香气值法比较了鲜橙汁和储存过的重构 橙汁的芳香成分，两种方法都确定丁酸乙酯、b 蒎烯、柠檬烯、辛醛和芳樟醇是重要的致 香成分【4 】e m a n u e l um a c c a r o n e d 等用g c m s 研究了7 2 种产白意大利较普遍的甜橙的橙汁 的芳香成分，一共发现了i 9 种芳香化合物。他认为萜烯中的月桂烯和朱栾倍半萜以及醇类 中的芳樟醇和己烯醇分别产生较强的柑桔味和绿色水果味的头香p j 。a n d r e a 等用气味稀释 技术鉴定瓦伦西亚晚橙汁中最具芳香活性的挥发物，得出有4 2 种芳香活性物质的f d 值在4 江南大学硕士学位论文 到1 0 2 4 之间：其中，丁酸乙酯( 桔味的) 、3 - 己烯醛( 绿叶味) 、3 a , 4 ，5 ，7 a 四氢- 3 ，6 二甲 基2 ( 3 h ) 苯并呋喃酮( 甜味的，辛辣昧) 具有最高的f d 值，另外，2 - 甲基丙酸乙酯、2 - 甲 基丁酸乙酯、4 , 5 环氧，2 癸醛f d 值( 1 2 8 ) 也较大；同时，同样橙汁的静态顶空嗅觉测定 法显示a 蒎烯、柠檬烯、丁酸乙酯、2 甲基丙酸乙酯和乙醛是橙汁顶空中最具芳香活性的 化合物【6 】。a n d r e a 等利用稳定同位素稀释分析法对手工制作的橙汁进行了定量，并根据香 气值法确定2 甲基丙酸乙酯、2 甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯、3 a , 4 ，5 ，7 a - 四氢- 3 ，6 二甲基一2 ( 3 h ) 一 苯并呋喃酮、3 己烯醛和癸醛最具芳香活性，同时重构试验也确认了上述结果【z 】。a s l a u g 等用g c o 和g c m s 鉴定出甜橙精油中9 5 种挥发性成分，其中5 5 种有芳香活性，含量较大 的有柠檬烯( 9 4 。5 ) 、月桂烯( 1 ) 、朱栾倍半萜( o 8 ) 、芳樟醇( o 7 ) 、丁酸乙 酯( o 3 ) 、葵醛( o 3 ) 、辛醛( o 3 ) ；根据时间强度法得出最强烈的挥发性成分 是辛醛、3 a , 4 ，5 ，7 a - 四氢3 ，6 二甲基- 2 ( 3 h ) - 苯并呋喃酮、芳樟醇、癸醛、d 紫罗酮、香茅 醛【7 1 。根据科学家对甜橙致香成分的研究结果，不难看出不同甜橙品种之间的芳香化合物 的种类差异不大，只是在量上有差异。这些研究结果中，最具芳香活性的化合物大都一致。 1 3 甜橙挥发性成分的形成机理 甜橙中的挥发性成分不是在水果的早期形成阶段产生的，而是在甜橙呼吸作用的转跃 期开始形成的。在这个阶段，甜橙的新陈代谢变为分解代谢，甜橙挥发性成分开始形成。 微量的脂类、碳水化合物、蛋白质和氨基酸通过酶作用转化为单糖或者酸合挥发性成分。 甜橙成熟过程中挥发性成分的形成途径见图1 1 【8 j 。挥发性成分的形成是受到基因控制的。 每个代谢方式均与其他代谢方式发生交联。这些挥发性成分混合在一起构成甜橙的独特风 味。 甜橙在生长期，通过碳水化合物的新陈代谢合成蛋白质、多糖、脂类以及类黄酮，在 成熟期，发生分解反应从而产生挥发性化合物。水果中的大多数芳香物质主要是通过脂类 的新陈代谢产生的，许多水果中含有过氧化物裂解酶，这些裂解酶切段脂肪酸过氧化物从 而产生两个芳香物质。如果底物是1 3 氢过氧化脂肪酸，就会生成1 2 - o 一顺- 9 - 十二烯酸以及 己醛( 氢过氧化物是亚油酸) 或者顺式3 己烯醛( 氢过氧化物是亚麻酸) ；如果底物是9 氢过氧化脂肪酸，就会生成壬酸以及顺式3 壬烯醛( 氢过氧化物是亚麻酸 或者顺式- 3 ， 6 壬二烯醛。水果中的异构酶将顺式3 烯醛转化为反式2 烯醛，这两个异构体具有不同的 香味，在脱氢酶的作用下，这两个醛转化为相应的醇【9 】。 在为数众多的甜橙芳香成分中，只有一部分构成甜橙特有的、典型的芳香气味。甜橙 间香气的差别，首先与甜橙的品种有关，特征致香成分的种类、浓度不同构成了各种甜橙 的不同风味；其次，即使是同一品种的甜橙风味往往也随果实成熟度的不同而不同。人工 催熟的甜橙通常不及树上自然成熟果实的风味好，这与其相关的特征致香成分的浓度有 关。甜橙的品种，及其生长的气候条件、地理位置，还有成熟度和贮存条件是影响甜橙各 种芳香成分含量多少的主要因素l l 。 2 第一章绪论 脂肪旗 酸 酵 酯 羰酰基 内酯 萜烯 倍半萜烯 碳氢化合物 醇 羰酰基 单萜 含甲基族 醇 酸 摈酰基 羰酰基 芬芳的 醇 酸 醋 羰酸基 图1 1 甜橙挥发性成分的形成过程 f i g 1 1t h ef o r m a t i o no f s w e e to r a n g ev o l a t i l ec o m p o n e n t sf r o mm a j o rc o m p o n e n t s 1 4 挥发性成分分析方法 对食品挥发性成分的分析鉴定，其一般的步骤是：从食品样品中提取分离挥发性成分； 经初步分离后，再对挥发性成分进一步分离出逐个组分后，并对全组分进行鉴定；最后还 要对分析测定结果行验证；再对其组分进行化学或生物合成，并混为该物质的风味以确定 分析鉴定的正确性。具体分析过程见表1 1 f l i 】。由于目前还没有任何一种仪器能准确的测 定各个食品挥发性成分的类型和质量，所以，任何风味物质的确定还必须配合感官评定， 包括香气质、香气量以及对加香产品质量改善的评定。 表1 1 完整的挥发性成分分析过程 t a b l e1 1o u t l i n eo f v o l a t i l ec o m p o n e n t sa n a l y s 妇 步骤分析过程 运用g c m s 对挥发性成分萃取物进行分离与鉴定；运用g c - o 筛选芳香活性物质 运用静态顶空g c 0 对顶香成分( 可能在浓缩过程中丢失了或 者包含在溶剂峰中) 进行鉴定 运用柱色谱或多维色谱浓缩并鉴定那些因含量太低或者色谱峰 。 干扰而未能被g c m s 分离鉴定的成分 运用传统的定量方法或者用稳定同位素化合物( s t a b l e 4 i s o t o p o m e r ) 作为内标对芳香活性物质进行定量，同时测定该化 合物的阈值，从而计算该化合物的香气值 江南大学硕士学位论文 续表1 1 根据第四步的定量结果，制备芳香活性物质的混合物模型，并 5 将此混合物与新鲜的样品进行感官比较( 模型试验) 将完整的芳香活性物质的混合物模型与缺少单个或多个芳香活 6 性物质的混合物模型进行感官比较( 遗漏试验) 通过1 - 3 步筛选出芳香活性物质( 包括高度、中度、低度挥发性) ，并通过g c m s 对 这些芳香活性成分进行定性，然后通过较优的定量方法( 内标法、s i d a 法) 对这些物质 进行定量，最后根据定性、定量结果通过模型试验以及遗漏试验对g c o 结果进行确认。 1 4 i 挥发性成分的提取方法 食品中挥发性成分的提取技术包括蒸馏法、顶空采样技术、溶剂萃取技术和吸附技术。 蒸馏法利用食品中芳香化合物的挥发性和水不溶性，采用水蒸汽将挥发性成分蒸馏出来， 经过冷却、油水分离后，即碍到挥发性成分。顶空采样技术是利用了芳香化合物的挥发性， 该技术包括静态顶空( s t a t i ch e a d s p a c e , s h s ) 、动态顶空( d y n a m i ch e a d s p a c e 。d h s ) 。 溶剂萃取和吸附技术则是根据芳香化合物的相对弱极性将它们从食品样品中萃取出来的 方法，溶剂萃取技术常用的方法是直接溶剂萃取、同时蒸馏萃取( s i m u l t a n e o u sd i s t i l l a t i o n e x t r a c t i o n , s d e ) 、超临界流体萃取( s u p e r c r i t i e a lf l u i de x t r a c t i o n ，s f e ) 。固相微萃取( s o l i d p h a s em i e r o e x t r a c t i o n , s p m e ) 是近年来采用较多的吸附萃取技术。 任何一种提取方法，都不应破坏风味物质，不应产生异味而掩盖原有风味。但是，一 般的风味物质都具热敏性，易氧化【】2 1 。这就要求分离过程的条件要温和( 例如尽可能用较 低的温度) ，分离介质要避免与被分离风味物质发生化学反应，避免造成污染。目前没有 一种是完美的风味提取方法，最好的方法是采用几种方法互为补充。 1 4 1 1 蒸馏法 蒸馏主要有水蒸汽蒸馏和分子蒸馏。蒸汽蒸馏有常压蒸馏、减压蒸馏和真空蒸馏，这 些都是传统的蒸馏方法【1 2 】。 分子蒸馏是近代发展起来一种新的蒸馏技术。该方法是将食品中的挥发物直接转移到 冷凝器中。一个分子到达冷凝器表面必须走过的距离一定要比该分子的平均自由程为短。 这就要求冷凝器和食品样品之间的距离很短，要求使用高真空系统。高真空度限制了本方 法只能用于从纯油脂中分离香味物( 无水场合) 。该方法最大特点是减少了风味物质提取中 的人为污染。 1 4 i 2 溶剂萃取法 其原理是根据化合物在溶剂中分配系数不同而引起萃取。大多数化合物在有机溶剂中 ( 乙醚、二氯甲烷、戊烷等) ，有一定的溶解度。大多数不含脂肪的食品可用溶剂萃取， 4 第一章绪论 获得香味单离体。溶剂萃取仅适于不含脂肪的食品。含有脂肪的食品，有机溶剂萃取物是 脂肪与风味物质的混合体。常用的萃取方法有液液、液固、微胶囊双水相萃取和超临界 流体萃取及同时蒸馏萃取旧。 c 0 2 超临晃流体萃取，是近几年发展起来的新技术。物质的超临界状态是指其气态与 液态共存的一种边缘状态，在此状态中，液态的密度与其饱和蒸汽的密度相同，因此界面 消失。只有在临界温度和临界压力下才能实现。如果温度高于临界温度，压力大于临界压 力时物质处于超临界状态。所谓超临界流体，就是处于这种超临界状态的流体。超临界流 体提取法既可以用来从复杂的天然产品中制备分析样品，又可以用于工业生产过程以获得 新产品或提高产品质量。在此抽提方法中，c 0 2 是最常用的溶剂，其超临界压力7 1 8m p a 、 温度3 1 3 ，价廉易得，操作简单，提取物污染较少，对亲油性组分有较好的溶解性。 该项技术已广泛的应用于制药【1 4 1 、精细化工【”】、天然香料【l6 ，1 7 1 等的提取。 同时蒸馏萃取是集蒸馏与萃取于一体的香物质提取法，只需要少量的溶剂就可提取大 量的食品。若加上真空系统和用于冰冷却，则可减少水蒸气的早期冷凝及最大限度的降低 溶剂损失【哺j 。这种方法对大多数风味化合物都有较高的回收率。 1 4 1 3 顶空吸附技术 1 4 131 静态顶空法( s h s ) 静态顶空采样从原理上讲是最简单的顶空技术。s h s 是指对液体或固体中挥发性成分 的蒸气相进行分析的一种间接测定方法，它是在热力平衡的蒸气相与被分析样品共存于同 一密闭系统中进行的。在s h s 中，食品样品被放置于一个密闭的容器中，挥发性成分得以 在样品基质和周围顶空物之间达到平衡后，直接取顶空物进样，该平衡受到容器温度、样 品尺寸、平衡时间等因素的影响。s h s 方法的优点在于样品制备简便、不用其他试剂、造 成假象的危险性较小，但是这种方法仅适于高度挥发性或高含量组分的检测f i 明。 1 4 1 3 2 动态顶空法( d h s ) 在对样品进行分析之前，通过利用中间体捕集步骤富集挥发性成分，可使顶空取样的 效率大幅度提高。这种技术通常被称为动态顶空取样技术( d h s ) 或吹扫一捕集法( p u r g ea n d t r a p ，p t ) 。该方法包括用一种惰性气体流从热的恒温食品样品中将顶空挥发性被分析物 连续的排出，这些挥发性成分随后被捕集在吸附物质上( 通常是多孔聚合物) 或通过低温 捕集而得以富集。用d h s 方法提取的挥发性成分较接近人体嗅觉所能感觉到的真实香味 组成，d h s 法的主要缺陷在于，它在提取低挥发性组分时效率低下1 2 0 】。 热脱附法( t h e r m a ld e s o r p t i o n ，t d ) 综合了动态顶空或吹扫捕集法、冷阱低温捕集 以及吸附剂吸附的优点，可以弥补d h s 法提取低挥发性组分时效率低下的不足。已有商 业化的热脱附仪( p e r k i ne l m e r , p e 公司) 面世，它是一种基于动态顶空原理设计的较为全能 江南大学硕士学位论文 的样品前处理装置，可以扩展气相色谱的分析范围，理论上能处理气体，液体和固体样品。 国外已有将热脱附法应用于食品风味检测的研究口n ，但是目前我国的热脱附仪大多数只用 于空气中的污染物，污水中的挥发性有机物，以及花香的研究，在食品风味分析上的报道 较少。 1 4 1 4 固相微萃取法 固相微萃取( s p m e ) 是由加拿大w a t e r l o o 大学p a w l i s z y n 及其合作者于1 9 9 0 年提出的， 是一种快速、无溶剂的新技术。利用一根熔融石英纤维丝或涂有一层具有选择性固相或液 相聚合薄膜的石英纤维头从待分析基质中萃取被分析物，然后插入气相色谱仪的进样器中 热解吸后分析检测。s p m e 无需有机溶剂、简单方便、测试快、费用低，集采样、萃取、 浓缩、进样于一体的优点，它不仅可以和g c 、g c m s 联用，还能和l c 及l c m s 联用。 由于科学技术的发展，s p m e 技术日益成熟，并且适合各种分析物的萃取纤维头也都已经 商品化，因此s p m e 法现今在食品风味分析方面应用很广。固相微萃取技术的检出限为 n g g p g g 级，相对标准偏差小于3 0 ，线形范围为3 5 个数量级。一种新的固相微萃取仪 器( i n - t u b es p m e ) 正在发展之中，利用毛细管柱代替萃取头，适于自动控制、连续萃取 和解吸样品。但毛细管柱容易被样品中的粒子堵塞，在萃取样品前要去除样品中的粒子1 2 2 j 。 固相微萃取主要包括两个步骤：被分析物的吸附( 萃取) 过程和解吸过程。其中吸附 的方式又包括直接固相微萃取( d i s p m e ) 和顶空固相微萃取( h s - s p m e ) 。被分析物从 样品中进入萃取头的涂层后，完成了吸附过程；然后萃取头直接插入色谱进样口，进行被 吸附物的解吸分离。直接同相微萃取( d i s p m e ) 是将萃取头直接插入液体样品或暴露于 气体样品中，被分析物从样品中直接转移到萃取头涂层上，适用于洁净样品及气态样品分 析。顶空固相微萃取( h s s p m e ) 则是将萃取头放在样品上方的蒸气相中，可避免萃取头 涂层受到样品基质中不挥发物质或高分子量物质的干扰，适用于易挥发和半挥发物质的分 析。固相微萃取的选择性吸附被分析物是根据“相似相溶原理”进行的 2 3 j 。利用萃取头表 面固定相的吸附作用，将组分从样品基质中萃取富集起来，完成样品的吸附过程。 影响固相微萃取分析效果的因素很多，被分析物萃取的数量不仅与固相涂层的极性和 厚度有关，与样品中被分析物的浓度和萃取时间也有关。还受到搅拌、加盐、调