喷雾干燥和真空冷冻干燥对百香果挥发性成分的影响

郭艳峰,张延杰,欧洋锋,夏 雨,刘 妍

(1.中山火炬职业技术学院生物医药系,广东中山 528436; 2.咀香园健康食品(中山)有限公司,广东中山 528437)

百香果(Passifloraedulis)为西番莲科西番莲属多年生藤本植物[1],是热带亚热带地区特有的水果。百香果果汁因具有菠萝、草莓、荔枝、柠檬等10余种水果的浓郁香味,是果汁、冰激凌、点心、果冻等各类产品增香及改善产品风味口感的“果汁味精”[1-3]。百香果属于典型的呼吸跃变型水果,极易出现皱缩、腐烂、发酵产生异味等腐败变质现象,降低果实的商品价值,导致百香果提供的原料主要是鲜果汁。将新鲜果蔬直接加工成果蔬粉是新趋势,而百香果作为热带亚热带特有的水果,将其制备成果粉能够很好的延长百香果的供货期,满足非百香果种植区消费者对百香果的需求[4]。怡人的香气是百香果吸引消费者和增强市场竞争力的重要因素之一,因此,对百香果果粉而言,百香果的风味成分即香气也是评价百香果果粉品质的重要依据之一。

喷雾干燥和真空冷冻干燥是果粉加工中常用的方法[5-8]。喷雾干燥工艺干燥效果好,物料均匀、流散性好,但因瞬间高温过程，物料的营养成分容易被破坏[9]。真空冷冻干燥可以较好地保持食品原来的形状,减少食品色、香、味及营养成分的损失,所得产品品质较好[10]。然而,目前关于干燥工艺对百香果果粉香气物质影响的研究极少,限制了百香果果粉品质评价标准的制定范围及在不同性能产品中的合理应用。

本研究以期通过对喷雾干燥和真空冷冻干燥制备的百香果果粉的挥发性成分进行研究,以期为后续百香果果粉品质控制及开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜百香果紫果1号 采自广西省容县;采摘成熟、无伤害的百香果,洗去表面杂质,备用。

气相色谱-质谱(Gas Chromatography-mass Spectrometry,GC-MS)联用仪(7890B-5977A) 美国Agilent公司;FSH-II高速匀浆机 常州市金坛区环宇科学仪器厂;FD-1A-50真空冷冻干燥机 上海比朗仪器有限公司;LPG-5离心喷雾干燥机 常州力马干燥工程有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 百香果果汁的制备 切开百香果,滤掉果籽,经匀浆机匀浆,得到鲜果汁(Original juice,OJ)。同批次鲜果分别采用真空冷冻干燥、喷雾干燥方式将百香果果汁干燥成粉。真空冷冻干燥工艺流程[9-10]:新鲜百香果→过滤→-40 ℃冷冻浓缩→冷冻干燥→磨粉→过筛→成品。喷雾干燥工艺流程[9-10]:新鲜百香果→过滤→添加麦芽糊精(百香果汁与麦芽糊精比例100∶28 g/g)→匀质→高速离心喷雾干燥→成品。

另将真空冷冻干燥果粉复溶制得果汁(Freeze drying,FD)、喷雾干燥果粉复溶制得果汁(Spray-drying,SD)。其中鲜果汁(OJ)的总糖含量为(5.85±0.16) g/kg,总酸为(42.43±0.26) g/kg;喷雾干燥果粉复溶制得果汁总糖为(2.05±0.00) g/kg,总酸为(0.90±0.17) g/kg;真空冷冻干燥果粉复溶制得果汁总糖为(1.50±0.02) g/kg,总酸为(3.10±0.32) g/kg。

1.2.2 果汁挥发性成分的测定 固相微萃取条件:在5 mL百香果果汁中加入3 g氯化钠,将50/30 μm的DVB/CAR/PDMS纤维头在50 ℃下萃取20 min[11]。

1.2.3 色谱条件 色谱柱:VF-WAX MS-毛细管柱(30 mm×0.25 mm×0.5 μm);升温程序:初温40 ℃保持4 min,以8 ℃/min升至120 ℃,再以10 ℃/min升至235 ℃,保持5 min;进样口温度230 ℃,采用不分流,载气氦气,流量1.0 mL/min。萃取头在进样口于230 ℃下脱附3 min。

质谱条件:电子轰击离子源(EI);检测器电压350 v;离子源温度260 ℃;接口温度280 ℃;电子能量70 eV;扫描/秒为2.8;扫描质量范围:33～550 amu。

1.3 质谱检索和数据处理

质谱检索结果是先对各样品进行GC-MS分析后得到总离子图,各分离组分利用NIST-Wiley质谱库检索确认化学成分。通过Shimadzu GC-MS solution数据处理系统,采用峰面积归一法确定相对含量。

2 结果与分析

通过软件分析(表1、表2),鲜汁中的挥发性物质共鉴定出34种,包括19种酯类、2种醛类、4种醇类、4种酮类、3种烯类、1种胺类,喷雾干燥的果粉复溶果汁挥发性物质共鉴定出21种,包括4种酯类、2种醛类、5种醇类、5种酮类、4种烯类和1种胺类。真空冷冻干燥的果粉复溶果汁挥发性物质共鉴定出46种,包括17种酯类、9种醛类、5种醇类、4种酮类、3种烯类和1种胺类。

表1 百香果鲜汁与喷雾干燥果粉和真空冷冻干燥果粉风味成分分析表Table 1 The analysis of flavor composition of powder spray dried,freeze dried and original juice of Passiflora edulia Sims

续表

续表

表2 百香果鲜汁与喷雾干燥果粉和真空冷冻干燥果粉挥发性化合物的种类及含量Table 2 The analysis of flavor composition of powder spray dried,freeze dried and original juice of Passiflora edulia Sims

鲜果汁、喷雾干燥果粉复溶果汁、冻干果粉复溶果汁的共有成分有乙酸乙酯、三正丙胺、2-庚酮、柠檬烯、芳樟醇、苯甲醛、己酸己酯7种,且7种成分占挥发性物质总相对含量的比例不同,鲜汁中7种共有成分占挥发性物质总相对含量的13.78%,喷雾干燥的果粉复溶果汁中7种共有成分占挥发性物质总相对含量的35.96%,真空冷冻干燥的果粉复溶果汁中7种共有成分占挥发性物质总相对含量的16.49%。7种共有挥发性成分中,鲜汁和真空冷冻干燥的果粉复溶果汁中含量最高的是乙酸乙酯,喷雾干燥的果粉复溶果汁中最高的是三正丙胺。

鲜汁、喷雾干燥果粉复溶果汁和真空冷冻干燥果粉复溶果汁中占主导的挥发性成分的种类和含量差异较大(表2)。鲜汁中主要的挥发性成分是酯类化合物,共有19种,占总挥发性成分的89.39%。喷雾干燥果粉占主导的挥发性成分是醇类(34.38%)、酮类(20.50%)、胺类(21.69%)、烯类(13.21%),酯类化合物仅占总化合物的9.16%。真空冷冻干燥果粉中主要的挥发性成分是酯类,占总挥发性成分的42.49%,与鲜汁相比,酯类化合物所占比例下降,但醛类化合物和醇类化合物的比例均提高,分别占总挥发性成分的33.80%、15.76%。袁源等[4]对百香果喷雾干燥果粉挥发性物质分析发现,喷雾干燥果粉比鲜汁多了呋喃酮I。本研究中,喷雾干燥百香果果粉中有5种新增成分,其中苯乙烯、3-甲基-2-丁酮、异戊醇的含量均高于2%,可能是瞬时干燥温度不同,导致美拉德反应产物不同。

3 结论

不同的干燥工艺对果汁风味物质的影响较大,鲜果汁中15种挥发性成分在喷雾干燥果粉和真空冷冻干燥果粉中未检测到,同时产生了一些新的挥发性物质,使干燥后的果汁产生了更多的风味变化。喷雾干燥果粉增加了5种挥发性成分,其中苯乙烯、3-甲基-2-丁酮、异戊醇的含量均高于2%。同时,喷雾干燥果粉中胺类化合物的增加,导致喷雾干燥果粉带略有不愉悦的味道,风味有所改变。真空冷冻干燥果粉中检测到12种成分是鲜汁和喷雾干燥果粉所没有的,但这些成分的含量较低,对总体风味的影响较小,基本能够保持百香果原有的风味。

本研究详细比较了真空冷冻干燥工艺和喷雾干燥工艺对百香果果粉风味物质的影响,可为后续继续深入研究百香果的深度开发利用提供一定的研究基础。然而,不同干燥工艺对果汁挥发性成分变化的机理及贮藏过程中果粉挥发性成分的动态变化还需要作深入的探讨。