柑橘汁香气活性化合物的鉴定及其在加工和储藏中的变化

论文摘要

柑橘汁的香气是柑橘汁的重要品质之一,本研究围绕柑橘果汁香气成分这一中心课题,以我国湖北松滋和宜昌地区的三大类10种柑橘果汁为研究对象,运用固相微萃取（Solid Phase Microextraction,SPME）、气相色谱-质谱联用（GasChromatography-Mass Spectrum）和气相色谱嗅觉测量法（GC-Olfactometry,GC-O）技术对10种柑橘果汁的挥发性成分和香气活性成分（Aroma active compounds）进行了鉴定,比较了不同采收期的锦橙果实的香气成分,并对其在榨汁、巴氏灭菌、辐照灭菌过程中以及灭菌果汁在储藏过程中香气成分的变化进行了系统的研究,同时利用电子鼻对柑橘果汁的整体香气和酸橙汁加工过程中香气成分的变化进行了区分。研究结果为科学评价柑橘汁的香气品质奠定了一定的基础,对我国柑橘的生产加工和产品质量的提高也具有重要的应用价值。研究的主要内容和结果如下:1.柑橘汁挥发性物质的提取分离方法比较了同时蒸馏提取法、溶剂萃取法、顶空法和固相微萃取4种方法对锦橙汁香气成分的分离效果,其中固相微萃取法是分离柑橘汁挥发性成分的有效方法,萃取最佳条件为DVB/CAR/PDMS 50/30μm三层复合萃取头,在15mL顶空瓶中加入6mL果汁和3.6g/mL的NaCl,40℃平衡15min后萃取40min,在此条件下可以获得理想的香气化合物信息。2.柑橘果汁挥发性成分及相关理化指标的分析使顶空固相微萃取-气质联用对10种柑橘果汁的挥发性成分进行了分析,在3种温州蜜柑汁（国庆1号、宫川、大叶尾张）中分别检测到43种,47种和46种挥发性物质,2种葡萄柚汁（白葡萄柚、红葡萄柚）中分别检测到45和39种挥发性物质,5种橙汁（锦橙、哈姆林、纽荷尔、血橙、酸橙）中分别检测到54种,57种,52种,54种和44种挥发性物质,此外,不同品种的柑橘汁在固酸比、VC含量、糖含量、酸含量都存在一定的差异。3.柑橘果汁香气活性成分分析使用GC-O技术在10种柑橘果汁中分别检测到了21种（国庆1号）,17种（宫川）,27种（大叶尾张）,34种（血橙）,30种（哈姆林）,30种（锦橙）,26种（纽荷尔）26种（酸橙）,20种（白葡萄柚）,21种（红葡萄柚）气味活性物质。以血橙的气味物质最多,白葡萄柚最少。在10种果汁中共有的香气活性物质是柠檬烯。还有其他一些香气活性化合物无法被质谱检测到,暂时不能确认。通过溶剂萃取结合GC-O确认了香兰素是3种温州蜜柑中的香气活性成分。风味轮廓分析发现国庆1号和尾张中主要的是药草/青味,宫川中主要的是木头/树叶味,锦橙、哈姆林、纽荷尔和酸橙都以花香为主,血橙中最主要的气味是果香和橘香。酸橙气味轮廓图与其他四种甜橙（锦橙、哈姆林、纽荷尔、血橙）有明显的区别。四种甜橙汁有相似的轮廓图,各品种汁有较好的区分。白葡萄柚以果香为主,红葡萄柚以木头/树叶味为主。综合考虑香气成分以及相关理化指标,我国的锦橙是适合加工榨汁的品种。酸橙汁、葡萄柚汁和温州蜜柑汁可以以适当的比例添加入橙汁,来调节合适的口感和香气。4.锦橙果实不同采收期间香气成分的变化分析了不同采收期10月1日、11月1日、12月1日、12月30日的锦橙鲜果的挥发性成分,通过比较总挥发性物质及香气活性物质,可以发现总挥发性物质以及柠檬烯、芳樟醇等物质的峰面积随着果实的成熟而增加,在12月1日的果实中达到最大,12月30日的过熟果中的挥发性物质的峰面积减少。因此,12月初是最佳采果时期。5.锦橙榨汁和灭菌过程中香气成分的变化对锦橙的手工鲜榨汁、机械榨汁、果皮精油的香气成分进行了分析,并对鲜榨锦橙汁进行了巴氏灭菌和三种不同辐照剂量的处理,结果表明:机械榨汁的挥发性物质的总峰面积要高于手工榨汁,手工榨汁的挥发性成分的总峰面积经巴氏灭菌后减少了27.64%,三种辐照剂量处理后的果汁挥发性成分的总峰面积都要高于巴氏灭菌汁。在机械榨汁,手工榨汁及其巴氏灭菌汁中分别检测到了51,54和47种挥发性成分,三种果汁各有31,30,29种香气活性物质。机械榨汁除脂肪味外其他类香气均高于手工榨汁,手工榨汁经巴氏灭菌后整体香气发生了一些变化,果香,花香,橘香,药草,松油味减弱,木头/树叶味和脂肪味增强。果皮精油中共鉴定出32种挥发性化合物和22种气味物质,芳樟醇,α-蒎烯和癸醛香气强度最高,对精油香气起到主要贡献作用。6.巴氏灭菌和辐照处理的锦橙汁在储藏过程中香气成分的变化将巴氏灭菌和辐照处理的锦橙汁在4℃储藏60d,D-柠檬烯在储藏期间一直呈下降趋势,芳樟醇、松油烯-4-醇、α-松油醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮和α-蒎烯呈先上升后下降趋势。7.基于电子鼻的柑橘汁样品的研究应用电子鼻对不同品种的橙汁和蜜柑汁进行了区分,对酸橙汁加工过程中香气成分的变化进行了监测,28°Brix、38°Brix和63.5°Brix不同浓缩度的还原汁在电子鼻上的信号经拟合后有良好的线性关系,以55°Brix还原汁为盲样,判别结果为57.95,误差为5%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 第一章 前言
• 1 我国柑橘的生产加工现状
• 2 柑橘香气物质研究现状
• 2.1 柑橘主要香气化合物
• 2.1.1 柑橘果实的香气成分
• 2.1.2 柑橘汁香气物质
• 2.1.3 橘皮精油香气物质
• 2.1.4 柑橘中常见芳香化合物的阈值及描述
• 2.1.5 香气化合物的分类
• 2.2 柑橘香气物质分析方法
• 2.2.1 柑橘香气物质的提取方法
• 2.2.2 柑橘香气成分的鉴定方法
• 2.2.3 气相色谱-嗅觉测量法
• 2.2.4 电子鼻
• 2.2.5 多元统计分析方法分析橙汁风味成分
• 2.3 影响柑橘果汁香气的主要因素
• 2.3.1 产地的气候条件和栽培管理条件
• 2.3.2 柑橘的品种
• 2.3.3 柑橘采收时的成熟度
• 2.3.4 加工方式的影响
• 3 本论文的研究目的和意义
• 4 主要研究内容及创新点
• 第二章 柑橘汁挥发性物质的提取分离方法
• 第一节 锦橙汁挥发性物质提取方法的比较
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 试验原料
• 1.1.2 主要试验仪器与试剂
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 样品制备
• 1.2.2 锦橙汁挥发性物质的提取分离
• 1.2.3 GC-MS分析
• 1.2.4 定性分析
• 2 结果与分析
• 3 讨论
• 第二节 顶空固相微萃取萃取条件的选择
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 试验原料
• 1.1.2 主要试验仪器与试剂
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 样品制备
• 1.2.2 SPME萃取条件的选择
• 1.3 气相色谱条件
• 1.4 试验方法的重复性
• 2 结果与分析
• 2.1 SPME萃取条件的选择
• 2.1.1 萃取头的选择
• 2.1.2 样品体积的确定
• 2.1.3 萃取温度的确定
• 2.1.4 萃取时间的选择
• 2.1.5 加盐量的确定
• 2.2 试验方法的重复性
• 3 讨论
• 3.1 萃取头的选择
• 3.2 样品体积对SPME萃取效率的影响
• 3.3 萃取温度对SPME萃取效率的影响
• 3.4 萃取时间对SPME萃取效率的影响
• 3.5 无机盐对SPME萃取效率的影响
• 3.6 SPME技术的局限性
• 4 结论
• 第三章 柑橘果汁挥发性成分及相关理化指标的分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 试验原料
• 1.1.2 主要试验仪器和试剂
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 柑橘果汁的制备
• 1.2.2 柑橘果汁相关理化指标的测定
• 1.2.3 挥发性物质的提取分离
• 2 结果与分析
• 2.1 不同品种柑橘汁的理化特性
• 2.2 3类柑橘汁挥发性成分的分析
• 2.2.1 温州蜜柑汁挥发性成分的分析
• 2.2.2 橙汁挥发性成分的分析
• 2.2.3 葡萄柚汁挥发性成分的分析
• 3 讨论
• 3.1 柑橘汁的品质指标
• 3.2 柑橘汁中的挥发性化合物
• 3.2.1 柑橘汁中的烃类化合物
• 3.2.2 柑橘汁中的醇类化合物
• 3.2.3 柑橘汁中的酯类化合物
• 3.2.4 柑橘汁中的醛类化合物
• 3.2.5 柑橘汁中的酮类化合物
• 3.3 各类果汁的挥发性物质的比较
• 4 小结
• 第四章 柑橘果汁香气活性成分分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 试验原料
• 1.1.2 主要试验仪器与试剂
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 样品制备
• 1.2.2 挥发性物质的提取分离
• 1.2.3 GC-MS分析条件
• 1.2.4 定性分析
• 1.2.5 GC-O分析
• 2 结果与分析
• 2.1 3类柑橘汁香气活性物质的分析
• 2.1.1 3种温州蜜柑汁香气活性成分的分析
• 2.1.2 5种橙汁香气活性成分的分析
• 2.1.3 2种葡萄柚汁香气活性成分的分析
• 2.2 未知香气活性物质的鉴定
• 2.2.1 一些未知化合物的初步鉴定
• 2.2.2 香兰素的鉴定
• 2.3 风味轮廓分析法（Flavor profile analysis）
• 3 讨论
• 3.1 3类柑橘汁特征香气成分的比较
• 3.1.1 3种温州蜜柑汁香气活性成分
• 3.1.2 橙类香气活性成分的分析
• 3.1.3 2种葡萄柚汁香气活性成分
• 3.2 香兰素的鉴定
• 3.3 呈香化合物异构体与气味的关系
• 3.4 香气活性成分与整体香气的关系
• 3.5 10种果汁的加工特性
• 4 结论
• 第五章 锦橙果实不同采收期间香气成分的变化
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 试验原料
• 1.1.2 主要试验仪器和试剂
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 柑橘样品的制备
• 1.2.2 柑橘果实相关理化指标的测定
• 1.2.3 挥发性物质的分析
• 2 结果与分析
• 2.1 不同采收期锦橙果实的色度、总酸、pH值、可溶性固形物的含量
• 2.2 锦橙果实不同采收期糖和有机酸的变化
• 2.3 香气成分的变化
• 2.3.1 不同采收时期挥发性物质的组成
• 2.3.2 不同采收期各类挥发性物质的变化
• 2.3.2.1 烃类物质的变化
• 2.3.2.2 醇类物质的变化
• 2.3.2.3 醛类物质的变化
• 2.3.2.4 酯类物质的变化
• 2.3.2.5 酮类物质的变化
• 3 讨论
• 4 小结
• 第六章 锦橙榨汁和灭菌过程中挥发性成分的变化
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 试验原料
• 1.1.2 主要试验仪器与试剂
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 样品制备
• 1.2.2 挥发性物质的提取分离
• 1.2.3 GC-MS分析条件
• 1.2.4 GC-O分析
• 1.2.5 感官评定
• 2 结果与分析
• 2.1 锦橙机械榨汁和手工榨汁及其巴氏灭菌汁香气成分的比较
• 2.1.1 挥发性成分的比较
• 2.1.2 香气活性物质的比较
• 2.2 锦橙果皮精油香气成分的分析
• 2.3 不同辐照剂量处理后锦橙汁香气成分的比较
• 2.4 锦橙汁辐照灭菌和巴氏灭菌后香气成分的比较
• 2.5 感官评定
• 3 讨论
• 3.1 手工榨汁和机械榨汁对香气成分的影响
• 3.2 巴氏灭菌对香气成分的影响
• 3.3 辐照对香气成分的影响
• 4 小结
• 第七章 巴氏灭菌和辐照处理的锦橙汁在储藏过程中香气成分的变化
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 试验原料
• 1.1.2 主要试验仪器与试剂
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 样品制备
• 1.2.2 总酸的测定
• 1.2.3 可溶性固形物的测定
• 1.2.4 色度的测定
• 1.2.5 pH的测定
• 1.2.6 VC的测定
• 1.2.7 香气成分的提取
• 1.2.8 色谱和质谱分析条件
• 2 结果与分析
• 2.1 储藏期间各样品相关指标的变化
• 2.1.1 储藏期间各样品色度的变化
• 2.1.2 储藏期间各样品总酸的变化
• 2.1.3 储藏期间各样品可溶性固形物的变化
• 2.1.4 储藏期间各样品pH的变化
• 2.1.5 储藏期间各样品VC的变化
• 2.2 储藏期间各样品香气成分的变化
• 2.2.1 D-柠檬烯的变化
• 2.2.2 芳樟醇的变化
• 2.2.3 松油烯-4-醇的变化
• 2.2.4 α-松油醇的变化
• 2.2.5 丁酸乙酯的变化
• 2.2.6 6-甲基-5-庚烯-2-酮的变化
• 2.2.7 α-蒎烯的变化
• 2.3 感官评定结果
• 3 讨论
• 3.1 柠檬烯,芳樟醇,α-松油醇和松油烯-4-醇的变化
• 3.2 辐照样品在储藏期间的气味变化
• 4 小结
• 第八章 基于电子鼻的柑橘汁样品的研究
• 第一节 同一产地不同品种橙汁与蜜柑汁的鉴别分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 试验原料
• 1.1.2 主要试验仪器设备
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 果汁样品的制备
• 1.2.2 样品分析参数设定
• 1.2.3 样品的传感器信号分析
• 1.2.4 样品的统计学分析
• 2 结果与分析
• 2.1 主成分分析（PCA）结果
• 2.2 传感器响应值的重复性
• 3 结论
• 第二节 酸橙汁加工过程中的变化
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 试验原料
• 1.1.2 主要试验仪器设备
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 果汁样品的制备
• 1.2.2 样品分析参数设定
• 1.2.3 样品的传感器信号分析
• 1.2.4 样品的统计学分析
• 2 结果与分析
• 2.1 主成分分析结果
• 2.2 未知浓缩度的还原橙汁的判定
• 3 讨论
• 3.1 电子鼻,GC-MS,GC-O技术的比较
• 3.2 橙汁类型的区别
• 3.3 不同浓缩度的判别
• 4 小结
• 第九章 全文主要结论与展望
• 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 攻读博士学位期间发表的文章