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柑橘及其加工制品中游离态和键合态挥发性物质的研究

范刚  
【摘要】: 香气是影响柑橘加工制品品质最重要的因素之一,然而柑橘的特征香气在其制品加工和贮藏过程中损失严重,极大地降低了柑橘加工制品的品质。因此,如何有效地保持柑橘加工制品的特征香气,维持其优良的香气品质,是提高柑橘加工制品品质的有效途径。本文围绕柑橘果汁及其他柑橘加工制品增香调控这一中心课题,以我国湖北松滋和宜昌地区的3大类9种柑橘果汁为主要研究对象,运用固相微萃取(SPME)和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对9种柑橘汁中的游离态挥发性物质进行了定性和定量分析;运用Amberlite XAD-2树脂吸附分离技术对9种柑橘中的键合态挥发性物质进行了研究;并研究了柑橘果实在生长过程中游离态和键合态挥发性物质的变化;比较了柑橘汁中键合态挥发性物质的酸解和酶解效果;分析了柑橘汁中键合态挥发性物质的糖苷糖基部分;比较了柑橘果皮和果肉中游离态和键合态挥发性物质的差异;研究了不同工艺酿造的柑橘果酒中游离态挥发性物质的差异、发酵对果汁中键合态挥发性物质的影响及橙汁在巴氏灭菌过程中键合态挥发性物质的变化;研究了p-葡萄糖苷酶的固定化及固定化酶释放橙汁中键合态挥发性物质的效果。研究结果为柑橘汁的增香调控奠定了一定的基础,对我国柑橘的加工和品质的提高具有一定的应用价值。 主要研究内容和结果如下: 1,柑橘中游离态挥发性物质的提取和键合态挥发性物质的水解方法研究 应用Amberlite XAD-2树脂吸附分离了锦橙汁中的游离态和键合态挥发性物质,比较了不同有机溶剂洗脱提取游离态挥发性物质的效果,结果显示,乙醚/戊烷更适合于洗脱提取锦橙汁中的游离态挥发性物质,共萃取得到23种物质;而SPME萃取到26种物质,更能全面地反应锦橙汁中的游离态挥发性化合物。 HP-5非极性色谱柱和DB-WAX极性色谱柱检测到的锦橙汁中游离态和键合态挥发性物质的种类存在很大差异,HP-5色谱柱检测到29种物质,而DB-WAX色谱柱共检测到19种物质,HP-5色谱柱检测到的物质更能全面反应锦橙汁中的游离态和键合态挥发性物质,而有少数几种物质在HP-5色谱柱中未能检测到,因此,从某种意义上来说,这两种色谱柱检测锦橙汁中的游离态和键合态挥发性物质的效果是互补的。 影响锦橙汁中键合态挥发性物质酶解效果因素的主次作用依次为酶解时间酶解温度加酶量,最佳酶解条件是酶解温度40℃、酶解时间48 h、加酶量300 U。不同pH值和不同温度条件下,锦橙汁中的键合态挥发性物质酸解释放出来的组分在含量和种类上存在很大差异,在pH 1.0条件下沸水浴水解30 min共得到5种键合态挥发性物质,都是苯系物,在pH 1.0条件下40℃水解4 d共得到11种键合态挥发性化合物,在pH 2.0条件下40℃水解4 d共得到6种键合态挥发性化合物,在pH 3.0条件下40℃水解4 d只得到2种键合态挥发性物质:顺-香芹醇和对-乙烯基愈疮木酚,总含量136.9μg/L。 锦橙汁中的键合态挥发性物质通过酸解和酶解释放出来的组分存在很大差异,气质分析结果和嗅感分析均表明,酶解后的键合态挥发性物质具有甜香味,而酸解后则刺激味较重。 2,锦橙果肉和果皮中游离态和键合态挥发性物质的研究 锦橙果肉和果皮中的游离态挥发性物质存在一定差异性,分别检测到26和40种物质,都以萜烯类物质为主;果肉和果皮中的键合态挥发性物质也存在很大差异,分别检测到11种和10种物质,果肉中以苯系物及羟基酯类物质居多,而果皮中则以苯系物及萜烯类物质为主。 3,柑橘中糖苷键合态挥发性物质糖基部分的研究 锦橙汁中的糖苷键合态挥发性物质糖苷糖基部分主要为葡萄糖、木糖和鼠李糖三种单糖。 4,不同品种柑橘中游离态和键合态挥发性物质的研究 对9个不同品种柑橘汁中的游离态和键合态挥发性物质进行了分析,分别得到26和11种(锦橙),36和5种(哈姆林),31和11种(脐血橙),24和9种(酸橙),10和13种(国庆1号),18和11种(宫川),23和5种(大叶尾张),28和6种(白葡萄柚),29和4种(红葡萄柚)中游离态和键合态挥发性物质。甜橙汁中的游离态挥发性物质种类最多,含量也最高,其次是葡萄柚汁,酸橙汁,温州蜜柑汁。 5,不同成熟度柑橘中游离态和键合态挥发性物质的研究 不同成熟度柑橘中的游离态和键合态挥发性物质的含量和种类存在较大的差异,果肉中分别检测到12和5种(挂果期),13和12种(中熟期),26和11种(完熟期)游离态和键合态挥发性物质。果肉中的游离态挥发性物质的含量和种类数目在挂果期和中熟期相差不大,而与完熟期存在很大的差异。果肉中的键合态挥发性物质的含量和种类在中熟期中最高,完熟期的种类最为丰富,但含量也最低。锦橙果皮中的游离态挥发性物质的含量随着果实的成熟呈升高趋势,而键合态挥发性物质的含量和种类数量呈下降趋势。 6,柑橘加工过程中游离态和键合态挥发性物质的研究 感官分析和GC-MS分析均显示自然发酵和接种发酵果酒中的游离态挥发性物质的差异不大,分别检出17和19种物质。感官分析表明,去皮发酵只有浓郁的醇香,没有橙汁的特征香气,而带皮发酵柑橘果酒不仅醇香浓厚,而且还带有橙汁的特征香气,共检出27种物质。发酵对橙汁中的游离态和键合态挥发性物质产生很大的影响,大多数萜烯类物质在发酵过程中逸散掉了。酯类物质是柑橘果酒中最丰富的物质,且大多数酯类物质是在发酵过程中生成的。橙汁中几乎所有的键合态挥发性物质在发酵过程中都被水解释放了。 7,β-葡萄糖苷酶的固定化及其释放橙汁中键合态挥发性物质效果的研究 以海藻酸钠为载体固定化β-葡萄糖苷酶比壳聚糖为载体的效果好。以海藻酸钠为载体,采用交联-包埋法固定化β-葡萄糖苷酶的最佳条件及酶学性质如下:海藻酸钠的最佳浓度为3.5%,交联剂戊二醛的最佳浓度为1%,最佳交联时间为3 h,最佳固定化时间为2 h,CaCl2的最佳浓度为3%,游离酶和固定化酶的最佳反应温度分别为70和55℃,其最佳反应pH均为5.0,游离酶和固定化酶的Km分别为14.89和0.59mol/L,贮藏稳定性实验结果表明,固定化β-葡萄糖苷酶有较好的贮藏稳定性。此外,固定化β-葡萄糖苷酶能够有效地水解释放出橙汁中的键合态挥发性物质。


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