不同濃縮工藝對(duì)龍眼濃縮汁的色澤及揮發(fā)性成分的影響

龍眼(Dimocarpus longan Lour.)是一種常見的亞熱帶水果，龍眼果肉圓潤晶瑩，口感爽脆[1]，營養(yǎng)價(jià)值豐富，富含多種營養(yǎng)物質(zhì)。現(xiàn)代研究表明龍眼果肉具有多種生理活性，如增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤、降血壓等[2-4]。因此，龍眼被國家衛(wèi)生部列為藥食兩用的植物[5]。龍眼上市期主要集中在7～9月份，多以鮮銷為主，因鮮果上市集中且不耐貯藏，容易在高峰期出現(xiàn)滯銷，亟待拓展加工方式來緩解鮮銷壓力。目前干制是龍眼主要的加工方式[6]。龍眼或龍眼果肉干制產(chǎn)品又稱為桂圓或桂圓肉，其風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值深受消費(fèi)者喜愛和認(rèn)可。近年隨著茶飲業(yè)和健康食品的發(fā)展，市場需求桂圓風(fēng)味的龍眼濃縮果汁，其既能用作健康飲品[7]，又可用作中間原料進(jìn)行二次產(chǎn)品開發(fā)和加工[8]。

鮮龍眼果汁(fresh longan juice,FL)缺乏典型的香味，因而常規(guī)低溫真空濃縮工藝制備的龍眼濃縮汁存在桂圓風(fēng)味不足問題。故有采用桂圓干果肉熱水浸提來制備桂圓風(fēng)味的龍眼汁或濃縮汁(漿)的工藝，但該工藝涉及干制、萃取和濃縮工藝，加工周期長。也有采用FL直接熬煮方法制作龍眼濃漿(膏)的工藝[9]，然而長時(shí)間加熱熬煮會(huì)導(dǎo)致營養(yǎng)和香氣成分損失，甚至?xí)a(chǎn)生“煮熟味”，影響其產(chǎn)品價(jià)值[10]。因此采用FL制備具有典型桂圓風(fēng)味的龍眼濃縮汁是龍眼深加工市場發(fā)展的方向之一。

基于龍眼干制烘焙過程因非酶褐變?nèi)缑览路磻?yīng)等形成典型的桂圓顏色和風(fēng)味特征現(xiàn)象，本研究對(duì)比了常壓加熱濃縮(atmospheric heating，AH)、真空濃縮(vacuum concentration，VC)、真空濃縮-烘焙聯(lián)用(vacuum concentration-baking，VC-B)、桂圓浸提液-真空濃縮(dried longan extracts-vacuum concentration，DL)等工藝對(duì)龍眼濃縮汁色澤的影響，并結(jié)合電子鼻和GC-MS對(duì)其揮發(fā)性成分進(jìn)行分析。旨在為生產(chǎn)具有良好色澤和典型桂圓風(fēng)味的龍眼濃縮汁提供技術(shù)參考，有利于提升產(chǎn)品質(zhì)量，拓寬龍眼深加工渠道。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮龍眼，品種儲(chǔ)良，產(chǎn)地廣東茂名；桂圓肉：新鮮儲(chǔ)良龍眼，去皮去核，果肉采用熱泵干燥，在60 ℃、10% 相對(duì)濕度(relative humidity，RH)下干燥，至終水分含量≤20%(參考NY/T 1041—2010 綠色食品 干果)；無水乙醇、氯化鈉(分析純)，國藥集團(tuán)。

1.2 儀器與設(shè)備

PHB-3 pH計(jì)，上海三信儀表廠；NR60CP精密色差儀，深圳市三恩時(shí)科技有限公司；電烤箱、電磁爐，美的集團(tuán)有限公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮儀，普天儀器有限公司；TGL-16 gR高溫低速冷凍離心機(jī)，海安亭科學(xué)儀器公司；UVmini-1240紫外分光光度計(jì)，日本島津公司；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent Technologies公司；固相微萃取裝置、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)固相微萃取頭(100 μm)，美國SUPELCO公司；PEN-3電子鼻，德國AIRSENSE公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 龍眼汁的制備

FL：挑選無機(jī)械損傷、無病蟲害、無霉變的新鮮龍眼沖洗干凈，去皮去核后果肉經(jīng)過冰水清洗、瀝干水分得龍眼果肉。將果肉打漿、勻漿，經(jīng)200目紗布過濾后，得到的新鮮龍眼汁，密封包裝好并置于-18 ℃冰箱凍藏備用。

桂圓肉熱水浸提汁：取20 g桂圓干肉，按料液比1∶9(g∶mL)加入80 ℃熱水浸泡2 h后混合打漿、勻漿，經(jīng)200目紗布過濾后得桂圓浸提液。

1.3.2 濃縮工藝

參考卜智斌等[9]和SURIN等[10]的方法，采用如下4種濃縮工藝：

(1)AH：將200 g新鮮龍眼汁置于直徑為12.5 cm的平底蒸發(fā)盤上(蒸發(fā)面積約125 cm2)。常壓水浴80 ℃下加熱蒸發(fā)40～60 min，待可溶性固形物濃度達(dá)65 °Brix時(shí)停止加熱，得到常壓加熱濃縮樣品AH。

(2)VC：新鮮龍眼汁在真空度為0.075～0.095 MPa，水浴溫度為80 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，待可溶性固形物濃度達(dá)65 °Brix時(shí)為終點(diǎn)，得到真空濃縮樣品VC。

(3)VC-B：新鮮龍眼汁在真空條件為0.075～0.095 MPa，水浴溫度為80 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，待可溶性固形物濃度達(dá)65 °Brix時(shí)為終點(diǎn)，取20 g轉(zhuǎn)移至玻璃瓶內(nèi)并密封，置于80 ℃烘箱烘焙保溫90 min，得到真空濃縮-烘焙聯(lián)用樣品VC-B。

(4)DL：真空條件為0.075～0.095 MPa，水浴溫度為80 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，待桂圓水提液可溶性固形物濃度達(dá)65 °Brix時(shí)停止，得到桂圓水提濃縮樣品DL。

以上樣品待冷卻后置于-18 ℃下密封貯存待測。

1.3.3 測定方法

(1) 基本理化性質(zhì)：褐變度、透光率按GB/T 18963—2012 濃縮蘋果汁中分析方法測定[11]。

(2) 色差：用標(biāo)準(zhǔn)玻璃皿盛裝10.0 g樣品，利用手持色差計(jì)測定CIE-LAB顏色體系中L*、a*、b*值并根據(jù)公式計(jì)算其白色指數(shù)和黃色指數(shù)[12]。

(3) 龍眼濃縮汁GC-MS測定條件

參照張義[13]的測定方法并稍作修改。

樣品處理：準(zhǔn)確稱量5.0 g龍眼濃縮汁30 mL置于螺口頂空瓶中，加入2.2 g NaCl和磁轉(zhuǎn)子后，用雙層錫箔紙密封，于50 ℃恒溫磁力水浴鍋內(nèi)平衡30 min，選用100 μm PDMS型萃取頭頂空吸附40 min，隨后進(jìn)樣分析。

GC條件：色譜柱為TR-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為高純氦氣(He)，進(jìn)樣口溫度250 ℃，流速1 mL/min；起始柱溫35 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至150 ℃，保持5 min，再以10 ℃/min的升溫速度升到250 ℃。萃取頭在進(jìn)樣口老化3 min。

MS條件：電子轟擊離子源，電子能量70 eV，離子源溫度為200 ℃。

定性與定量：對(duì)樣品進(jìn)行GC-MS測定后，將采集圖譜用NIST譜庫進(jìn)行搜索比對(duì)，并結(jié)合有關(guān)文件，確定其化學(xué)組成。采用面積歸一化法計(jì)算各組分相對(duì)含量，進(jìn)行定量分析。

(4) 電子鼻

參考董捷等的測定方法并略作修改。PEN-3型電子鼻含有10種金屬氧化物傳感器的性能描述如表1所示。

表1 PEN-3型電子鼻傳感器名稱及性能描述
Table 1 Sensor name and performance description of PEN-3 E-nose

準(zhǔn)確稱量10.0 g龍眼濃縮汁樣品于40 mL頂空瓶中，密封，置于50 ℃恒溫水浴鍋內(nèi)平衡30 min后待測。測試參數(shù)：載氣流量為150 mL/min，清洗時(shí)間為120 s，進(jìn)樣預(yù)備時(shí)間5 s，氣體進(jìn)樣量為150 mL/min，獲取信號(hào)時(shí)間為120 s。獲取110 s后信號(hào)趨于穩(wěn)定，因此本研究采用115～120 s的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

采用Excel 2016和SPSS Statistics 25.0 軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，組間均值比較使用單因素方差分析(One-way ANOVA)。差異性檢驗(yàn)使用Duncan′s法，P<0.05 表示差異具有顯著性。作圖采用Origin 2017軟件。電子鼻結(jié)果中主成分分析(principal component analysis，PCA)、載荷分析采用電子鼻自帶分析軟件WinMuster進(jìn)行處理分析及圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃縮工藝對(duì)龍眼濃縮汁的色澤影響

不同濃縮工藝所制得的龍眼濃縮汁色澤相關(guān)指標(biāo)如表2所示。由表可知，4種工藝所得的龍眼濃縮汁的色澤相關(guān)指標(biāo)與新鮮果汁相比均發(fā)生顯著性改變。其中，濃縮汁的L*值、白色指數(shù)和透光率均顯著低于新鮮龍眼汁，而a*、b*、黃色指數(shù)和褐變度則明顯大于新鮮龍眼汁。這說明，這濃縮加熱處理使得龍眼汁變紅和黃，顏色變深。同時(shí)，濃縮處理增大了4個(gè)樣品的褐變度、降低了4個(gè)樣品的透光率，表明加熱濃縮使得樣品變暗。對(duì)比4種不同的濃縮處理的龍眼汁色澤，其中，VC-B組的L*值(35.66)、b*值(8.44)和黃色指數(shù)(33.81)最大。這說明4種濃縮加工工藝中，CV-B濃縮方式使龍眼汁的色澤變化最大。這種色澤變化可能與加熱濃縮過程中美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的糖-蛋白質(zhì)/氨基酸物質(zhì)有關(guān)。糖-蛋白質(zhì)/氨基酸不僅會(huì)賦予果汁獨(dú)特的色澤和香氣，同時(shí)也可能促進(jìn)果汁中具有免疫活性成分的生成[14]。

表2 FL和4種龍眼濃縮汁的色澤指標(biāo)
Table 2 Color indicators of fresh longan juice and four types of longan concentrated juice

注：同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.2 不同濃縮工藝對(duì)龍眼濃縮汁風(fēng)味的影響

2.2.1 基于電子鼻分析不同濃縮工藝得到的龍眼濃縮汁揮發(fā)性組分

電子鼻是利用氣體傳感器陣列的響應(yīng)來識(shí)別氣味的電子系統(tǒng)，具有快捷簡便、高敏感性和重復(fù)性好等特點(diǎn)[15]。電子鼻10個(gè)傳感器分別為WIC、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S，其性能描述見表1。不同濃縮工藝所得到的龍眼濃縮汁的香氣分布雷達(dá)圖和其電子鼻傳感器的響應(yīng)值如圖1和表3所示。由圖1可知，新鮮龍眼汁和經(jīng)不同濃縮處理后的濃縮汁在不同傳感器上的香氣強(qiáng)度不同。不同工藝得到的龍眼濃縮汁和新鮮龍眼汁響應(yīng)強(qiáng)度較大的傳感器有W1W(萜烯類、硫化物)、W2W(芳香成分、萜烯類、硫化物)、W1S(甲基化合物)、W5S(氮氧化合物)和W2S(醇、醛酮類)(表3)，說明龍眼濃縮汁的主要風(fēng)味物質(zhì)為硫化物、萜烯類物質(zhì)、醇類、醛酮類物質(zhì)、甲基類物質(zhì)和短鏈烷烴、芳香類物質(zhì)。其中W1W響應(yīng)值最高，這可能與β-羅勒烯的含量及保留率有關(guān)[16]。不同樣品之間差異較顯著的體現(xiàn)在W1W、W2W和W1S上，這說明不同濃縮方式對(duì)龍眼汁中的硫化物、萜烯、醇類、醛酮類和甲基類物質(zhì)等揮發(fā)性成分有較大的影響。在W1W、W2W和W1S的傳感器上，F(xiàn)L的響應(yīng)值最高，其次為樣品，這說明VC-B加工方式能夠較好的保留或賦予龍眼汁中的硫化物、萜烯、醇類、醛酮類和甲基類物質(zhì)的揮發(fā)性成分。LAPSONGPHOL[17]認(rèn)為，龍眼干制過程中會(huì)產(chǎn)生醛酮、酯類和脂肪類等揮發(fā)性化合物，根據(jù)VC-B組在W2S傳感器上的響應(yīng)值可知，VC-B的風(fēng)味變化類似干制龍眼，能產(chǎn)生典型的桂圓風(fēng)味。在W5S傳感器上，在所有濃縮加工樣品中，同樣表現(xiàn)為VC-B組響應(yīng)值最大，推測是由于烘焙過程中強(qiáng)化了非酶褐變?nèi)缑览路磻?yīng)的結(jié)果。

2.2.2 不同濃縮工藝所得龍眼濃縮汁PCA和載荷分析

不同濃縮工藝所得濃縮汁PCA結(jié)果如圖2所示，各組濃縮汁提取的第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的貢獻(xiàn)率為89.58%和8.31%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為97.89%，高于90%，表明2個(gè)主成分已能夠反映樣品的整體情況。從PCA分布圖可得出，4組濃縮汁相較于新鮮龍眼汁而言，在第一主成分上均有減少，這是由于加熱導(dǎo)致部分香氣成分損失導(dǎo)致的。VC-B在4組濃縮汁樣品中第一主成分上最為突出。對(duì)比VC組可推測密封烘焙過程對(duì)第一、第二主成分有明顯貢獻(xiàn)。

圖1 不同濃縮工藝所得龍眼濃縮汁在電子鼻傳感器上的響應(yīng)值雷達(dá)圖
Fig.1 Radar chart of E-nose sensor response value of volatile compounds in different longan concentrated juice

表3 龍眼濃縮汁的電子鼻主要傳感器響應(yīng)值
Table 3 Response value of E-nose main sensor of longan concentrated juice

載荷結(jié)果圖是結(jié)合傳感器區(qū)分貢獻(xiàn)率來說明各傳感器對(duì)PCA貢獻(xiàn)率的大小。其中W1S和W1W對(duì)PC1貢獻(xiàn)率最高，其次是W2W、W5S、W2S。說明第一主成分主要反映為甲基類、烯萜類、硫化物、氮氧化合物和芳香物質(zhì)，其中氧氮類化合物推測是美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物所導(dǎo)致。傳感器W1W對(duì)PC2的貢獻(xiàn)率較大，說明第二主成分主要反映為萜烯類化合物。這與傳感器相應(yīng)雷達(dá)圖結(jié)果一致，說明在W1W、W1S、W5S和W2W傳感器上所代表的揮發(fā)性成分可能是組成龍眼汁特征香氣的主要成分，但具體的揮發(fā)性單體物質(zhì)和其相對(duì)含量還需進(jìn)一步分析和測定[18]。

A-PCA分布圖；B-載荷結(jié)果圖
圖2 不同濃縮工藝所得龍眼濃縮汁PCA分布圖和載荷結(jié)果圖
Fig.2 Principal component analysis map and loadings map of E-nose for longan concentrated juice made by various processes

2.2.3 基于GC-MC分析不同濃縮工藝所得濃縮汁揮發(fā)性成分

新鮮龍眼汁和4種不同濃縮工藝得到的龍眼濃縮汁的揮發(fā)性成分種類及相對(duì)含量如圖3和表4所示。

圖3 不同濃縮工藝制備的龍眼濃縮汁揮發(fā)性成分分類及相對(duì)含量
Fig.3 Classification and relative contents of volatile components in different longan concentrated juice

由表4可知，共得到50種香氣成分，其中FL、AH、VC、VC-B和DL中香氣成分分別為24、24、14、29和19種。如圖3所示，根據(jù)其化學(xué)式結(jié)構(gòu)可分為烯萜類、酯類、醇類、脂肪族、酮類、羧酸類、酚類和其他等。其中，烯萜類物質(zhì)在各樣品中揮發(fā)性成分相對(duì)含量占比最大，分別為84.94%、56.08%、37.47%、46.42%、93.21%。4種濃縮方式所得到的樣品共有的香氣成分有8種，分別為β-羅勒烯、2,4-二叔丁基苯酚、癸醛、壬醛、棕櫚酸乙酯、水楊酸甲酯和2,6,10,14-四甲十六烷。其中，β-羅勒烯及其異構(gòu)體[(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯和別羅勒烯]被認(rèn)為是新鮮龍眼和龍眼干中主要的香氣成分[19]。β-羅勒烯在FL中的相對(duì)含量為76.21%，而通過不同濃縮工藝得到的樣品中的β-羅勒烯相對(duì)含量顯著降低，但其同分異構(gòu)體的相對(duì)含量增加,這可能是因?yàn)棣?羅勒烯在加熱條件下不穩(wěn)定，導(dǎo)致其構(gòu)型發(fā)生變化。具有焦香風(fēng)味的2,4-二叔丁基苯酚被認(rèn)為是龍眼干干燥后期的產(chǎn)物，在4組濃縮龍眼汁中均檢測出來。具有甜香、木香的α-石竹烯被認(rèn)為是桂圓干中貢獻(xiàn)較大的香氣成分[20]，在VC-B樣品中也檢測出。酯類物質(zhì)在龍眼中是賦予甜香、花香的主要呈香物質(zhì)，在VC-B中酯類化合物相對(duì)含量較高，能呈現(xiàn)更為豐富的香氣特性[21]。同時(shí)，VC-B樣品還檢測出相對(duì)含量為6.54%的2-甲基吡嗪等具有烘焙風(fēng)味的物質(zhì)，這可能是烘焙過程中非酶褐變?nèi)缑览路磻?yīng)等的產(chǎn)物，與電子鼻的檢測結(jié)果一致。驗(yàn)證了VC-B龍眼濃縮汁樣品色澤變化的結(jié)果關(guān)聯(lián)性。因此相較于其他3種加工濃縮方式，經(jīng)過真空濃縮-烘焙聯(lián)用龍眼濃縮汁在兼具桂圓干風(fēng)味的同時(shí)，產(chǎn)生了更豐富的香氣成分。

表4 龍眼濃縮汁的揮發(fā)性成分及相對(duì)含量
Table 4 Main volatile components and relative content of longan concentrated juice

注：“-”表示未檢出

3 結(jié)論

與新鮮龍眼汁相比，加熱濃縮會(huì)使龍眼汁顏色發(fā)生顯著性變化，具體表現(xiàn)為樣品顏色變紅變褐，褐變度增加、透明度降低。4種濃縮加工工藝中，VC-B方式制備的龍眼濃縮汁L*值(35.66)、b*值(8.44)、白色指數(shù)(35.09)和黃色指數(shù)(33.81)最大。龍眼濃縮汁的主要風(fēng)味物質(zhì)為硫化物、萜烯類物質(zhì)、醇類、醛酮類物質(zhì)、甲基類物質(zhì)和短鏈烷烴、芳香類物質(zhì)，其中萜烯類物質(zhì)的相對(duì)含量較高。FL揮發(fā)性成分有24種，AH和VC會(huì)損失龍眼汁的部分揮發(fā)性物質(zhì)，但VC-B工藝能夠使香氣成分增加到29種。不同濃縮方式得到的桂圓汁中揮發(fā)性成分的組分具有較大差異，但均具有β-羅勒烯、2,4-二叔丁基苯酚、癸醛、壬醛等8種揮發(fā)性成分。在VC-B龍眼汁中檢測出具有烘焙風(fēng)味的香氣成分吡嗪，以及具有龍眼干香氣成分的石竹烯等成分。因此，對(duì)比其他3種濃縮方式，VC-B工藝會(huì)使龍眼濃縮汁具備桂圓獨(dú)特的色澤和更加豐富的香氣成分。