水果香氣成分分析與評價

水果香氣成分分析與評價

香味通常指能通過味道和感知得出的物質。從這個意義上講,香氣可能是食品特性中與健康和營養(yǎng)關系最密切的品質。水果的揮發(fā)性香氣物質約2000種,包括酯類、醛類、內酯類、萜類、醇類、羰基化合物和一些含硫化合物。這些香氣成分能客觀地反映不同水果的風味特點,是評價果實風味品質的重要指標。水果香氣成分的研究最早出現(xiàn)在20世紀60年代,早期的報道多見于草莓、葡萄等常見水果中各種香氣物質的鑒定與含量的測定。80年代的研究重點為具體化合物對水果香氣的感官貢獻。進入90年代,隨著高精密測試儀器的發(fā)展,香氣成分的研究也更加廣泛深入,香氣成分生物合成途徑及其相關酶的研究,栽培條件、外界環(huán)境因子和采后處理對水果香氣形成的影響研究相繼出現(xiàn)。本文綜述水果香氣成分的研究進展,并對今后的研究目標提出建議。1水果中理化性質的組成根據(jù)人對不同化學結構的香氣成分的感官效果,水果香氣可分為果香型、青香型、辛香型、木香型、醛香型等。果香型(fruitynote)化合物是指那些有成熟水果香氣且伴有甜氣味的物質,如乙酸丁酯、乙酸乙酯、己酸乙酯、酪酸戊酯等各種酯類物質,內酯類物質、柑橘中的香檸檬油、甜橙油等,都屬于果香型化合物。成熟水果釋放出的怡人的香氣主要為果香型。青香型(greennote)化合物指具有綠色植物青香氣,能使人聯(lián)想起剛采摘下來的草或樹葉的香氣的物質,C6及C9的醛類、醇類物質是青香型化合物的代表。C7～C12的脂肪族醛類是醛香型(aldehydenote)化合物的重要代表。在果實生長發(fā)育過程中以產生青香型和醛香型氣味的物質為主。不同的水果各有其特征香氣,而且即使是相同品種水果的香氣也會由于氣候、水土、管理措施等方面的差別而有所不同。這種差異不僅是因為組成香氣成分的化合物種類不同,更重要的是因為各種香氣成分組成比例不同。人們正是通過特征香氣的差異對水果加以區(qū)別(表1)。2途徑識別并發(fā)揮主要成分的作用每一種揮發(fā)性成分對水果香氣的貢獻取決于它的風味閾值(threshold),即指人的嗅覺器官能感受到的該化合物所需的最小濃度值。閾值越大的化合物,越不易感覺到,閾值越小的化合物,即使?jié)舛群艿蜁r也能感覺到。例如,與植物青香氣有關的反式-2-己烯醛和順式-3-己烯醇,其閾值分別為0.02mg·kg-1和0.07mg·kg-1,微量時就可以感覺到它們的存在。水果中香氣成分的濃度并不是越高越好,有的物質在低濃度時表現(xiàn)為怡人的香氣,而在高濃度時表現(xiàn)相反的作用。另外,人對水果發(fā)出的香氣感覺并不是一種或兩種化合物單獨的效果,而是多種香氣成分共同作用的結果。其中幾種特征香氣成分對果實風味品質起著更重要的作用。自然成熟的水果散發(fā)出怡人的香氣,而未成熟或人工催熟的水果卻沒有令人甜香的感覺。因此如何增加果實中果香型化合物的含量,減少生味,是提高果實品質的關鍵之一。3光照對c6c30的影響水果香氣物質的形成是一個動態(tài)的過程,其種類和含量受環(huán)境、栽培、采后貯藏條件、特別是采收成熟度等因素的影響。未充分成熟的桃果實以C6醛類和醇類等青香型的物質為主,隨著果實成熟,這些醛類和醇類物質濃度下降,而C6～C10的γ-內酯、δ-癸內酯和芳樟醇等具有果香味的成分明顯增加,并在成熟果實中達到最大含量。草莓、葡萄和香蕉等多種果實的特征香氣成分也均隨果實成熟而出現(xiàn)并積累。光照強度比光質更能影響果實香氣物質的積累,適度光照有利于桃果實香氣物質的合成,光照過強(全日光)或過弱(15%全日光)則會降低其積累。蘋果果實在光照強度為53%全日光時形成果香型的酯類最多,套袋則減少其積累。遮光過度會降低葡萄果實萜類等香氣物質的含量,而適度的自然遮光對萜類和揮發(fā)性酚類物質無顯著影響。呼吸躍變高峰前4周蘋果果實釋放的香氣很少,總量不及呼吸高峰期的十分之一。另外,采后貯藏溫度、濕度和氣調條件下的氣體組成等也影響香氣物質的合成和積累。4乙烯作用抑制劑乙烯作為植物成熟激素,在誘導和促進躍變型果實成熟和衰老等生理過程中起到非常重要的作用。香氣物質作為果實成熟生理指標之一,與乙烯密切相關。研究發(fā)現(xiàn),外源乙烯能增加躍變型甜瓜和蘋果特征香氣物質的積累;乙烯作用抑制劑1-MCP能減少杏、蘋果、甜瓜和香蕉等果實果香型香氣物質的含量。另外,乙烯合成關鍵酶-ACC合成酶的負調節(jié)作用,減少了紅熟番茄果實和甜瓜呼吸躍變期的乙烯釋放量,從而導致較低水平的香氣物質積累。5前體物質的氧化水果香氣物質屬于果實的次級代謝產物,是由脂肪酸、氨基酸、碳水化合物等作為前體物質,在果實的生長發(fā)育過程中經(jīng)過一系列酶促反應而形成的。5.1水果青ph的來源脂肪酸是形成水果香氣物質的主要前體物質,支鏈脂肪族醇、醛、酮和酯類物質主要來源于脂肪酸的代謝。水果的青香型氣味主要來自C6和C9的醛類及醇類物質,它們是由前體物質脂肪酸經(jīng)LOX(脂氧合酶)途徑逐步地過氧化、裂解及還原作用形成的。脂氧合酶是LOX途徑中的關鍵酶,已經(jīng)在很多植物系統(tǒng)中得到純化與鑒定。5.2氨基酸代謝氨基酸的代謝可以產生脂肪族、支鏈或芳香族的醇類、羰基化合物、酸類和酯類。果實中酯香型、果香型的特征香氣成分多數(shù)從氨基酸代謝產生。氨基酸的代謝途徑中存在兩步共同的酶反應:轉氨基作用和脫羧基作用,其關鍵酶分別為轉氨酶和丙酮酸脫氫酶。氨基酸代謝途徑中的酶活性和底物的專一性決定了水果香氣成分在種類和含量上的不同。5.3甲羥戊酸焦磷酸鹽ipp的合成在以碳水化合物為直接前體的產物中,葡萄果實香氣的組成成分萜類和呋喃酮是代表性的揮發(fā)性香氣物質。萜類是經(jīng)類異戊二烯途徑產生的,單萜的生物合成的前體物質是甲羥戊酸(MVA),經(jīng)過一系列反應,最終經(jīng)脫羧酶作用生成萜類的基本C5單位—異戊烯焦磷酸(IPP)。MVA被認為是單萜類合成的第一前體物質,由3分子的乙酰-CoA合成。途徑的中間產物GPP是單萜類的直接前體,關鍵步驟是GPP的環(huán)化作用。5.4怡人香精,重水果酯類是通過上述各代謝途徑生成的醇類和?；?CoA在酯化作用下形成的,對水果的怡人香氣有重要貢獻。酯類形成過程中有兩個關鍵酶:乙醇?；D移酶(AAT)和酯酶。AAT的作用機理是催化?；鵆oA中的?；D到相應的醇上,而酯酶的作用主要是水解酯類。6不同提取方法的對比試驗香氣物質都具有揮發(fā)性,按最易揮發(fā)至最不易揮發(fā)的順序分為頂香、中段香韻和尾香三個階段。例如,芳樟醇、順式-2-己醇、乙酸戊酯屬于頂香香氣成分,苯乙醇、檸檬醛、乳酸乙酯屬于中段香韻,δ-癸內酯、C14醛、C16醛屬于尾香。隨著分析儀器的迅速發(fā)展,特別是氣相色譜—質譜聯(lián)用技術(GC-MS)的應用,香氣成分的分析水平得到了很大提高。香氣成分研究的發(fā)展與分析測試手段的發(fā)展息息相關,香氣成分提取技術則直接影響其定性和定量分析結果。對于傳統(tǒng)的樣品前處理技術,國內外有大量的文獻報道,應用在水果上的有液—液萃取、頂空吸附法、超臨界萃取、動態(tài)頂空吸附法、溶液萃取法等。但這些方法都不同程度地存在著一些缺點,特別是用于研究新鮮水果的揮發(fā)性成分時,往往會引起某些成分化學結構或含量的變化。近年一種新型的香氣成分提取方法—固相微萃取(SPME)法誕生,它是20世紀90年代初期由Pawloszyn研究小組發(fā)明的,通過吸附/脫附技術,特別適合萃取微量的揮發(fā)、半揮發(fā)性物質。該方法克服了一些傳統(tǒng)樣品處理技術的缺點,且無需有機溶劑,具有費用低、操作簡單、靈敏度高、重現(xiàn)性好、節(jié)約樣品制備時間、安全等優(yōu)點,集采樣、萃取、濃縮、進樣為一體,能夠與氣質聯(lián)用儀或液相色譜儀聯(lián)用。這種方法已被應用在葡萄、香蕉、芒果、桃、獼猴桃和柑橘果汁等水果的香氣成分測定上。7香氣成分的動態(tài)變化及相關酶的活性規(guī)律的研究隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和加入WTO,果實品質越來越受到人們的重視,水果香氣的研究已成為引人注目的課題。目前雖然取得了一些進展,但現(xiàn)有研究大都仍徘徊于不同品種、不同果類香氣組分的分析,各種香氣物質組分差異及其含量比率等問題上,而對香氣成分的形成與代謝途徑及其相關酶的生理功能等研究得很少。因此今后應加強香氣成分形成動態(tài)變化及相關合成酶的活性規(guī)律的研究,這有助于深入認識香氣形成的實質,達到控