邓健康，刘　璇，吴昕烨，毕金峰，*，焦　艺，钟耀广

（1.中国农业科学院农产品加工研究所，农业部农产品加工重点实验室，北京100193；2.上海海洋大学食品学院，上海201306）

苹果汁香气物质研究进展

邓健康1，2，刘璇1，吴昕烨1，毕金峰1，*，焦艺1，钟耀广2

（1.中国农业科学院农产品加工研究所，农业部农产品加工重点实验室，北京100193；2.上海海洋大学食品学院，上海201306）

香气成分是构成苹果汁典型风味、影响其整体品质的重要因素。研究其香气化合物对于保持苹果汁的特征香气、提高苹果汁的整体香气品质具有重要意义。该文概述了苹果汁中主要的香气成分、苹果汁香气物质分析方法、香气活性物质及其阈值的研究、苹果汁香气的主要来源和影响因素，以期为进一步深入研究和工业化生产提供理论指导。

苹果汁，香气，分析，香气活性物质

苹果（Malus domestica）是蔷薇科（Rosaceae）苹果属（Malus）植物的果实，果实汁多、脆嫩、酸甜适口，耐贮藏[1]。联合国粮食及农业组织（FAO，Food and Agriculture Organization）统计数据显示，2012年中国苹果产量达到3700万t，约占世界苹果产量的1/2[2]。苹果汁是主要的苹果加工制品。以陕西省为例，大部分苹果用于生产出口国际市场的苹果汁，占国际浓缩苹果汁市场约1/3的份额[3]。苹果汁是世界上最受欢迎的果汁之一，富含糖类、多酚、果胶、维生素C等营养成分[4]。苹果汁具有独特的风味，其中香气成分是影响其质量和产品典型性的重要因素，是评价苹果汁品质的一个重要指标。

国内外研究学者已经对苹果汁的香气物质进行了广泛而深入的研究，目前的研究主要包括以下几个方面：不同品种、成熟度、不同加工类型和产地的苹果汁的香气物质差异；香气物质提取和分析方法的研究；香气活性物质的研究；香气活性物质阈值的研究；加工过程中香气物质的保持和变化等。

该文对苹果汁中主要的香气成分、香气化合物的分析方法、香气活性物质鉴定和阈值、苹果汁香气的主要来源和影响因素的研究进行了综述，以期对苹果汁香气成分的研究提供参考。

1　苹果汁中主要的香气成分

香气是苹果汁典型风味的重要组成部分，目前已经鉴定出的苹果汁香气成分已有300多种[5]。主要包括酯类、醇类、醛类[6-8]，另含有少量酮类、萜烯类、醚类、烃类、酚类、脂肪酸类物质。因影响因素众多，不同苹果汁中香气物质的种类存在差异，例如Komthong等[9]的研究表明乔纳金鲜榨苹果汁中酯类、醇类和醛类分别占38%、34%、23%；而钟烈洲[10]检测出了红富士鲜榨苹果汁46种香气成分，其中酯类占56.8%，烯烃类占11.66%，醛类占8.77%，醇类占6.04%。乙酸酯类是苹果汁主要的香气成分，其中高浓度的乙酸丁酯（甜香味和果香味）和乙酸己酯（甜香味和果香味）是多种苹果汁的特征成分[7]。与Kato等[11]的研究结果类似，郭静等[5]鉴定出了乙酸丁酯、乙酸己酯、丁酸丙酯、丁酸己酯、己酸丁酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基丁酸丁酯、己醇、己醛和反-2-己烯醛等苹果汁中的特征香气成分。

2　苹果汁中香气化合物的分析方法

苹果汁中的香气成分很复杂，且多数含量很低，如何有效提取香气化合物是一项重要的工作，目前主要的提取方法有：固相萃取法[12]、液液萃取法[13]、蒸馏萃取法[14]、静态顶空[5]、动态顶空[15]。气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）是目前分析苹果汁中香气成分的常规方法，本文不再赘述。虽然已有许多分析方法可以获得各种香气物质单体的种类和含量，但是形成香气的成分对于香气的贡献程度还取决于各单体的阈值、风味轮廓，目前的研究，缺乏与人嗅觉感受结果的系统化和科学对照。

电子鼻是近年来兴起的快速检测和表观描述香气成分的检测方法，可得到样品中香气成分的整体信息。常用的判别方法有主成分分析（PCA）、偏最小二乘法（PLS）等线性判别法（LDA）[16]和人工神经网络（ANN）[17-18]等非线性表征模型。电子鼻广泛应用于等级判定、类型识别、品种区分、质量控制和香气品质检测[19-20]。Bleibaum等[21]探讨了电子鼻、电子舌与感官评价（定量描述分析苹果汁感官品质和消费者接受程度）的关联性，结合电子鼻和电子舌技术可用于苹果汁质量控制。由此可见，电子鼻作为一种香气特征的快速检测、识别技术，在表征苹果汁香气轮廓等方面具有应用的可能性。

3　苹果汁香气活性物质和阈值

虽然国内外研究已经鉴定出苹果的香气化合物种类众多，但并不是每种挥发性组分对食品的整体风味都有贡献，仅有少量的组分能被人的嗅觉捕捉到，并对食品的整体风味有贡献，这类物质就是香气活性物质[22]。

表1　苹果汁中香气活性化合物的阈值Table.1　Aroma description and threshold value of odor-active aroma compounds of apple juice

阈值和香气值是衡量香气强度的两个定量数据[22]。苹果汁的香气特征不仅与构成香气的物质及含量有关，其形成的感官风味特征还取决于各香气物质单体的风味阈值。香气阈值是指与空白相比，能用嗅觉辨别的香气成分最低浓度值。香气值是香气成分的浓度与阈值的比值。目前多数香气成分对特征苹果汁香气的贡献尚未被完全理解。因此针对苹果汁香气活性物质及其阈值的研究尤为必要。苹果汁中的酯类、醛类和醇类物质赋予了苹果汁的特征香味，其中酯类和醛类的阈值低达ppb级，尽管含量较低，但是构成了苹果汁主要的香气强度，醇类物质阈值较高，通常在ppm级，因其相对含量较高，也是苹果汁中重要的香气物质[23]。

不同类型苹果汁的香气活性物质不同，香气物质的阈值在不同基质中存在差异。Nikfardjam等[15]发现非浓缩还原苹果汁香气的感官印象主要是“果香”、“成熟味”、“甜香”，主要的香气活性物质是正丁醇、2-甲基-1-丁醇、丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯；浓缩还原苹果汁感官印象主要是“绿草味”、“新鲜味”、“酯味”，主要香气活性物质是乙醛、反-2-己烯醛、3-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯、己醛。Elss等[24]采用不同基质，对苹果汁与橙汁加工过程中常见的6种香气成分进行阈值分析，结果表明2-甲基丁酸甲酯和2-甲基丁酸乙酯的水溶液中的阈值分别为0.25、0.1μg/L，有较高的感官活性，其他基质（苹果汁、橙汁）中阈值提高数倍至数十倍。表1列举了苹果汁中特征香气成分的香味描述和在不同基质中阈值。

4　苹果果实与苹果汁香气的关系

苹果汁中的香气物质来源于苹果果实及加工工艺。相对于果实，苹果汁中含有较高的6碳醛类物质，这类物质源于果实破碎后脂肪氧化酶催化亚油酸和亚麻酸发生的氧化反应[27]。对于同一品种苹果，赵光远等[28]的研究表明苹果加工成浑浊苹果汁，酯类的相对含量由46.94%减少为30.26%，醇类和醛类分别由38.8%、6.7%增加为46.16%、9.8%，其中己醛相对含量由6.61%增加为7.59%。在张晓华等[29]的研究中发现，津轻、红星和乔纳金等3种完整苹果果实与鲜榨果汁的香气成分共有成分有2-甲基乙酸丁酯、乙酸己酯、丁酸-2-甲基己酯、己酸己酯、2-甲基丁酸丁酯、丁酸-2-甲基戊酯、丁酸己酯、p-烯丙基-苯甲醚、丁酸-2-甲基己酯，苹果果实中α-法呢烯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯、己酸己酯的相对含量之和占到总含量69%以上，而鲜榨苹果汁中的主要成分（相对含量50%以上）为2-甲基乙酸丁酯、反-2-己烯醛、己醛和乙酸己酯，值得注意的是：己醛、反-2-己烯醛只存在于苹果汁中，说明苹果汁中的香气成分部分来源于果实本身，部分来源于榨汁后发生的变化。对于加工过程和方式对香气成分的影响，将在下文中论述。

5　苹果汁中香气成分主要影响因素

5.1品种

不同品种的苹果之间香气呈现差异性，因而品种是苹果汁香气成分的影响因素之一，不同品种苹果汁呈现出独特的风味特征。在Jaros等[30]研究的6个不同品种苹果汁中，有12种共有的香气成分，却有25个香气成分存在于单一某个品种。富士苹果是目前我国的主栽品种，因其酸甜可口，风味浓郁著称。其乙酸丁酯、乙酸己酯和乙酸异戊酯含量较高[31]，这三种成分都有甜香味和果香味[30]。澳洲青苹可滴定酸含量高，是制备苹果汁的理想品种，但与其他品种相比，澳洲青苹香味不明显，挥发物质含量低。澳洲青苹苹果汁中顺-3-己烯醇、反-2-己烯醛和己醛（青草味）含量较高，乙酸酯类物质（果香和花香）含量较低[7]，所以青草味重，而优雅的果香较淡。

5.2产地

不同产地有不同的土壤条件、光照、温度和湿度等，直接影响苹果的生长状况[32]。Guo等[3]以逐步线性判别分析区分来自5个产地的6种苹果汁，能体现产地间差异性的物质是乙酸丁酯（甜香味和果香味）、2-甲基丁酸己酯（刺激味）、乙酸戊酯（果香味）和反-2-己烯醛（青草味）。目前，针对不同产地间苹果汁的香气质量差异尚未引起足够关注，未来的研究，应着重于关注不同产地苹果汁的香气质量差异。

5.3成熟度

苹果汁的香气成分与苹果原料的成熟度关系密切，因此选用不同成熟度的果实对苹果汁的香气质量有一定的影响。果实成熟度是影响苹果汁中酯类、醇类和醛类物质含量的原因之一。醛类物质可以代谢成醇类物质，进而与羧酸发生酯化反应，所以醛类物质与醇类物质的比例也被用来作为苹果成熟度的一个指标[33]。未成熟苹果果实的挥发性物质以己醛、2-己烯醛等为主[34]。Braga[6]的研究表明富士和嘎啦苹果的鲜榨苹果汁，随着原料成熟度增加，乙醛含量明显增加。Gan等[7]研究发现由金冠和澳洲青苹榨汁，苹果汁含有较多的反-2-己烯醛、己醛、反-3-己烯醇（青草味），却含有较少的酯类物质，除品种差异外，Gan等[7]认为可能与金冠和澳洲青苹成熟度较低有关。

5.4加工过程及方式

苹果汁中的部分香气成分来源于加工工艺过程中的变化。为提高产品质量和延长货架期，苹果榨汁后通常需要某些形式的加工，目前国内外学者针对加工过程对苹果汁香气的影响做了深入研究，主要目的是在保持新鲜水果的香气质量，提高苹果汁的感官品质。

5.4.1褐变对香气的影响苹果汁尤其是浓缩苹果清汁在加工过程中，褐变是难以避免的，酶促褐变过程是引起苹果汁质量变化的重要因素。苹果汁褐变过程同时伴随香气成分的变化。Komthong等[9]通过感官评价和仪器分析褐变过程中苹果汁气味的变化，在褐变初期2h内酯类物质增加明显，反-2-己烯醛明显减少，与之对应，褐变过程中甜香味增加，青草味减少。抗坏血酸作为抗褐变剂，因其防止褐变的有效性和安全性而被广泛应用于苹果浊汁的加工中。Komthong等[35]发现与不添加抗坏血酸的苹果汁相比，添加不同浓度的抗坏血酸会引起苹果汁的香味不同程度的变化，会对苹果汁香气产生消极影响，尤其是青草味增加，当添加量为0.2%（w/v）时，己醛和反-2-己烯醛会增加4～5倍。因此为获得感官品质更好的苹果汁，同时需要考量抗坏血酸的使用量对风味的影响。

5.4.2酶解过程对香气的影响苹果中富含果胶，未成熟果实制取的果汁淀粉含量可达1%[36]。果胶含量高会降低出汁率和澄清度，使用果胶酶可以提高苹果的出汁率和澄清度，淀粉含量减少可降低后混浊的风险，改善果汁品质。Su等[37]研究了工业生产过程中不同酶解阶段苹果汁澄清过程中香气物质的变化，发现第一酶解阶段（果胶甲酯酶）后乙酸丁酯（溶剂味）、丁酸乙酯（果香味）、2-甲基丁酸乙酯（煮熟苹果味）、丁酸丙酯（煮熟苹果味）、己醛（青草味）、反-2-己烯醛（绿苹果味）减少，而经过第二阶段淀粉酶和果胶酶的酶解后，己醛、反-2-己烯醛含量增加而其余四种成分呈现减少的趋势。新鲜苹果汁中的风味活性物质来源于苹果破碎后脂肪氧化和氨基酸代谢，在第二阶段酶解时，温度达到果胶酶最适温度时，脂肪氧化酶等苹果汁中的酶也被活化，引起己醛和反-2-己烯醛的含量增加。

5.4.3浓缩过程对香气的影响苹果汁的浓缩可降低产品的运输、储藏和包装成本，工业上苹果汁浓缩常采用多级真空蒸发除去水分。高温会引起酯类物质的浓度变化[11]。原因可能是热处理导致酯类物质与其他物质发生反应，或改变基质（如果胶等多糖类物质）对香气成分的截留作用。苹果汁在加工过程中存在的芳香物质的逸散问题至今仍难以得到有效解决。Aguiar等[38]将反渗透和膜蒸馏用于苹果汁浓缩，浓缩还原后的果汁，香气处于可接受的范围之内。Onsekizoglu等[39]结合渗透蒸馏和膜蒸馏用于苹果汁浓缩，可以减少反-2-己烯醛的损失，有望替代传统的高温蒸发技术以解决香气成分变化和逸散的难题。

5.4.4其他加工方式对香气的影响高压脉冲电场可在不引起温度剧烈变化时，杀灭苹果汁中的腐败菌并使酶失活。高压脉冲电场与高温短时灭菌处理对苹果汁香气成分的影响，二者都会引起乙酸、己醛、己酸丁酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、丁酸甲酯和乙酸己酯不同程度的损失，前者使乙酸乙酯损失更显著，后者使乙酸损失100%[40]。超高压处理[41]前后苹果浊汁气味没有发生明显改变，50℃协同320MPa高压处理后酯类、酸类物质含量增加而醛类、醇类却下降，酮类没有明显变化，引起的各香气成分物质的变化在0.28%～6.16%范围内，这是因为超高压使酶发生钝化，协同温度温和，与传统热加工相比，有效保留了果汁中的香气成分。

除以上常见的加工过程外，也有少量关于超声波和微波对苹果汁香气成分影响的报道[10]。因此，未来研究的重点应放在非热加工技术如何最大限度保留苹果果实香气成分，加工过程中香气成分形成和损失的机理，香气成分逸散的控制措施等等。

6　展望

香气是苹果汁品质的关键因素。苹果汁香气成分的定性和定量分析方法较为成熟，但苹果汁中香气成分的研究还存在很多问题，缺乏电子鼻和感官评价等表征苹果汁香气轮廓的研究；缺乏香气活性物质的鉴定及阈值的研究；加工过程中的香气成分的逸散机理和控制技术的研究仍需加强，其中非热加工方式在香气成分逸散的控制上已经展现出一定的应用前景。

苹果汁香气的形成是一个复杂过程，形成苹果汁特征香气的单体物质种类众多，含量差异大，不同品种产地和成熟度的果实也会引起产品香气的不同，而且不同产品加工工艺的差异，各加工阶段对香气成分的影响程度和趋势不同。今后的工作应大力开展基于组学技术的多学科研究，加强香气物质变化机理研究，掌握苹果汁加工过程中香气的形成机理；更好地了解各种香气成分和感官的关系，以及各香气成分单体如何互作来影响苹果汁的整体风味。

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Advance in research of aroma compounds of apple juice

DENG Jian-kang1，2，LIU Xuan1，WU Xin-ye1，BI Jin-feng1，*，JIAO Yi1，ZHONG Yao-guang2
（1.Key Laboratory of Agricultural Product Processing and Quality Control，Institute of Agro-products Processing Science and Technology，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100193，China；2.College of Food Science&Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Aroma component was one of the main factors affecting the characteristic flavor and quality of apple processing products.In order to maintain the characteristic flavor and enhance the total aroma quality，it was important to study the aroma compounds in apple juices.In this paper，the main aroma compounds in apple juices were introduced.In addition，the analysis methods of aroma compounds in apple juices，the identification of aroma-active compounds and their odor thresholds，the main sources and key drivers of aroma compounds were summarized.The aim of this paper was to provide theoretical guidance for apple juice industry and further research.

apple juice；aroma；analysis；odor-active components

TS255.4 4

A

1002-0306（2015）04-0386-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.075

2014－07－04

邓健康（1989-），男，在读硕士研究生，研究方向：苹果制汁特性研究。

毕金峰（1970-），男，博士，研究员，研究方向：果蔬精深加工与副产物综合利用技术。

2013年公益性行业（农业）科研专项（201303076）；新疆生产建设兵团科技支疆计划（2013AB020）。