黄 蕊，盛文军，李霁昕，冯丽丹，毕 阳*

（甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃 兰州 730070）

沙棘（Hippophae rhamnoides L.）为胡颓子科酸刺属的灌木或小乔木，别名黑刺、酸刺，主要分布于中国、蒙古、俄罗斯和印度等国[1]。我国是世界上最大的沙棘生产国，华北、西北和西南地区是重要产区[2]。沙棘浆果富含VC、黄酮及不饱和脂肪酸等活性成分[3]，具有显著的抗氧化与保健功能[4]。沙棘原浆是将沙棘浆果压榨后的果浆产品，常作为沙棘果实制品加工的原料。现有的果浆加工主要采用热力杀菌，该方法虽能够有效延长果浆的保质期，但可明显造成果浆的挥发性成分损失[5-6]。有报道表明，冷杀菌技术超高压（ultra-high pressure，UHP）处理可有效保持水果制品的香气[7]。菠萝汁经UHP处理后，酯类、酸类、醛类、酮类的含量及种类减少，而醇类和杂环化合物的含量及种类增加[8]。杏汁经UHP处理后，醛类、醇类等香味成分的含量增加，酯类及内酯类成分的含量有所降低，酮类成分则变化不大[9]。草莓浆经UHP处理后，酮类及部分酯类香气物质含量显著增加，而乙酸甲酯等酯类物质的含量减少[10]。但关于UHP处理对沙棘原浆挥发性成分的影响鲜见报道。

本研究采用UHP处理沙棘原浆，以热处理作对照，采用顶空固相微萃取法和气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用法，分析处理对沙棘原浆挥发性成分的影响，比较与热处理对挥发性成分影响的差异。以期为沙棘原浆的品质控制提供理论和方法依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试沙棘原浆由甘肃省高原圣果华池公司于2015年12月提供，可溶性固形物质量分数为12.54%。

2-辛醇（色谱纯） 美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

HPP.L2-600/2超高压设备 天津市华泰森淼生物工程技术有限公司；SW-CJ-2FD超净工作台 苏净集团苏州安泰空气技术有限公司；LDZX-30KBS立式压力蒸汽灭菌锅 上海申安医疗器械厂；DHP-9272B恒温培养箱上海一恒科技有限公司；HH-4恒温水浴锅 江苏省金坛市荣华仪器有限公司；FS-300热封机 永康市特力包装机械有限公司；固相微萃取头、50 μm二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷萃取纤维 美国Supelco公司；OV1701色谱柱（60 m×0.20 mm i.d.，0.5 μm） 中国科学院兰州化学物理研究所；Autosystem XL-TurboMass GC-MS联用仪、Clarus 500 GC仪 美国Perlan Etmer公司。

1.3 方法

1.3.1 沙棘原浆样品的处理

UHP处理（处理组）：参照张文佳等[11]的方法并作修改，将100 mL沙棘原浆样品装入15 cm×20 cm聚乙烯真空袋，热封口。将袋装样品置于超高压设备的压力腔内，并浸没于传压介质中，在500 MPa、30 ℃处理15 min。样品处理后在4 ℃条件下贮藏待测。

热处理（对照组）：参照蒋和体等[12]的方法并作修改，将100 mL沙棘原浆样品装入15 cm×20 cm聚乙烯真空袋，热封口。将袋装样品置于水浴锅内，90 ℃处理40 min。样品处理后在4 ℃条件下贮藏待测。

1.3.2 挥发性成分分析

1.3.2.1 顶空固相微萃取

将待测样品置于室温平衡10 min，准确吸取样品5 mL于15 mL固相微萃取专用样品瓶中，加入2.0 g NaCl、5 μL 2-辛醇-乙醇溶液（88.2 mg/L）及磁力搅拌子，盖紧样品瓶盖，在40 ℃水浴中平衡15 min。先将固相微萃取的萃取头在GC仪的进样口250 ℃老化1 h，再将老化好的固相微萃取头插入到样品瓶中，调节插入高度后推出纤维头，距离液面1.5 cm，40 ℃水浴顶空吸附40 min，随后缩回纤维头，从样品瓶中拔出萃取头，再将萃取头直接插入GC-MS联用仪，推出纤维头，直接进样[13]。250 ℃解吸10 min，同时启动仪器采集数据。每个样品重复3 次。

1.3.2.2 GC-MS条件[14]

GC条件：HP25毛细管柱（30.0 m×250 μm，0.25 μm）；载气为高纯He，进样方式为不分流，流速1.0 mL/min；程序升温：起始温度60 ℃，保持10 min，以3 ℃/min升至150 ℃保持2 min，再以5 ℃/min升至250 ℃，保持5 min，进样口温度250 ℃；15 min后打开分流阀，分流比20∶1。

MS条件：四极杆质谱，电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；连接杆温度250 ℃；传输线温度280 ℃；质量扫描范围50～450 u；采集方式0.2 s/次。

1.3.3 定性和定量分析

利用GC-MS的扫描（Scan）模式，2-辛醇作为内标，利用质谱化学工作站（Hewlett Packard MS Chem Station）对谱图进行数据处理。定性分析：将检测信息用NIST标准谱库的检索，对样品中各挥发性物质进行核对和确认（相似指数≥80）；定量分析：采用峰面积归一化法计算各种成分的含量。

1.4 数据统计

实验所有测定均作3 次重复。全部数据采用Excel 2010软件计算平均值及标准误，部分数据用SPSS 19.0软件进行Duncan’s多重差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 UHP及热处理沙棘原浆的挥发性成分总离子流色谱图

图1 UHP（A）及热处理（B）的沙棘原浆GC-MS总离子流色谱图Fig. 1 GC-MS total ion current chromatogram of UHP (A) and heat treated (B) seabuckthorn pulp

如图1所示，处理组和对照组分别检出82 种和93 种挥发性成分，相同成分有69 种。

2.2 UHP及热处理对沙棘原浆挥发性成分种类及含量的影响

表1 UHP及热处理对沙棘原浆挥发性成分含量的影响Table 1 Effects of UHP and heat treatment on the content of volatile compounds of seabuckthorn pulp

续表1

续表1

如表1所示，处理组和对照组挥发性成分总含量存在较大差异，处理组高于对照组61%。从含量上看，处理组每类成分均与对照组差异显著，处理组和对照组的挥发性成分均由醇类、酯类、醛类、酮类、酸类、萜烯类、烃类和其他化合物组成，其中以醇类所占比例最大（58.58%），其次为酯类（29.8%）。处理组醇类、酯类、酮类、烃类及醚类化合物的含量显著高于对照组，其中醇类和酯类分别增加对照组1.06 倍和0.48 倍。但处理组醛类和酸类分别低于对照组54%和46%。该结果与王孝荣[15]及Selli[16]等采用UHP处理橙汁的结果相似，但与郭晓晖等[17]的结果略有差异，发现草莓原浆经UHP处理后酯类和醛类含量显著提高。

从种类上看，处理组的酯类和酸类均低于对照组，其他组分与对照组之间无差异（表1）。处理组的挥发性物质种类主要是醇类（32.1%）、酯类（34.6%）、酮类（12.3%）和酸类（3.7%）。含量较多的醇类有2-丁醇、苯乙醇、3-甲基正丁醇，酯类有3-甲基丁酸-2-甲基丁酯、异戊酸异戊酯、己酸丁酯，酮类有1-（2-呋喃基）乙酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮，酸类有3-羟基-3-甲基丁酸。对照组的挥发性成分种类主要是醇类（25%）、酯类（36.5%）、酮类（10.4%）和酸类（9.4%）。含量较多的醇类有乙醇、苯乙醇、正辛醇，酯类有3-甲基丁酸-2-甲基丁酯、戊酸-1-甲基丙酯、苯甲酸-1-甲基丙酯，酮类有2H-吡喃-2,6（3H）-二酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮。

2.3 UHP及热处理对沙棘原浆气味活性值（odor activity values，OAV）

各组分对香气的贡献取决于它们的浓度和阈值，按照OAV，即浓度与其阈值之比的计算方法，根据OAV大于0.2的原则，确定了12 种对沙棘原浆香气贡献较大的组分，其中10 种处理组较高，2 种对照组较高，如表2所示。

表2 UHP及热处理对沙棘原浆挥发性成分OAV的影响Table 2 Effects of UHP and heat treatments on the odor activity values(OAVs) of volatile compounds of seabuckthorn pulp

处理组α-松油醇和芳樟醇的OAV分别是对照组的1.85 倍和2.19 倍。正己醇、正庚醇、正辛醇及苯甲醇的OAV分别是对照组的1.41、1.67、1.69 倍及2.48 倍。根据Le Chatelier理论，高压有利于体积缩小的反应，随着压力升高，反应的速率将会增大。一些在常压条件下不能进行或缓慢进行的有机反应，在高压条件下可以顺利进行。α-松油醇在UHP处理后OAV增大是由柠檬烯在高压条件下快速水合反应引起的[24]。芳樟醇常与糖苷结合形成非挥发性的结合态芳香物质，但可在糖苷酶的作用下裂解糖苷键释放配糖基，产生挥发性的游离态芳香物质。UHP处理能激活糖苷酶的活性[25]，从而促进芳樟醇的释放。

处理组己酸乙酯、辛酸乙酯和γ-辛内酯的OAV分别是对照组的4.35、1.28 倍和2.86 倍，说明UHP处理能使某些酯类物质含量增加。UHP处理可激活酯酶[26]，还可压缩分子间空间，促进了醇类和酸类发生酯化反应[27-28]。处理组β-大马酮的OAV是对照组的2.34 倍。可能是由于较高压力下物质浓度增加，分子运动碰撞加剧，促进了新物质的合成[29]。处理组壬醛和3-甲基丁酸的OAV分别低于对照组40%和32%。说明热处理会促进醛类物质的产生[30-31]，以及某些物质的酯化。

3 结 论

UHP处理可显著增加沙棘原浆的挥发性成分，处理组挥发性成分的总含量显著高于对照组，各类挥发性成分含量均与对照组存在显著差异，其中以醇类和酯类挥发性成分的含量显著高于对照组，但处理组酯类和酸类挥发性成分的种类低于对照组。超高压处理可显著增加沙棘原浆中的挥发性成分，其作用与促进底物释放，激活糖苷酶和酯酶分解结合态挥发性成分密切相关。因此，相比热杀菌处理，UHP处理更有利于提高沙棘原浆的品质。