不同浓缩工艺对龙眼浓缩汁的色泽及挥发性成分的影响

龙眼(Dimocarpus longan Lour.)是一种常见的亚热带水果，龙眼果肉圆润晶莹，口感爽脆[1]，营养价值丰富，富含多种营养物质。现代研究表明龙眼果肉具有多种生理活性，如增强免疫力、抗肿瘤、降血压等[2-4]。因此，龙眼被国家卫生部列为药食两用的植物[5]。龙眼上市期主要集中在7～9月份，多以鲜销为主，因鲜果上市集中且不耐贮藏，容易在高峰期出现滞销，亟待拓展加工方式来缓解鲜销压力。目前干制是龙眼主要的加工方式[6]。龙眼或龙眼果肉干制产品又称为桂圆或桂圆肉，其风味和营养价值深受消费者喜爱和认可。近年随着茶饮业和健康食品的发展，市场需求桂圆风味的龙眼浓缩果汁，其既能用作健康饮品[7]，又可用作中间原料进行二次产品开发和加工[8]。

鲜龙眼果汁(fresh longan juice,FL)缺乏典型的香味，因而常规低温真空浓缩工艺制备的龙眼浓缩汁存在桂圆风味不足问题。故有采用桂圆干果肉热水浸提来制备桂圆风味的龙眼汁或浓缩汁(浆)的工艺，但该工艺涉及干制、萃取和浓缩工艺，加工周期长。也有采用FL直接熬煮方法制作龙眼浓浆(膏)的工艺[9]，然而长时间加热熬煮会导致营养和香气成分损失，甚至会产生“煮熟味”，影响其产品价值[10]。因此采用FL制备具有典型桂圆风味的龙眼浓缩汁是龙眼深加工市场发展的方向之一。

基于龙眼干制烘焙过程因非酶褐变如美拉德反应等形成典型的桂圆颜色和风味特征现象，本研究对比了常压加热浓缩(atmospheric heating，AH)、真空浓缩(vacuum concentration，VC)、真空浓缩-烘焙联用(vacuum concentration-baking，VC-B)、桂圆浸提液-真空浓缩(dried longan extracts-vacuum concentration，DL)等工艺对龙眼浓缩汁色泽的影响，并结合电子鼻和GC-MS对其挥发性成分进行分析。旨在为生产具有良好色泽和典型桂圆风味的龙眼浓缩汁提供技术参考，有利于提升产品质量，拓宽龙眼深加工渠道。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜龙眼，品种储良，产地广东茂名；桂圆肉：新鲜储良龙眼，去皮去核，果肉采用热泵干燥，在60 ℃、10% 相对湿度(relative humidity，RH)下干燥，至终水分含量≤20%(参考NY/T 1041—2010 绿色食品 干果)；无水乙醇、氯化钠(分析纯)，国药集团。

1.2 仪器与设备

PHB-3 pH计，上海三信仪表厂；NR60CP精密色差仪，深圳市三恩时科技有限公司；电烤箱、电磁炉，美的集团有限公司；RE-52A旋转蒸发浓缩仪，普天仪器有限公司；TGL-16 gR高温低速冷冻离心机，海安亭科学仪器公司；UVmini-1240紫外分光光度计，日本岛津公司；气相色谱-质谱联用仪，美国Agilent Technologies公司；固相微萃取装置、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)固相微萃取头(100 μm)，美国SUPELCO公司；PEN-3电子鼻，德国AIRSENSE公司。

1.3 实验方法

1.3.1 龙眼汁的制备

FL：挑选无机械损伤、无病虫害、无霉变的新鲜龙眼冲洗干净，去皮去核后果肉经过冰水清洗、沥干水分得龙眼果肉。将果肉打浆、匀浆，经200目纱布过滤后，得到的新鲜龙眼汁，密封包装好并置于-18 ℃冰箱冻藏备用。

桂圆肉热水浸提汁：取20 g桂圆干肉，按料液比1∶9(g∶mL)加入80 ℃热水浸泡2 h后混合打浆、匀浆，经200目纱布过滤后得桂圆浸提液。

1.3.2 浓缩工艺

参考卜智斌等[9]和SURIN等[10]的方法，采用如下4种浓缩工艺：

(1)AH：将200 g新鲜龙眼汁置于直径为12.5 cm的平底蒸发盘上(蒸发面积约125 cm2)。常压水浴80 ℃下加热蒸发40～60 min，待可溶性固形物浓度达65 °Brix时停止加热，得到常压加热浓缩样品AH。

(2)VC：新鲜龙眼汁在真空度为0.075～0.095 MPa，水浴温度为80 ℃下旋转蒸发，待可溶性固形物浓度达65 °Brix时为终点，得到真空浓缩样品VC。

(3)VC-B：新鲜龙眼汁在真空条件为0.075～0.095 MPa，水浴温度为80 ℃下旋转蒸发，待可溶性固形物浓度达65 °Brix时为终点，取20 g转移至玻璃瓶内并密封，置于80 ℃烘箱烘焙保温90 min，得到真空浓缩-烘焙联用样品VC-B。

(4)DL：真空条件为0.075～0.095 MPa，水浴温度为80 ℃下旋转蒸发，待桂圆水提液可溶性固形物浓度达65 °Brix时停止，得到桂圆水提浓缩样品DL。

以上样品待冷却后置于-18 ℃下密封贮存待测。

1.3.3 测定方法

(1) 基本理化性质：褐变度、透光率按GB/T 18963—2012 浓缩苹果汁中分析方法测定[11]。

(2) 色差：用标准玻璃皿盛装10.0 g样品，利用手持色差计测定CIE-LAB颜色体系中L*、a*、b*值并根据公式计算其白色指数和黄色指数[12]。

(3) 龙眼浓缩汁GC-MS测定条件

参照张义[13]的测定方法并稍作修改。

样品处理：准确称量5.0 g龙眼浓缩汁30 mL置于螺口顶空瓶中，加入2.2 g NaCl和磁转子后，用双层锡箔纸密封，于50 ℃恒温磁力水浴锅内平衡30 min，选用100 μm PDMS型萃取头顶空吸附40 min，随后进样分析。

GC条件：色谱柱为TR-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气为高纯氦气(He)，进样口温度250 ℃，流速1 mL/min；起始柱温35 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至150 ℃，保持5 min，再以10 ℃/min的升温速度升到250 ℃。萃取头在进样口老化3 min。

MS条件：电子轰击离子源，电子能量70 eV，离子源温度为200 ℃。

定性与定量：对样品进行GC-MS测定后，将采集图谱用NIST谱库进行搜索比对，并结合有关文件，确定其化学组成。采用面积归一化法计算各组分相对含量，进行定量分析。

(4) 电子鼻

参考董捷等的测定方法并略作修改。PEN-3型电子鼻含有10种金属氧化物传感器的性能描述如表1所示。

表1 PEN-3型电子鼻传感器名称及性能描述
Table 1 Sensor name and performance description of PEN-3 E-nose

准确称量10.0 g龙眼浓缩汁样品于40 mL顶空瓶中，密封，置于50 ℃恒温水浴锅内平衡30 min后待测。测试参数：载气流量为150 mL/min，清洗时间为120 s，进样预备时间5 s，气体进样量为150 mL/min，获取信号时间为120 s。获取110 s后信号趋于稳定，因此本研究采用115～120 s的信号进行数据处理与分析。

1.4 数据处理分析

采用Excel 2016和SPSS Statistics 25.0 软件对实验数据进行分析，组间均值比较使用单因素方差分析(One-way ANOVA)。差异性检验使用Duncan′s法，P<0.05 表示差异具有显著性。作图采用Origin 2017软件。电子鼻结果中主成分分析(principal component analysis，PCA)、载荷分析采用电子鼻自带分析软件WinMuster进行处理分析及图表绘制。

2 结果与分析

2.1 不同浓缩工艺对龙眼浓缩汁的色泽影响

不同浓缩工艺所制得的龙眼浓缩汁色泽相关指标如表2所示。由表可知，4种工艺所得的龙眼浓缩汁的色泽相关指标与新鲜果汁相比均发生显著性改变。其中，浓缩汁的L*值、白色指数和透光率均显著低于新鲜龙眼汁，而a*、b*、黄色指数和褐变度则明显大于新鲜龙眼汁。这说明，这浓缩加热处理使得龙眼汁变红和黄，颜色变深。同时，浓缩处理增大了4个样品的褐变度、降低了4个样品的透光率，表明加热浓缩使得样品变暗。对比4种不同的浓缩处理的龙眼汁色泽，其中，VC-B组的L*值(35.66)、b*值(8.44)和黄色指数(33.81)最大。这说明4种浓缩加工工艺中，CV-B浓缩方式使龙眼汁的色泽变化最大。这种色泽变化可能与加热浓缩过程中美拉德反应产生的糖-蛋白质/氨基酸物质有关。糖-蛋白质/氨基酸不仅会赋予果汁独特的色泽和香气，同时也可能促进果汁中具有免疫活性成分的生成[14]。

表2 FL和4种龙眼浓缩汁的色泽指标
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异显著(P<0.05)(下同)

2.2 不同浓缩工艺对龙眼浓缩汁风味的影响

2.2.1 基于电子鼻分析不同浓缩工艺得到的龙眼浓缩汁挥发性组分

电子鼻是利用气体传感器阵列的响应来识别气味的电子系统，具有快捷简便、高敏感性和重复性好等特点[15]。电子鼻10个传感器分别为WIC、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S，其性能描述见表1。不同浓缩工艺所得到的龙眼浓缩汁的香气分布雷达图和其电子鼻传感器的响应值如图1和表3所示。由图1可知，新鲜龙眼汁和经不同浓缩处理后的浓缩汁在不同传感器上的香气强度不同。不同工艺得到的龙眼浓缩汁和新鲜龙眼汁响应强度较大的传感器有W1W(萜烯类、硫化物)、W2W(芳香成分、萜烯类、硫化物)、W1S(甲基化合物)、W5S(氮氧化合物)和W2S(醇、醛酮类)(表3)，说明龙眼浓缩汁的主要风味物质为硫化物、萜烯类物质、醇类、醛酮类物质、甲基类物质和短链烷烃、芳香类物质。其中W1W响应值最高，这可能与β-罗勒烯的含量及保留率有关[16]。不同样品之间差异较显著的体现在W1W、W2W和W1S上，这说明不同浓缩方式对龙眼汁中的硫化物、萜烯、醇类、醛酮类和甲基类物质等挥发性成分有较大的影响。在W1W、W2W和W1S的传感器上，FL的响应值最高，其次为样品，这说明VC-B加工方式能够较好的保留或赋予龙眼汁中的硫化物、萜烯、醇类、醛酮类和甲基类物质的挥发性成分。LAPSONGPHOL[17]认为，龙眼干制过程中会产生醛酮、酯类和脂肪类等挥发性化合物，根据VC-B组在W2S传感器上的响应值可知，VC-B的风味变化类似干制龙眼，能产生典型的桂圆风味。在W5S传感器上，在所有浓缩加工样品中，同样表现为VC-B组响应值最大，推测是由于烘焙过程中强化了非酶褐变如美拉德反应的结果。

2.2.2 不同浓缩工艺所得龙眼浓缩汁PCA和载荷分析

不同浓缩工艺所得浓缩汁PCA结果如图2所示，各组浓缩汁提取的第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的贡献率为89.58%和8.31%，累计贡献率为97.89%，高于90%，表明2个主成分已能够反映样品的整体情况。从PCA分布图可得出，4组浓缩汁相较于新鲜龙眼汁而言，在第一主成分上均有减少，这是由于加热导致部分香气成分损失导致的。VC-B在4组浓缩汁样品中第一主成分上最为突出。对比VC组可推测密封烘焙过程对第一、第二主成分有明显贡献。

图1 不同浓缩工艺所得龙眼浓缩汁在电子鼻传感器上的响应值雷达图
Fig.1 Radar chart of E-nose sensor response value of volatile compounds in different longan concentrated juice

表3 龙眼浓缩汁的电子鼻主要传感器响应值
Table 3 Response value of E-nose main sensor of longan concentrated juice

载荷结果图是结合传感器区分贡献率来说明各传感器对PCA贡献率的大小。其中W1S和W1W对PC1贡献率最高，其次是W2W、W5S、W2S。说明第一主成分主要反映为甲基类、烯萜类、硫化物、氮氧化合物和芳香物质，其中氧氮类化合物推测是美拉德反应中间产物所导致。传感器W1W对PC2的贡献率较大，说明第二主成分主要反映为萜烯类化合物。这与传感器相应雷达图结果一致，说明在W1W、W1S、W5S和W2W传感器上所代表的挥发性成分可能是组成龙眼汁特征香气的主要成分，但具体的挥发性单体物质和其相对含量还需进一步分析和测定[18]。

A-PCA分布图；B-载荷结果图
图2 不同浓缩工艺所得龙眼浓缩汁PCA分布图和载荷结果图
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分析不同浓缩工艺所得浓缩汁挥发性成分

新鲜龙眼汁和4种不同浓缩工艺得到的龙眼浓缩汁的挥发性成分种类及相对含量如图3和表4所示。

图3 不同浓缩工艺制备的龙眼浓缩汁挥发性成分分类及相对含量
Fig.3 Classification and relative contents of volatile components in different longan concentrated juice

由表4可知，共得到50种香气成分，其中FL、AH、VC、VC-B和DL中香气成分分别为24、24、14、29和19种。如图3所示，根据其化学式结构可分为烯萜类、酯类、醇类、脂肪族、酮类、羧酸类、酚类和其他等。其中，烯萜类物质在各样品中挥发性成分相对含量占比最大，分别为84.94%、56.08%、37.47%、46.42%、93.21%。4种浓缩方式所得到的样品共有的香气成分有8种，分别为β-罗勒烯、2,4-二叔丁基苯酚、癸醛、壬醛、棕榈酸乙酯、水杨酸甲酯和2,6,10,14-四甲十六烷。其中，β-罗勒烯及其异构体[(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯和别罗勒烯]被认为是新鲜龙眼和龙眼干中主要的香气成分[19]。β-罗勒烯在FL中的相对含量为76.21%，而通过不同浓缩工艺得到的样品中的β-罗勒烯相对含量显著降低，但其同分异构体的相对含量增加,这可能是因为β-罗勒烯在加热条件下不稳定，导致其构型发生变化。具有焦香风味的2,4-二叔丁基苯酚被认为是龙眼干干燥后期的产物，在4组浓缩龙眼汁中均检测出来。具有甜香、木香的α-石竹烯被认为是桂圆干中贡献较大的香气成分[20]，在VC-B样品中也检测出。酯类物质在龙眼中是赋予甜香、花香的主要呈香物质，在VC-B中酯类化合物相对含量较高，能呈现更为丰富的香气特性[21]。同时，VC-B样品还检测出相对含量为6.54%的2-甲基吡嗪等具有烘焙风味的物质，这可能是烘焙过程中非酶褐变如美拉德反应等的产物，与电子鼻的检测结果一致。验证了VC-B龙眼浓缩汁样品色泽变化的结果关联性。因此相较于其他3种加工浓缩方式，经过真空浓缩-烘焙联用龙眼浓缩汁在兼具桂圆干风味的同时，产生了更丰富的香气成分。

表4 龙眼浓缩汁的挥发性成分及相对含量
Table 4 Main volatile components and relative content of longan concentrated juice

注：“-”表示未检出

3 结论

与新鲜龙眼汁相比，加热浓缩会使龙眼汁颜色发生显著性变化，具体表现为样品颜色变红变褐，褐变度增加、透明度降低。4种浓缩加工工艺中，VC-B方式制备的龙眼浓缩汁L*值(35.66)、b*值(8.44)、白色指数(35.09)和黄色指数(33.81)最大。龙眼浓缩汁的主要风味物质为硫化物、萜烯类物质、醇类、醛酮类物质、甲基类物质和短链烷烃、芳香类物质，其中萜烯类物质的相对含量较高。FL挥发性成分有24种，AH和VC会损失龙眼汁的部分挥发性物质，但VC-B工艺能够使香气成分增加到29种。不同浓缩方式得到的桂圆汁中挥发性成分的组分具有较大差异，但均具有β-罗勒烯、2,4-二叔丁基苯酚、癸醛、壬醛等8种挥发性成分。在VC-B龙眼汁中检测出具有烘焙风味的香气成分吡嗪，以及具有龙眼干香气成分的石竹烯等成分。因此，对比其他3种浓缩方式，VC-B工艺会使龙眼浓缩汁具备桂圆独特的色泽和更加丰富的香气成分。