风味更是消费者在选择时的主要考量因素。草莓的香气源自其内部所含的挥发性有机化合物(VOCs)所释放的气味。近几十年来,科研人员已在新鲜草莓中鉴别出超过979种挥发性有机物,涵盖酯类、醇类、酮类、呋喃类、萜烯类、醛类以及含硫化合物等多种类型。Azodanlou等人的研究揭示,酯类化合物在草莓中种类繁多,含量丰富,是成熟草莓标志性香气的核心成分。随后是醇类和醛类化合物。此外,尽管呋喃酮、含硫化合物、萜类化合物以及其他一些化合物的含量远低于酯类,但它们在草莓挥发性物质构成中同样发挥着不可忽视的重要作用。既有研究已经确认了包括丁酸甲酯、已酸甲酯、乙酸庚酯、已醛、E-2-己烯醛、2.5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮(DMMF)以及已酸等在内的多种挥发性有机化合物,均为草莓香气的重要组成部分。值得注意的是草莓的独特香气并非源自某一单一化合物的“特征冲击”,而是多种挥发性化合物相互融合、共同作用的结果。
东北凭借其独特的气候条件和丰富的草莓品种资源,成为重要的草莓产区。随着草莓加工行业的蓬勃发展,东北地区的草莓产业正逐步向深加工领域转型。草莓香气复杂多变,在加工过程中风味易流失。通过探究不同品种草莓香气差异的来源,从而确保加工原料质量稳定,在此背景下,本研究精心选取了三种常用加工草莓品种--“九九”、“哈尼”与“蒙特瑞”。利用GC-IMS与GC-MS结合的检测手段,建立不同品种草莓挥发性有机物物质指纹图谱,通过对比分析,研究其不同地区和品种之间的风味特征的差异。探究不同品种草莓香气差异来源,为草莓深加工提供理论指导,促进草莓产业的发展。
材料与方法
01材料与试剂
草莓鲜果购自辽宁丹东、云南,沈阳农业大学食品学院实验室,鉴定为九九、哈尼和蒙特瑞品种并挑选九成熟鲜果;氯化钠分析纯,国药公司;正己烷色谱纯,德国Meker公司;标准品色谱纯,上BioBioPha/Sigma-Aldrich公司;所有分离用有机溶剂均为国产分析纯。
02感官评价
草莓的感官评价方法参考GB/T 39625-2020《感官分析 方法学 建立感官剖面的导则》进行。在本研究中,选用成熟度相同目具有品质属性代表性的草莓果实。在评价开始之前,依据GB/T 29604-2013《感官分析 建立感官特性参比样的一般导则》制备了各项香气属性的相应参比样,参考GB/T 15549-2022《感官分析 方法学 检测和识别气味方面评价员的入门和培训》对12名评价小组成员(4名男性和8名女性)进行草莓香气识别与标定培训。正式评价时,要求评价小组成员依据GB/T 39501-2020《感官分析 定量响应标度使用导则》评价每个样品的气味强度值,使用0至9评分方法来评价不同的气味属性以进行评分,其中0表示几乎没有感知到气味,1至3表示弱气味,4至6表示中等强度气味,7至9表示强烈气味。所有草莓样品平行评价三次。
不同品种草莓的香气特征
每种VOC对草莓整体香气的贡献由其OAV或ROAV决定,其不仅与其浓度相关,还与其气味阈值相关,本研究在GC-IMS和GC-MS上进行相对定量。OAV分析,每种化合物的浓度是必需的,而对于ROAV分析,仅需要相对浓度。因此,对GC-MS和GC-IMS检
测挥发性有机物进行了ROAV分析,以确定从不同品种的草莓的关键芳香活性化合物。
ROAV分析结果分别见附表3和附表4。当0.1≤ROAV<1时,该挥发性物质对草莓的总体风味起辅助作用;ROAV >1时,该挥发性物质为草莓的关键风味物质。在GC-MS的ROAV分析中,芳樟醇的相对含量较高,且阈值只有0.0015 mg/kg,故对风味贡献较大。以芳樟醇作为基准物来计算其他挥发性化合物的ROAV。在GC-IMS的ROAV分析中则选用己酸乙酯作为基准物。此外,16种VOC由干其ROAV超过1而被鉴定为草莓中的关键芳香族化合物(表2)。九九草莓的香气主要受芳樟醇,(E,E)-2,4-壬二烯醛,异丁酸乙酯,已酸乙酯、(Z)-3-己烯醛的影响,赋予九九草莓柑橘、玫瑰、脂肪、甜味和菠萝气味。哈尼草莓的香气特征主要归因于芳樟醇、(E.E)-2.4-壬二烯醛、异丁酸乙酯、已酸乙酯的柑橘,玫瑰、果味和酒味。蒙特瑞草莓的香气由芳樟醇、(E.E)-2.4-千二烯醛、异丁酸乙酯、己酸乙酯、丙醛组成的,贡献了蒙特瑞草莓的柑橘,玫瑰、脂肪、坚果、酒味和甜味。其中,一些挥发性化合物在不同品种的草莓样本中表现出不同的水平,例如,(E)-2-己烯醛、反-4-癸烯醛在九九草莓中表现出大于1的ROAV,但在哈尼和蒙特瑞的草莓样品中皆小于1。此外,芳樟醇、(E.E)-2,4-壬二烯醛、已酸乙酯、异丁酸乙酯的ROAV在不同的草莓品种中表现出变化,表明它们可以对整体香气做出贡献,而品种的影响较小。
为量化评价不同草莓品种的香气属性差异,由12名经过培训的评价员对三种草莓的6种关键香气特征即果香、清香、酸香、脂香.甜香、花香进行了强度评分(0-9分)。感官评价的详细平均得分见附表5,其可视化雷达图示于图9。如图9所示,三种草莓的香气轮廓存在显著差异。九九草莓在甜香(平均分7.5)和花香(平均分7.2)上的强度最高,同时具有中等的清香(平均分5.8)和酸香(平均分4.5),而脂香(平均分3.1)较弱,这表明九九草莓的整体感官印象以浓郁的甜香和花香为主导,这与ROAV分析中鉴定出的贡献甜味和花香的化合物如(Z)-3-己烯醛和芳樟醇的结果相吻合;哈尼草莓表现出最强的果香(平均分7.8)和酸香(平均分7.0),但其甜香(平均分4.0)和花香(平均分3.5)强度明显低于九九草莓,这种强烈的果酸香主要归因于异丁酸乙酯和已酸乙酯等关键酯类物质的高ROAV值;蒙特瑞草莓的香气特征介于二者之间,表现为均衡的果香(平均分6.5)和清香(平均分6.2),并带有一定的甜香(平均分5.5),其香气主要由异丁酸乙酯和丙醛等化合物贡献,形成了独特的果香与清香感。
结论
本文研究三个不同品种草莓果实中挥发性风味物质的差异与形成原因。通过GC-MS和GC-IMS分别从三种草莓鉴定出40种和74种挥发性有机物,并且能有效地根据香气特征区分不同来源的三种加工常用的草莓。九九和哈尼的挥发物种类主要是酯类和萜类,蒙特瑞的主要是萜类和呋喃酮类。三种草莓的挥发性物质含量差异显著,导致草莓具有不同的香气特征。结果表明、乙酸乙酯、己酸乙酯、异戊酸丁酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、芳樟醇、3-戊烯-2-醇、二甲基丁醇、(E)-2-己烯醛、已醛、DMMF等挥发性有机物是不同品种草莓挥发性有机物的主要来源。PCA分析结果表明,三种草莓的空间区域因品种不同而存在明显分离。通过ROAV分析,确定了16种挥发性有机物为关键芳香化合物,其中,δ-癸内酯、乙酸异戊酯、芳樟醇、(Z)-3-己烯醛、(E.E)-2,4-壬二烯醛、DMMF、异丁酸乙酯、己酸乙酯、丙醛、1-烯-3-辛醇是所有样品中的关键挥发性成分。结合感官评价,提供果香和甜味的芳樟醇,(E.E)-2,4-壬二烯醛,异丁酸乙酯,已酸乙酯、(2)-3-己烯醛是九九草莓的关键芳香化合物。芳樟醇、(E,E)-2,4-壬二烯醛、异丁酸乙酯、己酸乙酯对哈尼草莓的甜味和酸味起着重要作用。在蒙特瑞草莓中,芳樟醇、(E,E)-2,4-王二烯醛、异丁酸乙酯、己酸乙酯、丙醛提供了玫瑰和甜味。本研究系统分析了三个不同品种草莓的挥发性有机物的差异,为草莓饮料加工在原料筛选方面提供了理论支撑。


