多酚类物质与果汁口味关系
时间：2023-02-14 12:45:08 来源：千叶帆 本文已影响人
贺增洋 李玉秀 朱庆生 - 宁 勇 朱晓兰
(1. 安徽中烟—中国科大先进技术研究院化学与燃烧联合实验室，安徽 合肥 230066；
2. 安徽中烟工业有限责任公司技术中心，安徽 合肥 230088；
3. 中国科学技术大学烟草与健康研究中心，安徽 合肥 230052；
4. 安徽建筑大学经济与管理学院，安徽 合肥 230601)
酚类物质是水果及其加工制品中重要的生物活性物质[1-2]，不仅具有很高的营养价值，同时也是引起味觉苦味和涩味的物质，与水果及其加工制品的营养、保健功能和感官品质等密切相关。果汁中的多酚类物质主要包括酚酸类、黄酮类以及少量的芪类和木酚素[3]。常见的酚酸类物质有羟基苯甲酸的羟基化衍生物、苯乙酮及苯乙酸的衍生物和苯丙烯酸、香豆素类、肉桂酸类的衍生物。大多数果汁中还存在一种重要的肉桂酸类衍生物——绿原酸，是由咖啡酸和奎尼酸缩合形成的酯。酚酸类物质占饮食中多酚的1/3，在所有的植物中都存在，在酸味的水果中含量更高。黄酮类化合物是指分子结构上具有C6—C3—C6特点的一类多酚化合物，包括黄酮类、黄酮醇类、黄烷酮类、黄烷醇类、黄烷酮醇类、查耳酮类及花色素类等，直接影响植物和水果的颜色和味道[4]。芪类目前最被广泛研究的是白藜芦醇，在植物中起到抗真菌和抗病毒的作用；
木酚素则主要存在于全谷物和杂豆类食物的种皮当中，水果中较为少见[5]。多酚类物质具有很多药理特性，包括抗炎、抗氧化、抗癌、抗菌和抗动脉粥样硬化等活性[6-7]。
水果中的多酚物质不仅具有很高的药用价值，也是水果成熟度的重要指标之一，其种类及含量与新鲜水果及其加工制品(如果汁、果酒等)的风味、色泽及稳定性密切相关[8-9]。多酚类物质对果汁的口味容易造成不良影响，其中的酚酸类物质与口腔黏膜或唾液蛋白结合并生成沉淀，引起粗糙折皱的收敛感和干燥感即涩味，而且多酚物质的存在影响果汁的色泽，酚酸物质中大量的酚羟基在多酚氧化酶存在的条件下，容易氧化成深色的醌类物质，使果汁产品颜色加深。此外，多酚物质的存在还影响果汁的澄清度，游离酚酸在酸性条件下会发生自缩合现象，产生沉淀，稳定性变差。有些水果如苹果、葡萄、柿子、猕猴桃、黑莓、山楂、枇杷、石榴、橄榄等酚酸类物质含量较高，尤其在果实的果皮和果核中，因此不同种类水果所生产的果汁在酚类物质含量和组成上存在较大差异，如葡萄和红葡萄酒等富含白藜芦醇，番茄、桃、樱桃、蓝莓、芒果、甜橙等含有儿茶素，葡萄、柿蒂、石榴等含有没食子酸等[10-11]。研究拟采用HPLC-MS/MS法检测常见的14种果汁中多酚物质的含量，依据味觉的7个因素(酸、甜、苦、咸、鲜、涩和辣)对果汁样品进行感官评价，通过聚类分析和轮廓图法对果汁口感进行分类和差异性分析，并就果汁中多酚物质的含量与其口味中涩味和苦味进行相关性分析，以期为果汁中口味物质研究提供理论依据。
1.1 材料与试剂
桑葚、番茄、葡萄、百香果、蓝莓、菠萝蜜、无花果、梨汁、杏子、苹果、樱桃、杨桃、草莓和甜橙14种浓缩果汁：广东省茂名市德威圣科技有限责任公司；
乙腈、甲醇、甲酸：色谱级，美国天地有限公司；
没食子酸、新绿原酸、儿茶素、绿原酸、表儿茶素、对羟基苯甲酸、咖啡酸、丁香酸、阿魏酸、阿魏酸-d3(内标物)、芦丁、根皮苷、香豆素、槲皮苷、白藜芦醇和肉桂酸等标准品：纯度>99.5%，北京迪马工业有限公司；
其余常规试剂：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
液相色谱仪—质谱联用仪：Agilent 1100系列/4000 QTRAP型，配备ZORBAX SB-C18超高压柱(4.6 mm×100 mm，3.5 μm)，美国Agilent公司；
循环水式真空泵：SHZ-D(III)型，巩义市豫华仪器有限公司；
真空干燥箱：ZK-82B型，上海市实验仪器总厂；
电子天平：AEG-220型，日本Shimadzu公司；
氮气吹干仪：BF2000型，北京八方世纪有限公司；
离心机：LG10-2.4A型，北京医疗器械公司；
数控超声仪：KQ-100DB型，江苏昆山市超声仪器有限公司。
1.3 果汁样品中多酚物质的HPLC-MS/MS分析方法
1.3.1 样品前处理 依据文献[4,12—13]，采用HPLC-MS/MS法分析果汁样品中多酚物质含量，具体前处理：准确称取1 g浓缩果汁样品于5 mL的离心管中，先后加入200 μL内标液(阿魏酸-d3，质量浓度100.0 μg/mL)和5 mL的乙醇，超声20 min，0.45 μm微膜过滤后用氮吹仪浓缩至1 mL，用HPLC-MS检测。
1.3.2 色谱—质谱条件 分析柱为ZORBAX SB-C18超高压柱(4.6 mm×100 mm，3.5 μm)；
流动相：0.1%的甲酸水溶液(A相)和甲醇(B相)。采用梯度洗脱，洗脱条件为：0～4 min，10% B；
4～25 min，10%～100% B；
25～26 min，100%～10% B；
26～30 min，保持10% B。柱温35 ℃，流速0.3 mL/min；
进样量为5 μL。质谱条件：电离方式为电喷雾离子化正负离子模式(ESI)；
离子源温度110 ℃；
毛细管电压为4.0 kV；
雾化气压力为205.8 kPa；
干燥气温度为350 ℃；
干燥气流速为10 L/min；
采用实时多反应检测模式(MRM)。
1.3.3 定量标准溶液的配制 称取没食子酸、新绿原酸、儿茶素、绿原酸、表儿茶素、对羟基苯甲酸、咖啡酸、丁香酸、阿魏酸、阿魏酸-d3、芦丁、根皮苷、香豆素、槲皮苷、白藜芦醇和肉桂酸标准品各25.0 mg，加入乙醇溶解并定容25 mL，摇匀，得到一级混合标准溶液，放入4 ℃冰箱备用。取各储备液适量，用乙醇配置0.05，0.10，0.20，0.40，2.00，5.00，10.00，20.00，40.00，100.00 μg/mL系列混合标准溶液。阿魏酸-d3标准品为内标物，每种混标中均加入内标物阿魏酸-d3，最终浓度为20 μg/mL。
1.4 果汁样品感官的评价
对收集的2020年生产的14个不同种类浓缩果汁样品，摇匀后取10 mL用矿泉水按1∶3稀释，由7名经过品评培训的专业人员组成评定小组对浓缩果汁样品的口味特征进行评价[14]。采取10分制，对味觉的7个因素(酸、甜、苦、咸、鲜、涩和辣)的得分按照感官评价评分表(见表1)评分。最后按7种味觉特征有相同权重计算出感官评定综合得分，其中，单项得分高于4分则认定为某种口味果汁，如苦味或酸味或甜味果汁。感官评定综合得分≥12分的认定为果汁风味较浓郁样品。
表1 果汁样品感官评价评分表
1.5 数据处理方法
采用Excel和Origin Pro 9.0 软件对数据进行相关图表处理，采用IBM SPSS Statistics软件进行相关性分析、聚类分析和回归分析，聚类方法采用瓦尔德法，即离差平方和法[15]。
2.1 果汁样品的多酚类物质
采用HPLC-MS/MS法对14个不同种类的果汁样品中多酚类物质进行了检测，结果如表2所示。对羟基苯甲酸、绿原酸、香豆素和丁香酸是果汁中存在最广泛的多酚物质，其中香豆素和对羟基苯甲酸几乎在所有果汁样品均有检出。含量最高的是绿原酸类，桑葚果汁不仅绿原酸类(绿原酸和新绿原酸)含量高达684.7 μg/g，而且多酚类物质含量和种类也最丰富，多酚总量高达1 202.8 μg/g，草莓、甜橙和杨桃中多酚种类较少，酚酸类和黄酮类含量都比较低，含量最低的草莓果汁总量仅有41.3 μg/g，因此，不同品种果汁的酚类物质组成和含量显著不同。研究[8]表明，多酚物质是水果的味道、颜色和营养特性的物质基础，直接影响水果及其加工食品的口味和质量。酚类物质不仅是不同种类果汁的特征性组分，而且可以通过不同品种果汁的多酚物质组成和含量建立指纹图谱对果汁样品进行溯源和甄别真伪[16-17]。
表2 HPLC-MS/MS法测定的果汁类样品中多酚类物质含量†
2.2 果汁样品的感官评价及轮廓图分析
如图1所示，桑葚、百香果、番茄、葡萄、菠萝蜜、苹果和樱桃7种果汁样品总得分在12分以上，属于果味比较浓郁样品。其中桑葚口味丰富，苦味、涩味和辣味得分都比较高，分别为5.86，4.86，5.43，其次是百香果，酸味非常突出(6.29)。从单一味觉特征来看，大多数果汁样品如苹果汁、草莓汁、杨桃、樱桃、杏汁和梨汁等具有明显的甜味，其中杏子、梨汁、樱桃、杨桃和苹果甜味单项得分均高于5，而部分果汁中酸味得分同时也比较高，口感上属于甜酸型[18]。
图1 果汁样品感官评价总得分图
为进一步比较14种果汁的不同味觉特征，对不同样品的味觉特征进行了轮廓图分析。由图2可知：① 甜味是所有浓缩果汁中最普遍的口味，9种果汁(草莓、梨、杏子、樱桃、苹果、番茄、杨桃、菠萝蜜和葡萄)都有明显的甜味，得分较高。葡萄虽然甜度得分与其他果汁接近，但同时有一定的苦味，口感更加丰富。② 同为甜味果汁，但不同果汁口味上仍有差别。樱桃、草莓、梨和杏均是明显以甜味为主的果汁，甜味得分占总得分60%以上。番茄和苹果则是酸甜味特征明显的果汁，其中苹果甜味更明显，而番茄甜度降低，但同时酸味得分更高，风味更浓郁。③ 有5种果汁(蓝莓、无花果、甜橙、百香果和桑葚)口感苦味比较明显，桑葚是苦、涩和辣三味都很突出的样品，因此与其他果汁样品差异非常显著。百香果是唯一以酸味为主要味道的果汁(酸味得分占总得分约50%),与无花果果汁整体形状一定程度相似，但无花果果汁酸味、甜味、苦味和涩味分值均有下降，蓝莓、甜橙与这两种果汁相比，酸味有减少而苦味略有加强，同时有较明显的甜味，口味层次更丰富。总体来说，14种果汁可粗分成两大类，即甜味和苦味，细分成4种类型，分别为甜味果汁(杨桃、草莓、樱桃、菠萝蜜、梨汁和杏子)、甜酸味果汁(苹果和番茄)、苦味果汁(无花果、蓝莓、甜橙和百香果)和苦涩味果汁(桑葚)。
图2 果汁样品感官评价轮廓图
2.3 果汁样品聚类分析
依照7项味觉特征对14个不同果汁样品进行聚类分析，由图3可知，当组间距为15时，14个果汁样品可以划分为两个类组：甜味组和苦味组。当组间距为6时，14个果汁样品被划分为4个类组，第一类是甜味果汁(样品为杏、樱桃、菠萝蜜、杨桃、梨汁、草莓、番茄和苹果，其中番茄和苹果属于甜中带酸口味)，第二类为单独的葡萄果汁样品，属于甜中略有苦味，第三类是苦味果汁(样品为蓝莓、无花果、甜橙和百香果)，第四类为单独的桑葚果汁样品，属于苦中有涩味和辣味口味。葡萄果汁虽然归属为甜味果汁(甜味得分5.0)，但是同时其苦味得分也较高(3.57)，因此聚类分析时与纯甜味果汁、甜酸味果汁的距离要略远。桑葚果汁因为苦、涩和辣3种口味都很突出，虽归属为苦味，但与其他4种口味果汁的距离较远。这与2.2中轮廓图分析结果基本一致。
2.4 果汁样品的多酚物质含量与口感特征的关系
许多果汁具有苦味和涩味，单纯的苦味或涩味是不适合的，但在调节味觉和丰富食品的风味等方面有着有益的贡献。如前所述，苦味和涩味果汁(如桑葚)中多酚含量较多，酸味果汁(如菠萝蜜、番茄、苹果和无花果)次之，而纯甜味果汁中多酚含量都普遍较低。从分析结果来看，果汁中含量最高的化合物是绿原酸类(绿原酸和新绿原酸)，绿原酸具有抗菌、抗病毒、增高白血球、抗肿瘤、降血压、降血脂、清除自由基和兴奋中枢神经系统等作用，是一类重要的生物活性物质[5]。
图3 基于7项味觉特征的14种不同果汁样品使用沃德联接的谱系图
对果汁多酚物质的总含量、酚酸类含量、黄酮类含量、绿原酸类含量和游离酚酸类含量与口感中的苦味和涩味得分进行了相关性分析，如表3和图4所示，多酚类物质的总含量、总酚酸类、总黄酮类、绿原酸类和游离酚酸类与果汁口感特征中的涩味得分均存在不同程度的相关关系，相关系数R2大小为游离酚酸类>总酚酸类>多酚类物质总量>总黄酮类>绿原酸类，游离酚酸类相关性最强，总酚酸类与总多酚类次之，而总黄酮类与绿原酸类最弱。研究[8]表明，酚类物质是水果及其加工制品中引起味觉苦味和涩味的物质，尤其是酚酸类物质易与口腔黏膜结合引起粗糙折皱的收敛感和干燥感即涩味，试验也进一步证明了其与涩味的密切关系。
表3 果汁样品的多酚类物质含量与口味中苦味和涩味分值的相关性
PP. 多酚总量 PA. 总酚酸类 FN. 总黄酮类 CHA. 绿原酸类 FPA. 游离酚酸类
酚酸类和黄酮类多酚在构成骨架上相差很大[5]：酚酸类主要是羟基苯甲酸和羟基肉桂酸及其衍生酯；
黄酮类多酚(包括儿茶素、表儿茶素、根皮苷、槲皮苷和芦丁)是分子结构上具有2-苯基色原酮结构(C6—C3—C6)的多酚化合物，其中的羧酸基团已形成缩合苷元结构；
而绿原酸类(含绿原酸和新绿原酸)是咖啡酸和奎尼酸缩合形成的酯，也不存在游离的羧酸基团。因此，多酚物质中含游离羧酸基团的酚酸类物质(包括没食子酸、对羟基苯甲酸、咖啡酸、阿魏酸、丁香酸、肉桂酸、对香豆酸等)对口味中涩味的贡献更大，绿原酸类与黄酮类多酚则相对影响较小。相比涩味，多酚类物质与苦味也有类似的规律，但相关性明显减弱，可能是由于苦味的物质基础不仅有多酚类物质，还包括生物碱和氨基酸等物质[10]。刘文旭等[19]曾研究表明，草莓、黑莓和蓝莓小浆果中的多酚物质含量与其抗氧化能力存在显著性相关。因此，多酚类物质不仅是果汁抗氧化性的物质基础，同时也是果汁口感特征中引起涩味的主要物质基础，尤其是游离酚酸类物质。
不同水果果汁的多酚物质的组成和含量差别很大，其中苦味和涩味果汁含量较高而纯甜味果汁含量最低。依据口感差异，并采用轮廓图结合聚类分析法将14种果汁分为甜味、酸甜味、苦味和苦涩味四类。在此基础上，相关分析结果表明果汁中总多酚物质含量、总酚酸含量、总黄酮含量、绿原酸类含量和游离酚酸类含量均与口感中涩味显著正相关。其中，多酚类物质尤其是游离酚酸类是引起果汁口感中涩味的物质基础。
猜你喜欢 涩味酚酸酚类 UPLC-MS/MS法同时测定采后莲雾果实中7 种酚酸类物质含量食品科学(2022年20期)2022-10-31多指标优选丹参提取工艺研究农产品加工(2022年3期)2022-03-19基于数据驱动和机制模型的丹参提取动力学研究中草药(2022年1期)2022-01-13夏日东坡赤壁诗词(2018年4期)2018-11-07卷烟主流烟气气溶胶中酚类物质的粒径分布研究分析化学(2018年2期)2018-03-02综述柿子采后脱涩方法要点农家科技下旬刊(2017年9期)2017-11-12以苹果为主线构建有机化学复习化学教与学(2017年7期)2017-07-18重楼种子外种皮提取物对水稻种子萌发及幼苗生长的影响江苏农业科学(2016年1期)2017-05-17基于动物偏好指数与电子舌评价关联的中药涩味整体量化表征方法研究中国中药杂志(2017年3期)2017-03-20吃核桃别去薄皮人人健康(2017年1期)2017-01-24 相关热词搜索：果汁，口味，物质，
