1.研究背景
近年來,柑(gan)橘類水果(guo)以其(qi)(qi)美(mei)味的風味和高營養(yang)價(jia)值(zhi)在世界范圍內越(yue)來越(yue)受歡迎(ying)。甜(tian)橙通常(chang)新鮮出售的,它們(men)也(ye)被廣泛用于食(shi)品工業(ye),用于制作柑(gan)橘類食(shi)品,產(chan)(chan)生大量(liang)的副產(chan)(chan)品,特別是果(guo)皮,僅果(guo)皮就占(zhan)水果(guo)總重量(liang)的約(yue)50-55%。桔皮作為農業(ye)廢棄(qi)物普遍被丟(diu)棄(qi),沒有認識到(dao)其(qi)(qi)潛在的營養(yang)價(jia)值(zhi)和生物活性成分(fen),造成了嚴重的環境污染(ran)和資源浪費。
在(zai)許(xu)多亞洲國家,柑(gan)橘果皮(CFPs)傳(chuan)統(tong)上被用(yong)作保健(jian)食(shi)(shi)品(pin)和(he)(he)藥用(yong)已有(you)(you)數千年的歷史(shi)。在(zai)藥理學上,CFPs被認為是多種生物(wu)活性化合物(wu)最豐富的來源,在(zai)某些情況(kuang)下(xia)甚至是唯一的來源,包括抗壞血酸(suan)(suan)、類胡蘿卜素(su)、酚酸(suan)(suan)、類黃(huang)(huang)酮(tong)、辛弗林、檸檬素(su)等,這些化合物(wu)在(zai)體外(wai)和(he)(he)體內都具有(you)(you)極好(hao)的促進健(jian)康的作用(yong)。因(yin)此(ci),利用(yong)“廢(fei)物(wu)”變成“黃(huang)(huang)金”的概(gai)念和(he)(he)CFPs的多種生物(wu)活性特性推動了許(xu)多食(shi)(shi)品(pin)、化妝品(pin)、制藥和(he)(he)保健(jian)食(shi)(shi)品(pin)中(zhong)的廢(fei)物(wu)增(zeng)值成分的研究(jiu)。然(ran)而,CFPs含有(you)(you)較高的水分,并且由于真菌/昆蟲(chong)污染和(he)(he)霉(mei)菌的生長而極易腐爛(lan),這是其有(you)(you)效利用(yong)的主要(yao)障礙(ai)。
揚州(zhou)大學楊振泉教授團(tuan)隊在《Food Chemistry 》期(qi)刊(IF=8.8)上發表(biao)了題目為“Comparison of different drying technologies for brocade orange (Citrus sinensis) peels: Changes in color, phytochemical profile, volatile, and biological availability and activity of bioactive compounds”的(de)文(wen)章(zhang)(DOI: 10.1016/j.foodchem.2023.136539),文(wen)章(zhang)主要探討了不同干燥(zao)方法(冷凍干燥(zao)、熱(re)泵干燥(zao)、微波干燥(zao)、遠紅外(wai)干燥(zao))對(dui)橙汁(zhi)生產中廣泛使用的(de)錦(jin)橙果皮的(de)物理特(te)(te)性(xing)(xing)、植物化(hua)學特(te)(te)征、生物可及性(xing)(xing)和抗氧化(hua)活(huo)性(xing)(xing)的(de)影響(xiang)。
文章中(zhong)評價(jia)樣品(pin)之(zhi)間(jian)的香氣特征相似性的儀(yi)器就是(shi)(shi)我們(men)上海保圣的電子鼻(bi),那么(me)具體操作方法(fa)是(shi)(shi)什么(me)呢?
2.實驗方法(fa)
2.1樣(yang)品制備
在(zai)(zai)商業(ye)成熟時(shi),隨機手工采摘(zhai)沒(mei)有身體損(sun)傷或感染的錦橙。水果被立即運送(song)到實驗室,大小和顏(yan)色均勻(yun),用自(zi)來水清洗,然后(hou)(hou)在(zai)(zai)25°C風干(gan)。之后(hou)(hou),在(zai)(zai)不(bu)破壞(huai)分段(duan)膜的情(qing)況下,使用手動去皮(pi)機剝離錦橘(ju)皮(pi)(BOPs),切成小塊(kuai),充分混合,隨機分組,隨后(hou)(hou)進行(xing)干(gan)燥操作。
根據《中(zhong)華(hua)人(ren)民共(gong)和國藥典》和中(zhong)國標準DB4407/ t70(2021)規定,CRP的生產必須在相對低溫(≤45℃)下進(jin)行(xing),最(zui)終產品的水分含量<0.13 kg/kg干重(DW)。
(a)在(zai)-80℃下預凍4小時,然后在(zai)低于-60℃的(de)冷凍干(gan)(gan)(gan)(gan)燥(zao)(zao)(zao)(zao)機(ji)(ji)中進行凍干(gan)(gan)(gan)(gan),真空度<10 mbar,約48小時;(b) BOPs在(zai)熱泵干(gan)(gan)(gan)(gan)燥(zao)(zao)(zao)(zao)機(ji)(ji)中干(gan)(gan)(gan)(gan)燥(zao)(zao)(zao)(zao),溫度為(43±2)℃,相對濕度為90%,空氣流(liu)量為1200 m3/h,干(gan)(gan)(gan)(gan)燥(zao)(zao)(zao)(zao)16 h。每(mei)次實驗前,烘干(gan)(gan)(gan)(gan)機(ji)(ji)運行20min,達到(dao)所需溫度;(c)將BOPs放入(ru)商用微波爐中,在(zai)350 W下每(mei)隔1分鐘烘干(gan)(gan)(gan)(gan)35分鐘;(d)使用紅外干(gan)(gan)(gan)(gan)燥(zao)(zao)(zao)(zao)機(ji)(ji)在(zai)(43±2)℃下干(gan)(gan)(gan)(gan)燥(zao)(zao)(zao)(zao)20 h。同樣,干(gan)(gan)(gan)(gan)燥(zao)(zao)(zao)(zao)系統空轉20 min,以達到(dao)干(gan)(gan)(gan)(gan)燥(zao)(zao)(zao)(zao)處理前的(de)溫度。
2.2電子鼻分析
通過電子鼻(cNose,上海保圣)來估(gu)計樣品之間的香(xiang)(xiang)氣特征(zheng)相似性,電子鼻與為不同(tong)類型的香(xiang)(xiang)氣物(wu)質編程的十個氣體傳感(gan)器相耦(ou)合。
將1.0 g干(gan)粉裝在20 mL頂(ding)空瓶中,在50°C條件(jian)下培養30 min后進行測量。以干(gan)燥空氣為載氣,流速為400 mL/ min,清洗時間(jian)為120 s,測試時間(jian)為90 s。每次(ci)樣(yang)品(pin)測量前,電子鼻(bi)空運(yun)轉一次(ci),對(dui)電子鼻(bi)傳(chuan)感器進行凈化。最后,利用(yong)E- nose軟件(jian)系統(tong)對(dui)數據進行線性判別(bie)分析(xi)(LDA)。
3.實驗結果
3.1電子鼻結(jie)果分析(xi)
圖為干錦橘皮(pi)揮發物香氣譜相似度
冷凍干(gan)燥(FD)、熱(re)泵干(gan)燥(HPD)、微(wei)波干(gan)燥(MD)和遠紅外干(gan)燥(FID)
電子鼻系統可(ke)(ke)以(yi)實時、客(ke)觀地檢測和(he)(he)分析不(bu)同樣品的(de)(de)(de)(de)(de)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)道(dao)和(he)(he)香(xiang)(xiang)氣的(de)(de)(de)(de)(de)細微(wei)變(bian)化(hua)(hua),模仿(fang)人(ren)類(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)嗅覺。針對目前BOPs香(xiang)(xiang)氣成(cheng)分定性(xing)(xing)和(he)(he)半定量分析的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)足,進一(yi)步利用電子鼻分析從另一(yi)個角度(du)表(biao)征(zheng)其整體特性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)揮發性(xing)(xing)變(bian)化(hua)(hua)。在(zai)(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)3和(he)(he)8中(zhong)觀察到對樣品芳香(xiang)(xiang)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)更強響應,這意味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)著BOPs可(ke)(ke)能含有(you)(you)(you)豐(feng)富(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)氨芳香(xiang)(xiang)成(cheng)分、無(wu)機硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)、醇類(lei)和(he)(he)醛(quan)類(lei)。如上所(suo)述,所(suo)有(you)(you)(you)樣品中(zhong)同時存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)揮發性(xing)(xing)物(wu)(wu)質最多的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)具(ju)有(you)(you)(you)柑(gan)橘味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)、芳香(xiang)(xiang)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)和(he)(he)水果味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)檸(ning)檬烯,具(ju)有(you)(you)(you)芳香(xiang)(xiang)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)、樹脂(zhi)(zhi)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)、肥(fei)皂(zao)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)和(he)(he)辛(xin)辣(la)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)β-月桂烯,以(yi)及具(ju)有(you)(you)(you)醛(quan)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)、脂(zhi)(zhi)肪味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)、花(hua)香(xiang)(xiang)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)、綠(lv)色味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)、肥(fei)皂(zao)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)、柑(gan)橘味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)和(he)(he)蠟(la)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)癸醛(quan),分別占(zhan)總揮發性(xing)(xing)物(wu)(wu)質的(de)(de)(de)(de)(de)67.80 ~ 89.15%、2.31 ~ 5.58%和(he)(he)0.80 ~ 3.79%。雖然(ran)這些物(wu)(wu)質被(bei)認為是(shi)關(guan)鍵的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)影響力的(de)(de)(de)(de)(de)代謝物(wu)(wu),但(dan)傳(chuan)感(gan)器(qi)3和(he)(he)8的(de)(de)(de)(de)(de)反應沒有(you)(you)(you)顯著差(cha)異(yi)可(ke)(ke)能與低氣味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)閾(yu)值密(mi)不(bu)可(ke)(ke)分,僅為10、13和(he)(he)2 ppb,遠遠超過(guo)了(le)氣體傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)檢測極限(xian)。另一(yi)方面,在(zai)(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)1、4、5、6和(he)(he)7中(zhong)觀察到的(de)(de)(de)(de)(de)顯著差(cha)異(yi)可(ke)(ke)能在(zai)(zai)很大程(cheng)度(du)上取決于揮發物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)分布和(he)(he)濃(nong)度(du)。確切(qie)地說(shuo),芳樟(zhang)醇在(zai)(zai)6 ppb時具(ju)有(you)(you)(you)較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)(de)氣味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)閾(yu)值,具(ju)有(you)(you)(you)大料、柑(gan)橘、花(hua)香(xiang)(xiang)和(he)(he)萜(tie)烯的(de)(de)(de)(de)(de)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)道(dao),而壬(ren)醛(quan)在(zai)(zai)1 ppb時可(ke)(ke)以(yi)在(zai)(zai)醛(quan)、柑(gan)橘、脂(zhi)(zhi)肪、花(hua)香(xiang)(xiang)、綠(lv)草(cao)、微(wei)辛(xin)辣(la)、肥(fei)皂(zao)、油脂(zhi)(zhi)和(he)(he)蠟(la)的(de)(de)(de)(de)(de)味(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)道(dao)中(zhong)被(bei)感(gan)知.
綜合我(wo)們(men)的(de)(de)數據(ju),最引(yin)人注目(mu)的(de)(de)結果是(shi),冷(leng)凍干(gan)燥(zao)可以(yi)最大程度(du)(du)地保(bao)持物理顏色和植物化學(xue)特(te)(te)征,唯一(yi)的(de)(de)例外是(shi)香氣成分(fen),但其干(gan)燥(zao)速(su)度(du)(du)緩慢,能源(yuan)成本較(jiao)高。據(ju)估(gu)計,冷(leng)凍干(gan)燥(zao)的(de)(de)成本比對流干(gan)燥(zao)高4-8倍,這限制了(le)冷(leng)凍干(gan)燥(zao)的(de)(de)工業規模適(shi)用性(xing)。因此,冷(leng)凍干(gan)燥(zao)僅限于速(su)溶咖啡和食用和藥用物種等(deng)高價值產(chan)品。另(ling)一(yi)方面,熱泵干(gan)燥(zao)特(te)(te)別是(shi)微波干(gan)燥(zao)的(de)(de)BOPs,具有(you)相(xiang)對吸引(yin)人的(de)(de)顏色、高含量的(de)(de)色素(su)、生物活性(xing)化合物和揮(hui)發物,以(yi)及生物利用度(du)(du)和活性(xing)。