文摘
香橙田中(柚子)有很强的特征香气,因此其汁中使用各种各样的日本食品。在此,我们对挥发性化合物在柚子汁调查水下冲击波预处理是否会影响它的气味。增加放电和能量的冲击波预处理3.5 kV和4.9 kJ,分别增加aroma-active化合物的内容。此外,水下冲击波预处理提供了一个近似的气味强度增加了十倍,柚子汁栽培在陆前高田市。提出治疗方法表现出可靠、性能良好的挥发性和aroma-active化合物的提取柚子水果。这种技术的广泛适用性和高可靠性提高柚子果汁的气味是证明,证实了其潜在的应用范围广泛的食品提取过程。
1。介绍
柑橘类水果是广泛种植在热带和温带地区,包括一些最重要的经济作物。香橙田中(柚子),一种酸的水果,种植主要集中在日本和韩国。在日本,其年产量在2013年达到约22900吨。柚子在陆前高田市(岩手县)被称为“北方限制柚子”(领土),以其宜人的香气1]。只有少量生产,因此,它往往是昂贵的。此外,陆前高田市持续严重破坏2011年在东北大地震和海啸。因此,只有目前提升为重建计划的一部分。
几乎所有地区的柚子水果,包括它的皮,果汁,和种子,是利用。相对于其他柑橘类水果,柚子有很强的特征香气,是众所周知的外果皮的令人愉快的香味。因此,柚子是使用工业生产糖果,饮料,化妆品,香水和芳香疗法产品(2,3]。重要的生物活性成分存在于柚子水果包括维生素C,β胡萝卜素、类黄酮、柠檬苦素类似物和膳食纤维。主要柑橘fruit-derived类黄酮苷充当抗氧化剂(4,5]。柑橘柠檬苦素类似物如柠檬苦素和nomilin负责苦味的柑橘类水果,具有取代呋喃一半(5]。由于这些特点,柚子汁是日本烹饪中常用。在标准榨汁过程中,高压应用于橙皮和/或柚子果的反照率,导致抗坏血酸的提取,黄烷酮苷,气味在果汁。由于使用的高压,overextraction苦涩的组件(例如,柚皮苷、neohesperidin和柠檬苦素类似物)(6)经常发生,因此,必须小心控制的压力。因此,很难获得果汁与强烈的香味使用标准的榨汁过程。
冲击波传播植物媒体速度超过音速,分为穿透和反射波密度的变化。水下冲击波引起瞬时高压,将开放的细胞结构和立即生成多个裂缝细胞壁(7,8]。冲击波预处理立即溶解植物材料(类似于胡萝卜汁)的一致性,同时破坏细胞结构。在以前的研究中,瞬时高压的影响由传统的混合机混合提取方法导致产量增加的番茄皂素,esculeoside,从番茄9)和提取效率的增加亲脂性的姜辣素和shogaols姜(10]。在最近的一项研究中,我们已经表明,多个水下冲击波产生的裂缝作为渗透途径,增加蒸汽蒸馏过程中精油的提取比例(7]。这个观察表明,实现水下冲击波治疗作为预处理步骤可以提取有用的功能组件从食物材料。
Ultrasound-assisted提取也是有重大影响的各种过程在化工和食品行业。使用超声波,完整的抽取,可以在几分钟内完成高重现性;此外,溶剂消耗量减少,最终产品纯度较高的收益率(11]。超声波在固体/液体媒体传播的影响以前被描述在文献[12,13]。脉冲电场(PEF)处理是一个非热能的食品加工技术的基础上,应用高压短脉冲的食物产品。这个过程一直在追究其适用性增强的可萃取性水果和蔬菜汁以及细胞内化合物(14]。在一个这样的应用程序中,生物活性化合物的浓度更高,例如,茶多酚在番茄、PEF处理(后被报道15]。Boussetta等人调查的影响,应用脉动电场和高压放电效率的总可溶性物质和多酚类物质的提取从葡萄皮(葡萄l .),观察茶多酚的总量之间存在较大的差异之前和之后的治疗(16,17]。然而,在胞内代谢物的提取在蔬菜和水果可以发生,这些处理方法需要液化。这允许快速分裂的原材料和一代的空化气泡,提高整个植物组织的电导率和磁导率在媒体固体/液体样品。
我们的冲击波预处理方法后,细胞壁分解和果实软化,从而允许访问汁。这个增压方法也促进高效提取功能性化合物的水果组织。我们最近报道说,水下冲击波作为生成的多个裂缝渗透通道,从而增加蒸汽蒸馏过程中精油的提取比例(7]。此外,我们观察到,黄烷酮糖苷含量和氧自由基吸收能力的价值增加ca柚子汁。水下冲击波预处理后的1.7倍半工业规模的整个水果加工设备(8]。这些结果表明,抗坏血酸的高效提取,黄烷酮苷、柠檬苦素类似物从柚子果可以通过使用水下冲击波治疗作为预处理步骤。此外,动态控制的瞬时高压水下冲击波证明其可行性的预处理步骤提取功能组件从食物材料。
在这项研究中,我们将介绍一个创新应用的预处理过程,旨在改善香味提取的力量香橙田中柚子果汁。我们也评估内容柚子果汁中挥发性化合物的研究这种预处理方法是否会影响其特点。
2。材料和方法
2.1。植物材料
水果生产的只有在陆前高田市(岩手县)和柚子中产生高知县(肯塔基州;生长在神城,高知县县;数学题品种)提供的岩手县农业研究中心。所有的水果都完全成熟,公司在2013年11月时收获。对于这两种类型的水果,果汁提取用手按使用手动榨汁机(Nanyo LLC,德岛,日本)。柚子汁检查的样本组成的混合物30和12水果从肯塔基州和原来样品,分别。汁样本过滤非织造布网和提取立即准备分析。
2.2。化学物质
n己烷、硫酸钠和1-pentanol(内部标准,特殊试剂级)买来Nacalai Tesque, Inc .(日本京都)。蒸馏和去离子水中使用所有水解决方案。
2.3。水下冲击波预处理
半工业规模的预处理加工设备开发整个柚子果连续水下冲击波(8]。产生的高电压供应2.5 -3.5千伏的电压和水下冲击波被放电产生暂时的船。一整片柚子果是放置在一个硅胶管(ID = 114毫米,OD = 124毫米),分开的冲击波生成源,并受到瞬时高压水下冲击波产生的负载。在先前研究的基础18),我们认为,压力产生的冲击波发生器在3.5 kV和4.9 kJ ~ 40 MPa。挥发性化合物的内容是评估确定预处理影响柚子汁的特点。
2.4。隔离的挥发性化合物存在于柚子汁
汁样品(1毫升)和蒸馏提取n己烷(1毫升)。在添加萃取剂(n己烷),果汁样品用了5分钟,并允许为24小时站在4°C。己烷层分离,在无水硫酸钠干燥。芳香挥发性化合物的特征是由气相色谱分析-质谱法(GC / MS)。
2.5。分析挥发性成分的提取汁
汁香气资料进行评估,以确定是否预处理影响柚子汁的特点。两种抽样方法被采用,即n己烷萃取法和顶空方法。汁提取样品n使用气相色谱仪分析了己烷耦合质谱仪(qp - 2010 +;日本岛津公司有限公司、日本京都)和配备了一个自我注射器(AOC-20i,日本岛津公司)。挥发组分的定量测定的分析是基于峰值区域。此外,柚子汁的香气特征样本(接近感官评价)由顶部空间直接进行分析(HS) gc / MS。在定性分析中,0.2% (v / v) 1-pentanol作为内部标准。内部标准溶液(100μL)添加到柚子汁样品(稀释100倍;1.9毫升)在20毫升气密瓶密封隔膜。使用顶空取样器(TurboMatrix HS-40 PerkinElmer, Inc .)妈,美国),上面的样品瓶是加压毛细管柱压头与载气(氦)和加热60°C 35分钟与气相萃取平衡。加压汽相,包括挥发性化合物,随后转移到GC / MS系统注射时间为0.05分钟。
GC / MS分析使用ZB-WAX加列(长度= 60 m, ID = 0.32毫米,和厚度= 0.5μm;Phenomenex Inc .托兰斯、钙、美国)。GC烤箱温度程序设置如下:40°C了1分钟,10°C /分钟增加到160°C,在5°C /分钟增加到200°C,并举行了4分钟。注入器和检测器温度设定在200°C。质量范围是扫描从30到600年阿姆河。GC / MS系统的控制和数据峰值处理使用日本岛津公司执行GC / MS解决方案软件(版本2.7)。挥发组分的识别是通过比较他们的保留指数和大规模分裂模式库(NIST05女士和FFNSC库版本。1.2;日本岛津公司有限公司,日本京都)。挥发组分被确定基于线性保留指数(RIs),相比之下他们的质谱数据参考化合物的女士。 The linear RIs were determined for all constituents using a homologous series ofn烷烃(C8-C24),在相同的色谱条件下注入样品。柚子石油化合物的odor-activity评估是基于他们的味道稀释(FD)因子值获得使用GC-olfactometry和香气提取稀释分析(AEDA) Lan-Phi et al。3]。
3所示。结果与讨论
我们雇佣了一个水下冲击波治疗方法作为预处理步骤挥发组分的提取柚子样本。通过比较获得的结果分析的两种不同的柚子品种,我们阐明成功原来冲击波治疗的效果,并建立比较其效果在肯塔基州。水果的重量、生产地区和品种表中列出1。肯塔基州和原来水果的重量计算权重的平均值记录30和12水果,分别。两个品种,混合的果汁样品由30(肯塔基州)和12(领土)水果样本。一般来说,高知县是最大的yuzu-producing区由于其温和的气候。虽然可以增长柚子在陆前高田市,果实通常是小的东北地区的寒冷气候。肯塔基州和原来水果的重量计算 和 g /水果,分别。正如预测的那样,只是水果的平均体重低于与肯塔基州相关的水果。
在这项研究中,半工业规模的预处理加工设备开发与水下冲击波柚子水果。可以连续饲料柚子水果到水下冲击波治疗船(8]。暴露后的整个果实冲击波治疗,油腺体被压碎,挥发油从水果和果汁被释放。这是归因于剥落破坏引起的冲击波治疗,由此产生的裂缝可以作为渗透途径提取过程中芳香化合物。这些观察结果证明水下冲击波到达整个单元和容易摧毁了果油腺体和细胞壁。
分析了挥发性化合物通过GC / MS和峰值区域和比较质谱库。我们确定了19个化合物n己烷汁提取,包括柠檬烯,γ萜品烯、月桂烯α蒎烯,β蒎烯,β-phellandrene,p甲基异丙基苯,α异松油烯(表2)。值得注意的是,在肯塔基州和原来汁中提取挥发性内容样本截然不同。冲击波(SW)预处理提供微不足道的变化两个主要挥发组分的相对浓度在肯塔基州的柠檬烯(控制= 86.8%;与预处理= 83.5)和-85.3%γ萜品烯(控制= 7.19%;预处理= 7.90 - -8.49)。可以忽略不计的变化也在原来的主要挥发性化合物提取物(柠檬烯;控制= 72.5%;预处理= 71.4 -71.7%)。有趣的是,桧烯、石竹烯的相对浓度没有检测到治疗和SW 2.5 kV-treated只是果汁提取,但增加3.5 kV的冲击波治疗后使用。这些结果表明,油腺体分布柚子皮中有效地摧毁了SW 3.5 kV的治疗(但不是2.5 kV),和多个裂缝产生的冲击波处理作为渗透通道,增加在提取获得的挥发性化合物的萃取率。
处理和未经处理的柚子水果中的挥发组分含量也不同,这表明,除了增加果汁样品中挥发性化合物的内容,冲击波治疗也改变了果汁的气味强度。柑桔汁的香气特征样本分析HS-GC /女士;这是接近感官评价。图1说明挥发性化合物计算的内容从香气成分的综合区域的比例相对于区域产生的内部标准。挥发性成分的内容未经处理的肯塔基州,只有水果被确定为0.287和0.329,分别,这表明只有果汁展品更强的气味强度比肯塔基州汁。肯塔基州汁的挥发物含量增加而增加应用冲击波能量(~ 1.3×3.5 kV)。然而,对于领土,更显著增加(最大浓度比= 3.72;~×11.3增加)时观察到SW 3.5 kV应用。
odor-active组件在柚子油,味道的基础上确定稀释(FD)因素的价值,是重要的评价汁的香气特征样本。odor-active稀释的化合物进行直到没有气味检测大多数稀释样品。单个组件的最高稀释可以检测到被定义为FD因素,有气味的3,19]。因此,高的挥发性化合物FD值为柚子的味道。这些化合物包括柠檬烯、β-phellandrene,γ萜品烯(主要挥发性化合物)在一起α蒎烯、月桂烯p甲基异丙基苯,α异松油烯、芳樟醇、(E) -β金合欢烯,bicyclogermacrene(微量挥发性化合物)。在这项研究中,这些组件的内容进行评估,以确定冲击波预处理影响柚子汁的特点。的主要挥发性成分的内容检查果汁样品表中列出3。柠檬烯,β-phellandrene,γ萜品烯代表odor-active组件与柚子果汁和被描述为拥有citrus-like数学题品种香气特征。使用冲击波预处理在SW 3.5 kV增加所有这些组件的内容,因此,odor-active内容只是水果的比例大幅提升(≥×10)。
微量挥发性成分的果汁样本的内容列在表中4。虽然这些化合物的含量很低,FD价值很高,因此造成强烈的香味柚子汁。使用冲击波预处理3.5 kV增加所有这些组件的内容。值得注意的是,odor-active内容比原来的增加,每个化合物的内容是ca。×10大于增加观察的主要组件。这些结果表明,冲击波处理导致的破坏果油腺体和多个裂缝的形成,从而导致改善通道的挥发组分柚子水果和更高效的提取挥发性化合物,以及大幅提高柚子汁的味道。
4所示。结论
此研究表明,水下冲击波的适用性和可靠性预处理治疗改善气味的特征提取柚子汁。这种技术是可靠的和展览优秀导致挥发性和香气成分的提取柚子水果提取过程之前。这种水下冲击波预处理技术也可以应用于其他植物材料通过相同的机制,即使气味可能会存储在不同的生物材料。此外,这种创新的过程有可能找到应用程序在一个广泛的萃取过程,如果汁提取或萃取的组件与其他天然食品和药用植物。因此,动态控制的瞬时高压水下冲击波在许多工业应用中应证明是有价值的。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者非常感激Katsuya Higa博士(去世的2015年2月17日),全国理工学院教授冲绳大学,他的宝贵的建议在这个研究。他们也欣然承认,岩手县农业研究中心和女士而日本久保田公司样品制备和GC / MS分析。这项研究是基于“振兴农业和渔业的方案在灾区部署高度先进技术”的农业、林业和渔业。