柑橘是我国乃至全球第一大宗水果，柑橘汁是其最重要的加工产品，其中橙汁是全球消费量最高的果汁[1]。长期以来，我国宽皮橘的生产和鲜销都具有较大优势，然而受疫情影响、品种迭代等原因，近期国内宽皮橘鲜果滞销问题凸显，开展宽皮橘果汁加工，消化利用过剩的产能，是缓解和解决该问题的首选途径。然而研究发现，宽皮橘汁的香气成分与橙汁存在显著差异[2-3]，前者风味低于后者。YU等[4]对13个品种的柑橘汁进行测定，结果发现椪柑的香气物质种类最少，温州蜜柑香气物质的总含量最低，两者香气物质含量均远低于甜橙。这一差异可能影响宽皮橘汁的接受度。

目前差异研究主要集中在分析甜橙和宽皮橘中个体品种的香气种类和含量的不同上。DHARMAWAN等[5]对比Dalandan和Pontianak以及Mosambi这3种甜橙果汁，发现各品种都含有特异性的香气物质，其中α-水芹烯、1-松油醇、反式-β-松油醇、2-(4-甲基苯基)丙-2-醇和百里酚以及微量的β-大马酮、α-金合欢烯和α-甜橙醛只在宽皮橘汁中检出。CARMEN等[6]发现，虽然Clemenules和Fortune宽皮橘汁的挥发性物质种类和含量相似，但Clemenules中3-戊酮和β-紫罗酮含量最高，而Fortune中乙酸乙酯和乙酸丙酯的含量最高，Powell脐橙中乙壬酯、3-蒈烯的含量最高。由于样品来源、处理方式和分析检测方法的不同，实验结果不尽相同[7-10]，导致橙汁和宽皮橘汁两类香气属性中关键香气成分仍不明确。

通常所指的香气活性物质是广义上能直接被人所嗅闻到的挥发性有机物，也被称为游离态香气物质[11]；而特征香气是指香气活性物质含量与阈值的比值大于1的香气[12]，也被称为关键香气[13]，关键香气的组合能反映出样品的主体风味，对样品的整体香气起主导作用[14]。本研究在上述基础上，筛选出普遍存在于不同品种甜橙汁和宽皮橘汁中OAV>1的关键香气，分别将其定义为甜橙共性关键香气和宽皮橘共性关键香气。已有研究发现，柑橘汁中的关键香气种类的增加和遗漏会对柑橘汁主体风味呈现产生影响[15-16]，目前对于不同品种甜橙汁和宽皮橘汁中共性关键香气对柑橘汁主体香气风味呈现的影响，还鲜有报道。

本研究首先以国内主栽16种甜橙和20种宽皮橘为原料，分析比较两类柑橘汁共性关键香气的差异，再着重对共性关键香气物质的重组、遗漏及其对柑橘汁主体风味呈现的影响做初步探究。以期为提高以宽皮橘汁为主要原料的果汁品质、以及香气物质对风味呈现作用机理探索提供初步的分析和感官数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 实验材料

成熟柑橘果实采自重庆开县、重庆忠县、江西南丰的柑橘园和中国农业科学院国家果树种植柑橘资源圃，其中甜橙16种，宽皮橘20种，共计36种。样品信息见表1。

1.1.2 实验试剂

试剂：蔗糖、果糖、葡萄糖、柠檬酸、维生素C、正己烷、甲醇、环己酮、C5～C25正构烷烃，美国Honeywell公司。

标准品：α-蒎烯(≥98%)，北京迈瑞达科技有限公司；β-蒎烯(≥95%)，上海麦克林生化科技有限公司；β-月桂烯(≥90.0%)，大连美仑生物技术有限公司；α-水芹烯(≥75%)、γ-松油烯(95%)、巴伦西亚橘烯(≥70%)、叶醇(98%)、正辛醇(98%)、4-萜烯醇(95%)、α-松油醇(98%)、壬醛(97%)、癸醛(96%)、β-紫罗酮(96%)，天津希恩思生化科技有限公司；α-萜品烯(95%)、D-柠檬烯(95%)、萜品油烯(85%)、正己醛(97%)、丁酸乙酯(99%)、2-苯乙醇(98%)，上海迈瑞尔化学技术有限公司；香芹酮(95%)、芳樟醇(97%)、香茅醇(95%)、辛酸乙酯(98%)、橙花醇(95%)，上海毕得医药科技有限公司；香芹醇(95%)，西格玛奥德里奇贸易有限公司；紫苏醛，美国ChromaDex公司；对伞花烃(99%)，Acros Organics1公司。

1.2 仪器与设备

气相色谱-质谱-描述脉冲式火焰光度检测器联用仪(gas chromatography-mass spectrometry-pulsed flame photometric detector, GC-MS-PFPD)(Agilent 7890 GC-5977 MSD，配备30 m×0.25 mm、0.25 μm的DB-5MS石英毛细管色谱柱)、气相色谱-嗅辩/质谱仪(gas chromatography-olfactometry/mass spectrometry, GC-O/MS)(Agilent 7890 GC-5977 MSD，色谱柱采用SGE SolGel-Wax聚乙二醇色谱柱和SGE BPX5毛细管气相色谱柱串联组成，规格均为30 m×0.53 mm、0.5 μm)，美国Agilent公司；固相微萃取装置(85 μm，CAR/PDMS)、50/30 μm二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷萃取头(DVB/CAR/PDMS)，美国Supelco公司。

1.3 实验方法

1.3.1 原料处理及样品制备

柑橘汁的制备[3]：采摘新鲜成熟的果实榨汁，经过100目纱网精滤，装瓶备用。

待测样品的前处理[3]：取5 mL摇匀后的柑橘汁于20 mL螺口萃取瓶中，准确加入内标物3 μL(甲醇稀释40倍的环己酮)和1.7 g干燥后的NaCl，在萃取瓶顶空充氮20 s后封盖，并用封口膜加封，在40 ℃下平衡20 min(240 r/min)，插入SPME萃取头，使其纤维头暴露在萃取瓶顶空恒定深度30 min(240 r/min)，230 ℃上机解析5 min。

1.3.2 实验条件

GC-MS升温程序：参考ZHOU等[17]的方法。

GC-O/MS升温程序：参考CHENG等[18]的方法。

EI离子源；电子能量70 eV；传输线温度280 ℃；离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；质量扫描范围m/z 35～350。

1.3.3 样品香气物质的定性与定量分析

挥发性物质的定性分析：香气成分采用安捷伦系统图谱库(W10 N14.L和NIST14.L)、保留指数(retention index，RI)及部分外标相结合进行匹配[19-20]。

挥发性物质的定量分析：以环己酮为内标物，采用内标法半定量。其中D-柠檬烯的定量是将柑橘汁用模拟柑橘汁稀释10倍后通过内标半定量计算得出。

香气活度值按公式(1)计算：

OAV=香气物质浓度/香气阈值

(1)

1.3.4 感官分析

感官评价员的筛选：按照国标GB/T 14195—93评价员导则要求，综合各方面能力筛选出10名符合要求的评价员。其中感官比较方法采用三角测试法。

香气描述词及参比体系的建立：总结文献[21-22]中所报道的关于柑橘汁香气的描述词，经过小组讨论，确定了本次研究的香气描述词为：甜香、花香、果香、青香、脂香、木香和柑橘香，其他类别的气味(如肥皂味、药味和腥臭味等)统称为异味。其中香气描述词及参比物见表2。

标准品香气描述词的建立：由于各文献对单一标准品的香气描述词表述不一，本实验感官人员先通过对标准品进行扇闻，同时采用HS-SPME-GC-O/MS对各标准品进行3次嗅闻，最后结合已有文献[19-20,23-25]和书籍中的描述词讨论确定该实验中的描述词。

1.3.5 模拟柑橘汁的配制

基质[3]：选取柑橘品种南丰蜜桔和长叶香橙制备柑橘汁；分别取宽皮橘汁和甜橙汁各100 mL于离心管中，在1 200×g(4 ℃)下离心10 min，去掉上清液保留沉淀，加入50 mL正己烷涡旋振荡60 s，然后室温超声(P=300 W)10 min，充分萃取出沉淀中的挥发性物质，去除上清液，再次加入50 mL正己烷，重复以上操作3次，最后用N2流在40 ℃下将表面正己烷吹干，将基质平铺于玻璃板上放入40 ℃烘箱将剩余正己烷完全烘干。

上清液：采用6.0 g蔗糖、3.0 g果糖、3.0 g葡萄糖和去离子水，配制成100.0 g糖溶液，并采用柠檬酸1.0 g调制溶液pH，最后加入维生素C使其质量浓度为500.0 mg/L，得到模拟柑橘汁上清液。

混合：将处理好的柑橘基质加入100 mL上清液中在摇床上摇匀，配制成模拟柑橘汁。

1.3.6 共性关键香气的筛选及其重组、遗漏试验

共性关键香气的筛选：结合文献[25-26]及书籍[23]计算出各香气物质的OAV；筛选出普遍存在于16种甜橙汁中且OAV>1的关键香气物质，即为橙汁共性关键香气；以相同方法筛选出20种宽皮橘汁的关键香气。

重组试验：以南丰蜜桔和长叶香橙的定量数据为基础并选取其各自的关键香气物质，考虑到柑橘汁体系中悬浮的果肉微粒等非挥发性组分对香气物质吸附等影响，重组时将挥发性物质标准品按照计算的浓度要求添加在配制好的模拟柑橘汁中并使用摇床摇匀，以此对柑橘汁的关键香气进行重组。为了避免果汁颜色给感官结果带来的影响，整个感官评价是在红光的环境下进行。

香气类别遗漏试验：将甜橙汁与宽皮橘汁关键香气根据其主要的香气感官属性进行分类，逐一遗漏柑橘香、花香和果香等感官属性对应的一类成分，将遗漏后的重组模型与重组原样进行对比。

逐一香气遗漏试验：按照OAV值从小到大逐一遗漏，每次遗漏后的样品让感官小组判断重组样是否还能嗅闻出柑橘香，并比较重组样与上一个重组样的橙香和橘香强度大小。若缺失某一香气物质后不能嗅闻出柑橘香味，则保留该香气物质继续缺失下一个物质。

1.3.7 数据分析处理

气相色谱分析采用Qualitative Workflows B.08.00和Data Analysis，其中Data Analysis设置积分参数为：初始面积截除：14；初始峰宽：0.020；关闭肩峰检测；初始阈值：15.0；数据分析采用Microsoft Excel 2019；显著性分析采用SPSS 26.0；热图分析采用TBtools v1.082；图片处理采用Origin 2018。所有样品平行实验3次。

2 结果与讨论

2.1 不同种类柑橘汁中共性特征香气的分析

一般OAV值越高，该香气物质的强度就越大，对总体香气的贡献也就越大。由图1可知，两类柑橘汁中共检出24种共性关键香气；16种甜橙汁中有20种共有且OAV>1的香气物质，其中单萜类5种，倍半萜类1种，醇类7种，醛类3种，酮类1种，酯类2种以及其他物质1种；20种宽皮橘汁中有14种共有且OAV>1的香气物质，其中单萜类8种、醇类3种、醛类3种。

由图1-a可知，甜橙汁中的β-月桂烯、香茅醇、对伞花烃、芳樟醇、壬醛、辛酸乙酯和乙酸丁酯的OAV普遍较高，其中乙酸丁酯的OAV甚至达到10 000以上，表明这几种物质对甜橙汁的主体香气起主导作用。其余共性关键香气的OAV值相对较低，说明这些物质对甜橙汁的主体香气存在一定的影响，但程度不如前几种香气物质。由图1-b可知，宽皮橘汁中γ-松油烯、正己醛和壬醛的OAV相对较高；此外，除温州蜜柑汁以外，其余品种的宽皮橘汁中芳樟醇的OAV普遍大于1 000，已有文献报道芳樟醇是一种有着花香和柑橘香味且影响柑橘汁主体香气的一种重要物质[8]；此外，大部分温州蜜柑品种在β-月桂烯、萜品油烯、4-萜烯醇、α-松油醇和癸醛等共性关键香气上均表现出OAV值较小，这也可能是温州蜜柑汁总体香气不如其他品种柑橘汁的原因之一。从整体上看，甜橙汁含有10种特有的共性关键香气物质，其中丁酸乙酯、辛酸乙酯的OAV极高；此外，宽皮橘汁中γ-松油烯的OAV值普遍高于甜橙汁，且含有4种特有的共性关键香气物质，其中正己醛的OAV较高，表明这几种香气成分分别对甜橙和宽皮橘的主体香气有着十分重要的作用。由上述结果可知，虽然甜橙汁和宽皮橘汁存在部分相同的共性关键香气，但是由于物质浓度不同所以香气活度值也不同，对柑橘汁整体香气的影响也不同，且两类柑橘汁还存在各自特有且对主体香气有极其重要影响的关键香气物质。

2.2 共性关键香气成分重组验证试验

按照表3的浓度配制了重组样品，重组后的样品与柑橘汁原样感官比较得分雷达图如图2所示。甜橙汁重组样在果香和橘香这2种感官属性上明显高于甜橙汁原样，而甜香、青香和脂香与原样相接近，其中花香感官属性略高于原样，木香感官属性略低于原样；此外，两者不愉悦的味道均得分较低。从整体而言，重组样除了有稍浓的果香和橘香外，其他与原样感官轮廓比较相似。宽皮橘汁重组样在青香和橘香这2种感官属性上明显高于原样；原样在果香感官属性上略低于重组样，但在脂香感官属性上略高于重组样；此外，宽皮橘汁原样的不愉悦味道得分略高于重组样，这可能是由于新鲜宽皮橘汁中会有一股明显的青涩味，从而使青香和不愉悦味道的得分略高。从上述结果可知，重组试验大致证明了甜橙汁和宽皮橘汁各自的共性关键香气分别对其主体香气有决定性的贡献，由共性关键香气重构的组合样能够反映出甜橙汁和宽皮橘汁较为核心的风味特征。

2.3 共性关键香气遗漏试验

2.3.1 香气类别遗漏试验

香气物质的OAV大小能在一定程度上反映该挥发性物质对柑橘汁主体香气成分的影响，但是各种香气物质之间存在着复杂的相互作用，某些OAV值相对较低的香气活性物质也可能对主体香气产生极大的影响。遗漏试验能够有效地比较出各类及个别香气物质对样品整体香气的影响情况。

由表4可知，甜橙汁重组样的香气属性遗漏试验中，遗漏所有柑橘香、花香和果香属性的香气物质，感官人员可以较好地识别出正确样品；同时遗漏了所有萜类、醇类和醛类的香气物质，感官人员能较好地识别出正确样品，充分证明了这几种类别的香气物质对甜橙汁的主体香气起极其显著的作用。此外，D-柠檬烯在单独的条件下表现出淡淡的柠檬香，气味清淡，但是在单一香气物质遗漏试验中，所有感官人员均能正确识别缺少D-柠檬烯的样品，说明了虽然D-柠檬烯香气不浓郁，但是对甜橙汁的主体香气却有着十分重要的作用。个别OAV值相对较低的香气物质可能对主体香气也有着十分重要的作用，从遗漏巴伦西亚橘烯的结果中可以看出，虽然巴伦西亚橘烯在甜橙汁中的OAV值相对不高，但是10名感官人员中有7名对其进行了正确的识别，说明巴伦西亚橘烯对甜橙汁的主体香气有较强的贡献。同时，壬醛、芳樟醇和丁酸乙酯对甜橙汁的香气有较强的影响，这也与它们的OAV值大小相对应。

由表5可知，在宽皮橘汁重组样品中，遗漏所有清凉香、柑橘香、花香和其他香属性的香气物质，感官人员均可以较好地识别出正确样品；同时遗漏了所有萜类、醇类和醛类的香气物质，感官人员依旧可以较好地识别出正确样品，充分证明了这几种类别的香气物质对宽皮橘汁的主体香气起到极其显著的作用。同时，D-柠檬烯依旧对宽皮橘汁的主体香气有着较强的作用。单一的γ-松油烯有着一股酸橙味，一般被认为是异味物质，但是遗漏试验的结果表明，γ-松油烯对宽皮橘汁的主体香气有着十分重要的作用。同时正己醛的香气描述为生脂肪味，在遗漏试验中，有7名感官人员正确地识别出遗漏正己醛的重组样品，说明正己醛是宽皮橘汁主体香气的重要物质。另外，壬醛也是影响宽皮橘汁香气的重要物质。α-蒎烯虽然OAV值不高，但是在遗漏试验中却被感官人员准确地识别出，表明其对宽皮橘汁的主体香气有着较大的贡献。

对比2组缺失试验，发现几乎各大类的香气物质对柑橘汁的香气有着决定性的作用。D-柠檬烯、芳樟醇和壬醛对两类柑橘汁的主体香气都有显著的作用。巴伦西亚橘烯、癸醛和丁酸乙酯对甜橙汁的香气有着显著的作用；α-蒎烯、γ-松油烯和正己醛对宽皮橘汁的香气有着显著的作用。

2.3.2 逐一香气成分遗漏试验

为深入分析共性关键香气对这2种果汁的典型风味构成的影响，进行了逐一香气遗漏试验，结果见表6。由表6可知，重组甜橙风味3-2模型体系在缺失巴伦西亚橘烯后，橙香的风味强度显著下降；表明了巴伦西亚橘烯会使3-2模型体系的橘香增强。3-5模型体系在缺失了香芹酮后，橙香的风味强度增强作用，表明香芹酮的存在会使3-5模型体系的橙香风味减弱。同时，3-7模型体系中缺失γ-松油烯后，橙香风味强度减弱。3-14模型体系中遗漏对伞花烃后橙香强度显著下降。由3-15～3-20模型体系可以看出，癸醛、D-柠檬烯、壬醛、芳樟醇和丁酸乙酯是构成橙香的关键风味物质。

由表7可知，重组宽皮橘风味4-1模型体系在遗漏了α-蒎烯后，橘香的风味强度出现下降，表明α-蒎烯的存在会使4-1模型体系的橘香风味增强。4-2模型体系缺失了β-蒎烯后橘香的风味强度增强，表明β-蒎烯会抑制4-2模型体系的橘香风味，使其减弱。

同时4-7和4-9模型体系分别缺失正己醛和癸醛后橘香的风味强度增加和减弱，其中正己醛为生脂肪味，癸醛为霉味和黄瓜味，2种香气活性物质均不表现出柑橘的味道，表明了正己醛和癸醛这2种物质分别与4-7和4-9模型体系中的化合物产生了某种反应，使其主体香味发生改变。由4-10～4-14可以知道，γ-松油烯、壬醛、D-柠檬烯和芳樟醇是构成南丰蜜桔橘香风味的关键风味物质。

2.3.3 单一共性关键香气成分对主体风味呈现的影响

按照之前的定量条件重新配置了4组由癸醛、D-柠檬烯、壬醛、芳樟醇和丁酸乙酯组成的橙香重组体系，分别往里面添加巴伦西亚橘烯、香芹酮、γ-松油烯和对伞花烃。结果表明:橙香重组体系的果香味十分浓郁，能够闻出橙香但强度较低；添加对伞花烃和巴伦西亚橘烯的组合体系橙香的风味强度增加，但添加巴伦西亚橘烯的组合样存在明显的酸橙味，而3-2模型体系中，并没有这种风味，这可能与3-2模型体系中的化合物有关，导致了巴伦西亚橘烯与体系中的某些香气物质发生了反应，改变了主体风味。同时，添加了香芹酮的模型体系风味变化不大。此外，添加了γ-松油烯的橙香重组体系橙香风味强度显著增强，且幅度大于对伞花烃和巴伦西亚橘烯，但组合体系中存在一股不愉悦的气味。

同时，配置了4组由γ-松油烯、壬醛、D-柠檬烯和芳樟醇组成的橘香重组体系，分别往里面添加α-蒎烯、β-蒎烯、正己醛和癸醛。结果发现，橘香重组体系中存在一股明显的生橘皮味，同时橘香味也较为明显；此外发现添加了α-蒎烯和癸醛的重组体系橘香味增强，且添加了α-蒎烯后会产生一种青涩的风味；添加了β-蒎烯的重组体系会导致主体风味发生改变；添加了正己醛的重组样品橘香变化不大，这可能是由于橘香重组体系中生橘皮味较为浓郁，从而影响了橘香强度变化的感官。

3 结论

本研究对国内36个品种的柑橘进行分析，其中甜橙和宽皮橘汁中分别检出20和14种共性关键香气。采用去除挥发性有机物的柑橘汁基质构建风味模拟体系，重组试验证明了共性关键香气可以较好地还原其柑橘汁的风味；遗漏实验发现了构成长叶香橙橙香和南丰蜜桔橘香的关键风味物质。此外，一定浓度的对伞花烃、巴伦西亚橘烯和γ-松油烯对甜橙汁的橙香均有增强的作用，其中γ-松油烯增强幅度最大，但会产生不愉悦的气味，巴伦西亚橘烯会产生酸橙的气味；α-蒎烯和葵醛对宽皮橘汁的橘香均有增强的作用，其中α-蒎烯会产生青涩的风味，两类柑橘汁中部分共性关键香气对柑橘汁主体风味呈现的影响十分显著且复杂。基于此，后续对柑橘汁进行复配时可以以共性关键香气为基础，解决宽皮橘汁风味偏淡和滞销等问题。

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Comparison of key aromas between sweet orange and mandarin juices and their roles in the presentation of main flavors of the two juices

ZHOU Qi1,2,TAN Anqun1,OUYANG Zhu1,LIAO Hongbo3,LI Guijie1*, CHENG Yujiao1,HUANG Linhua1,WANG Hua1*

1(Citrus Research Institute, Southwest University, Chongqing, 400712, China) 2(Chongqing Fisheries Technology Extension Station, Chongqing 401121, China) 3(Chongqing Institute of Quality and Standardization, Chongqing, 400023, China)

ABSTRACT The flavor of mandarin juice is not as rich and attractive as that of sweet orange juice, which is directly related to the different composition and content of aroma substances of the two citrus juices. In order to clarify the influence of the key aromas of juices on their respective main flavor, the common key aroma components of two kinds of orange juice were analyzed and screened, and their effects on the main flavor of juice products were explored in this study. Juices were extracted from 16 cultivars of sweet orange fruits and 20 cultivars of mandarin fruits. Juice volatiles was qualitatively and quantitatively analyzed by using headspace-solid-phase-microextraction-gas-chromatography-mass-spectrometry. Odor active value was used to screen out the common key aromas which were used to perform aroma recombination and omission studies. The results showed that 20 and 14 key aromas were detected in sweet orange juices and mandarin juices, respectively. A combination of these key aromas could restore the typical main flavor of each type of juice. Among them, p-cymenene, valencene and γ-terpinene had significant effects on the main flavor of sweet orange juice (P<0.05). α-pinene, decanal and β-pinene had significant effects on the main flavor of mandarin juice (P<0.05). This study broadened the idea and route of improving the flavor quality of mandarin juices and provided the corresponding experimental data support.

Key words sweet orange; mandarin; key aroma; aroma recombination; aroma omission; flavor presentation

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.027023

引用格式:周琦，谈安群，欧阳祝，等.橙汁与宽皮橘汁关键香气的比较及其在各自主体风味呈现中的作用[J].食品与发酵工业,2021,47(21):259-267.ZHOU Qi,TAN Anqun,OUYANG Zhu,et al.Comparison of key aromas between sweet orange and mandarin juices and their roles in the presentation of main flavors of the two juices[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(21):259-267.

第一作者：周琦硕士研究生和谈安群农艺师为共同第一作者(李贵节副教授和王华研究员为共同通讯作者，E-mail：liguijie@cric.cn;wanghua@cric.cn)

基金项目：柑桔加工综合利用集成科研基地建设项目(2 018-000403-13-01-003433)；西南大学实验技术研究项目(SYJ2021018)；中央高校基本科研业务费专项资金项目(XDJK2020B018，XDJK2020C026)；西南大学校地合作项目(2020001040)

收稿日期：2021-02-08，改回日期：2021-04-14