1.研究背景

近年來(lái)，柑橘類水果以其美味的風(fēng)味和高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在世界范圍內(nèi)越來(lái)越受歡迎。甜橙通常新鮮出售的，它們也被廣泛用于食品工業(yè)，用于制作柑橘類食品，產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品，特別是果皮，僅果皮就占水果總重量的約50-55%。桔皮作為農(nóng)業(yè)廢棄物普遍被丟棄，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到其潛在的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和生物活性成分，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

在許多亞洲國(guó)家，柑橘果皮(CFPs)傳統(tǒng)上被用作保健食品和藥用已有數(shù)千年的歷史。在藥理學(xué)上，CFPs被認(rèn)為是多種生物活性化合物最豐富的來(lái)源，在某些情況下甚至是唯一的來(lái)源，包括抗壞血酸、類胡蘿卜素、酚酸、類黃酮、辛弗林、檸檬素等，這些化合物在體外和體內(nèi)都具有極好的促進(jìn)健康的作用。因此，利用“廢物”變成“黃金”的概念和CFPs的多種生物活性特性推動(dòng)了許多食品、化妝品、制藥和保健食品中的廢物增值成分的研究。然而，CFPs含有較高的水分，并且由于真菌/昆蟲(chóng)污染和霉菌的生長(zhǎng)而極易腐爛，這是其有效利用的主要障礙。

揚(yáng)州大學(xué)楊振泉教授團(tuán)隊(duì)在《Food Chemistry 》期刊（IF=8.8）上發(fā)表了題目為“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”的文章（DOI: 10.1016/j.foodchem.2023.136539），文章主要探討了不同干燥方法(冷凍干燥、熱泵干燥、微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥)對(duì)橙汁生產(chǎn)中廣泛使用的錦橙果皮的物理特性、植物化學(xué)特征、生物可及性和抗氧化活性的影響。

文章中評(píng)價(jià)樣品之間的香氣特征相似性的儀器就是我們上海保圣的電子鼻，那么具體操作方法是什么呢？

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1樣品制備

在商業(yè)成熟時(shí)，隨機(jī)手工采摘沒(méi)有身體損傷或感染的錦橙。水果被立即運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室，大小和顏色均勻，用自來(lái)水清洗，然后在25°C風(fēng)干。之后，在不破壞分段膜的情況下，使用手動(dòng)去皮機(jī)剝離錦橘皮(BOPs)，切成小塊，充分混合，隨機(jī)分組，隨后進(jìn)行干燥操作。

根據(jù)《中華人民共和國(guó)藥典》和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DB4407/ t70(2021)規(guī)定，CRP的生產(chǎn)必須在相對(duì)低溫(≤45℃)下進(jìn)行，最終產(chǎn)品的水分含量<0.13 kg/kg干重(DW)。

 (a)在-80℃下預(yù)凍4小時(shí)，然后在低于-60℃的冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行凍干，真空度<10 mbar，約48小時(shí)；(b) BOPs在熱泵干燥機(jī)中干燥，溫度為(43±2)℃，相對(duì)濕度為90%，空氣流量為1200 m3/h，干燥16 h。每次實(shí)驗(yàn)前，烘干機(jī)運(yùn)行20min，達(dá)到所需溫度；(c)將BOPs放入商用微波爐中，在350 W下每隔1分鐘烘干35分鐘；(d)使用紅外干燥機(jī)在(43±2)℃下干燥20 h。同樣，干燥系統(tǒng)空轉(zhuǎn)20 min，以達(dá)到干燥處理前的溫度。

2.2電子鼻分析

通過(guò)電子鼻(cNose，上海保圣)來(lái)估計(jì)樣品之間的香氣特征相似性，電子鼻與為不同類型的香氣物質(zhì)編程的十個(gè)氣體傳感器相耦合。

將1.0 g干粉裝在20 mL頂空瓶中，在50°C條件下培養(yǎng)30 min后進(jìn)行測(cè)量。以干燥空氣為載氣，流速為400 mL/ min，清洗時(shí)間為120 s，測(cè)試時(shí)間為90 s。每次樣品測(cè)量前，電子鼻空運(yùn)轉(zhuǎn)一次，對(duì)電子鼻傳感器進(jìn)行凈化。最后，利用E- nose軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性判別分析(LDA)。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1電子鼻結(jié)果分析

圖為干錦橘皮揮發(fā)物香氣譜相似度

冷凍干燥(FD)、熱泵干燥(HPD)、微波干燥(MD)和遠(yuǎn)紅外干燥(FID)

電子鼻系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)、客觀地檢測(cè)和分析不同樣品的味道和香氣的細(xì)微變化，模仿人類的嗅覺(jué)。針對(duì)目前BOPs香氣成分定性和半定量分析的不足，進(jìn)一步利用電子鼻分析從另一個(gè)角度表征其整體特性的揮發(fā)性變化。在傳感器3和8中觀察到對(duì)樣品芳香化合物的更強(qiáng)響應(yīng)，這意味著B(niǎo)OPs可能含有豐富的氨芳香成分、無(wú)機(jī)硫化物、醇類和醛類。如上所述，所有樣品中同時(shí)存在的揮發(fā)性物質(zhì)最多的是具有柑橘味、芳香味和水果味的檸檬烯，具有芳香味、樹(shù)脂味、肥皂味和辛辣味的β-月桂烯，以及具有醛味、脂肪味、花香味、綠色味、肥皂味、柑橘味和蠟味的癸醛，分別占總揮發(fā)性物質(zhì)的67.80 ~ 89.15%、2.31 ~ 5.58%和0.80 ~ 3.79%。雖然這些物質(zhì)被認(rèn)為是關(guān)鍵的有影響力的代謝物，但傳感器3和8的反應(yīng)沒(méi)有顯著差異可能與低氣味閾值密不可分，僅為10、13和2 ppb，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了氣體傳感器的檢測(cè)極限。另一方面，在傳感器1、4、5、6和7中觀察到的顯著差異可能在很大程度上取決于揮發(fā)物的分布和濃度。確切地說(shuō)，芳樟醇在6 ppb時(shí)具有較低的氣味閾值，具有大料、柑橘、花香和萜烯的味道，而壬醛在1 ppb時(shí)可以在醛、柑橘、脂肪、花香、綠草、微辛辣、肥皂、油脂和蠟的味道中被感知.

綜合我們的數(shù)據(jù)，最引人注目的結(jié)果是，冷凍干燥可以最大程度地保持物理顏色和植物化學(xué)特征，唯一的例外是香氣成分，但其干燥速度緩慢，能源成本較高。據(jù)估計(jì)，冷凍干燥的成本比對(duì)流干燥高4-8倍，這限制了冷凍干燥的工業(yè)規(guī)模適用性。因此，冷凍干燥僅限于速溶咖啡和食用和藥用物種等高價(jià)值產(chǎn)品。另一方面，熱泵干燥特別是微波干燥的BOPs，具有相對(duì)吸引人的顏色、高含量的色素、生物活性化合物和揮發(fā)物，以及生物利用度和活性。