基于HS-SPME/GC-HR-TOF-MS技术解析不同葡萄品种混浊果汁挥发性有机物代谢谱及其感官品质研究

为解决传统葡萄汁品种单一、挥发性有机物（VOCs）谱系不明及消费者偏好差异问题，研究人员通过HS-SPME/GC-HR-TOF-MS技术分析7个葡萄品种混浊果汁的VOCs代谢谱，发现Black Corinth和Solaris等新品种具有独特芳香物质（如里那醇14.2 μg/L）和更高消费者偏好（45%），为功能性饮料开发提供新方向。

　　

随着健康饮食观念的提升，混浊果汁因保留更多生物活性成分而备受关注。与传统澄清果汁相比，混浊葡萄汁悬浮的果肉和纤维颗粒使其含有更丰富的酚类、抗氧化剂和挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs），这些物质不仅影响果汁的香气和风味，还赋予其更高的营养价值。然而，当前对混浊葡萄汁的研究多集中于苹果等水果，针对不同葡萄品种——尤其是抗病品种和特色色素品种——的VOCs代谢谱及其与感官特性关联的系统分析仍较为缺乏。此外，随着气候变迁和可持续农业的发展，培育抗病、抗旱的葡萄品种已成为全球趋势，但这类品种在果汁生产中的潜力尚未被充分挖掘。在这一背景下，深入研究不同葡萄品种混浊果汁的VOCs组成及其对消费者偏好的影响，对于开发高品质、符合现代健康需求的功能性饮料具有重要意义。

本研究于2023年3月至11月在沙特阿拉伯阿尔卡西姆地区进行，选取了包括传统商业品种（如赤霞珠Cabernet Sauvignon、霞多丽Chardonnay、麝香Muscat）、抗病品种（如Blanc Du Bois、Solaris）及色素品种（如Crimson Seedless、Black Corinth）在内的7个葡萄品种。果汁生产经过分选、破碎、压榨及85°C高温短时（HTST）灭菌等标准化流程。VOCs提取采用顶空固相微萃取（HS-SPME）技术，并通过气相色谱-高分辨率飞行时间质谱（GC-HR-TOF-MS）进行化学谱分析。感官评价由12名训练有素的品鉴员和50名消费者志愿者完成，采用9点享乐标度评估香气、风味、口感和整体接受度。统计分析使用SPSS和OriginPro软件，包括方差分析（ANOVA）、主成分分析（PCA）和判别分析（DA）。

3.1. VOC色谱图与热图分析

通过GC-HR-TOF-MS分析，发现不同品种的VOCs谱存在显著差异。麝香Muscat品种的单萜类物质含量最高，里那醇（linalool）浓度达38.4 μg/L，赋予其强烈的花香和柑橘香。抗病品种如Blanc Du Bois和Solaris则表现出更均衡的VOCs分布，酯类和醛类物质比例较高。Black Corinth作为深色品种，富含苯甲醛（9.2 μg/L）和苯乙醇（7.4 μg/L），带来浓郁的浆果和香料风味。热图分析直观展示了各品种VOCs的相对丰度，传统品种如赤霞珠和霞多丽在特定化合物上呈现峰值，而抗病品种谱系更广但强度较低。

3.2. VOCs与感官参数的统计分析

方差分析显示，多个VOCs在不同品种间存在显著差异（p < 0.05）。例如， ethyl acetate在麝香汁中浓度最高（80.0 ± 6.0 μg/L），与霞多丽（50.0 ± 4.0 μg/L）形成明显对比。感官评价中，Black Corinth和麝香在香气、风味和整体印象上评分最高（约9分），而霞多丽和Blanc Du Bois得分较低。相关分析表明，里那醇和β-紫罗兰酮（β-ionone）浓度与香气新鲜度呈强正相关（Pearson r = 0.87），而甲基丙酸酯浓度与草本风味呈负相关（r = -0.65）。

3.3. 储存条件与VOCs变化

果汁在4°C避光储存21天后，VOCs浓度普遍下降。Black Corinth汁的 ethyl acetate 从75 μg/L显著降低，感官品质也随之退化，证实混浊果汁因悬浮颗粒加速氧化而保质期较短。这一发现强调了优化储存条件和加工技术的必要性，例如采用高压处理而非巴氏灭菌以更好保留芳香物质。

3.4. 消费者偏好与市场数据

消费者调查显示，45%的参与者偏好Black Corinth果汁，其浓郁果香和较高甜度成为主要吸引力。传统品种如霞多丽仅获得25%的偏好率。市场数据分析表明，麝香和Black Corinth的价格（10.50 USD和9.50 USD）和市场份额（28%和18%）均较高，反映出其商业潜力。回归模型进一步证实，芳香特性（β = 0.65）和特定VOCs（如里那醇）是影响消费者选择的关键因素。

3.5. 多元与判别分析

主成分分析（PCA）将品种分为3类，解释了85.6%的方差。第一主成分（30.7%）与己醛（hexanal）含量相关，代表Black Corinth的清新香气；第二主成分（26.5%）以酯类为主导，区分Crimson Seedless和霞多丽。判别分析模型对品种分类准确率达88%，验证了VOCs谱在品种鉴别中的有效性。

3.6. 安全性与建议

尽管 ethyl acetate 等VOCs被检出，但其浓度远低于毒性阈值，表明饮用安全。针对混浊果汁易沉淀和氧化的特性，建议消费者饮用前摇匀，并采用轻柔加工技术如高静压处理（High-Pressure Processing, HPP）以延长货架期。

本研究通过代谢谱分析揭示，抗病和色素葡萄品种（如Black Corinth和Solaris）的混浊果汁具有独特的VOCs谱和优越的感官品质，其中里那醇等关键化合物的高含量与消费者偏好密切相关。这些发现不仅为葡萄品种选育和果汁产品开发提供了科学依据，也突出了抗病品种在可持续农业和功能性饮料市场的潜力。研究建议利用terroir（风土）营销策略推广特色品种，并进一步探索高压处理等加工技术以保持VOCs稳定性。未来研究应扩大品种范围，并评估长期储存对芳香物质的影响，以推动混浊葡萄汁在健康食品领域的应用。论文发表于《Scientia Horticulturae》，为园艺产品和食品科学提供了重要理论与实践参考。