热干燥方法对百香果（Passiflora edulis Sims）果皮特征挥发性有机化合物的影响：一种结合 GC-MS、GC-IMS、电子鼻及多元统计分析的多分析方法

《Food Chemistry》：Effects of thermal drying methods on characteristic volatile organic compounds of passion fruit ( Passiflora edulis Sims) peel: A multi-analytical approach combining GC–MS, GC-IMS, E-nose, and multivariate statistical analysis

　　

摘要

本研究利用电子鼻 (E-nose)、GC–MS、GC-IMS 结合多元统计分析，系统评估了热干燥方法对百香果皮特征挥发性有机化合物的影响。具体而言，GC–MS 对烃类及其他化合物表现出更高的灵敏度，而 GC-IMS 则 [适用于] 酯类、醛类和醇类。多元因子分析证实，这两种方法的结合能更全面地评估百香果皮的挥发性风味化合物和香气特征。总体而言，HPD 表现出对特征挥发性有机化合物（如苯甲酸甲酯-M、壬醛、癸醛）的最佳保留，生成了新化合物（如 (E)-2-辛烯醛、苯甲醛、2-甲基丁醛），并丰富了香气特征（如苹果、巧克力、水果味）。因此，HPD 被推荐为获得最佳百香果皮香气质量的最佳预处理方法。此外，苯甲酸甲酯可作为评估 VMD 干燥百香果皮香气质量的关键标志物。

引言

Passiflora edulis Sims，俗称百香果，在热带和亚热带地区广泛种植。以其独特、浓郁且细腻的口感而闻名，常被称为“天然香料果” (Conde-Martínez et al., 2013)。在中国主要产区中，贵州省已成为Passiflora edulis Sims的重要种植区。该省独特的喀斯特地貌和亚热带季风气候促成了果实独特的品质和风味 (Li, Du, et al., 2024)。目前，全球百香果产业主要集中在果汁加工，这伴随着超过 50% 果皮副产物的产生 (Oliveira et al., 2016)。百香果皮富含果胶、膳食纤维、维生素 C、酚类化合物（包括黄酮类和花青素）以及萜类等芳香前体 (Betancur-Ancona et al., 2025)。值得注意的是，百香果皮含有与果肉相当的挥发性有机化合物 (VOCs)。然而，它拥有独特的品质，使其成为天然香料、功能性食品和芳香提取物的有前景的材料 (Xiao et al., 2023)。尽管营养丰富，这些果皮大多被完全丢弃或仅用作低成本动物饲料。这种做法不仅造成了严重的资源浪费，还由于果皮的易腐性对环境管理造成了负担 (Cortés et al., 2020)。因此，百香果皮的高值化利用对于提高产业经济回报、减少废物和开发新型风味资源至关重要。

由于其水分含量高且易腐烂，干燥百香果皮是稳定化和扩大应用的关键初步加工步骤。干燥能有效抑制微生物和酶活性，延长保质期，并为提取和研磨等进一步加工提供标准化原料 (Calín-Sánchez et al., 2020)。然而，该过程存在挑战，需要密集的热质传递。根据能源类型、机制（对流、传导或辐射）和操作条件（常压或真空），不同的热干燥方法对热敏成分、微观结构和挥发性有机化合物有显著影响 (Luo et al., 2024; Wei et al., 2026)。例如，真空微波干燥 (VMD) 在保留热敏香气化合物方面更有效，而热风干燥 (HAD) 会导致新鲜香气（如酯类和醛类）的大量损失，并产生烘焙或焦糊气味 (Li, Yao, et al., 2024)。然而，大多数关于百香果的研究集中在果汁的风味和营养组成或果胶的提取上。只有少数研究探索了果皮粉的膳食纤维或抗氧化活性 (Duarte et al., 2017; Macedo et al., 2023)。目前仍缺乏关于不同热干燥方法如何影响百香果皮特征香气化合物的系统研究，而这些化合物对其商业价值至关重要。因此，系统阐明干燥方法对百香果皮香气特征的影响对于促进其风味化合物的价值化至关重要。

现代风味组学技术的进步为全面精确分析食品香气特征提供了强大工具。电子鼻 (E-nose) 模拟人类嗅觉，能够快速客观地区分整体气味特征 (Wang & Chen, 2024)。作为测定挥发性风味成分的传统方法，气相色谱 - 质谱联用 (GC–MS) 具有优异的灵敏度和精确的定性分析 (Du & Rouseff, 2014)。此外，气相色谱 - 离子迁移谱 (GC-IMS) 近年来因其卓越的异构体分辨能力和对痕量 VOCs 的高灵敏度而日益普及，具有独特的指纹图谱，便于比较分析 (Hernández-Mesa et al., 2019)。GC–MS 和 GC-IMS 的结合允许对复杂香气化合物进行定性和半定量水平的全面分析，涵盖主要和痕量成分。这些方法已成功应用于评估蓝莓和枸杞等水果的风味 (Jin et al., 2025; Li et al., 2025)。然而，明显缺乏通过整合多种分析方法系统评估百香果皮香气的研究。

本研究采用 GC–MS、GC-IMS、E-nose 和多元统计分析的组合，系统评估了各种热干燥方法对百香果皮中关键香气化合物及其特征的影响。研究结果将为百香果皮的高质量干燥和利用提供坚实的理论基础和实践数据，这对促进这一加工副产物的风味价值化具有重要的实践价值。

章节摘要

植物材料与样品制备

2024 年 8 月 20 日，从位于中国贵州省龙里县 (26°49′N, 107°15′E, 海拔 1500 米) 的种植园收获了Passiflora edulis Sims果实。该地区气候特征为年平均气温 15.7 °C，年降水量 1089.3 毫米，相对湿度 80%。收获的鲜百香果无病虫害且大小均匀。这些果实储存在 4 °C 下。然后去除果肉，并

电子鼻对百香果皮整体香气特征的评价

采用电子鼻比较鲜样 (FS) 和四个干燥样品的 VOC 组成。雷达图展示了这些样品间挥发性特征的显著差异，如图 2A 所示。FS 对 W1W 和 W5S 传感器表现出相对较高的响应值，符合其典型的亚热带水果组成，包括含硫化合物、醛类和醇类，这些物质贡献了其清新和水果香气。经过 HAD 处理后，雷达图

结论

总之，整合 GC–MS、GC-IMS 和多元统计分析的多分析策略能够对四种干燥方法下的百香果皮挥发性特征进行全面表征。其中，HPD 被确定为最佳干燥方法，因为它不仅保留了特征的新鲜香气化合物，还生成了新的理想挥发性物质，从而丰富了干燥产品的整体香气质量。差异标志物对于

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未引用参考文献

Amirav, Neumark, Elkabets and Yakovchuk, 2026

竞争利益声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能被认为影响了本文报告的工作。

致谢

本工作得到了 贵州省科技项目 (Qian Ke Xie KJLYRC-[2026] 064)、贵州省教育厅 - 自然科学研究项目 (QJJ [2023] 042)、贵州省科技项目 (QKHPTRC-CXTD [2022] 002) 的支持。

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在本工作的准备过程中，作者在写作过程中未使用任何生成式 AI 或 AI 辅助技术。所有内容均由作者本人撰写和审查。

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