西瓜汁致异味醇/烯醇类化合物与果糖相互作用机制及其释放规律的研究

Odor change of watermelon juice is the bottleneck problem to restrict industrialization of watermelon which mechanism is not clear during processing. Alcohol/olefinic alcohol compounds inducing odor change during processing do not derive from aldehyde/olefine aldehyde compounds in watermelon juice through preliminary study of proposer. In order to confirm the existing mode of alcohol/olefinic alcohol compounds inducing odor change in watermelon juice, the interaction mechanism of 3 key aroma compounds (1-nonanol, (Z)-3-nonenol, and (E, Z)-3, 6-nonadienol) and fructose will be defined, and the release model of 3 key aroma compounds will be established. In this study, the effect of environmental factors on aroma release will be investigated, the acting site, acting force, key chemistry group and structure between 3 key aroma compounds and fructose will be analyzed by thermology, spectroscopy, NMR and polytomy variable analysis, partition coefficient of 3 key aroma compounds in system and release characteristics will be explained by quantitative structure activity relationship (QSAR). By establishing the model system of key aroma compounds and fructose of watermelon juice, the interaction of both parts will be studied systematically and deeply, which will provide theoretical direction for controlling odor change induced by environmental factors.

西瓜汁气味变化是制约其产业化的瓶颈，其在加工中气味变化机制仍然未知。通过前期研究推断加工导致西瓜汁气味变化的醇/烯醇类化合物并非来源于醛/烯醛类化合物，而是由于与果糖结合态醇/烯醇类化合物的释放引起。为进一步证实西瓜汁中致异味醇/烯醇类化合物的存在方式，本项目致力于明确西瓜汁中1-壬醇、顺-3-壬烯醇和反，顺-3,6-壬二烯醇三种关键气味化合物与果糖的相互作用机制，并建立模型预测其释放的规律。在研究中将考察环境效应对三种关键气味化合物释放的影响，通过热学、光谱和核磁共振（NMR）等手段与多元变量分析结合推断气味化合物与果糖的作用位点、作用力、关键基团和结构，采用定量构效关系分析（QSAR）方法建立模型预测体系中三种气味化合物的分配系数，阐释其释放规律。本研究通过建立西瓜汁三种关键气味化合物与果糖模拟体系，系统深入探索两者的相互作用机制，为控制环境因素对西瓜原始气味的影响提供了理论指导。

西瓜汁气味变化是制约其产业化的瓶颈。通过前期研究推断加工导致西瓜汁气味变化的化合物并非来源于与果糖结合态化合物的释放。为进一步证实西瓜汁中致异味化合物的存在方式，本研究探究了利用SPME和SAFE的风味化合物萃取的方式结合GC-O-MS、HS-GC-IMS和GC×GC-O-MS仪器鉴定西瓜汁热处理前后中的挥发性风味物质的变化规律，确定了己醛、壬醛、反-2-壬烯醛和苯乙酮四种关键气味化合物释放量的变化直接导致西瓜汁风味的变化。考察了环境效应对己醛、壬醛、反-2-壬烯醛和苯乙酮四种关键气味化合物在果糖模拟体系中释放的影响，结果表明，在离子添加量达到1%时，气味化合物的释放量达到最大；反-2-壬烯醛和苯乙酮在弱酸性条件下释放量增大，强酸性环境抑制了它们的释放；随着温度的提高，己醛、壬醛和反-2-壬醛的释放量降低，这可能由于较高温度下的熵补偿增加了香气化合物的溶解度；采用H2O2处理后，可能是由于通过醛氧化的羧基形成了更多的氢键，导致己醛、壬醛和反-2-壬醛的释放量降低。揭示了四种关键气味化合物与果糖相互作用机制，结果表明己醛、壬醛和反-2-壬烯醛与果糖通过氢键结合，而苯乙酮与果糖之间存在π-π相互作用。构建了西瓜汁中关键气味化合物在果糖模拟体系中释放的QSAR 模型，通过顶空分析测定了果糖溶液中的气味化合物的分配系数，从319个描述符的初始列表开始，选择了32个描述符，通过多元线性回归法进行模型的计算和验证，模型的R2=0.9586。实验与预测数据进行比较，可以发现约86.67%的气味化合物绝对误差小于0.1。这些数据都表明预测值与实验数值之间有很好的相关性，这也说明了由分子描述符得到的QSAR模型可以很好用来预测气味化合物在基质中的释放。本研究通过建立了西瓜汁关键气味化合物与果糖模拟体系，系统深入探索两者的相互作用机制，为控制环境因素对西瓜原始气味的影响提供了理论指导。