三种关键挥发性含硫化合物对甜瓜热加工中异味形成影响的分子机制

Off-flavor generated during thermal processing of fruits and vegetables could seriously deteriorate product quality, making study on off-flavor generation mechanism becomes the research focus. Muskmelons are typical representative of thermo-sensitive fruits. Our previous study revealed that three sulfur volatiles namely DMS, DMTS, and methional are major off-note contributors in thermally-processed muskmelon juice. In this project, firstly, recombination experiment and omission test will be used to confirm and evaluate the contribution of three sulfurcompounds and then their possible off-flavor precursors (OP) will be extracted, isolated and purified by applying several chromatogram techniques such as ion-exchange chromatogram, inverse-phase chromatogram, ion-exclusion chromatogram and then to be qualified accurately using TOF-MS, HR-HPLC-MS. Based on qualification and quantification of intermediate products and precursors using NMR and SIDA, thermal degradation pathways of the OP to generate the three major volatile sulfur off flavors will be proposed and finallyproposed generation pathways of thermally-processedoff-notes will be verified using specific isotope addition method (methyl-d3isotopes) by analyzing the transformation ofmethyl-d3 and changes of the sulfur off-notes, intermediates and the precursors after thermal processing. This study will guide the other related study aiming to reveal the off-note generation mechanisms and will promote the establishment of possible prevention solutions to thermally-generated off-notes.

果蔬热加工风味劣变严重影响产品品质，解析其异味形成机理是该领域研究热点。甜瓜是极热敏性水果的典型代表，申请人前期研究确定DMS, DMTS和3-甲硫基-丙醛是其热加工异味形成的关键组分。本课题通过对热加工香气劣变的甜瓜汁体系进行模拟，并通过组分省略实验，进一步验证三种含硫化合物对异味形成的贡献；利用离子交换树脂分离、反相色谱、离子排斥色谱等技术对异味前体物质进行提取、分离和纯化；利用飞行时间质谱进行高分辨率液质联用检测，结合核磁共振和稳定同位素稀释分析，对异味形成的中间体和前体物质进行定性、定量，并提出异味形成的反应网络；最后通过在模拟体系中分别添加methyl-d3标记的前体物质，定性鉴定加热后其转移变化，并定量研究含硫化合物、中间体和前体物质的变化，对形成的分子机制进行验证。研究结果为果蔬热加工异味形成分子机制的科学阐述提供借鉴，更为加工中有效阻断或降低香气劣变措施的制定提供理论依据。

甜瓜由于独特的风味与营养价值，受到广大消费者的喜爱。然而，甜瓜经过热杀菌处理后产生强烈的异味，降低产品品质，因此明确异味形成途径对热敏性果蔬生产价值的提高具有重要意义。本项目采用高温瞬时杀菌技术处理甜瓜汁，利用分子感官技术开展了热甜瓜汁中关键异味组分鉴定研究，并构建甜瓜模拟体系明确含硫化合物对异味的贡献；通过离子交换树脂对异味前体物质进行提取分离，根据疑似前体添加法初步分析异味前体，最后根据异味前体同位素示踪法解析热异味形成机制。主要结果：（1）以硫醚等小分子硫化物类、斯特勒克醛类和吡咯啉等杂环化合物分别是热甜瓜汁“硫化异味”和“发酵味”两个最重要异味属性的贡献组分；二甲基硫醚是热甜瓜汁异味活性贡献最大的。（2）甜瓜汁经过Dowex 50WX4y阳离子交换树脂吸附分离后，吸附的甜瓜汁组分加热后未测出二甲基三硫醚（DMTS），而在吸附的组分中未测出二甲基硫醚（DMS），二甲基二硫醚（DMDS）均检测出，通过前体添加实验发现甲硫氨酸（SMM）为DMS的前体，而蛋氨酸（Met）为DMTS和DMDS的部分前体物质。（3）热甜瓜汁中关键异味形成路径：SMM主要通过水取代或分子内羰基取代（基质为酸或碱的条件下）两条途径降解为DMS，并伴随产生高丝氨酸和高丝氨酸内酯。而Met通过斯特勒克降解为3-甲硫基丙醛（MTP），MTP在高温下C-S键断裂，进一步降解为甲硫醇，进而被氧化聚合为DMDS和DMTS。另外，SMM及其降解产物通过增加阿姆德瑞产物数量或加速还原糖降解产生更多的活性二羰基化合物，加速Met降解产生MTP、DMDS和DMTS。该研究阐释了热甜瓜汁的关键异味形成机理，为果蔬热加工异味形成分子机制奠定了理论基础，更为解决果蔬热加工中风味劣变措施的制定提供科学依据。