電熱、微波焙烤對辣椒粉揮發(fā)性成分影響的差異性分析

王知松，丁筑紅，蔣智綱，高瑞萍，張孝剛，李 巖,*

（1.遵義醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院食品質(zhì)量與安全教研室，貴州 遵義 563000；2.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州省農(nóng)畜產(chǎn)品貯藏與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025）

電熱、微波焙烤對辣椒粉揮發(fā)性成分影響的差異性分析

王知松1，丁筑紅2，蔣智綱1，高瑞萍1，張孝剛1，李 巖1,*

（1.遵義醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院食品質(zhì)量與安全教研室，貴州 遵義 563000；2.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州省農(nóng)畜產(chǎn)品貯藏與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025）

為比較電熱焙烤、微波焙烤對辣椒粉揮發(fā)性成分物質(zhì)的影響，以固相微萃取及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測技術(shù)作為鑒定方法。結(jié)果顯示，電熱焙烤和微波焙烤處理辣椒粉揮發(fā)性物質(zhì)有明顯區(qū)別，其中微波焙烤檢出的芳香物質(zhì)中，烷、烯、酯、吡嗪、酮、芳香族類化合物的含量都大于電熱焙烤，只有醛類物質(zhì)小于電熱焙烤；由此得出，微波焙烤在辣椒粉加工過程中比電熱焙烤更能提升其風(fēng)味物質(zhì)的含量。

辣椒粉；焙烤；固相微萃?。粨]發(fā)性物質(zhì)

辣椒粉作為一種常見的風(fēng)味調(diào)料，其揮發(fā)性物質(zhì)的含量及種類是決定其風(fēng)味特點(diǎn)的關(guān)鍵因素[1]，而揮發(fā)性物質(zhì)的含量及種類與辣椒的焙烤方式有著密切的聯(lián)系。電熱焙烤和微波焙烤在物料的加熱原理上不同，電熱焙烤通過熱傳遞的方式由外至內(nèi)進(jìn)行加熱，微波焙烤是在通過場的作用同時(shí)形成多個(gè)熱源點(diǎn)的方式進(jìn)行加熱[2-3]，且微波具有穿透性[4-5]，在單層辣椒中能夠起到同時(shí)加熱的效果，因此在焙烤過程中2 種不同的加熱方式必然引起熱

傳遞效率和升溫速率差異，焙烤食品中揮發(fā)性成分產(chǎn)生主要受加熱溫度的影響[6]，為了了解電熱焙烤和微波焙烤對辣椒粉揮發(fā)性成分的影響，采用現(xiàn)在較為成熟的固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)作為檢測手段[7-9]，分析2 種方式焙烤后揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)間的差異，為辣椒粉加工多元化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

長條線椒 市售。

1.2 儀器與設(shè)備

ALS-1000電熱焙烤箱 吳江華東標(biāo)準(zhǔn)烘箱有限公司；WD900B型微波爐 順德格蘭仕電器廠有限公司；FA2004電子天平 上海良平儀器儀表有限公司；HP6890/5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國安捷倫公司；100 μm聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）固相微萃取器 美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

取干燥的市售長條線椒100 g，焙烤前將辣椒剪斷，長度2～3 cm，平鋪在白磁盤中，確保辣椒處于單層平鋪的狀態(tài)。

1.3.2 電熱焙烤辣椒粉前處理

將鋪上辣椒的白磁盤放入120 ℃電熱焙烤箱中焙烤，通過視窗觀察、以辣椒表面開始出現(xiàn)黑色的焦糊斑點(diǎn)為焙烤終點(diǎn)，時(shí)間約4 min，取出自然冷卻至常溫后裝入自封袋中待測。

1.3.3 微波焙烤辣椒粉前處理

將鋪上辣椒的白磁盤放入微波爐中，將檔位轉(zhuǎn)換到燒烤檔，啟動開始焙烤，通過視窗觀察、以辣椒表面開始出現(xiàn)黑色的焦糊斑點(diǎn)為焙烤終點(diǎn)，時(shí)間約2.5 min，取出自然冷卻至常溫后裝入自封袋中待測。

1.3.4 揮發(fā)性物質(zhì)檢測

樣品風(fēng)味物質(zhì)提?。翰捎霉滔辔⑤腿》ǎ瑓⒄罩鞎蕴m[10]、Beaulieuv[11]等的方法。

將處于自封袋中的樣品揉碎（焙烤結(jié)束12 h），顆粒長度小于0.5 mm，于60 ℃條件下恒溫10 min后，插入固相微萃取器，60 ℃吸附30 min，取出插入氣相色譜-質(zhì)譜進(jìn)樣口脫附、分析。

色譜條件：色譜柱為HP-5MS 5% Phenyl Methyl Siloxane彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：柱溫45 ℃（保留0.5 min），以5 ℃/min升溫至290 ℃，保持2 min；汽化室溫度250 ℃；載氣為高純（99.999%）He；柱前壓力7.62 psi；載氣流量1.0 mL/min；分流比20∶1。

1.3.5 質(zhì)譜解譜

采用Agilent MSD ChemStation Data Analysis對質(zhì)譜峰進(jìn)行分析，由于沒有采用標(biāo)樣進(jìn)行定量，采用各個(gè)峰的峰面積進(jìn)行橫向半定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 焙烤后辣椒粉揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

2.1.1 電熱及微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總離子流圖分析

圖1 電熱焙烤（A）和微波焙烤（B）辣椒揮發(fā)性物質(zhì)總離子流圖Fig. 1 Total ion current chromatograms of volatile substances in chili baked by oven (A) and microwave (B)

從圖1可以看出，2 種焙烤方式總離子流圖的總體出峰情況大致相同，但微波焙烤辣椒粉大部分揮發(fā)性物質(zhì)的峰高在15～30 min時(shí)段出現(xiàn)了將近一倍的增長，而在15 min之前的部分物質(zhì)峰高小于電熱烘烤。由總離子流圖的整體出峰峰形和坐標(biāo)高度推測得出，電熱焙烤和微波焙烤中揮發(fā)性物質(zhì)在種類上差異不大，而不同種類的揮發(fā)性物質(zhì)含量差異較大。

2.1.2 電熱及微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)解譜分析

采用Agilent MSD ChemStation Data Analysis軟件對各個(gè)可分析的色譜峰進(jìn)行分析，如解譜出的所有物質(zhì)的可信度小于50%，則將其舍棄，其余列表進(jìn)行分析，見表1。

表1 電熱、微波焙烤辣椒揮發(fā)性物質(zhì)成分匯總Table 1 Volatile substances identifi ed in chili baked by oven and microwave

續(xù)表1

由表1可知，電熱、微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性物質(zhì)分別檢出57、60 種，其中相同成分50 種，主要呈香物質(zhì)相同，其差異主要表現(xiàn)在各揮發(fā)性物質(zhì)含量。從解譜的物質(zhì)峰面積上看，出峰時(shí)間在15 min之前的物質(zhì)峰面積因物質(zhì)種類不同而出現(xiàn)交錯(cuò)的變化。電熱焙烤辣椒粉比微波焙烤辣椒粉峰面積較大物質(zhì)的主要是小分子的醛類，如2-甲基-丙醛、3-甲基-丁醛、2-甲基-丁醛，3 種物質(zhì)電熱、微波焙烤累積峰面積分別為4 513 070、2 874 800，電熱焙烤辣椒粉揮發(fā)性醛類物質(zhì)是微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性醛類物質(zhì)的1.6 倍；同樣在此時(shí)段內(nèi)，吡嗪物質(zhì)卻表現(xiàn)出穩(wěn)定的增長，電熱、微波焙烤辣椒粉中都鑒定出7 種吡嗪類物質(zhì)，累積峰面積分別為1 831 492、2 455 870，電熱焙烤辣椒粉揮發(fā)性吡嗪物質(zhì)是微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性吡嗪物質(zhì)的0.75 倍。出峰時(shí)間在15 min之后的物質(zhì)大部分物質(zhì)的峰面積都出現(xiàn)了增加，增加較為明顯的為烯烴類和烷烴類，烯烴類檢出的有依蘭烯、β-欖香烯、長葉烯、γ-雪松烯、β-愈創(chuàng)木烯、β-雪松烯、（E,E）-4,8,12-三甲基-1,3,7,11-癸四烯，電熱、微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性物質(zhì)累積烯烴峰面積分別為16 611 599、996 846，電熱焙烤辣椒粉揮發(fā)性烴類物質(zhì)是微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性烴類物質(zhì)的0.23 倍；烷烴檢出的有2-甲基-二十烷、十四烷、2-丁基-1,1,3-三甲基-環(huán)己烷、2-甲基十四烷、十五烷、二十烷、十三醇羥基-環(huán)氧乙烷、1,1’-苯磺酰-己烷，電熱、微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性物質(zhì)累積烷烴峰面積分別為4 554 692、12 618 891，電熱焙烤辣椒粉揮發(fā)性烷烴物質(zhì)是微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性烷烴物質(zhì)的0.36 倍。

為了能整體反映電熱、微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性成分的變化情況，現(xiàn)將鑒定出的揮發(fā)性成分按照醛、烷、烯、吡嗪、酯類、芳香族化合物、酮進(jìn)行分類，結(jié)果如表2和圖2所示。

表2 辣椒粉電熱焙烤與微波焙烤揮發(fā)性物質(zhì)含量變化Table 2 Comparison of volatile compounds content of chilli powders subjected to oven baking and microwave baking

圖2 電熱焙烤與微波焙烤揮發(fā)性物質(zhì)雷達(dá)圖Fig. 2 Radar map of volatile substances of chilli powders subjected to oven baking and microwave baking

從表2和圖2可以得出，電熱、微波焙烤處理辣椒粉揮發(fā)性物質(zhì)有顯著區(qū)別，其中微波焙烤檢出的芳香物質(zhì)中，烷、烯、吡嗪、酯、芳香族、酮類含量都大于電熱焙烤，烷烴類增幅最為明顯，而電熱焙烤中檢出的醛類種類和累積峰面積都大于微波焙烤。

3 結(jié) 論

通過對電熱、微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性成分的分析可知，電熱焙烤更有利于醛類物質(zhì)的產(chǎn)生，而醛類物質(zhì)，特別是檢出物質(zhì)中占比較大的2-甲基丙醛、3-甲基-丁醛、2-甲基丁醛是辣椒揮發(fā)性物質(zhì)中具有強(qiáng)烈刺激性的主要物質(zhì)[12]；而辣椒在微波焙烤過程中，具有顯著風(fēng)味貢獻(xiàn)的吡嗪、烯烴、酯類、芳香族類化合物增長都較為明顯，如具有焙烤、焦香風(fēng)味特征的吡嗪類物質(zhì)[13-16]，此類物質(zhì)大多是己醛基和氨基酸縮合反應(yīng)生成的，縮合后的中間產(chǎn)物發(fā)生Strecker降解生成的氨基還原酮，氨基還原酮經(jīng)過自身縮合及氧化生成吡嗪類化合物[17-20]，微波焙烤辣椒粉中吡嗪含量增加，而具有刺激性的醛類生成量減少，可能與消耗部分醛生成吡嗪有關(guān)；清香、花香特征[21-22]的烯烴類、酯類物質(zhì)主要是辣椒中主要的不飽和脂肪酸油酸、亞油酸[17]在熱力的作用下發(fā)生氧化或裂解產(chǎn)生；芳香族類的鄰二甲苯、苯乙醛等可能是有辣椒中的丁基-鄰二苯甲酸、鄰苯二甲酸二異丁酯[23]氧化分解而得；而在微波焙烤過程中增長最為明顯的是烷烴類化合物，烷烴類化合物大多認(rèn)為是脂肪酸、糖類的降解后的副產(chǎn)物[21]，因攜帶的醛基、酮基被取代或被氧化還原[24]，這可能是微波焙烤過程化學(xué)反應(yīng)更加劇烈，也是其他類風(fēng)味物質(zhì)增長的基礎(chǔ)。

從電熱、微波焙烤辣椒粉揮發(fā)性成分分析中可以得出，微波焙烤在辣椒粉加工過程中比電熱焙烤更能提升其風(fēng)味物質(zhì)的含量。

[1] 劉艷敏, 吳擁軍, 王亞娟, 等. 貴州油辣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析[J].食品科學(xué), 2013, 34(20): 221-227. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201320047.

[2] 王佳萬, 王亞夫. 微波加熱原理及應(yīng)用[J]. 吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 33(4): 142-144.

[3] LIN R, LIN H, LIN Q. Characteristics of microwave vacuum baking and drying of oolong and its kinetic model[J]. Advance Journal of Food Science and Technology, 2013, 5(11): 1423-1427. DOI:10.1021/ jf011094e.

[4] CHAVAN R S, CHAVAN S R. Microwave baking in food industry: a review[J]. International Journal of Dairy Science, 2010, 5(3): 113-127. DOI:10.3923/ijds.2010.113.127.

[5] SUMNU G. A review on microwave baking of foods[J]. International Journal of Food Science and Technology, 2008, 36(2): 117-127. DOI:10.1046/j.1365-2621.2001.00479.x.

[6] 曾慶孝, 芮漢明, 李汴生. 食品加工與保藏原理[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2007: 260-262.

[7] 秦剛, 李洪軍, 賀稚非, 等. 榮昌豬肉在不同烤制溫度條件下的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)變化[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(18): 190-194.

[8] 王芙蓉, 張曉鳴, 佟建明, 等. 食品風(fēng)味分析技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 食品研究與開發(fā), 2008, 29(3): 170-172.

[9] CARRAPISO A I, JESúS V, CARMEN G. Characterization of the most odor-active compounds of Iberian ham headspace[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2002, 50(7): 1996-2000. DOI:10.1021/jf011094e.

[10] 朱曉蘭, 劉百戰(zhàn), 宗若雯, 等. 辣椒油化學(xué)成分的氣相色譜-質(zhì)譜分析[J].分析測試學(xué)報(bào), 2003, 22(1): 67-70.

[11] BEAULIEU J C, STEIN-CHISHOLM R E. HS-GC-MS volatile compounds recovered in freshly pressed ‘Wonderful’ cultivar and commercial pomegranate juices[J]. Food Chemistry, 2016, 190: 643-656. DOI:10.1016/j.foodchem.2015.06.005.

[12] 丁筑紅, 王知松, 鄭文宇, 等. 不同包裝條件干辣椒風(fēng)味化合物的主成分分析[J]. 中國食品學(xué)報(bào), 2014, 14(1): 285-291.

[13] MA Jinyu, PENG Xiaofang, CHENG K W, et al. Effects of melamineon the Maillard reaction between lactose and phenylalanine[J]. Food Chemistry, 2010: 119(1): 1-6. DOI:10.1016/ j.foodchem.2010.07.007.

[14] 馮濤, 田懷香, 陳福玉. 食品風(fēng)味化學(xué)[M]. 北京: 中國質(zhì)檢出版社, 2013: 88-89.

[15] 斯波. 辣椒香味物質(zhì)的提取分離及其應(yīng)用[J]. 中國釀造, 2013, 32(3): 19-21.

[16] PARK C W, KE M A. The distribution of fat in dried dairy particles determines flavor release and flavor stability[J]. Journal of Food Science, 2014, 79(4): R452-R459. DOI:10.1111/1750-3841.12396.

[17] 王知松, 李達(dá), 丁筑紅, 等. 貴州主要品種辣椒籽營養(yǎng)成分分析[J].中國調(diào)味品, 2010, 35(5): 93-96.

[18] 劉安軍, 魏靈娜, 曹東旭, 等. 美拉德反應(yīng)制備燒烤型蝦味香精及氣質(zhì)聯(lián)用分析[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2009, 25(6): 674-677.

[19] LIN J T, LIU S C, HU C C, et al. Effects of roasting temperature and duration on fatty acid composition, phenolic composition, Maillard reaction degree and antioxidant attribute of almond (Prunus dulcis) kernel[J]. Food Chemistry, 2016, 190: 520-528.

[20] ROKUGAWA H, FUJIKAWA H. Evaluation of a new Maillard reaction type time-temperature integrator at various temperatures[J]. Food Control, 2015, 57: 355-361. DOI:10.1016/ j.foodcont.2015.05.010.

[21] 曹雁平, 張東. 固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜分析辣椒油樹脂揮發(fā)性成分[J]. 食品工業(yè)科技, 2011, 32(1): 108-111. DOI:10.13386/ j.issn1002-0306.2011.01.024.

[22] 李麗, 高彥祥, 袁芳. 堅(jiān)果焙烤香氣化合物的研究進(jìn)展[J]. 中國食品添加劑, 2011(3): 164-169.

[23] 闞建全. 食品化學(xué)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2009: 323-326.

[24] MEGAHEY E K, MCMINN W A M, MAGEE T R A. Experimental study of microwave baking of Madeira cake batter[J]. Food and Bioproducts Processing, 2005, 83(4): 277-287. DOI:10.1205/ fbp.05033.

Comparative Analysis of the Impact of Oven and Microwave Baking on Volatile Components of Chilli Powder

WANG Zhisong1, DING Zhuhong2, JIANG Zhigang1, GAO Ruiping1, ZHANG Xiaogang1, LI Yan1,*
(1. Food Quality and Safety Department, School of Public Health, Zunyi Medical University, Zunyi 563000, China; 2. Key Laboratory of Agricultural and Animal Products Store and Processing of Guizhou Province, School of Liquor and Food Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

This study compared the impact of oven and microwave baking on volatile components of chilli powder. Solid phase microextraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GC-MS) was used to volatile components of chilli powder. Results showed that a signifi cant difference in the composition of volatile components existed between oven-baked and microwave-baked samples. Among the volatile compounds identifi ed, alkanes, alkenes, esters, pyrazine, ketones and aromatic compounds were more abundant in microwave-baked chili than in the oven-baked one although only aldehydes were less abundant in microwave-baked chili. Therefore, microwave baking was better than oven baking at increasing the contents of fl avor substances.

chilli powder; baking; solid phase microextraction; volatile substances

10.7506/spkx1002-6630-201610031

TS255.3

A

1002-6630（2016）10-0183-04

王知松, 丁筑紅, 蔣智綱, 等. 電熱、微波焙烤對辣椒粉揮發(fā)性成分影響的差異性分析[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(10): 183-186. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201610031. http://www.spkx.net.cn

WANG Zhisong, DING Zhuhong, JIANG Zhigang, et al. Comparative analysis of the impact of oven and microwave baking on volatile components of chilli powder[J]. Food Science, 2016, 37(10): 183-186. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201610031. http://www.spkx.net.cn

2015-08-01

遵義醫(yī)學(xué)院碩士科研啟動基金項(xiàng)目（F-674）；遵義醫(yī)學(xué)院學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目

王知松（1984—），男，講師，碩士，主要從事果蔬貯藏加工與質(zhì)量安全控制研究。E-mail：wzskissinger@aliyun.com

*通信作者：李巖（1969—），男，教授，博士，主要從事衛(wèi)生毒理學(xué)研究。E-mail：liyan167321@sina.com