熱反應(yīng)過程對(duì)蒜香味山胡椒調(diào)味油揮發(fā)性成分的影響

摘要 為明晰加熱過程對(duì)蒜香味山胡椒調(diào)味油中揮發(fā)性成分組成影響的內(nèi)在聯(lián)系，選取同一比例配方下調(diào)味油樣品分別于不同加熱溫度、加熱時(shí)間，采用氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）結(jié)合主成分分析法（PCA）對(duì)蒜香味山胡椒調(diào)味油經(jīng)過熱反應(yīng)過程后揮發(fā)性成分進(jìn)行分離與鑒定，同時(shí)初步構(gòu)建了加熱時(shí)間和溫度與各揮發(fā)性成分相關(guān)性模型。結(jié)果表明，蒜香味山胡椒調(diào)味油共檢測(cè)出13種揮發(fā)性成分，包括酯類、醇類、酮類、烴類、醛類等，其中醛類物質(zhì)為調(diào)味油中主要揮發(fā)性成分，且檸檬醛是醛類中含量最高的物質(zhì)?；赑CA判別模型得出加熱時(shí)間和加熱溫度與檜烯、甲基庚烯酮、芳樟醇、香茅醛、α-松油醇5種揮發(fā)性物質(zhì)位于同一象限內(nèi)，相較于其他物質(zhì)具有顯著相關(guān)性。

關(guān)鍵詞 蒜香味山胡椒調(diào)味油;氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù);主成分分析;揮發(fā)性成分;熱反應(yīng)

中圖分類號(hào) TS201.2 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2020）19-0207-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.19.054

Abstract In order to clarify the influence of thermal treatment on the volatiles of garlic flavored pepper oil， the volatile components of the garlic flavored pepper oil and the correlation model were separated and identified by using GCMS combined with PCA. The results showed that 13 volatile compounds were detected in garlic flavored pepper oil， including esters， alcohols， ketones， hydrocarbons and aldehydes. Among them， aldehydes were the main volatile components in seasoning oil， and citral was the highest content of aldehydes.Based on the PCA discriminant model， revealed the heating time and heating temperature were in the same quadrant with five volatiles， such as junienene， methylhepenone， linalool， citronella， and αpine oil， and had a significant correlation with other substances.

Key words Garlic flavored pepper oil;GCMS;PCA;Volatile component;Thermal reaction

基金項(xiàng)目

國(guó)家十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0400705）;石河子大學(xué)杰出青年項(xiàng)目（2016M591029）。

作者簡(jiǎn)介 呂曉麗（1984—），女，江蘇銅山人，工程師，碩士，從事食品風(fēng)味化學(xué)研究。

收稿日期 2020-04-01;修回日期 2020-05-09

山胡椒（Lindera glauca），別名木姜子，屬樟科（Lauraceae）山胡椒屬（Lindera）植物，因具有類似薄荷的輕微刺激氣味且具有一定的保健功能[1]，在我國(guó)重慶、四川、廣西等地常當(dāng)作藥食兩用的原料[2]。同時(shí)，山胡椒油作為我國(guó)出口量最大的一種天然油脂，在國(guó)際上也具有廣泛的認(rèn)可度，每年我國(guó)出口山胡椒油1 500～2 000 t，占世界貿(mào)易總額的70%左右[3]。盡管在國(guó)際上山胡椒油具有良好的市場(chǎng)，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)山胡椒油及其相關(guān)產(chǎn)品的認(rèn)知度十分有限。這主要是由于山胡椒油具有一種胡椒特有的香氣的同時(shí)具有一種類似薄荷和檸檬樣微刺激氣味，這與我國(guó)傳統(tǒng)飲食口味具有一定差異性，因此消費(fèi)者在眾多調(diào)味油中往往會(huì)選擇其他口味的調(diào)味油?；谝陨蠁栴}山胡椒油如果要打破國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)調(diào)味油市場(chǎng)壁壘，需要在山胡椒油中加入其他輔料修飾本身的特征氣味，從而迎合國(guó)內(nèi)消費(fèi)者口味。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)油炸后的大蒜能夠在去除自身辛辣味的同時(shí)，能夠產(chǎn)生出濃郁的熟蒜香氣味，可以恰到好處地修飾山胡椒油中薄荷樣微刺激氣味的同時(shí)，具有其他調(diào)味油所不具有的清爽感。

目前國(guó)內(nèi)采用GC-MS技術(shù)針對(duì)山胡椒果實(shí)及其揮發(fā)油中揮發(fā)性成分解析已有一定的研究基礎(chǔ)，如李芳等[4]、游玉明等[5]采用GC-MS分析對(duì)山胡椒不同成熟階段揮發(fā)油成分進(jìn)行分離與鑒定，最終確定了山胡椒油中的主要成分有β-月桂烯、D-檸檬烯等;周書來等[6]采用了花椒、干辣椒等輔料優(yōu)化出一款香辣味的山胡椒調(diào)味油。然而針對(duì)蒜香味山胡椒調(diào)味油中揮發(fā)性成分及熱反應(yīng)過程對(duì)其揮發(fā)性成分組成影響規(guī)律鮮見相關(guān)報(bào)道。筆者采用GC-MS技術(shù)結(jié)合PCA法對(duì)蒜香味山胡椒調(diào)味油中揮發(fā)性成分進(jìn)行分離與鑒定，所得數(shù)據(jù)通過構(gòu)建PCA模型的差異性分布明晰熱反應(yīng)過程中揮發(fā)性成分變化與熱反應(yīng)條件內(nèi)在聯(lián)系，以期為蒜香味山胡椒調(diào)味油標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供參數(shù)依據(jù)，同時(shí)為其他類型山胡椒調(diào)味油的開發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

干制山胡椒采購(gòu)于重慶市梁平區(qū)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，大蒜、玉米胚芽油采購(gòu)石河子市當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)。SPME萃取裝置：手動(dòng)進(jìn)樣手柄，美國(guó)Supelco公司;75 μm CAR/PDMS/DVB纖維頭，美國(guó)Sigma公司;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 GC-MS（5977 A-7890B），美國(guó)安捷倫公司;油浴鍋 （DNP-9272），上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原料預(yù)處理。人工挑選色澤呈現(xiàn)墨綠色、無明顯破損的山胡椒，將山胡椒除梗備用，再將大蒜剝皮洗凈，切片備用。

1.2.2 工藝流程。

挑選山胡椒→大蒜剝皮切片→玉米胚芽油加熱→山胡椒和大蒜加入玉米胚芽油油炸→冷卻至室溫→雙層紗布過濾（80目）→裝瓶密封留待檢測(cè)。

1.2.3 不同熱反應(yīng)加工條件。

除加熱時(shí)間和加熱溫度條件不同（表1），其余條件相同，分別為山胡椒、玉米胚芽油比例1∶3，山胡椒與大蒜比例3∶1。

1.2.4 蒜香味山胡椒調(diào)味油頂空固相微物萃?。℉S-SPME）[7]。

取3.0 g山胡椒調(diào)味油脂樣品（S1～S4）加入15 mL頂空瓶?jī)?nèi)，加入5 μL 2-辛醇作為內(nèi)標(biāo)物，頂空瓶封口后置于60 ℃溫度下的水浴鍋中平衡15 min，將老化好的萃取頭插入樣品瓶的頂空部分，平衡溫度吸附30 min，將吸附后的萃取纖維頭取出后立即插入GC-MS進(jìn)樣口中，于250 ℃解吸7 min，同時(shí)啟動(dòng)GC-MS采集數(shù)據(jù)。

1.2.5 GC-MS分析條件。

1.2.5.1 色譜條件[5]。采用HP-5 ms毛細(xì)管柱（30 m×250 μm，0.25 μm）;升溫程序：初始溫度為40 ℃，保持5 min，以4 ℃/min的速率升溫至220 ℃，保持3 min，以10 ℃/min的速率升溫至250 ℃，保持2 min;進(jìn)樣口溫度為250 ℃;載氣（高純He）流速1 mL/min;接口溫度為250 ℃，不分流進(jìn)樣。

1.2.5.2 質(zhì)譜條件。EI電離源，載氣為氦氣，電子能量為70 eV，燈絲電流為80 μA，電子倍增器電壓為1 000 V，離子源溫度為200 ℃，無溶劑延遲。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 定量分析。選取2-辛醇為內(nèi)標(biāo)物（5 μL，內(nèi)標(biāo)濃度），根據(jù)檢出峰面積大小與其質(zhì)量大小等比例計(jì)算出各揮發(fā)性成分的含量，從而得出相應(yīng)物質(zhì)的相對(duì)百分含量[8-9]。計(jì)算公式為R2=（R1/X1）×X2，式中，R1為內(nèi)標(biāo)的含量（μg/mL），R2為目標(biāo)物的含量（μg/mL），X1、X2分別為內(nèi)標(biāo)與目標(biāo)物的峰面積。

1.3.2 定性分析。目標(biāo)物采用NIST14 ?library匹配，選取匹配度大于80分的作為鑒定結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熱反應(yīng)條件調(diào)味油揮發(fā)性成分分析 基于氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)最終分離出蒜香味山胡椒調(diào)味油中揮發(fā)性物質(zhì)共15種，最終匹配譜庫(kù)共確定了13種揮發(fā)性物質(zhì)。從圖1可以看出，不同熱反應(yīng)條件下山胡椒調(diào)味油的色譜峰峰型在同一豐度下?lián)]發(fā)性物質(zhì)的構(gòu)成整體上具有一定的相似性，但在每種揮發(fā)性物質(zhì)的種類與含量上存在一定差異性，說明熱反應(yīng)條件的改變使得山胡椒調(diào)味油的揮發(fā)性成分組成發(fā)生了變化，由于原料及配比相同，在整體風(fēng)味結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)相似趨勢(shì)。因此單從色譜峰的峰型上是無法明確不同熱反應(yīng)條件對(duì)調(diào)味油的揮發(fā)性最終影響規(guī)律。通過揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量的對(duì)比，推斷出各揮發(fā)性成分隨著加熱溫度和加熱時(shí)間改變產(chǎn)生的變化趨勢(shì)。

采用內(nèi)標(biāo)法定量，結(jié)合質(zhì)譜定性按出峰時(shí)間由低至高排列，最終不同樣品中揮發(fā)性物質(zhì)的GC-MS鑒定結(jié)果見表2。

由表2可知，從山胡椒調(diào)味油中鑒定出13種化合物，包括橙花醛、香葉醛、右旋檸檬烯、反，反-2，4-癸二烯醛、芳樟醇、月桂烯、香茅醛、α-松油醇、7-甲基-3-亞甲基-6-辛烯醛、甲基庚烯酮、桉樹腦、檜烯、1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）環(huán)己醇乙酸酯。通過差異性分析，發(fā)現(xiàn)S1～S4樣品中的多數(shù)揮發(fā)性物質(zhì)存在顯著差異（P <0.05）。檸檬醛具有檸檬樣香氣，且順反式不同可以分為香葉醛和橙花醛[10]，其中 S1中的檸檬醛相對(duì)含量最高，為82.93%，其中橙花醛34.03%，香葉醛48.90%;S2～S4中檸檬醛含量分別為79.25%、82.14%、80.47%。從揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量上，S1、S2相較于S3和S4數(shù)量相對(duì)較多，其中S1為10種揮發(fā)性成分，S2為12種，S3和S4均為9種。S1和S2熱反應(yīng)溫度分別為100和110 ℃，低于S3與S4。通過表1中溫度和時(shí)間的差異可以看出，部分物質(zhì)的含量隨著溫度增加或是加熱時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)減少或者增加，有些成分會(huì)消失或者生成新的物質(zhì)，這可能是在溫度發(fā)生改變或是加熱時(shí)間的改變使得其中化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的生成受到影響。因此可以初步推斷熱反應(yīng)過程中溫度的變化能夠一定程度上影響調(diào)味油的揮發(fā)性最終構(gòu)成。

將蒜香味山胡椒調(diào)味油的GC-MS檢出的成分與李芳等[4]、游玉明等[5]對(duì)山胡椒油通過GC-MS檢出的成分進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，均含有檸檬醛、右旋檸檬烯、芳樟醇、α-松油醇、甲基庚烯酮、桉樹腦、檜烯、月桂烯。而在蒜香味山胡椒調(diào)味油中出現(xiàn)了幾種新生成的揮發(fā)性物質(zhì)，如1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）環(huán)己醇乙酸酯（未檢出～4.83%）、7-甲基-3-亞甲基-6-辛烯醛（1.36%～1.71%）、反，反-2，4-癸二烯醛（2.92%～3.29%），這3種成分占調(diào)味油總揮發(fā)性成分相對(duì)含量較高，其中反，反-2，4-癸二烯醛已被證明是炸蒜油中特有成分，具有油炸風(fēng)味，但在新鮮蒜中未檢出[11]。蒜香味山胡椒調(diào)味油中檢出的揮發(fā)性成分中未發(fā)現(xiàn)新鮮蒜或蒜油中的特征性揮發(fā)性成分，說明蒜在經(jīng)過山胡椒油油炸后揮發(fā)性物質(zhì)發(fā)生了顯著差異性轉(zhuǎn)化與異變，為進(jìn)一步明晰蒜香味山胡椒油中各呈味物質(zhì)在油炸體系內(nèi)具體差異性改變及呈香效應(yīng)機(jī)制，后期將結(jié)合氣質(zhì)-嗅聞聯(lián)用（GC-MS-O）及電子鼻等檢測(cè)等技術(shù)更為深入的探析。

從圖2可以看出，S1～S4樣品揮發(fā)性物質(zhì)組成總類別含量存在顯著性差異（P<0.05）。樣品S1中的醛類物質(zhì)含量（88.43%）顯著高于其他樣本（P<0.05），而酯類物質(zhì)（0）和酮類物質(zhì)（0）顯著低于其他樣本。雖然在酯類、酮類、醇類、烴類上4個(gè)樣品具有明顯的差異性，但在醛類上含量相近，且4個(gè)樣品的揮發(fā)性成分整體構(gòu)成近似，均為醛類物質(zhì)為主要物質(zhì)。各組揮發(fā)性物質(zhì)種類含量按大小排序均為醛類>烴類>醇類>酯類>酮類。因此醛類物質(zhì)含量的改變可能會(huì)對(duì)最終蒜香味山胡椒調(diào)味油的風(fēng)味品質(zhì)產(chǎn)生較為明顯的影響。然而單純地通過含量的增加與減少，及數(shù)據(jù)的直觀羅列是無法揭示出加熱條件的改變對(duì)每種揮發(fā)性成分的具體影響，因此需要構(gòu)建出一個(gè)結(jié)合了加熱條件與加熱后揮發(fā)性成分含量發(fā)生改變的相關(guān)性模型，從而能夠更加科學(xué)全面地明晰內(nèi)在聯(lián)系。

2.2 不同熱反應(yīng)條件下山胡椒調(diào)味油揮發(fā)性成分PCA分析 PCA分析法能夠?qū)?fù)雜的因素間的關(guān)系進(jìn)行降維處理，并通過差異性分布在各個(gè)象限實(shí)現(xiàn)可視化識(shí)別[12]。對(duì)4組不同熱加工條件下?lián)]發(fā)性物質(zhì)含量及加熱時(shí)間與加熱溫度間進(jìn)行PCA相關(guān)性分析，結(jié)果見圖3所示。

PCA模型中PC1（63.69%）和PC2（24.77%）總累計(jì)方差貢獻(xiàn)為88.46%，因此能夠真實(shí)反映樣本的整體信息，分別以前2個(gè)（PC1、PC2）主成分構(gòu)建出各組揮發(fā)性成分與反應(yīng)條件間的二維空間分布圖[13]。基于PCA分析原則，即樣品在得分圖上距離越接近，則2個(gè)因素間的相關(guān)性就越大。從圖3可以看出，13種揮發(fā)性成分均勻地分布于PCA各個(gè)象限內(nèi)，整體上分為上下2個(gè)區(qū)域。加熱時(shí)間與加熱溫度均分布在第一象限內(nèi)，且距離相距較為接近，這說明2個(gè)熱反應(yīng)條件的改變所產(chǎn)生的影響是近似的，加熱時(shí)間的延長(zhǎng)或是加熱溫度的提高對(duì)調(diào)味油的揮發(fā)性成分組成具有同向性，因此在生產(chǎn)過程中如果為了避免高溫油炸會(huì)產(chǎn)生有害成分，可以在適當(dāng)?shù)臏囟葏^(qū)間內(nèi)選擇較低的溫度，通過延長(zhǎng)加熱時(shí)間對(duì)改進(jìn)調(diào)味油的風(fēng)味品質(zhì)能起到相近的作用。

圖3中用虛線橢圓標(biāo)出的區(qū)域?yàn)閾]發(fā)性成分與反應(yīng)條件相近的范圍，其中與加熱時(shí)間及加熱溫度接近的揮發(fā)性成分有5種，分別是檜烯（C1）、甲基庚烯酮（C6）、芳樟醇（C7）、香茅醛（C9）、α-松油醇（C11），這些揮發(fā)性成分距離加熱時(shí)間與溫度的距離較近，說明這些因素間的相關(guān)性相對(duì)其他物質(zhì)間較高，表明這些揮發(fā)性成分的含量變化相對(duì)其他物質(zhì)更容易受到加熱時(shí)間與加熱溫度變化的影響[14]。因此在蒜香味山胡椒調(diào)味油生產(chǎn)加工中風(fēng)味品質(zhì)控制環(huán)節(jié)需更加注意熱反應(yīng)條件的改變對(duì)這些成分的影響。其中檜烯具有一種微刺激性氣味，常用作特殊香料產(chǎn)品的基本原料[15];α-松油醇在試驗(yàn)中明顯能夠感受到隨著其含量的提高，整個(gè)調(diào)味油的脂香氣明顯增加，因此α-松油醇的含量改變會(huì)在一定程度上明顯地影響山胡椒調(diào)味油的最終成品。香茅醛在距離上相較于加熱時(shí)間與加熱溫度距離更為接近，因此香茅醛的含量變化相較于其他成分更容易受到加熱溫度改變的影響[16]。這些揮發(fā)性成分的改變具體是對(duì)最終調(diào)味油哪種感官屬性產(chǎn)生影響需要經(jīng)過后期GC-MS-O結(jié)合感官評(píng)價(jià)進(jìn)行科學(xué)的驗(yàn)證[17-18]。結(jié)合PCA模型可以看出加熱時(shí)間與加熱溫度對(duì)最終蒜香味山胡椒調(diào)味油的揮發(fā)性成分影響主要集中在5種揮發(fā)性成分，包括醛、酮、醇、烯類等，因此通過改變加熱時(shí)間與加熱溫度的改變能夠顯著影響調(diào)味油中部分揮發(fā)性成分，從而改變調(diào)味油最終的風(fēng)味品質(zhì)。

3 結(jié)論與展望

采用HS-SPME-GC-MS技術(shù)分離鑒定了相同配方不同加熱條件蒜香味山胡椒調(diào)味油中13種揮發(fā)性成分，并通過PCA模型明晰了各揮發(fā)性成分與加熱時(shí)間及加熱溫度間的內(nèi)在聯(lián)系，最終確定5種受加熱時(shí)間及溫度影響最大的揮發(fā)性成分，分別為檜烯、甲基庚烯酮、芳樟醇、香茅醛、α-松油醇。后期優(yōu)化加工工藝及監(jiān)測(cè)風(fēng)味品質(zhì)可以以這5種易受影響物質(zhì)的含量作為目標(biāo)，為今后蒜香味山胡椒調(diào)味油標(biāo)準(zhǔn)化、可控化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)，也為其他調(diào)味油的產(chǎn)業(yè)化優(yōu)化提供理論參考，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。在對(duì)蒜香味山胡椒調(diào)味油中揮發(fā)性成分分離與鑒定的基礎(chǔ)上，后期將結(jié)合GC-MS-O及電子鼻等更進(jìn)一步開展關(guān)于蒜香味山胡椒油整體呈香效應(yīng)機(jī)制與追溯各單體物質(zhì)的異變轉(zhuǎn)化過程的研究。

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