紅糖粒徑對顏色和揮發(fā)性香氣成分的影響

張樹河，李海明，李和平，李瑞美

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)研究所，福建 漳州 363005)

紅糖以甘蔗為原料，經(jīng)過榨汁、過濾、澄清、熬煮等傳統(tǒng)方法加工而成[1-2]，未經(jīng)分蜜處理故含有大量糖蜜，又稱非分蜜糖，保留了豐富的礦物質(zhì)、總多酚、總黃酮和人體必需氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，具有抗氧化、補血活血和美容養(yǎng)顏等功效[3-4]。紅糖加工在我國的廣西、云南、廣東、海南、福建、浙江、貴州、四川等地均有較長的發(fā)展歷史，以傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的“古法紅糖、古方紅糖、手工紅糖與土法紅糖”深受廣大消費者的喜愛[5-6]。

紅糖色澤和香氣是紅糖品質(zhì)重要的外在表現(xiàn)，也是衡量紅糖品質(zhì)的重要指標(biāo)。紅糖一般呈紅褐、青褐、黃褐、赤紅、金黃、淡黃、棗紅等顏色，與加工工藝熬煮密切相關(guān)，時間越長顏色越深；不同產(chǎn)地和榨季也對紅糖的色澤有影響[7-8]；紅糖中具有揮發(fā)性香氣成分，成分復(fù)雜，其中有些香氣成分為紅糖的特征香氣成分，與甘蔗生長、紅糖加工、貯藏保鮮等環(huán)節(jié)有關(guān)，各個環(huán)節(jié)差異都會造成酯類、醛類、酮類、醇類、吡嗪類等揮發(fā)性香氣成分的改變，從而導(dǎo)致紅糖香氣發(fā)生變化[9-11]。目前紅糖的品質(zhì)辨別研究主要集中在色、香、味等方面，鮮見紅糖粉末的粗細(xì)程度對顏色及揮發(fā)性香氣成分影響的相關(guān)報道。本試驗選用新臺糖16號為原料，該品種種植時間長、分布廣，在廣西、云南、廣東、福建等蔗區(qū)均有較大種植面積，應(yīng)用色差儀和頂空-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(HS-GC-MS)對不同粒徑的紅糖樣品的顏色和揮發(fā)性香氣成分進行測定，旨在為客觀分析與科學(xué)評價紅糖品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料制備

以甘蔗品種新臺糖16號第2年宿根蔗為原料，3月中旬采收；實驗室采用古法紅糖熬煮生產(chǎn)工藝制成粉末狀紅糖，50 ℃烘干過篩密封保存?zhèn)溆?。紅糖樣品分別經(jīng)40目(粒徑0.425 mm)、60目(粒徑0.250 mm)、80目(粒徑0.180 mm)、100目(粒徑0.150 mm)和粗粒(粒徑>0.425 mm)5種樣本，常溫避光密封存放。

1.2 儀器和設(shè)備

GZX-9246MBE型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；JM-B500型電子天平 浙江諸暨市超澤衡器設(shè)備有限公司；CS-210型彩譜精密色差儀 杭州彩譜科技有限公司；TSQ 9000三重四級桿氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、TriPlus 300頂空自動進樣器 ThermoFisher Scientific公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 顏色測定

采用CS-210型色差儀測定樣品的明亮度L*值、紅色度a*值和黃色度b*值。測定時以不同角度旋轉(zhuǎn)3次，取3次讀數(shù)的平均值，分別記錄L*值、a*值、b*值。

1.3.2 揮發(fā)性香氣成分測定

1.3.2.1 頂空條件

爐溫70 ℃，腔溫80 ℃，傳輸線溫度135 ℃，瓶平衡時間10 min。

1.3.2.2 GC-MS分析條件

色譜柱TG-5SilMS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)； 載氣為高純He(純度>99.999%)；升溫程序：50 ℃保持5.0 min，以5 ℃/min升至165 ℃保持1.0 min，以20.0 ℃/min升至220 ℃保持3.0 min。進樣口溫度：220 ℃；分流比：20∶1。EI 源溫度：280 ℃；質(zhì)譜全掃描方式，掃描范圍40～800 amu。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 紅糖粒徑對顏色的影響

不同粒徑的紅糖顏色見表1。L*值0～100，其中100為白，0為黑，L*值越大代表明亮度越高，不同粒徑樣品的L*值在68.29～85.91之間，不同粒徑的甘蔗紅糖的色澤較亮；a*值的值域正值為紅，負(fù)值為綠，0為中性色，不同粒徑樣品的a*值在3.74～4.89之間，表明所有紅糖樣品的色調(diào)偏向紅色；b*值的值域正值為黃，負(fù)值為藍(lán)，0為中性色，樣品的b*值在13.39～20.86之間，表明所有樣品的色調(diào)偏向黃色。由此可知，不同粒徑的紅糖樣品主要由紅色和黃色構(gòu)成。方差分析表明，粒徑為0.150 mm時L*值明亮度最高，與其他粒徑樣本有顯著性差異；粒徑為0.250 mm的紅糖a*值與粒徑為0.425 mm的紅糖相當(dāng)，與其他粒徑樣本有顯著性差異；粒徑為0.250 mm的紅糖b*值最高，與其他粒徑樣品有顯著性差異。

表1 不同粒徑對紅糖顏色的影響Table 1 Effect of different particle sizes on the color of brown sugar

2.2 不同粒徑紅糖揮發(fā)性香氣成分總峰面積的比較

由圖1可知，紅糖揮發(fā)性香氣成分總峰面積與粒徑大小呈負(fù)相關(guān)，隨著紅糖粒徑的減小，揮發(fā)性香氣成分總峰面積不斷增加，當(dāng)紅糖粒徑為0.150 mm時具有最高的總峰面積。方差分析表明，粒徑為0.150 mm的紅糖揮發(fā)性香氣成分總峰面積最高，與其他粒徑樣品有顯著性差異，說明紅糖越細(xì)其揮發(fā)性香性成分的總峰面積越高，樣品越細(xì)，更有利于揮發(fā)性香氣成分的釋放。

圖1 不同粒徑紅糖揮發(fā)性香氣成分總峰面積的比較Fig.1 Comparison of total peak areas of volatile aroma components of brown sugar with different particle sizes

2.3 不同粒徑紅糖樣品揮發(fā)性香氣成分的比較

不同粒徑紅糖樣品的揮發(fā)性香氣成分見表2，紅糖樣品共檢測出26種揮發(fā)性物質(zhì)，包括8種醇類、11種醛類、4種酮類、1種吡嗪類、1種呋喃類和1種酸類，其中23種為共同的揮發(fā)性物質(zhì)。2-庚烯醛、正己醛和糠醛3種物質(zhì)在不同粒徑中相對含量最高，3種物質(zhì)相對含量在粗粒(>0.425 mm)、0.425 mm、0.250 mm、0.180 mm和0.150 mm中分別占總檢測量的52.15%、46.94%、52.97%、46.45%和50.33%，初步判定上述3種醛類化合物為主要呈香物質(zhì)。

表2 不同粒徑紅糖揮發(fā)性香氣成分(%)的比較Table 2 Comparison of volatile aroma components (%) of brown sugar with different particle sizes

續(xù) 表

2.4 不同粒徑紅糖同一類揮發(fā)性香氣成分相對含量的比較

不同粒徑的紅糖樣品同一類揮發(fā)性香氣成分相對含量見表3。

表3 不同粒徑紅糖同一類揮發(fā)性香氣成分相對含量的比較Table 3 Comparison of relative content of the same volatile aroma component in brown sugar samples with different particle sizes %

醇類揮發(fā)性化合物在不同粒徑的紅糖樣品中差異較大，0.150 mm紅糖中醇類化合物相對含量最高，與其他粒徑有顯著性差異；醛類揮發(fā)性物質(zhì)如壬醛和辛醛具有柑橘類青香味，糠醛則表現(xiàn)出明顯的焦糖香味，這些醛類香氣強度強，對紅糖的整體香氣有較大貢獻，本試驗結(jié)果表明醛類物質(zhì)在不同粒徑的紅糖中相對含量相當(dāng)，無顯著性差異，醛類物質(zhì)占揮發(fā)性香氣總成分的64.43%～69.36%；酮類揮發(fā)性化合物在不同粒徑的紅糖樣品中差異較大，0.150 mm粒徑的紅糖酮類化合物相對含量最高，與其他粒徑有顯著性差異；吡嗪類揮發(fā)性香氣成分香氣濃郁，具有烤香味，對紅糖的特征香氣有顯著貢獻，此類物質(zhì)在不同粒徑的紅糖樣品中差異較大，粗粒中吡嗪類化合物相對含量最高，與0.425 mm和0.250 mm粒徑的紅糖相對含量相當(dāng)，但與0.180 mm和0.150 mm粒徑的紅糖有顯著性差異，結(jié)果表明紅糖粒徑越細(xì)，此類吡嗪類揮發(fā)性香氣成分越低；呋喃類揮發(fā)性物質(zhì)在不同粒徑中差異較大，隨著粒徑越細(xì)，其成分越高，0.150 mm粒徑的紅糖中呋喃類化合物相對含量最高，與其他粒徑有顯著性差異；酸類揮發(fā)性香氣成分隨著粒徑越細(xì)其成分越低，在不同粒徑中差異較大，粗粒中酸類化合物相對含量最高，與0.425 mm 粒徑的紅糖相對含量相當(dāng)，但與其他粒徑有顯著性差異。

3 討論與結(jié)論

本試驗主要比較了不同粒徑的紅糖顏色和揮發(fā)性香氣成分的差異。結(jié)果表明，不同粒徑的紅糖色澤較亮，主要由紅色和黃色構(gòu)成，0.150 mm粒徑的紅糖L*值明亮度最高，與其粒徑有顯著性差異，60目紅糖的a*值與40目的相當(dāng)，與其他粒徑有顯著性差異，0.250 mm粒徑的紅糖b*值最高與其他粒徑有顯著性差異。本試驗與曾欣怡等、徐靈均等[12]報道的紅糖樣品色澤因品種及產(chǎn)地不同具有明顯差異，整體L*值較大，明亮度較高，和紅糖的主色調(diào)為紅、黃色基本吻合。

研究表明傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的紅糖香味中保留了原料甘蔗蔗汁的清香、紅糖的蜜香及低溫烘焙過程中產(chǎn)生的淡焦香，其風(fēng)味主要是因為甘蔗中含有的氨基酸和糖類物質(zhì)經(jīng)美拉德反應(yīng)產(chǎn)生。我國學(xué)者通過對紅糖風(fēng)味的色譜分析，研究發(fā)現(xiàn)紅糖風(fēng)味物質(zhì)成分主要以酮類、醇類、酯類為主，揮發(fā)性物質(zhì)以呋喃、糠醛、吡喃酮等衍生物居多[13]。吡嗪類化合物香氣濃，具有烤香味，對香氣有較大貢獻，是典型的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，對紅糖的典型香氣特征有顯著貢獻。大多數(shù)吡嗪是在加熱煮沸過程中通過美拉德反應(yīng)形成的。醛類物質(zhì)在紅糖揮發(fā)性香氣成分中含量最高，壬醛和辛醛呈現(xiàn)出柑橘類青香味，糠醛則表現(xiàn)出明顯的焦糖香味。這些醛類大多具有較高香氣強度，對紅糖的整體香氣有較大貢獻。不同粒徑的紅糖樣品中共檢測出26種揮發(fā)性香氣物質(zhì)，其中23種為共同的揮發(fā)性香氣物質(zhì)；紅糖揮發(fā)性香氣成分的總峰面積與粒徑呈負(fù)相關(guān)，紅糖越細(xì)，揮發(fā)性香氣成分越高。醛類物質(zhì)中2-庚烯醛、正己醛和糠醛3種物質(zhì)在不同粒徑中相對含量最高，占總檢測量46.45%～52.97%，醛類化合物為主要的呈香物質(zhì)，但粒徑的大小對醛類含量的影響不大；揮發(fā)性香氣成分中醇類、酮類和呋喃類含量與紅糖粒徑呈負(fù)相關(guān)，紅糖越細(xì)，其含量越高；揮發(fā)性香氣成分中吡嗪類和酸類與紅糖粒徑呈正相關(guān)，紅糖越細(xì)，其含量越低。