19種調(diào)料的熱值測(cè)定及聚類分析

高錦紅

(渭南師范學(xué)院 化學(xué)與材料學(xué)院，陜西 渭南 714000)

19種調(diào)料的熱值測(cè)定及聚類分析

高錦紅

(渭南師范學(xué)院 化學(xué)與材料學(xué)院，陜西 渭南 714000)

利用氧彈熱量計(jì)測(cè)定了19種常見(jiàn)調(diào)料的熱值并進(jìn)行了熱值聚類分析。測(cè)定結(jié)果表明19種調(diào)料的熱值在18.62～26.21 kJ/g之間，其中香果的熱值最大，山奈的熱值最小。聚類分析能將19種調(diào)料按其熱值進(jìn)行很好的分類，是一種簡(jiǎn)單、方便、準(zhǔn)確的分類分析方法。

熱值；調(diào)料；聚類分析

“民以食為天，食以味為先”，調(diào)味品在日常飲食中起調(diào)節(jié)味道的作用，滿足人們對(duì)食品味道的要求?；ń贰⒏山?、丁香、辣椒、八角、桂皮、小茴香、孜然、胡椒、肉蔻等調(diào)味料是我國(guó)傳統(tǒng)調(diào)料中最主要的香辛料，廣泛應(yīng)用于食品烹飪和食品加工中，在烹飪加工中添加香味調(diào)料，用以改善或增加菜點(diǎn)的香氣，或掩蓋原料中的不良?xì)馕?。烹飪中使用的都是植物性天然香味調(diào)料，在菜肴的烹飪和食品加工過(guò)程中，雖然調(diào)料攝入量較低、提供的膳食能量低，但在營(yíng)養(yǎng)上有著不可替代的作用，香辛料具有抗氧化、消炎、抑菌和調(diào)節(jié)人體功能及醫(yī)用價(jià)值[1,2]。香辛料作為藥食兩用的植物，和一般食品相比具有一定的特殊價(jià)值，盡管食用過(guò)程中用量非常小，但對(duì)人體的健康有著重要影響。近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)各種香辛料的呈香物質(zhì)等有機(jī)成分研究很多[3,4]，而對(duì)其熱值方面的研究很少。

熱值是能量的尺度，可作為植物生長(zhǎng)狀況的一個(gè)有效指標(biāo)，其含量可作為植物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的標(biāo)志之一。熱值測(cè)定中，氧彈量熱法是一種準(zhǔn)確測(cè)定物質(zhì)燃燒熱或生物質(zhì)發(fā)熱量的標(biāo)準(zhǔn)方法。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于食品熱值測(cè)定分析方面的研究較多[5-10]，而關(guān)于調(diào)味料熱值測(cè)定分析方面的報(bào)道則不多，因此，對(duì)常見(jiàn)香味調(diào)料的熱值進(jìn)行測(cè)定分析具有一定的意義。本文以19種常見(jiàn)香味調(diào)料作為研究對(duì)象，用氧彈量熱計(jì)進(jìn)行熱值測(cè)定，并利用熱值測(cè)定結(jié)果進(jìn)行聚類分析，為常見(jiàn)調(diào)料的分析研究提供一定的實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與材料

1.1.1 儀器

SHR-15B燃燒熱實(shí)驗(yàn)裝置 南京格力電子設(shè)備廠；101-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠；電子天平 上海精細(xì)科學(xué)有限公司。

1.1.2 試劑

苯甲酸(AR)；點(diǎn)火絲(康銅絲)；藥用膠囊(西安金花制藥，批號(hào)150729)。

1.1.3 材料

19種調(diào)味料(山奈、孜然、白扣、草寇、沙仁、生姜、花椒、桂皮、香葉、畢卜、胡椒、辣椒、甘草、小茴香、香果、白芷、草果、八角、花椒葉)均購(gòu)自當(dāng)?shù)爻小?/p>

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

燃燒熱是指1 mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量。而完全燃燒是指可燃性物質(zhì)中的碳生成CO2(g)、氫生成H2O (L)、硫生成SO2(g)、氮生成N2(g)等。燃燒熱通常在恒容或恒壓情況下測(cè)定。試驗(yàn)原理參照文獻(xiàn)[11]。本實(shí)驗(yàn)采用氧彈熱量計(jì)測(cè)量19種調(diào)味料的恒容燃燒熱，公式為：

mQV=W卡ΔT-Q點(diǎn)火絲Δm點(diǎn)火絲-Q膠囊m膠囊。

式中：m為待測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量(g)，QV為待測(cè)物質(zhì)的恒容燃燒熱，W卡為熱量計(jì)水當(dāng)量；ΔT為燃燒前后溫度的變化值，Q點(diǎn)火絲為點(diǎn)火絲的燃燒熱(Q點(diǎn)火絲=3140 J/g)，Δm點(diǎn)火絲為燃燒絲參加反應(yīng)的實(shí)際質(zhì)量。

1.3 樣品處理

將19種調(diào)料先用去離子水洗去表面灰塵，然后置于80 ℃烘箱烘至恒重，粉碎后備用。

1.4 熱值測(cè)定

每種調(diào)料的取樣量在0.3～0.5 g之間，用熱量計(jì)測(cè)定其熱值含量，儀器采用南京桑力電子設(shè)備廠生產(chǎn)的SHR-15B型電腦氧彈式熱量計(jì)。

對(duì)樣品的前期處理可用膠囊作載體。用濾紙包裹或壓片3種選擇，本實(shí)驗(yàn)采取膠囊作載體方式，選取密封良好的藥用空膠囊作載體，將裝好分析樣本的膠囊置于氧彈，接好點(diǎn)火絲，將氧彈裝好，充入氧氣，測(cè)其燃燒熱值，具體實(shí)驗(yàn)步驟可參照文獻(xiàn)[11]。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱量計(jì)水當(dāng)量W卡

本文以苯甲酸作為標(biāo)準(zhǔn)物來(lái)測(cè)定熱量計(jì)的水當(dāng)量。實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)利用1.2中的公式進(jìn)行處理，求得熱量計(jì)的水當(dāng)量W卡=14.59 kJ/℃，按同法平行測(cè)3次，測(cè)出熱量計(jì)水當(dāng)量的3次平均值為：W卡=14.88 kJ/℃

2.2 空膠囊的熱值

取空膠囊殼精確稱其質(zhì)量，參考文獻(xiàn)[11]中的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行膠囊殼燃燒熱值的測(cè)定。空膠囊的熱值平行測(cè)定3次，測(cè)定數(shù)據(jù)利用1.2中的公式進(jìn)行計(jì)算，空膠囊熱值的平均值為Q膠囊=21.30 J/g。

2.3 19種調(diào)料樣本的ΔT曲線

熱值測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，樣品燃燒前后溫度的變化值ΔT不能直接準(zhǔn)確測(cè)量，需用雷諾圖校正法進(jìn)行處理。19種調(diào)味料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)分別擬合出每種調(diào)味料樣本燃燒時(shí)的ΔT，所有數(shù)據(jù)用Excel軟件進(jìn)行繪圖，ΔT曲線見(jiàn)圖1。

圖1 19種調(diào)料的ΔT曲線圖

2.4 19種調(diào)料的熱值結(jié)果

利用1.2中的公式計(jì)算出19種調(diào)味料的熱值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。表1中△T表示溫度變化，QV表示分析樣品恒容燃燒熱。

表1 19種調(diào)料的熱值結(jié)果

續(xù) 表

由表1可知，19種調(diào)味料中香果的熱值最大，山奈的熱值最小，19種調(diào)味料熱值大小順序?yàn)椋合愎?孜然>八角>草寇>香葉>花椒>小茴香>桂皮>辣椒>畢卜>胡椒>生姜>草果>花椒葉>白扣>白芷>甘草>沙仁>山奈。不同調(diào)味料中因含功能物質(zhì)、蛋白質(zhì)、氨基酸、多肽、低聚肽、揮發(fā)酸等主要成分及微量元素的含量不同，每個(gè)分析樣本所具有的熱值也不同，調(diào)味料的熱值因其化學(xué)組成、有機(jī)成分含量、種類等的不同而有所差異。

2.5 熱值聚類分析

為進(jìn)一步分析19種調(diào)料樣本之間熱值的相關(guān)性，利用計(jì)量學(xué)中的聚類分析法，對(duì)19種調(diào)料樣本根據(jù)其熱值大小進(jìn)行聚類分析，聚類分析過(guò)程可用統(tǒng)計(jì)軟件在計(jì)算機(jī)上完成。根據(jù)表1中熱值測(cè)定結(jié)果，利用MATALB統(tǒng)計(jì)軟件完成聚類分析過(guò)程，并繪制出樣本聚類譜系圖(見(jiàn)圖2)。

圖2 19種調(diào)料熱值聚類譜系圖

圖2中1～19樣本號(hào)依次代表山奈、孜然、白扣、草寇、沙仁、生姜、花椒、桂皮、香葉、畢卜、胡椒、辣椒、甘草、小茴香、香果、白芷、草果、八角、花椒葉。

由圖2可知，19種調(diào)味料的聚類結(jié)果為(歐氏距離近接3時(shí))：圖2中1，3，5，13，16號(hào)樣聚為一類，說(shuō)明山奈、白扣、沙仁、甘草和白芷的熱值相近，說(shuō)明這些樣本的化學(xué)成分及含高能物質(zhì)等之間存在一定的相關(guān)性，從其藥理性質(zhì)看這幾種調(diào)料均屬溫性植物，山奈性溫，味辛，用于急性腸胃炎、腹痛泄瀉、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和跌打損傷等；白扣性溫味辛，具有理氣、消食、止嘔的作用；砂仁，性溫能辛，能化濕開胃、溫脾止瀉、理氣安胎；甘草性平味甘，具有益氣健脾、祛痰止咳、清熱解毒、緩急止痛、調(diào)和諸藥之功能；白芷性溫味辛，具有祛風(fēng)、燥濕、消腫和止痛作用。

圖2中6，8，10，11，12，14，17，19號(hào)樣聚為一類，說(shuō)明生姜、桂皮、畢卜、胡椒、辣椒、小茴香和花椒葉的熱值相近。表明這幾種調(diào)料中的化學(xué)成分、微量元素含量及含能物質(zhì)等方面存在一定的相關(guān)性，從藥理性質(zhì)分析，生姜味辛、性微溫，具有發(fā)汗解表、溫中止嘔、溫肺止咳和解毒的功效，為芳香性辛辣健胃藥，有溫暖、發(fā)汗、止嘔、解毒和溫肺止咳等作用；桂皮味辛甘、性熱，具有暖脾胃、除積冷、通脈止痛和止瀉的功效；畢卜能溫中散寒、下氣止痛；胡椒性溫味辛，有溫中下氣、消痰解毒的功效；辣椒溫中，具祛風(fēng)行血、散寒解郁等作用；小茴香性溫味辛，能散寒止痛、理氣中和、溫腎暖肝，能增強(qiáng)胃腸運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)氣體排出，減輕疼痛，可作驅(qū)風(fēng)劑?；ń啡~性熱味辛，具有一定的麻味、增香辛和除腥減膻的作用，但花椒葉熱值比果皮熱值較低，這與同一植物的不同器官所具有含能物質(zhì)不同有關(guān)；草果性溫味辛，具有燥濕除寒、祛痰截瘧、消食止吐等功效。

圖2中2，15號(hào)樣聚為一類，說(shuō)明孜然和香果的熱值相近，孜然和香果在調(diào)味品中屬熱性調(diào)料，其熱值在測(cè)定結(jié)果中也相對(duì)較高，這與實(shí)際相符，也表明本研究中聚類分析方法較準(zhǔn)確。從二者的藥理性質(zhì)來(lái)看，孜然性溫、味辛，可增強(qiáng)人體免疫功能，并改善肝功能，減少腸胃脹氣；香果性溫，能散瘀消腫、止血止痛、解毒。在19種分析樣本中，二者的熱值相對(duì)較高，說(shuō)明孜然和香果這兩種調(diào)料中具含能物質(zhì)的含量分配相對(duì)較高。

圖2中4，7，9，18號(hào)樣聚為一類，說(shuō)明草寇、花椒、香葉和八角的熱值較為相近，也說(shuō)明這些樣本中含能物質(zhì)的含量存在一定的相關(guān)性，從各自藥理性質(zhì)進(jìn)行分析：草寇性溫味辛，具有燥溫祛寒、除痰截瘧和健脾暖胃的功效，多用于心腹冷痛、胸腹脹滿、痰間斷積滯、消化不良、嘔吐腹瀉；花椒性熱味辛，具有局麻、鎮(zhèn)痛、抗炎、抑菌、抗氧化、抗腫瘤等藥理活性；八角性溫、氣香，能促進(jìn)人體消化吸收，有助于提升人體免疫力；香葉性溫、味辛、氣香，能治風(fēng)濕、疝氣等。

從以上分析方法看，聚類分析法用于樣本數(shù)多的分類分析，是一種簡(jiǎn)單、直觀的分類方法，該方法簡(jiǎn)單方便、結(jié)果準(zhǔn)確直觀，此法也可用于相關(guān)食品的分類分析研究，是一種較好的分類鑒別分析方法。

3 結(jié)論

隨著生活水平的提高，烹飪中使用植物天然香味調(diào)料越來(lái)越多，正確了解和使用香味調(diào)料，可以使菜點(diǎn)獲得較好的香氣，有助于進(jìn)餐者的食欲。植物調(diào)料的熱值可作為調(diào)料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的標(biāo)志之一，所以對(duì)調(diào)料的熱值進(jìn)行測(cè)定分析有利于調(diào)料的合理利用和相互搭配，不僅能夠讓飯菜更加美味，還能提高其所具有的養(yǎng)生功效及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。不同植物調(diào)料中由于含能物質(zhì)、微量元素含量不同，其所含熱值也不同。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示19種調(diào)味料的熱值在18.62～26.21 kJ/g之間，其中香果和孜然的熱值相對(duì)較高，山奈、沙仁、甘草、白芷的熱值相對(duì)較小，白扣、生姜、畢卜、胡椒、草果、花椒葉的熱值較為相近。本研究能為人們合理利用和搭配調(diào)味料及調(diào)味料的藥用分析方面提供一定的參考依據(jù)，也為調(diào)味料的熱值分析研究提供一定的實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)。

[1]郭松年,馮歆軼,劉惠,等.10種調(diào)料中有毒性和必需金屬元素含量分析[J].中國(guó)調(diào)味品,2011,36(8):95-97.

[2]毛羽揚(yáng).香味調(diào)料在烹飪中的作用[J].中國(guó)調(diào)味品,2000(9):23-24.

[3]霍軍生,秦國(guó)疆.調(diào)味品的營(yíng)養(yǎng)化技術(shù)[J].中國(guó)釀造,2014,33(9):1-4.

[4]趙秀玲.八角茴香天然活性成分最新研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2012(19):370-376.

[5]馮然軍,栗智.幾種食物植物油熱量的測(cè)定[J].光譜實(shí)驗(yàn)室,2013,30(6):3322-3325.

[6]劉宇,呂慧英,李高陽(yáng),等.氧彈式量熱儀快速測(cè)定餅干的熱量值[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2015(7):85-87.

[7]曲世超,陳溪,黃大亮,等.氧彈量熱儀測(cè)定食品熱值[J].檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊,2013,12(1):38-57.

[8]鄭億青,張來(lái)林,李興軍,等.海谷物和油料比熱測(cè)定的研究進(jìn)展[J].糧油食品科技,2014,22(4):89-94.

[9]高錦紅.常見(jiàn)豆類的熱值測(cè)定與分析[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2015,41(10):160-162.

[10]復(fù)旦大學(xué).物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)(第3版)[M].北京：高等教育出版社,2004:34-39.

[11]李清秀,賀峰,王海東,等.中菜常用香辛調(diào)料性質(zhì)及調(diào)味作用研究[J].中國(guó)調(diào)味品,2010,35(7):111-113.

Determination of Calorific Values of 19 Different Spices and Cluster Analysis

GAO Jin-hong

(College of Chemistry and Materials, Weinan Normal University, Weinan 714000, China)

Use oxygen bomb calorimeter to determine the calorific values of 19 different spices and the cluster analysis is adopted. The results show that the calorific values of 19 different spices are in the range of 18.62～26.21 kJ/g, the calorific value of allspice is the highest, while the calorific value ofKaempferiagalangais the lowest. The cluster analysis can classify 19 kinds of spices according to their calorific values, which is a simple, convenient and accurate classification analysis method.

calorific value;spices;cluster analysis

2017-01-10

陜西省教育廳項(xiàng)目(15JK1239)；渭南師范學(xué)院一般項(xiàng)目(16YKS002)；渭南師范學(xué)院特色學(xué)科項(xiàng)目(14TSXK04)

高錦紅(1974-)，女，副教授，主要從事物理化學(xué)方面的研究。

TS207.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.07.027

1000-9973(2017)07-0129-04