2種檳榔干果風味品質(zhì)的比較

王 斌，楊大偉*，李宗軍*

（湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院，湖南 長沙 410128）

檳榔是四大嗜好品之一，頗受特定人群喜愛，尤其以青果和煙果2 種檳榔最受消費者歡迎。但2 種檳榔品質(zhì)差異較大。其中，青果檳榔口感柔和，咀嚼硬度低，而煙果檳榔煙熏風味濃，“后勁”足，咀嚼硬度更高。對于食品來說，這種品質(zhì)的差異可能與其原料的特性、加工工藝等的不同相關。而現(xiàn)有的加工過程中，二者的工藝無明顯差異[1]。因此，最主要原因可能是原料特性的差異：青果檳榔采用熱風烘干的青果為原料，而煙果檳榔所用原料為煙熏烘干的煙果。當前，為揭示原料特性對檳榔品質(zhì)的影響，一些研究者對青果和煙果的品質(zhì)差異進行探究。如李智等[2]通過質(zhì)構儀比較二者的硬度、彈性等質(zhì)構特性，發(fā)現(xiàn)煙果的硬度、彈性和咀嚼性顯著高于青果。吳碩等[3]對煙熏工藝檳榔質(zhì)構特性的影響進行研究，結果表明煙熏干燥的溫度、風速和濕度對煙果的硬度和咀嚼性有顯著影響。但這些研究主要圍繞檳榔的質(zhì)構特性進行，而對青果和煙果風味品質(zhì)的研究鮮有報道。因此，從風味角度闡述二者的品質(zhì)差異具有重要意義。

風味即滋味和氣味，是食品的重要品質(zhì)，直接影響著食品的可接受性[4]。當前，對風味的研究主要從滋味物質(zhì)以及揮發(fā)性成分兩方面進行。在滋味物質(zhì)方面，不同種類食品之間相差較大，在水果等植物性食品中，可滴定酸和可溶性糖被認為是最主要的滋味物質(zhì)，其構成和含量水平是決定食品甜酸風味的關鍵因素[5]。在揮發(fā)性成分研究方面，頂空-固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）聯(lián)用技術以其快速、靈敏、準確的特點，近年來被廣泛應用于各種食品揮發(fā)性成分的研究[6-9]。另外，由于食品的風味成分復雜，選擇一種合適的統(tǒng)計分析方法對其進行全面、客觀、綜合的分析也十分重要，而主成分分析法能夠?qū)碗s的數(shù)據(jù)簡單化，并克服單一風味成分評價或閾值評價的弊端，近年來已被逐漸用于食品風味成分的分析。因此，本實驗擬對青果、煙果以及鮮果3 種檳榔樣品的可溶性糖和可滴定酸等滋味物質(zhì)進行測定，同時結合HS-SPME-GCMS技術對其揮發(fā)性成分等氣味物質(zhì)進行分析。在此基礎上，利用主成分分析法綜合比較其風味品質(zhì)，揭示青果和煙果的風味差異，從干果原料差異方面為青果檳榔和煙果檳榔風味差異的形成原因提供參考，為檳榔風味品質(zhì)的控制及提升提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮果檳榔采于海南省文昌市，采用環(huán)保生態(tài)檳榔煙熏烘烤設備60 ℃煙熏烘干制成煙果，采用5HR-12型檳榔烤房60 ℃熱風烘干制成青果。對照用鮮果檳榔采樣后于－80 ℃保存。

氫氧化鈉、鹽酸、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、無水乙醇、甲基紅、酚酞等均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設備

DHG-9240A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海飛越實驗儀器有限公司；50/30 μm二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）萃取頭、20 mL樣品瓶 美國色譜科公司；7890A-5975C GC-MS聯(lián)用儀、HP-5MS毛細管色譜柱（30 m×250 μm，0.25 μm） 美國安捷倫科技公司；KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；5HR-12型檳榔烤房 湖南意歌生態(tài)科技有限公司；環(huán)保生態(tài)檳榔煙熏烘烤設備 海南賓萃投資有限公司；DE-500g萬能高速粉碎機 浙江紅景天工貿(mào)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 可溶性糖、可滴定酸含量及糖酸比的測定

檳榔樣品去除果核，將果肉切碎混勻。參照GB/T 12293—1990《水果、蔬菜制品 可滴定酸度的測定》測定可滴定酸含量，參照GB/T 6194—1986《水果、蔬菜可溶性糖測定法》測定可溶性糖含量。糖酸比采用可溶性糖含量與可滴定酸含量的比值表示。

1.3.2 揮發(fā)性成分的測定

1.3.2.1 樣品處理

鮮果、青果和煙果檳榔樣品去核，取果肉部分制樣。青果和煙果粉碎備用，鮮果用研砵研碎備用。

1.3.2.2 揮發(fā)性成分萃取

準確稱取5.0 g檳榔樣品于20 mL萃取瓶中，密封后置于55 ℃水浴鍋預熱5 min，再插入老化好的SPME萃取頭，將石英纖維頭推出暴露在樣品瓶頂空中，在此溫度下繼續(xù)水浴30 min，取出萃取頭，插于GC-MS進樣口250 ℃解吸5 min，采用GC-MS聯(lián)用檢測揮發(fā)性成分。

1.3.2.3 GC條件

色譜柱：HP-5MS毛細管柱（30 m×250 μm，0.25 μm）；載氣：高純氦氣（純度為99.999%）；流速：1.664 7 mL/min；升溫程序：40 ℃保持3 min，然后以5 ℃/min升至200 ℃，再以10 ℃/min升至240 ℃，保持5 min；進樣方式：不分流。

1.3.2.4 MS條件

電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；MS四極桿溫度150 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 45～550。

1.3.2.5 定性定量分析

定性分析：檢測信息用NIST08.L譜庫檢索，結合文獻資料，對樣品中各揮發(fā)性物質(zhì)進行核對和確認（相似度≥80）；定量分析：采用峰面積歸一化法計算各揮發(fā)性成分的相對含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 21.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對特征風味成分進行主成分分析。以風味物質(zhì)累計貢獻率達到95%以上為標準，依據(jù)主成分特征向量和主成分的方差貢獻率得出檳榔風味品質(zhì)的評價模型，根據(jù)該模型計算出不同檳榔樣品的風味品質(zhì)的綜合得分[10]。其余數(shù)據(jù)采用Excel 2007統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 檳榔樣品可溶性糖和可滴定酸含量比較

表1 3 種檳榔樣品中可溶性糖和可滴定酸含量Table 1 Contents of total sugars and total acids in three areca nut samples%

由表1可知，以鮮果樣品為對照，隨著干制后檳榔水分含量的降低，青果和煙果中可溶性糖、可滴定酸含量都顯著升高，且煙果可滴定酸含量顯著高于青果（P＜0.05），這可能因為煙果在煙熏過程中會大量吸收熏煙中的酚類和有機酸，使其可滴定酸含量遠高于未經(jīng)煙熏的青果。煙果過高的酸度不利于檳榔風味品質(zhì)，在后期加工過程中需用大量堿處理以調(diào)和其酸味和澀味。另外，由于青果和煙果的可溶性糖含量無顯著差異，使得煙果的糖酸比顯著低于青果（P＜0.05）。糖酸比很大程度上決定了果類及其制品的滋味[11-12]。由表1可知，青果、鮮果的糖酸比之間無顯著性差異，而煙果糖酸比顯著低于青果、鮮果。說煙熏干燥可使煙果可滴定酸含量顯著升高，導致其糖酸比降低，而熱風干燥對青果的糖酸比影響較小，使其較好保留了鮮果檳榔本身的糖酸比例。因此，青果檳榔相比于煙果檳榔，口感更加柔和、甜潤[13]。

2.2 檳榔樣品揮發(fā)性成分比較

3 種檳榔樣品經(jīng)HS-SPME-GC-MS法分離鑒定，得揮發(fā)性成分總離子圖見圖1，對比譜庫解析后，得各樣品揮發(fā)性成分及相對含量見表2。

圖1 3 種檳榔樣品揮發(fā)性成分GC-MS總離子流圖Fig. 1 GC-MS total ion chromatograms of volatile aroma components in three areca nut samples

表2 檳榔揮發(fā)性成分GC-MS分析結果Table 2 Analysis of volatile compounds in different areca nuts by GC-MS

續(xù)表2

續(xù)表2

如表2所示，3 種檳榔樣品中共檢測鑒定出醛類、酚類、烴類、醇類、醚類、酮類、酯類、萘類等95 種揮發(fā)性成分。比較3 種檳榔樣品揮發(fā)性成分檢測結果，差異明顯。青果、煙果中分別鑒定出37、46 種揮發(fā)性成分，均高于鮮果中的29 種。說明干燥處理豐富了檳榔揮發(fā)性成分，且煙熏干燥對檳榔揮發(fā)性成分的增加效果更佳。

從揮發(fā)性成分的組成及相對含量來看，鮮果的主要揮發(fā)性成分是醛類、烴類和酚類，相對含量分別為10.66%、4.00%和1.25%，青果的主要揮發(fā)性成分與鮮果相近，也以醛類（10.81%）、酚類（9.71%）和烴類（2.84%）相對含量最高。而煙果中的主要揮發(fā)性物質(zhì)為酚類，相對含量達70.86%，遠高于其他類揮發(fā)性成分。說明煙熏干燥對檳榔揮發(fā)性成分的影響較大，而熱風干燥對檳榔揮發(fā)性成分改變相對小，從而使青果較好保留了檳榔本身的揮發(fā)性成分。青果和煙果揮發(fā)性成分組成和含量的巨大差異，使二者形成了各自獨特的揮發(fā)性風味特征。

2.2.1 酚類物質(zhì)

表3 不同種類揮發(fā)性成分在3 種檳榔中的分布Table 3 Distribution of different volatile compounds in three areca nut samples

酚類是3 種檳榔樣品中差異最大的一類揮發(fā)性成分。如表3所示，鮮果和青果中分別檢出酚類5 種（1.25%）和10 種（9.71%），而煙果中檢出酚類多達23 種（70.86%），與鮮果和青果相比，煙果中的酚類物質(zhì)種類和相對含量都大幅增加。這可能與其獨特的干燥工藝有關，在煙熏干燥時，為賦予檳榔濃郁的“煙熏味”，在干燥的前半段，需使煙熏爐內(nèi)維持很高的相對濕度，使其緩慢“燜干”，讓熏煙成分充分滲入檳榔內(nèi)部，而酚類物質(zhì)即是熏煙中含量最高的有機成分之一[14]，在煙熏干燥過程中會緩慢滲入煙果內(nèi)部，從而使其酚類的相對含量顯著增加。同時，酚類物質(zhì)也是煙熏制品中最重要的特征性成分，對煙熏制品的煙熏風味貢獻最大[15]。煙果中相對含量最高的幾種酚類為4-甲基愈創(chuàng)木酚（11.34%）、4-乙基愈創(chuàng)木酚（9.45%）、4-甲基苯酚（9.43%）、2,6-二甲氧基苯酚（6.88%）、苯酚（5.91%）、愈創(chuàng)木酚（5.60%）、2,4-二甲基苯酚（4.22%）、鄰甲酚（3.89%）和丁香酚（2.75%），其中苯酚、愈創(chuàng)木酚、4-甲基愈創(chuàng)木酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚及丁香酚等都是關鍵性煙熏風味成分，也是熏煙中的主要酚類物質(zhì)[14]，在許多煙熏制品中都有大量檢出[16-17]，并對產(chǎn)品煙熏風味的形成起到了重要作用，而這些酚類成分在青果和鮮果中相對含量較低甚至未檢出。說明煙果中這些具有特征煙熏風味的酚類物質(zhì)種類及相對含量的大幅增加，有利于煙果形成區(qū)別于青果和鮮果的特殊煙熏風味。

2.2.2 醛類物質(zhì)

結合表2、3可知，煙果中僅檢出苯甲醛1 種醛類物質(zhì)，相對含量為0.26%，青果中檢出苯甲醛、苯乙醛、壬醛和2,3-二氫-2,2,6-三甲基苯甲醛4 種醛類物質(zhì)，總相對含量達10.81%，鮮果中檢出2-己烯醛、苯甲醛和苯乙醛等8 種醛類物質(zhì)，總相對含量為10.66%。與鮮果相比，煙果中醛類物質(zhì)種類和相對含量驟降，這可能與煙果中豐富的酚類有關，苯酚等酚類物質(zhì)可與醛類發(fā)生酚醛反應生成酚醛聚合物，從而使煙果中的醛類物質(zhì)減少[18]。而青果中的醛類物質(zhì)種類雖然有所減少，但其總相對含量變化不大，是青果中相對含量最高的揮發(fā)性成分，對青果的風味具有重要貢獻。其中苯甲醛、苯乙醛和壬醛等在青果中的相對含量較高，分別為8.72%、1.09%和0.80%，苯甲醛具有堅果的香氣，壬醛具有玫瑰、柑橘等香氣[19]，有利于青果清香風味的形成。醛類還可與其他成分綜合作用形成較強的風味效應，而且其閾值一般很低[17]，因此，青果中相對含量較高的這些醛類物質(zhì)，對其不同于煙果“煙熏味”的清香風味形成具有積極作用。

2.2.3 烴類、酯類、酮類、醇類等其他成分

如表3所示，青果、煙果和鮮果中分別檢出烴類10（2.84%）、9 種（2.81%）和10 種（4.00%）。雖然青果和煙果中烴類總相對含量接近，但二者共有烴類僅2 種。且如派烯、雙戊烯等香料風味前體物質(zhì)，在青果和鮮果中相對含量較高，而在煙果中卻未檢出。此外，在青果中檢出煙酸甲酯（0.05%）、鄰苯二甲酸二異丁酯（0.29%）和棕櫚酸甲酯（0.37%）3 種酯類物質(zhì)；煙果中只檢出鄰仲丁基苯基甲基氨基甲酸酯（0.12%）1 種酯類物質(zhì)；而鮮果中檢出14-甲基十五烷酸甲酯（0.03%）和鄰苯二甲酸二丁酯（0.03%）2 種酯類物質(zhì)。酯類化合物一般具有某種特殊的香味，對食品香味有增強及潤和作用[20]。青果中酯類相對含量高于鮮果，說明干燥處理有利于檳榔中酯類物質(zhì)生成，特別是熱風干燥后青果中酯類物質(zhì)較大幅度的增加，可增強青果的酯香味。酮類化合物在鮮果中種類少、相對含量低，青果中相對含量也很低，但在煙果中相對含量達到3.48%，其中相對含量最高的3-甲基-1,2-環(huán)戊二酮，其具有堅果樣甜香味，被廣泛用于冰激凌、糕點、糖果等食品中。此外，桉葉油醇、苯乙醇等醇類成分在青果中相對含量較高，在煙果中卻未檢出。桉葉油醇具有清涼的香味和樟腦的特有味道，苯乙醇具有清甜的玫瑰樣花香，在蘋果、香蕉、草莓等果實中都有存在[21]。這些醇類成分與其他揮發(fā)性香氣成分一起促進了青果清香風味的形成。因此，烴類、酯類、酮類和醇類等物質(zhì)的組成和含量差異也會對青果和煙果風味有一定影響。

2.3 檳榔特征風味物質(zhì)的主成分分析

在青果、煙果和鮮果3 種檳榔樣品中共檢測鑒定出9 大類揮發(fā)性成分，加上主要滋味物質(zhì)可溶性糖和可滴定酸，共11 類特征風味物質(zhì)，且不同檳榔樣品中每類物質(zhì)的含量都不相同。為選擇有代表性的成分作為反映檳榔風味物質(zhì)整體作用的指標，以綜合評價檳榔的風味品質(zhì)差異，對其11 類特征風味物質(zhì)進行主成分分析[22-24]。

2.3.1 檳榔風味品質(zhì)主成分評價模型的構建

經(jīng)SPSS 21.0軟件分析，得主成分特征值及貢獻率見表4，選取特征值大于1的2 個成分為主成分，第1主成分和第2主成分的特征值依次為6.144和4.856，其累計方差貢獻率達100.00%，能夠較好地代表原始數(shù)據(jù)所反映的信息，符合主成分分析要求[25]。

表4 主成分的特征值以及貢獻率Table 4 Eigenvalues and contribution rates of principal components

表5 主成分的特征向量與載荷矩陣Table 5 Principal component eigenvectors and loading matrix

主成分的特征向量與載荷矩陣見表5，結合表4、5可知，第1主成分的方差貢獻率為55.854%，主要反映醚類、醇類、酯類、萘類、烴類、可溶性糖和其他類成分的變異信息，第2主成分的方差貢獻率為44.146%，主要反映醛類、酚類、酮類和可滴定酸的變異信息。另外，載荷值可以反映各變量與主成分之間的相關系數(shù)[25]，從表5可以看出，第1主成分與醚類、醇類、酯類、萘類和可溶性糖正相關，與烴類和其他類呈負相關。第2主成分與酚類、酮類和可滴定酸呈正相關，與醛類呈負相關。

根據(jù)表4、5，以F1和F2兩個主成分來代表原來的11 類特征風味成分所表達的原始信息，建立檳榔風味品質(zhì)的評價模型，得出檳榔風味成分的線性關系式分別為：

F1=－0.121X1＋0.044X2－0.023X3＋0.162X4＋0.163X5－0.013X6＋0.169X7＋0.172X8－0.167X9＋0.126X10

F2=－0.131X1－0.189X2＋0.192X3－0.073X4＋0.052X5＋0.193X6－0.046X7＋0.056X9＋0.124X10＋0.193X11

F1和F2分別表示第1主成分和第2主成分的得分值，得分值越高，表示該主成分對檳榔風味貢獻越大。

再將表5中的特征向量進行標準化處理，以不同特征值的方差貢獻率βi（i=1，2，…，k）為加權系數(shù)，利用綜合評價函數(shù)[26-27]F=β1F1＋β2F2＋…＋βkFk，得到檳榔綜合風味品質(zhì)的評價函數(shù)F的表達式為：F=0.531 56F1＋0.468 44F2。

2.3.2 基于主成分評價模型的檳榔風味品質(zhì)比較

根據(jù)F1、F2、F的線性關系式，得3 種檳榔樣品的風味評價綜合得分值，見表6，該得分值可反映不同檳榔樣品風味品質(zhì)的差異。

表6 3 種檳榔主成分綜合得分Table 6 Comprehensive scores of principal components in three areca nut samples

由表6可知，第1主成分得分F1最高的是青果，而煙果和鮮果的得分較低，F(xiàn)1主要反映醚類、醇類、酯類、萘類、烴類、可溶性糖其他類成分的變異信息，說明這幾類成分對青果的風味品質(zhì)貢獻較大；第2主成分F2得分最高的是煙果，而青果和鮮果的得分較低，F(xiàn)2主要反映醛類、酚類、酮類和可滴定酸的變異信息，說明這幾類成分對煙果的風味品質(zhì)貢獻較大。3 種檳榔樣品主成分綜合得分值F的高低，反映出3 種檳榔樣品風味品質(zhì)差異。F值從高到低依次為青果（0.431 65）、煙果（0.390 07）、鮮果（－0.821 72）。說明在該主成分評價模型下，不同檳榔風味品質(zhì)差異明顯。

為進一步明確第1、2主成分中各成分所起的影響作用的異同，根據(jù)檳榔中的11 類特征風味成分在第1、2主成分中的得分，繪制二維投影圖[28-29]。如圖2所示，第1主成分中的7 類風味成分在得分投影圖中聚為2 簇，醇類、萘類、酯類、醚類和可溶性糖聚為一簇，烴類和其他類聚為一簇，說明第1主成分的7 類風味成分對檳榔整體風味品質(zhì)的影響作用可分為2 種。第2主成分中的4 類風味成分在得分圖中聚為2 簇，其中酚類、酮類和可滴定酸聚為一簇，醛類單獨為一簇，說明第2主成分的4 類風味成分對檳榔整體風味品質(zhì)也存在2 種影響。因此，通過的主成分分析，可將11 類風味成分對檳榔整體風味品質(zhì)的影響分為4 種：醇類、萘類、酯類、醚類和可溶性糖為一種；烴類和其他類為一種；酚類、酮類和可滴定酸為一種；醛類單獨為一種。這4 種作用共同形成不同檳榔的風味特征差異。

圖2 不同種類揮發(fā)性成分的第1、2主成分得分投影圖Fig. 2 Scores plot of the first versus second principal components for 11 classes of characteristic flavor compounds

3 結 論

本研究通過對不同檳榔中典型滋味物質(zhì)及揮發(fā)性風味成分的比較分析，發(fā)現(xiàn)青果和煙果中可滴定酸等滋味物質(zhì)及醛類、酚類等揮發(fā)性風味成分差異明顯，從而影響了二者的風味品質(zhì)。在滋味物質(zhì)方面，以鮮果為對照，煙熏干燥的煙果可滴定酸含量顯著增加，使其糖酸比大幅降低，而熱風干燥后的青果糖酸比改變較小，較好保留了鮮果檳榔本身的糖酸比，因此，相比于煙果，青果風味更加柔和甜潤。在揮發(fā)性成分方面，青果、煙果和鮮果中分別鑒定出揮發(fā)性成分37、46 種和29 種。其中，青果的主要揮發(fā)性成分為醛類（10.81%）、酚類（9.71%）和烴類（2.84%），另含少量醚類、醇類、酮類、酯類、萘類，與鮮果中的主要揮發(fā)性成分組成接近；而煙果中的主要揮發(fā)性物質(zhì)為酚類，相對含量達70.86%，遠高于其他類揮發(fā)性成分，具有典型的煙熏制品的風味特征。說明煙熏干燥對檳榔揮發(fā)性成分的影響較大，賦予了煙果的煙熏風味特征，熱風干燥對檳榔主要揮發(fā)性成分改變相對較小，使青果更好地保留檳榔本身的揮發(fā)性風味。另外，通過主成分分析，可將第1、2主成分中反映可滴定酸等11 類風味成分對檳榔整體風味品質(zhì)的影響分為4 種，且在其主成分評價模型下不同檳榔的風味品質(zhì)差異明顯。