芥末油納米乳液的制備及對醬油風味的影響

王慧蓉，張 慜*， 劉亞萍

（1.江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；2.廣東嘉豪食品有限公司，廣東 中山 528447）

納米乳液是一種粒徑介于10～100 nm的乳液，呈半透明狀[1]，基于納米液滴之間的空間穩(wěn)定機制，納米乳液具有比傳統(tǒng)乳液更好的熱力學穩(wěn)定性，相對于微乳，納米乳在溫度和稀釋這兩方面的穩(wěn)定性也更有優(yōu)勢，這種特性對于最終產品的應用具有很重要的意義[1-2]。在過去的20年里，納米乳化技術已迅速發(fā)展為食品行業(yè)中最有前途的技術之一，他的這些特性使其具有了顯著改善許多功能性成分溶解度和生物利用度的潛力[3]，比如相關文獻對類胡蘿卜素、多不飽和脂肪酸和植物固醇的報道[4]。

芥末精油是從十字花科植物芥菜的種子中提取出的天然植物精油，主要成分是異硫氰酸酯（Isothiocyanate， ITCs）， 其中異硫氰酸烯丙酯（Allyl isothiocyanate，AITC）所占比例最大，是由存在于芥菜子中的黑芥子酶水解硫代葡萄糖苷得到的[5-6]。芥末精油具有催淚性的強烈刺激性辣味，對味覺、嗅覺均有刺激作用，味道十分獨特，是日常生活中重要的佐餐調味料，解膩爽口，常用于海鮮和涼拌菜中，具有去腥殺菌作用，它能刺激胃液和唾液的分泌，有增強食欲的功效[7]。但由于芥末精油是揮發(fā)性精油，在貯藏中容易揮發(fā)、氧化或水解而導致?lián)p失變質，使得添加芥末油的食品（如芥末醬、芥末沙拉、芥末調味汁等）保存期達不到預期效果，且純芥末精油具有強烈刺激性氣味，為日常使用帶來諸多不便。而且，國內對芥末產品的需求很多是從日本進口，成本比較高[8]。針對這些情況本文將利用納米乳化技術，將芥末油制備成一種高穩(wěn)定性的O/W型芥末精油納米乳液，并對其配方進行優(yōu)化，納米乳化技術不僅能夠改善芥末精油的水溶性，還能提高芥末精油在貯藏過程中的穩(wěn)定性，其強刺激性也得以改善，從而擴大在食品中的應用范圍。本文將利用兩種先進的味覺分析手段對芥末油納米乳液加入到醬油原油中對其風味產生的影響進行分析，為芥末油納米乳液在調味品中的應用提供可行性依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

芥末精油：廣東嘉豪食品有限公司提供；大豆油：金龍魚精煉一級大豆油；吐溫80：分析純，上海國藥集團滬試；大豆卵磷脂：上海國藥集團沃凱；乙醇：分析純，上海國藥集團滬試；醬油原油：廣東嘉豪食品有限公司提供。

1.2 儀器與設備

超高壓均質機（HPH2000/4-SH5；IKA；Staufen，德國）；磁力攪拌儀：多角度納米粒度激光儀（Nano Brook Omni，紐約，美國）；冷凍離心機（Sigma 2-16PK，SIGMA，德國）；氣相色譜串聯(lián)質譜聯(lián)用儀（1200L/GC-MS-MS，美國瓦里安公司，美國）；電子鼻 （iNose，上海昂申智能科技有限公司，上海，中國）。

1.3 試驗方法

1.3.1 芥末油納米乳液制備方法 前期預試驗已優(yōu)化乳液制備工藝，包括關鍵工藝高壓均質的壓力和均質次數(shù)，以及每個部分配方的加入順序，成熟的制備工藝如圖1所示。

圖1 芥末油納米乳液制備工藝Fig.1 Technical process of preparation of mustard essential oil nanoemulsion

1.3.2 離心穩(wěn)定性測定 取30 mL的乳液倒入50 mL塑料瓶，用蓋密封后在15℃、5 000 r/min條件下離心20 min。觀察相分離、上浮物和沉淀的情況。

1.3.3 ITCs質量分數(shù)測定 ITCs是芥末風味的主要來源，也是各種芥末產品中最不穩(wěn)定成分，其穩(wěn)定性是芥末風味保持的關鍵[9]，故本試驗以異硫氰酸酯的存留率作為評價乳液配方優(yōu)劣的關鍵指標。其含量測定方法如下：

芥末油納米乳液中的異硫氰酸酯與已知濃度的過量哌啶的丙酮溶液發(fā)生均相反應，生成相應的硫脲。用鹽酸溶液滴定過量的哌啶，計算出消耗掉的標準鹽酸體積，從而求出與異硫氰酸酯反應掉的哌啶的量，ITCs的質量分數(shù)的計算公式為[10]

式中：N1為哌啶溶液質量分數(shù)，N2為標準鹽酸溶液質量分數(shù)，V1為測定時加入的哌啶溶液的體積，V2為滴定時所消耗掉的標準鹽酸溶液體積，V0為芥末油的取樣體積，00.099為1 mg當量的ITCs的克數(shù)。

ITCs第28天的存留率，即第28天樣品中ITCs百分含量與第1天的比值。

1.3.4 正交試驗法優(yōu)化芥末油納米乳液配方 在前期單因素試驗的基礎上，以在37℃第28天ITCs存留率為主要評價指標，采用L9（33）正交表，研究吐溫80與大豆卵磷脂質量比、芥末油與大豆油質量比，以及油相質量分數(shù)為影響因素。正交試驗的因素水平如表1所示。

表1 正交試驗因素與水平Table 1 Factors and level in the orthogonal design

1.3.5 芥末油納米乳液對醬油系列產品風味的影響 在正交優(yōu)化試驗的基礎上找出最優(yōu)配方，并按最優(yōu)配方制備出樣品，將該樣品在國家食品添加劑標 準 （GB2760—2011，2760） 的 范 圍 內 ， 以10，20，30，40 g/kg的比例將納米乳液添加到嘉豪公司提供的醬油原油體系中，編號分別為 1，2，3，4。對產品進行高速離心后觀察是否有相分離、上浮物和沉淀的現(xiàn)象。同時結合電子鼻味覺分析系統(tǒng)對1，2，3，4樣品和醬油原油進行風味分析，選取4號樣品與醬油原油通過GC-MS技術進行風味物質對比分析。

1.3.6 GC-MS風味分析 GC條件。色譜柱：TRACE TR-50（30 cm×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：初始溫度40℃，保持3 min，然后以5℃/min升溫至90℃，最后以10℃/min升溫至230℃保持7min；進樣口和檢測器溫度均為250℃；載氣為He，流速0.8 mL/min。

MS條件。EI電離源；離子源溫度：200℃；電子轟擊能量：70 eV；界面溫度：250℃。

1.3.7 電子鼻風味分析 電子鼻條件。樣品氣體流量0.7 L/min，不同樣品進樣前清洗240 s，進樣等待時間10 s，檢測時間180 s，平行樣品間清洗時間60 s，每個樣品測定4個平行，取3次較好的結果。使用S1—S14，14個金屬氧化物傳感器（表2）陣列進行測定。

2 結果與分析

2.1 正交試驗法優(yōu)化芥末油納米乳液配方

由前期單因素試驗知，復合乳化劑比單獨乳化劑更利于乳液的穩(wěn)定性，加入適量大豆油及適量提高油相質量分數(shù)有利于ITCs的保留，在此基礎上，利用正交試驗設計的結果如表3所示。

表2 電子鼻中不同傳感器代表的風味成分Table 2 Flavor components represented by different sensors in electronic nose

表3 L9（33）正交試驗結果Table 3 Results of L9（33） orthogonal experiments

由表3可以看出，各因素的影響順序為：C＞A＞B，即油相質量分數(shù)＞吐溫80與大豆卵磷脂質量比例＞芥末油與大豆油質量比例。在本試驗工藝條件下最佳配方組合為A1B2C2，即使用正交優(yōu)化后所得最優(yōu)配方為吐溫80與大豆卵磷脂質量比例為1.5∶1，芥末油與大豆油質量比例為2∶1，油相添加質量分數(shù)為8%，進行驗證試驗，制備3組芥末油納米乳液，所得樣品第28天ITCs存留率分別為82.8%，83.2%，82.3%，平均值為82.8%，存留率高，樣品具有比前期試驗更好的穩(wěn)定性，驗證了此配方的可行性。

2.2 芥末油納米乳液對食品風味影響

2.2.1 GC-MS風味成分分析 本試驗中使用的醬油原油為廣東嘉豪食品公司用于制備各種調味汁的一種基礎半成品，應公司要求，本試驗在醬油原油的基礎上進一步調配，加入芥末油納米乳液，開發(fā)一種新型芥末調味汁產品，芥末油納米乳液則作為該種產品的最主要芥末風味供體，復配后的新產品在長期貯藏過程中及高速離心后未出現(xiàn)上浮，沉淀以及分層現(xiàn)象，說明該乳液與醬油原油具有良好的互溶性。

根據(jù)GC-MS對醬油原油及對加入芥末油納米乳液后的樣品進行風味對比，由表4及圖2數(shù)據(jù)可知，醬油原油中本身含有豐富的風味物質，比例最大的為乙基麥芽酚、亞硝基甲烷。加入芥末油納米乳液，對醬油原油的風味影響較大，異硫氰酸烯丙酯、2-硫氰酸烯丙酯成為主要風味成分，該兩種成分為芥末中典型風味物質，可見，芥末油納米乳液是一種良好的芥末風味供體。但是，亦可看出醬油原油中的一些風味在加入芥末油納米乳液后檢測值變小或消失，說明芥末油納米乳液的風味比較強烈，醬油中原有的一些風味被掩蓋，這與芥末油納米乳液添加量較大有關。在后期調配中可根據(jù)需求，適當降低乳液的加入量，以達到更好的效果。

2.2.2 電子鼻風味成分分析 電子鼻目前主要采用的數(shù)據(jù)分析方法有主成分分析法（PCA）[11-12]，線性判別分析（LDA）[13]，判別分析（DFA）[14-16]等，其中PCA呈現(xiàn)的是兩維散點圖，顯示第一主成分和第二成分的貢獻率，貢獻率越大，說明主要成分可以較好地反映原來多指標的信息。LDA分類效果相對較好，與主成分分析法同時使用可達到更好的分析效果。這兩種方法在電子鼻氣味分析領域已取得良好效果[16-17]，因此本試驗主要采用PCA和LDA，同時結合雷達圖進行分析。

由雷達圖（圖3）可知，傳感器S1（氨類、氮氧化合物，低分子胺類）、S2（硫化物類，異硫氰酸酯等）、S5（萜類、酯類、吡嗪類等香氣成分）、S8（VOC，揮發(fā)性有機化合物類）響應值較大，其中樣品間差異最顯著的是S2，異硫氰酸酯類對S2敏感，隨著芥末油納米乳液添加量的增加 （醬油原油＜1＜2＜3＜4），S2響應值逐漸增大，S2差異顯著說明芥末油納米乳液的添加量對醬油原油的風味有顯著影響。

表4 醬油原油在加入芥末油納米乳液前后的成分對比Table 4 Flavor substances of soybean sauces without（control） and with （sample） nanoemulsion addition

續(xù)表4

圖2 醬油原油在加入芥末油納米乳液前后的成分對比Fig.2 Flavor substances of soybean sauces without（control） and with （sample） nanoemulsion addition

圖3 不同乳液添加量對醬油原油風味影響的電子鼻雷達響應圖Fig.3 Response radar plot of electronic nose to soybean with different content of nanoemulsions

圖4為不同乳液添加量對醬油原油風味影響的主成分分析圖，圖 4（a）是將圖 4（b）中的醬油由去離子水代替，進行主成分分析。圖4（a）中第一主成分占比為98.2%，說明異硫氰酸酯對風味的貢獻起主導作用，且隨著芥末油納米乳液含量的增加（樣品 1′＜樣品 2′＜樣品 3′＜樣品 4′），樣品向主成分值變大的方向移動，DI值為92.0%，區(qū)分明顯（一般認為DI值大于80%即為區(qū)分效果非常理想，DI值越大表示區(qū)分效果越理想[18]），說明異硫氰酸酯的含量可作為乳液樣品區(qū)分的標準；圖4（b）中第一主成分比例相對較低為60.3%，第二主成分為21.3%也占有一定比例，DI值為79.7%，區(qū)分效果明顯小于圖4（a），說明醬油的風味在新的樣品中起到了重要的作用，在一定程度上柔化了芥末油納米乳液提供的芥末風味，使樣品間的區(qū)分度變小，說明新的樣品兼具芥末和醬油原有的風味。判別函數(shù)（圖5）可以根據(jù)差異將樣品1～4與醬油原油明顯區(qū)分在兩個區(qū)間，說明加入芥末油納米乳液的樣品是與醬油原油區(qū)分明顯的新型風味體系。

圖4 不同乳液添加量對醬油原油風味影響的主成分分析圖Fig.4 PCA plot of soybean with different content of nanoemulsions

圖5 不同乳液添加量對醬油原油風味影響的判別函數(shù)分析圖Fig.5 LDA plot of soybean with different content of nanoemulsions

通過以上分析，可知芥末油納米乳液可以在保持醬油原油原有風味的基礎上，添加芥末的風味，芥末油納米乳液作為一種易溶于水且性質穩(wěn)定的風味供體，可與醬油原油類似的各種調味汁進行復配，這為新型的芥末調味汁的開發(fā)提供了一種方便且成本低廉的基礎調味產品。

3 結 語

本試驗在前期單因素的基礎上，以吐溫80和卵磷脂質量比例（A）、芥末油與大豆油的質量比例（B）、油相質量分數(shù)（C）為影響因素，37℃貯藏 28 d后ITCs存留率為主要評價指標，利用L9（33）正交試驗法優(yōu)化芥末油納米乳液的配方。結果表明，各因素的影響順序為：C＞A＞B，即油相質量分數(shù)＞吐溫80與大豆卵磷脂質量比例＞芥末油與大豆油質量比例，在本試驗工藝條件下最佳配方組合為A1B2C2，芥末油納米乳液最佳工藝配方為吐溫80∶卵磷脂質量比為 1.5∶1，芥末油∶大豆油質量比為 2∶1，油相質量分數(shù)8%，在此條件下進行驗證試驗，所得樣品第28天ITCs存留率平均值為82.8%。

芥末油納米乳液與醬油原油具有良好互溶性，復配后對新產品風味產生顯著影響，能夠為其提供強烈的芥末風味。可根據(jù)食品調味需要，在（GB2760—2011，2760）范圍內，適量添加芥末油納米乳液，在保持原有基礎調味汁風味的基礎上，為其提供穩(wěn)定的芥末風味，達到良好的效果。