花椒風(fēng)味油的制取及品質(zhì)研究

李 錦,劉玉蘭,徐晨輝,郭姍姍

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院,鄭州 450001； 2.河南省淇花食用油有限公司 ，河南 鶴壁 458000)

花椒(Zanthoxylumbungeanum)屬蕓香科植物花椒樹的干燥成熟果實(shí)，是傳統(tǒng)的調(diào)味料和中藥[1]?；ń饭麑?shí)為圓球形，成熟時(shí)果皮為紅色至紫紅色，沿背股縫線開裂，裸露出其中呈圓球或卵形的黑色花椒籽(又稱椒目)[2]?；ń饭の缎?，性熱，被譽(yù)為“八大調(diào)味品”之一，具有開胃、溫中、止痛、驅(qū)蟲等功效[3]，在食品添加劑領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用[4]。隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，傳統(tǒng)的花椒食用方式已不能滿足人們的需求，市場期待更方便、更美味的花椒制品[5]。利用花椒果皮制取的花椒油或花椒風(fēng)味油是近年來頗受消費(fèi)者喜愛的產(chǎn)品，其不僅保留甚至強(qiáng)化了花椒原有的麻香味，還方便了食品烹飪和調(diào)味。四川省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 51/T 493—2005《花椒油》中對花椒油的定義是“應(yīng)用超臨界CO2萃取、有機(jī)溶劑萃取等萃取方法制得的花椒油樹脂與食用油適量混合或者直接用食用油浸泡花椒制成的具有麻味和香味的調(diào)味油”，其中利用食用油熱浸法制取的花椒風(fēng)味油具有花椒特有的香氣和麻味[6]，且具有生產(chǎn)更便捷、產(chǎn)品更安全的優(yōu)勢。

目前，國外對花椒油的研究主要集中在花椒油的化學(xué)成分[7]、生理活性[8]等方面，國內(nèi)對油浸法制取花椒油的研究報(bào)道較多，但研究大多是對花椒油制取工藝條件的優(yōu)化。牛欣欣等[9]采用常溫浸提法研究了料液比、研磨速度、浸提時(shí)間對新鮮漢源紅花椒整籽提取的花椒油中羥基-α-山椒素提取率的影響；王芳等[10]利用熱油浸提法研究了浸提溫度、浸提時(shí)間、物料比對花椒皮提取的花椒油中花椒麻素、檸檬烯、芳樟醇風(fēng)味物質(zhì)提取率的影響。但鮮見有對花椒油香味、色澤、酸價(jià)、過氧化值、維生素E組分含量、甾醇組分含量、脂肪酸組成、揮發(fā)性風(fēng)味成分等綜合品質(zhì)的研究報(bào)道。

花椒油不僅是食用植物油，還是一種風(fēng)味油或調(diào)味油，因此花椒油不僅要滿足GB 2716—2018《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》的要求，還應(yīng)該具備更好的風(fēng)味(香麻味)和調(diào)味性能，也即要滿足食用安全、營養(yǎng)健康、豐滿特征風(fēng)味的要求。而花椒油的這些品質(zhì)與其制取工藝和工藝條件有很大關(guān)系。本研究以花椒果皮為原料，利用熱浸法制取花椒風(fēng)味油，對其工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，并對所制取的花椒風(fēng)味油的綜合品質(zhì)進(jìn)行分析評價(jià)，以期為花椒風(fēng)味油的生產(chǎn)和花椒風(fēng)味油標(biāo)準(zhǔn)的制定提供支持。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 原料與試劑

花椒果皮，市售(2017年)，產(chǎn)地為陜西韓城；一級大豆油(酸價(jià)(KOH)0.10 mg/g，過氧化值1.30 mmol/kg)，河南省某大豆油加工企業(yè)提供。

乙醚、冰乙酸、三氯甲烷、氫氧化鉀、異丙醇、乙醇、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉等均為分析純；正己烷，色譜純，美國VBS公司；膽甾烷醇(純度≥95%)，美國Sigma公司；α-、β-、γ-、δ-生育酚標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥99%)，北京三區(qū)生物技術(shù)有限公司；超純水，由Milli-Q超純水機(jī)制得。

1.1.2 儀器與設(shè)備

7890B/5975B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、Agilent 7890A氣相色譜儀，美國Agilent公司；50/30 μmDVB/CAR/PDMS萃取纖維頭，美國Supelo公司；Waters 2695高效液相色譜儀，美國Waters科技有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器；MTN-2800W氮吹濃縮儀；SZCL-2數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 花椒風(fēng)味油的制取

花椒果皮先除雜再進(jìn)行粉碎，粉碎過程中應(yīng)注意防止溫度過高破壞其中風(fēng)味物質(zhì)，粉碎后過40目標(biāo)準(zhǔn)篩，裝袋備用。將盛有大豆油的燒杯放入控溫磁力攪拌器中使大豆油的溫度快速升至60℃，再加入一定量粉碎的花椒果皮攪拌并繼續(xù)升溫，使溫度在25 min左右升至預(yù)設(shè)溫度，從達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后開始計(jì)時(shí)，浸提至設(shè)定時(shí)間后，經(jīng)布氏漏斗抽濾，濾液倒入試樣瓶備用。

《世說新語》及劉孝標(biāo)注都有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，學(xué)界常作為一個(gè)整體來研究。劉注《世說新語》撰著的起始時(shí)間有可能在梁天監(jiān)十五年(516)之前[2](P20)?！妒勒f新語》在唐及其前惟一幸存本，為日本明治十年(1877)在京都東寺庫中發(fā)現(xiàn)的唐寫本《世說新語》殘卷。

1.2.2 花椒風(fēng)味油的感官評價(jià)

參考DB 51/T 493—2005《花椒油》中對花椒油感官指標(biāo)的要求，經(jīng)由10名專業(yè)的感官評價(jià)員對花椒風(fēng)味油香味(0～10分)、滋味(0～10分)、色澤(0～10分)3個(gè)指標(biāo)項(xiàng)分別進(jìn)行評分，3個(gè)指標(biāo)項(xiàng)得分占總分的比例分別為0.4、0.4、0.2，計(jì)算最終感官評分(滿分為10分)?；ń凤L(fēng)味油感官評價(jià)指標(biāo)及分值如表1所示。

表1 花椒風(fēng)味油感官評價(jià)指標(biāo)及分值

1.2.3 大豆油及花椒風(fēng)味油的指標(biāo)測定

酸價(jià)測定，參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價(jià)的測定》；過氧化值測定，參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測定》；維生素E組成及含量測定，參照GB/T 26635—2011《動植物油脂 生育酚及生育三烯酚含量測定 高效液相色譜法》；脂肪酸組成測定，參照GB 5009.168—2016《食品國家安全標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測定》；甾醇組成及含量測定，參照GB/T 25223—2010《動植物油脂 甾醇組成和甾醇總量的測定 氣相色譜法》；感官評分測定，參照GB/T 5525—2008《植物油脂 透明度、氣味、滋味鑒定法》。

1.2.4 大豆油及花椒風(fēng)味油中揮發(fā)性風(fēng)味成分的測定

利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對油樣中主要揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行檢測分析。

頂空固相微萃取條件：稱取5 g油樣置于20 mL頂空瓶中，80℃恒溫預(yù)熱20 min，將老化好的固相微萃取頭插入頂空瓶，吸附30 min后取出萃取頭立即插入氣相色譜進(jìn)樣口，解吸1 min。氣相色譜條件：不分流模式進(jìn)樣；進(jìn)樣口溫度250℃；載氣為氦氣(純度≥99.999%)；恒流模式，流速1.0 mL/min；升溫程序?yàn)?0℃保持3 min，隨后以4℃/min速率升至230℃，保持8 min。質(zhì)譜條件：電子轟擊(EI)離子源；電子能量70 eV；離子源溫度230℃；傳輸線溫度240℃；質(zhì)量掃描范圍(m/z)30～500。

定性定量分析：將檢測的各組分質(zhì)譜信息與NIST 質(zhì)譜庫進(jìn)行匹配定性，僅報(bào)道正反匹配度均大于80(最大值100)的結(jié)果。各種化合物的相對含量采用峰面積歸一化法計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 花椒風(fēng)味油制取的單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 浸提溫度對花椒風(fēng)味油品質(zhì)的影響

浸提時(shí)間15 min，花椒果皮添加量15%(以大豆油的質(zhì)量計(jì)，下同)，在不同浸提溫度(80、85、90、95、100℃)制取花椒風(fēng)味油，對其酸價(jià)、過氧化值的檢測結(jié)果及感官評價(jià)結(jié)果分別見圖1、圖2。

圖1 不同浸提溫度對花椒風(fēng)味油酸價(jià)和過氧化值的影響

圖2 不同浸提溫度制取的花椒風(fēng)味油的感官評分

由圖1可見，隨著浸提溫度的升高，花椒風(fēng)味油酸價(jià)和過氧化值整體均有所升高，但變化不大。這可能是由于溫度升高幅度不大且加熱時(shí)間不長的緣故。由圖2可見：花椒風(fēng)味油感官品質(zhì)與浸提溫度密切相關(guān)，90℃時(shí)花椒風(fēng)味油的感官評分最高，浸提溫度過低(80℃)時(shí)，花椒果皮中的揮發(fā)性風(fēng)味成分的浸提不充分，使花椒風(fēng)味油的香氣和麻味較淡，口感不佳；浸提溫度過高(100℃)時(shí)，花椒果皮中所含的以不飽和脂肪酸酰胺類物質(zhì)為主的麻味成分極易被氧化，致使麻味物質(zhì)損失[11]，花椒風(fēng)味油的香麻味減弱，并且麻味中略帶苦味，總體口感差，色澤暗淡。故選擇浸提溫度85、90、95℃作為正交實(shí)驗(yàn)條件。

2.1.2 浸提時(shí)間對花椒風(fēng)味油品質(zhì)的影響

浸提溫度90℃，花椒果皮添加量15%，在不同浸提時(shí)間(5、10、15、20、25 min)制取花椒風(fēng)味油，對其酸價(jià)、過氧化值的檢測結(jié)果及感官評價(jià)結(jié)果分別見圖3、圖4。

圖3 不同浸提時(shí)間對花椒風(fēng)味油酸價(jià)和過氧化值的影響

圖4 不同浸提時(shí)間制取的花椒風(fēng)味油的感官評分

由圖3可見：浸提時(shí)間對花椒風(fēng)味油的酸價(jià)影響不大，這可能是由于花椒風(fēng)味油的制取時(shí)間較短，對油脂分解游離脂肪酸的影響微弱；過氧化值在浸提時(shí)間達(dá)到20 min之后有所上升，但幅度不大，可能的原因是加熱時(shí)間短，初級氧化產(chǎn)物未分解成其他化合物。由圖4可見：浸提時(shí)間為5 min時(shí)花椒風(fēng)味油的感官評分較低，花椒風(fēng)味油色澤較淺且無明顯麻味；浸提時(shí)間為10 min時(shí)花椒風(fēng)味油的感官評分略有增加，此時(shí)花椒風(fēng)味油雖有較明顯的麻味，但保留時(shí)間不持久；浸提時(shí)間為15 min時(shí)花椒風(fēng)味油的感官評分最高，此時(shí)花椒風(fēng)味油的香味濃郁，麻味厚重且色澤棕黃,透明度較好；浸提時(shí)間在20 min后花椒風(fēng)味油的感官評分有所下降，其色澤較深，有濃郁的花椒香氣但麻味不太明顯。由此可看出，浸提時(shí)間過短或過長均會造成花椒風(fēng)味油感官評分降低，這是因?yàn)榻釙r(shí)間過短花椒中香味和麻味成分的浸提不充分，浸提時(shí)間過長花椒中部分香味和麻味成分揮發(fā)或分解而造成風(fēng)味損失[12]。因此，選擇浸提時(shí)間10、15、20 min作為正交實(shí)驗(yàn)的條件。

2.1.3 花椒果皮添加量對花椒風(fēng)味油品質(zhì)的影響

浸提溫度90℃，浸提時(shí)間15 min，在不同花椒果皮添加量(10%、12%、15%、17%、20%)制取花椒風(fēng)味油，并對花椒風(fēng)味油的品質(zhì)進(jìn)行檢測和評價(jià)，結(jié)果見圖5、圖6。

由圖5可見，隨花椒果皮添加量的增大，花椒風(fēng)味油的酸價(jià)持續(xù)升高，這可能是因?yàn)檫^多花椒果皮中的水分在熱浸過程促使油脂氧化酸敗所致。花椒風(fēng)味油的過氧化值則呈波動上升趨勢。由圖6可見：花椒果皮添加量為10%時(shí)花椒風(fēng)味油的感官評分較低，其香氣較濃有麻味，但色澤較淺；花椒果皮添加量在12%后花椒油感官評分增加較明顯，在花椒果皮添加量為12%時(shí)花椒風(fēng)味油香氣濃郁有光澤，具有明顯麻味，但麻味保留時(shí)間不長；花椒果皮添加量為17%時(shí)，花椒風(fēng)味油的色澤、香氣、滋味與口感最好，繼續(xù)增加花椒果皮添加量，花椒風(fēng)味油的顏色加深、滋味更麻而香味減弱，感官評分稍有降低，還會增加生產(chǎn)成本。綜合考慮，選擇花椒果皮添加量12%、15%、17%作為正交實(shí)驗(yàn)條件。

圖5 不同花椒果皮添加量對花椒風(fēng)味油酸價(jià)和過氧化值的影響

圖6 不同花椒果皮添加量制取的花椒風(fēng)味油的感官評分

2.2 花椒風(fēng)味油制取的正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取浸提溫度(A)、浸提時(shí)間(B)、花椒果皮添加量(C)3個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)3個(gè)水平，采用L9(34)正交表安排實(shí)驗(yàn)。正交實(shí)驗(yàn)因素水平見表2，正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3。

表2 正交實(shí)驗(yàn)因素水平

表3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

由表3可知，以感官評分為評價(jià)指標(biāo)時(shí)影響花椒風(fēng)味油品質(zhì)的主次因素順序?yàn)锳>B>C，即浸提溫度>浸提時(shí)間>花椒果皮添加量。浸提溫度是影響花椒風(fēng)味油感官評分的關(guān)鍵因素，其決定了浸提過程花椒中香味和麻味成分浸提是否充分或分解損失；其次是浸提時(shí)間，其決定了浸提是否充分；而花椒果皮添加量則主要影響花椒風(fēng)味油的麻度。由此優(yōu)化所得最佳工藝條件為A3B3C2，即浸提溫度95℃、浸提時(shí)間20 min、花椒果皮添加量15%。在最佳工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，所制取的花椒風(fēng)味油香氣濃郁、麻味足且色澤好，花椒風(fēng)味油酸價(jià)(KOH)為0.40 mg/g，過氧化值為5.07 mmol/kg，感官評分最高(9.1分)。

2.3 花椒風(fēng)味油中維生素E、甾醇含量及脂肪酸組成

對花椒風(fēng)味油及熱浸原料油(大豆油)的維生素E、甾醇含量及脂肪酸組成進(jìn)行測定對比(結(jié)果見表4)，以分析熱浸過程花椒果皮中甘油酯和營養(yǎng)成分向原料油中的遷移程度。

由表4可知，花椒風(fēng)味油中維生素E總量(1 869.86 mg/kg)明顯高于原料大豆油(742.07 mg/kg)，且花椒風(fēng)味油中檢測出β-生育酚，而大豆油中未檢出，這與溫運(yùn)啟等[13]對大豆油中維生素E的檢測結(jié)果一致。屠玉麟[14]對頂壇花椒營養(yǎng)成分及微量元素檢測研究發(fā)現(xiàn)，頂壇花椒中維生素E含量較高，因此這可能是花椒中豐富的維生素E在熱浸過程中溶解富集至花椒風(fēng)味油中所致?；ń凤L(fēng)味油與大豆油中甾醇總量相差不大，且均檢測到了4種甾醇。郭銳[15]的研究認(rèn)為植物油在受熱時(shí)其中的甾醇保留率隨溫度的升高而降低，當(dāng)受熱溫度低于140℃時(shí)，甾醇保留率較高。本實(shí)驗(yàn)浸提溫度小于100℃，因此對花椒風(fēng)味油中甾醇含量的影響較小?；ń凤L(fēng)味油與大豆油中脂肪酸組成幾乎沒有差異，這可能是由于花椒果皮甘油酯含量較低，因此在浸提過程中花椒果皮中甘油酯并未或很少溶解進(jìn)大豆油中。

表4 花椒風(fēng)味油與大豆油中維生素E、甾醇含量及脂肪酸組成

注：“-”表示未檢出。

2.4 花椒風(fēng)味油中揮發(fā)性風(fēng)味成分

花椒風(fēng)味油和大豆油中揮發(fā)性風(fēng)味成分的檢測結(jié)果如表5所示。

表5 花椒風(fēng)味油和大豆油中揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類及相對含量 %

續(xù)表5 %

續(xù)表5 %

續(xù)表5 %

注：“-”表示未檢出，定義為0.01%。

由表5可以看出，花椒風(fēng)味油中共鑒定出83種揮發(fā)性風(fēng)味成分，主要包括醇類、烯烴類、烷烴類、酯類、酮類、苯環(huán)類、醛類、呋喃類及其他類共9類化合物。其中烯烴類25種，占總量的46.02%；醇類18種，占總量的40.97%；酯類12種，占總量的5.16%；酮類7種，占總量的3.58%；醛類8種，占總量的1.91%；苯環(huán)類2種，占總量的1.28%；烷烴類4種，占總量的0.70%；呋喃類4種，占總量的0.23%；其他類3種，占總量的0.15%。大豆油共鑒定出25種揮發(fā)性風(fēng)味成分，主要包括醇類、烯烴類、烷烴類、酯類、酮類、苯環(huán)類、醛類及其他類共8類化合物。其中烯烴類13種，占總量的74.57%；醛類3種，占總量的12.69%；苯環(huán)類2種，占總量的2.52%；酯類1種，占總量的1.81%；醇類1種，占總量的1.74%；烷烴類1種，占總量的1.47%；酮類1種，占總量的1.41%；其他類3種，占總量的3.79%。

對比兩種油脂可知，大豆油中揮發(fā)性風(fēng)味成分主要是烯烴類和醛類(相對含量87.26%)，而花椒風(fēng)味油中主要是烯烴類和醇類(相對含量86.99%)，大豆油中醛類物質(zhì)含量為12.69%，而花椒風(fēng)味油中醛類物質(zhì)含量僅為1.91%，大豆油中醇類物質(zhì)含量僅為1.74%，而花椒風(fēng)味油中醇類物質(zhì)含量高達(dá)40.97%。由此可看出，醇類物質(zhì)和烯烴類化合物對花椒風(fēng)味油風(fēng)味的貢獻(xiàn)最大，這與王立艷等[16]對高溫浸提法生產(chǎn)的鮮花椒油中揮發(fā)性風(fēng)味成分的分析結(jié)果基本一致。醇類化合物多呈現(xiàn)出清新的花草香氣，花椒風(fēng)味油中含量較高的醇類物質(zhì)為γ-萜品醇、桉葉油醇、芳樟醇、α-松油醇，其相對含量都在2%以上；而在大豆油中只鑒定出了二乙二醇1種醇類物質(zhì)，其相對含量為1.74%。芳樟醇具有催眠、抗抑郁、抗氧化以及抗衰老等作用，并伴有清甜的花香、木香、紫丁香、鈴蘭香與玫瑰的花香，在調(diào)香中應(yīng)用非常廣泛，且芳樟醇是影響花椒椒麻氣味的主要因素[17]。α-松油醇屬于萜類化合物，是一種無色黏稠液體或低熔點(diǎn)透明結(jié)晶，具有抗菌活性和抗炎作用[18-19]?；ń凤L(fēng)味油和大豆油中含量最高的烯烴類物質(zhì)為D-檸檬烯，其是柑橘精油的主要成分，具有消炎、減痛、抑菌、預(yù)防和治療癌癥的作用，可作為增香劑、抗氧化劑等添加到食品中[20]。在兩種油中都鑒定出了月桂烯，相對含量都在10%左右，月桂烯又名香葉烯，其具有令人愉悅的甜香脂氣味[21]?；ń凤L(fēng)味油中的8種醛類化合物的相對含量都較低，均不到1%，但醛類化合物具有較低的閾值，因此其對花椒風(fēng)味油香氣的貢獻(xiàn)也不可忽視。大豆油中的正己醛、庚醛、(E)-2-庚烯醛3種醛類化合物的相對含量都大于1%，其對大豆油固有的風(fēng)味(豆腥味)發(fā)揮著重要的作用[22]?；ń凤L(fēng)味油中的酯類物質(zhì)12種，占總量的5.16%，其中含量最高的為乙酸松油酯(2.17%)，而大豆油中的酯類化合物只鑒定出了1種，為正己酸乙烯酯(1.81%)。酯類化合物主要體現(xiàn)出果香、木香以及清香等香氣[23]。酮類化合物對花椒風(fēng)味油的風(fēng)味也有一定的貢獻(xiàn)，其中D-香芹酮具有留蘭香味；而在大豆油中只鑒定出了1種酮類化合物2-庚酮，相對含量為1.41%，其具有水果香味和輕微的藥香味。

3 結(jié) 論

本文通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)得出以花椒果皮為原料利用大豆油熱浸法制取花椒風(fēng)味油的最佳條件為：浸提溫度95℃，浸提時(shí)間20 min，花椒果皮添加量15%。在最佳條件下，所制取的花椒風(fēng)味油的酸價(jià)(KOH)為0.40 mg/g，過氧化值為5.07 mmol/kg，感官評分為9.1分。此方法所制取的花椒風(fēng)味油中α-生育酚和γ-生育酚含量以及維生素E總量明顯高于大豆油，甾醇含量變化不大，脂肪酸組成與大豆油基本一致，花椒風(fēng)味油的揮發(fā)性風(fēng)味成分共鑒定出83種，遠(yuǎn)高于大豆油中的25種，烯烴類和醇類化合物對花椒風(fēng)味油的風(fēng)味貢獻(xiàn)最大。