炒籽溫度及初始水分含量對(duì)葵花籽醬揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

李翠翠,侯利霞,*,汪學(xué)德,劉宏偉

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南 鄭州 450001;2.河南駐馬店頂志油脂有限公司,河南 駐馬店 463000)

向日葵(Helianthus annuus L.)是重要的油料作物之一,在世界各地均有廣泛種植[1-2]。其種子含油量高,富含人體所必需的不飽和脂肪酸、VE、β-胡蘿卜素、礦物質(zhì)等,具有很強(qiáng)的生物活性,經(jīng)常食用對(duì)人體有益,且風(fēng)味優(yōu)良,通常被制成葵花籽油或休閑食品[3-4]。目前,國內(nèi)調(diào)味品行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?許多醬類產(chǎn)品如芝麻醬、花生醬等深受廣大消費(fèi)者喜愛,但其品種較為單一,所占市場(chǎng)份額也比較小。另外,國內(nèi)外還存在一部分人由于對(duì)花生等食品過敏而限制了花生醬等產(chǎn)品的銷售,據(jù)研究,葵花籽醬或可以作為花生醬的替代品[2,5]。迄今為止,在國內(nèi)市場(chǎng)上鮮見有關(guān)葵花籽醬產(chǎn)品的生產(chǎn)與銷售。因此,研究葵花籽醬對(duì)于開發(fā)新型醬類食品及作為花生醬等的替代品具有重要意義。

風(fēng)味是衡量食品品質(zhì)優(yōu)劣的重要方面,近年來,國內(nèi)外研究者越來越重視對(duì)于揮發(fā)性風(fēng)味成分的研究[6-7]。炒籽溫度顯著影響熱反應(yīng)風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生,另外,有研究報(bào)道,初始水分含量可能會(huì)影響美拉德反應(yīng)的程度,進(jìn)而影響食品的最終風(fēng)味[8-11]。目前,關(guān)于葵花籽醬的研究較少,更鮮見有關(guān)揮發(fā)性風(fēng)味成分的報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)通過分析炒籽溫度及初始水分含量對(duì)葵花籽醬揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響,結(jié)合氣味閾值確定不同揮發(fā)性組分的相對(duì)氣味活度值(relative odor activity value,ROAV),探討葵花籽醬的特征風(fēng)味成分,并結(jié)合主成分分析(principal component analysis,PCA)進(jìn)一步明確不同炒籽溫度及初始水分含量制備的葵花籽醬的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì),以期為新型醬類產(chǎn)品的研究與開發(fā)提供參考,對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)加工有一定的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葵花籽品種為SH 361,產(chǎn)地為內(nèi)蒙古巴彥淖爾市;C6～C30正構(gòu)烷烴標(biāo)樣 西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890B/5977B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國安捷倫公司;固相微萃取手柄、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭 西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司。

1.3 方法

稱取葵花籽仁每份約350 g,處以3 種不同的處理以得到不同的水分含量:60 ℃烘烤2.5 h,以及分別用水浸泡0 min和10 min(水與葵花籽液料比為2∶1(mL/g))。浸泡后的樣品用紗布瀝干水分,在恒溫恒濕培養(yǎng)箱中平衡24 h。測(cè)定3 種處理的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.74%、5.40%、15.08%。

將上述樣品分別放入炒籽機(jī)中炒籽(爐溫分別為140、170、200 ℃),并于膠體磨中磨制成醬,裝瓶密封保存。為方便描述,分別將其編號(hào)為1-1(140 ℃、2.74%)、1-2(140 ℃、5.40%)、1-3(140 ℃、15.08%)、2-1(170 ℃、2.74%)、2-2(170 ℃、5.40%)、2-3(170 ℃、15.08%)、3-1(200 ℃、2.74%)、3-2(200 ℃、5.40%)、3-3(200 ℃、15.08%)。另外,稱取350 g葵花籽,不經(jīng)過浸泡和炒籽,磨制成醬作為對(duì)照組。

1.3.2 揮發(fā)性成分的萃取及檢測(cè)

1.3.2.1 頂空固相微萃取條件

萃取頭老化溫度270 ℃,老化時(shí)間1 h;活化溫度250 ℃,活化時(shí)間15 min;萃取條件:頂空瓶置于40 ℃恒溫水浴中萃取60 min。

1.3.2.2 氣相色譜-質(zhì)譜條件

色譜條件:HP-5色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);程序升溫:初始溫度35 ℃,保持2 min;然后以5 ℃/min升溫到230 ℃,保持8 min。進(jìn)樣口溫度250 ℃;載氣流速1.8 mL/min;進(jìn)樣方式:不分流;載氣為高純氦氣(純度≥99.99%)。

據(jù)表1所示，從調(diào)查覆蓋的地理區(qū)域來說，本調(diào)查所收集到的招聘信息涵蓋了全國大部分?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)），獲得的招聘信息是比較充分的。

質(zhì)譜條件:電子電離源;電子能量70 eV;離子源溫度230 ℃;接口溫度250 ℃;采集方式:Scan;質(zhì)量掃描范圍m/z 30～550。

揮發(fā)性化合物由質(zhì)譜解析以及NIST11.L譜庫進(jìn)行檢索,根據(jù)匹配度(≥80%)定性,并通過正構(gòu)烷烴(C6～C30),按式(1)計(jì)算各揮發(fā)性化合物的保留指數(shù)(retention index,RI),并與文獻(xiàn)報(bào)道的RI進(jìn)行比對(duì)。

式中:tR(x)、tR(n)和tR(n+1)分別為待測(cè)揮發(fā)物,以及含n和n+1 個(gè)碳原子正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間/min。

一般認(rèn)為,當(dāng)ROAV≥1時(shí),該組分為所分析樣品的特征風(fēng)味物質(zhì),當(dāng)0.1≤ROAV＜1時(shí),則認(rèn)為該組分對(duì)樣品的總體風(fēng)味具有重要的修飾作用[12-15]。

采用峰面積歸一化法,并根據(jù)不同樣品中風(fēng)味物質(zhì)的組分峰面積占總的揮發(fā)性風(fēng)味組分峰面積的百分比計(jì)算每種風(fēng)味組分的相對(duì)含量。

1.3.3 特征風(fēng)味成分分析

在衡量揮發(fā)性成分對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)時(shí),單純用某種物質(zhì)的相對(duì)含量多少是不夠全面和準(zhǔn)確的,因此,參考劉登勇等[12]的方法,通過計(jì)算ROAV的方法明確葵花籽醬的特征風(fēng)味物質(zhì),首先定義對(duì)樣品總體風(fēng)味貢獻(xiàn)度最大組分的ROAVstan=100[13-15],對(duì)其他風(fēng)味組分則有:

式中:Ci為各個(gè)揮發(fā)性組分的相對(duì)含量/%;Ti為各個(gè)揮發(fā)性組分的氣味閾值/(mg/kg);Cstan和Tstan分別為對(duì)樣品總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的組分的相對(duì)含量/%和氣味閾值/(mg/kg)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和ROAV的計(jì)算,采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行特征揮發(fā)性物質(zhì)的PCA,圖譜采用Origin 2018軟件繪制完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同炒籽溫度及初始水分含量制備的葵花籽醬樣品的揮發(fā)性成分

采用氣相色譜-質(zhì)譜分別對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行3 次平行測(cè)定,如表1所示。10 個(gè)葵花籽醬樣品中共檢測(cè)出163 種揮發(fā)性物質(zhì),其中對(duì)照、1-1、1-2、1-3、2-1、2-2、2-3、3-1、3-2和3-3分別檢測(cè)出27、56、58、50、57、57、73、65、74 種和71 種揮發(fā)性物質(zhì),再以總揮發(fā)性組分為100%,各類揮發(fā)性組分占總揮發(fā)性組分相對(duì)含量見圖1。

圖1 不同炒籽溫度及初始水分含量制備的葵花籽醬中揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)含量Fig. 1 Relative contents of various classes of volatile compounds in sunf l ower butters produced with different initial moisture contents at different roasting temperatures

表1 不同炒籽溫度及初始水分含量制備的葵花籽醬中揮發(fā)性成分及相對(duì)含量（n=3）Table 1 Relative contents of volatile components in sun flower butters prepared with different initial moisture contents at different roasting temperatures (n= 3)

續(xù)表1

續(xù)表1

由表1和圖1可知,10 個(gè)葵花籽醬樣品的香味物質(zhì)可以分為吡嗪類、吡啶類、吡咯類、呋喃類、烴類、醛類、醇類、酯類、酮類、含硫化合物、酸類和其他類等12 個(gè)類別。其中,對(duì)照組中烴類物質(zhì)的相對(duì)含量最高,為87.72%,是其主體風(fēng)味成分;炒籽溫度為140 ℃的樣品中烴類、醛類和醇類物質(zhì)的相對(duì)含量較高;隨著炒籽溫度的升高,吡嗪類物質(zhì)成為葵花籽醬的主體風(fēng)味物質(zhì),炒籽溫度為170 ℃和200 ℃的樣品中吡嗪類物質(zhì)相對(duì)含量均在54%以上,使得樣品具有突出的焙烤香味,另外,烴類和醛類物質(zhì)的相對(duì)含量也較高,炒籽溫度為170 ℃時(shí),樣品的風(fēng)味較為豐富。

2.2 不同炒籽溫度及初始水分含量制備的葵花籽醬樣品的揮發(fā)性成分的比較分析

2.2.1 吡嗪類和呋喃類

吡嗪類物質(zhì)是焙炒油料主要的揮發(fā)性物質(zhì)之一[16-17]。通常認(rèn)為,吡嗪類化合物是由風(fēng)味前體物質(zhì)經(jīng)美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的,其中烷基吡嗪最可能由Strecker降解反應(yīng)生成的氨基酮的縮合形成[18]?？ㄗ厌u樣品中吡嗪類物質(zhì)總的相對(duì)含量由0%(對(duì)照)增加到69.90%(樣品3-2)。其中,2,5-二甲基吡嗪的相對(duì)含量最高,2,5-二甲基吡嗪也存在于烘烤的葵花籽、葵花籽油以及芝麻醬中[19-21]。同一溫度條件下,水分含量升高時(shí),吡嗪類物質(zhì)的相對(duì)含量先升高后降低,表明水分含量可能影響葵花籽醬中吡嗪類物質(zhì)的形成。

隨著炒籽溫度的升高,呋喃類物質(zhì)的相對(duì)含量降低。在炒籽溫度為140 ℃的樣品中相對(duì)含量較高,其余樣品中相對(duì)含量較低。樣品1-2中呋喃類物質(zhì)相對(duì)含量最高,為14.18%,其中,2-戊基呋喃的相對(duì)含量最高。2-戊基呋喃一般為碳水化合物降解或不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生,可能對(duì)葵花籽醬的整體風(fēng)味有較大貢獻(xiàn)[22]。

2.2.2 烴類

各樣品中均有烴類物質(zhì)檢出且相對(duì)含量較高,可以分為飽和烴與不飽和烴兩類。其中的不飽和烴種類較多,具有較低的閾值,而飽和烴閾值較高,主要來自于脂肪酸烷氧基的均裂,對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)不大[23]。由表1可知,對(duì)照中烴類物質(zhì)相對(duì)含量最高,為87.72%,其中α-蒎烯的相對(duì)含量最高,為70.36%,經(jīng)炒籽后制成的葵花籽醬中烴類物質(zhì)的相對(duì)含量顯著降低,可能是因?yàn)橛行N類物質(zhì)作為形成雜環(huán)化合物的中間體而發(fā)生了轉(zhuǎn)化[24]。烯烴類物質(zhì)α-蒎烯、β-蒎烯等主要呈現(xiàn)松油味等[25],氣味強(qiáng)烈,貢獻(xiàn)了葵花籽醬的整體風(fēng)味。

2.2.3 醛類

醛類物質(zhì)主要來自于油脂的氧化、降解,以及氨基酸的Strecker降解反應(yīng)[26]。醛類物質(zhì)在炒籽溫度為140 ℃時(shí)的樣品中相對(duì)含量較高,平均為21.03%。其中,正己醛為亞油酸的一級(jí)氧化產(chǎn)物之一,在葵花籽醬中相對(duì)含量較高,也是濃香花生油中主要的風(fēng)味醛[8]。(E,E)-2,4-癸二烯醛為亞油酸的過氧化產(chǎn)物,壬醛和正辛醛被認(rèn)為是油酸的氧化產(chǎn)物[27-28]。醛類物質(zhì)相對(duì)含量隨著水分含量的升高而升高,表明水分含量增加可能會(huì)導(dǎo)致油脂氧化從而增加醛類物質(zhì)的生成[29]。

2.2.4 醇類、酯類

醇類物質(zhì)在對(duì)照和140 ℃炒籽的樣品中相對(duì)含量較高,而在170 ℃和200 ℃炒籽的樣品中相對(duì)含量較低。飽和醇閾值較高,只有在高濃度下才會(huì)影響食品風(fēng)味,而不飽和醇閾值相對(duì)較低,對(duì)葵花籽醬的整體風(fēng)味有較大貢獻(xiàn)[30],如1-辛烯-3-醇表現(xiàn)出青草味[31]。醇類物質(zhì)的相對(duì)含量隨著炒籽溫度的升高而降低,可能是因?yàn)榇碱愇镔|(zhì)在受熱過程中部分被氧化為酮類物質(zhì),以及部分烯醇異構(gòu)化形成了飽和醛類物質(zhì)等[32]。酯類物質(zhì)的相對(duì)含量較低。主要由于酯類化合物揮發(fā)性較低,對(duì)葵花籽醬的整體氣味起到一定的柔和作用[25]。

2.3 不同炒籽溫度及初始水分含量制備的葵花籽醬的特征風(fēng)味成分分析

由表2可知,所有組分的ROAV≤100,對(duì)照組中有2 種特征風(fēng)味成分(ROAV≥1),依次為正己醇和乙酸;140 ℃炒籽制得的樣品中共有14 種特征風(fēng)味成分,主要為2,3,5-三甲基吡嗪、2-戊基呋喃、異丁醛、2-甲基丁醛、正己醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛和1-辛烯-3-醇等;170 ℃炒籽制得的樣品中共有12 種特征風(fēng)味成分,主要為2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、異丁醛、2-甲基丁醛和1-辛烯-3-醇等;200 ℃炒籽制得的樣品中共有8 種特征風(fēng)味成分,主要為2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、異丁醛、2-甲基丁醛和甲硫醇等?？梢?葵花籽醬的風(fēng)味是多種組分協(xié)同作用的結(jié)果,計(jì)算出各個(gè)揮發(fā)物的ROAV可使葵花籽醬中的特征風(fēng)味物質(zhì)更加明確。

表2 不同炒籽溫度和初始水分含量制備的葵花籽醬中揮發(fā)性物質(zhì)的ROAV（n=3）Table 2 ROAV of volatile compounds in sun flower butters produced with different initial moisture contents at different roasting temperatures (n= 3)

2.4 葵花籽醬特征風(fēng)味成分的PCA

對(duì)表2中ROAV不小于0.1的30 種揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行PCA,結(jié)果如表3所示。利用這30 種揮發(fā)性風(fēng)味組分在前2 個(gè)主成分上的得分圖和載荷圖如圖2所示。

表3 主成分特征值及方差貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalues of principal components and their contribution rates to total variance

圖2 葵花籽醬樣品的主成分得分圖（a）及其揮發(fā)性組分的主成分載荷圖（b）Fig. 2 PCA loading (a) and score (b) plots for volatile compounds of sunf l ower butter samples

由圖2a可知,PCA可以很好地區(qū)分不同炒籽溫度和初始水分含量的樣品。樣品2-1、2-2、2-3、3-1、3-2、3-3在得分圖上距離較近,表明170 ℃和200 ℃的炒籽溫度下制得樣品的風(fēng)味組分和相對(duì)含量相似度較高,且與140 ℃炒籽制得的樣品有明顯區(qū)分,表明其風(fēng)味有較大差異。由圖2b可知,吡啶、2-戊基呋喃、戊醛、正己醛、(E)-2-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、壬醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、1-戊醇、1-辛烯-3-醇、1-辛醇等與PC1呈較強(qiáng)的正相關(guān),2,3-二甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、異丁醛、糠醛等與PC1呈較強(qiáng)的負(fù)相關(guān),2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-甲基丁醛等與PC2呈較強(qiáng)的正相關(guān),正己烷、正己醇、乙酸乙酯和乙酸與PC2呈較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)。結(jié)合圖2可知,表征樣品1-1和1-2的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)(ROAV≥1)主要為2-戊基呋喃、正己醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛和1-辛烯-3-醇等,起到重要修飾作用的物質(zhì)(0.1≤ROAV＜1)為吡啶、(E)-2-庚烯醛、壬醛、1-戊醇和1-辛醇等,表征樣品1-3的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)為辛醛,起到重要修飾作用的物質(zhì)為2-庚酮。由此可知,醛類物質(zhì)為140 ℃炒籽制得樣品的最主要的香氣物質(zhì),醛類主要呈現(xiàn)脂肪香和青草香等,多表現(xiàn)出油脂氧化味[26],且140 ℃炒籽制得樣品的感官評(píng)分也較低(表4),與PCA結(jié)果一致;表征樣品2-1、2-2、2-3、3-1、3-2和3-3的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)為2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、2-甲基丁醛、異丁醛等,起到重要修飾作用的物質(zhì)為2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪等。由此可知,吡嗪類物質(zhì)為170 ℃和200 ℃炒籽制得樣品的最主要的香氣物質(zhì),呈現(xiàn)出堅(jiān)果香、爆米花味等[16-17],賦予葵花籽醬的獨(dú)特焙烤風(fēng)味。

表4 葵花籽醬樣品感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 4 Sensory evaluation results of sunf l ower butter samples

3 結(jié) 論

通過分析不同炒籽溫度及初始水分含量下制備的10 個(gè)葵花籽醬樣品中的揮發(fā)性物質(zhì),共鑒定出163 種風(fēng)味物質(zhì),包括吡嗪類、吡啶類、吡咯類、呋喃類、烴類、醛類、醇類、酯類、酮類、含硫化合物、酸類和其他類共12 類化合物。不同炒籽溫度的樣品揮發(fā)性成分的種類和相對(duì)含量有較大差異,葵花籽經(jīng)炒籽后其吡嗪類、吡啶類等雜環(huán)類和醛類、醇類等風(fēng)味物質(zhì)的組成和各組分的相對(duì)含量增加,而烴類物質(zhì)的相對(duì)含量顯著降低。初始水分含量的增加會(huì)影響吡嗪類和醛類物質(zhì)的生成,對(duì)葵花籽醬的風(fēng)味具有負(fù)面影響。結(jié)合ROAV和PCA結(jié)果表明,對(duì)照組樣品的特征風(fēng)味物質(zhì)為正己醇和乙酸;140 ℃炒籽制得樣品的特征風(fēng)味物質(zhì)以醛類物質(zhì)為主,包括正己醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、2-戊基呋喃和1-辛烯-3-醇等;170 ℃和200 ℃炒籽制得樣品的特征風(fēng)味物質(zhì)以吡嗪類物質(zhì)為主,包括2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、2-甲基丁醛和異丁醛等。