不同加工方法對(duì)白胡椒品質(zhì)的影響

段宙位，何艾，王世萍，謝輝*

(1.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計(jì)研究所，?？?571100；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院，武漢 430070)

胡椒(PipernigrumLinnaeus)屬胡椒科(Piperaceae)胡椒屬(Piper)多年生常綠藤本植物，是世界上重要的熱帶香辛料作物[1]，現(xiàn)廣泛栽培于熱帶、亞熱帶地區(qū)，在我國(guó)主要種植于海南、云南、廣東及廣西等地，其中以海南種植為主[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年海南胡椒產(chǎn)量約為3.3萬噸，約占全國(guó)產(chǎn)量的90%以上。胡椒中含有酚類、醇類、揮發(fā)油、胡椒堿等多種營(yíng)養(yǎng)成分[3]，具有抗癌、抗炎、抗驚厥、抗氧化、抗抑郁、免疫調(diào)節(jié)等多種功效[4-11]，應(yīng)用前景廣泛。近年來，海南胡椒價(jià)格持續(xù)走低，從2015年的84元/kg，降至2019年的30元/kg，主要是因?yàn)榘缀菲焚|(zhì)較差，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力弱。胡椒是海南主要的經(jīng)濟(jì)作物，又是文昌、瓊海農(nóng)民的主要收入來源之一。持續(xù)低迷的價(jià)格，嚴(yán)重影響農(nóng)民收入的提高和胡椒產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，改進(jìn)胡椒初加工技術(shù)，生產(chǎn)香味濃郁、色澤潔白、品質(zhì)高的白胡椒，滿足生產(chǎn)與消費(fèi)需要，具有非常重要的意義。

胡椒脫皮是白胡椒加工過程中的關(guān)鍵步驟。目前，國(guó)內(nèi)圍繞胡椒脫皮開展了一些研究，如史敏等[12]綜述了傳統(tǒng)水泡法和流水浸泡法脫除胡椒果皮流程，該方法存在耗水量大、時(shí)間長(zhǎng)、效率低、異臭味與環(huán)境污染嚴(yán)重等問題；馮建成等[13]利用預(yù)冷、冷凍、機(jī)械輔助等方法，脫除胡椒果皮，該方法存在能耗大、胡椒破損率高等問題[14]；王夢(mèng)杰等[15]利用固態(tài)發(fā)酵法脫除胡椒果皮，該方法存在發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)、效率低、白度值低、成本高等問題；張容鵠等[16]利用果膠酶、植物水解酶，脫除胡椒果皮，該方法存在成本高、效率低、白度值低等問題。針對(duì)胡椒脫皮過程中存在的問題，項(xiàng)目組研發(fā)了胡椒機(jī)械脫皮法和酶輔助機(jī)械脫皮法，提高了胡椒的品質(zhì)與生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，縮短了脫皮時(shí)間。為進(jìn)一步確定胡椒最佳加工方法，探討了不同加工方法對(duì)胡椒品質(zhì)的影響，以期為白胡椒產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

胡椒鮮果：采摘于海南省國(guó)營(yíng)東路農(nóng)場(chǎng)。

果膠酶(100000 U/g)：江蘇銳陽生物科技有限公司；胡椒堿標(biāo)準(zhǔn)品：北京索萊寶科技有限公司；乙醚、乙醇等：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Ultra Scan XE 色度儀 美國(guó)Hunterlab公司；胡椒脫粒去梗機(jī)、烘干機(jī)、脫皮脫粒機(jī)、熟化機(jī)、生物燃燒機(jī) 昆明康立信電子機(jī)械有限公司；UV-1800型雙光束紫外可見分光光度計(jì) 日本島津公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 原料預(yù)處理

采摘成熟度80%～90%的胡椒，去枝、去葉、去泥后，待用。

1.3.2 胡椒加工方法1.3.2.1 傳統(tǒng)水泡法

將鮮胡椒置于水中或直接放入水池中，浸泡7～14 d，至果皮腐爛可搓去皮為止，經(jīng)搓揉，清洗3次，于烘干機(jī)中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.2.2 流水浸泡法

將鮮胡椒置于流動(dòng)水中浸泡7～14 d，至果皮腐爛可搓去皮為止，經(jīng)搓揉，清洗3次，于烘干機(jī)中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.2.3 機(jī)械脫皮法

用胡椒脫粒去梗機(jī)將胡椒鮮果脫梗、脫粒，置于熟化機(jī)中熟化12 min后，用脫皮脫粒機(jī)脫除胡椒果皮，自來水清洗3次，于烘干機(jī)中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.2.4 酶輔助機(jī)械脫皮法

用胡椒脫粒去梗機(jī)將胡椒鮮果脫梗、脫粒，置于熟化機(jī)中熟化12 min后，置于攪拌機(jī)以180 r/min的速度攪拌，向攪拌機(jī)中加入果膠酶，調(diào)整pH 至4，酶解30 min后，滅酶，用自來水清洗3次，于烘干機(jī)中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.3 胡椒理化指標(biāo)檢測(cè)

胡椒中水分含量、總灰分、揮發(fā)油、胡椒堿、不揮發(fā)性乙醚提取物、碎果率、黑果率，按照GB/T 7900-2018標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。

1.3.4 破損率測(cè)定

將白胡椒充分混合，稱取樣品m1(g)，選出表皮破損的白胡椒，稱取其質(zhì)量m2(g)，計(jì)算破損率D，破損率計(jì)算公式：D(%)= m2/m1×100。

1.3.5 胡椒白度測(cè)定

參考謝青青等的方法[17]，用色度儀測(cè)定其L*、a*、b*，其中L*表示樣品亮度，a*表示紅綠值，b*表示黃藍(lán)值。白度值(W)按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

1.3.6 氣味

選擇10名感官評(píng)價(jià)專家，以香味和異臭味作為感官評(píng)價(jià)指標(biāo)，作為氣味評(píng)價(jià)依據(jù)。

1.3.7 加工方法的確定

通過比較白胡椒中水分含量、總灰分、揮發(fā)油、胡椒堿、不揮發(fā)性乙醚提取物等理化性質(zhì)確定最佳的胡椒加工方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加工方法對(duì)白胡椒中水分含量的影響

由圖1可知，不同加工方法制得的白胡椒水分含量無顯著性差異，這是因?yàn)榘缀分兴趾恐饕c其干燥溫度、時(shí)間、鋪料密度等條件有關(guān)。在相同干燥條件下，不同加工方法對(duì)白胡椒水分含量的影響不大。4種方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中對(duì)白胡椒中水分含量的判定要求。其中，酶輔助機(jī)械脫皮法制得的白胡椒中水分含量為13.14%±0.21%。

圖1 不同加工方法對(duì)胡椒水分含量的影響Fig.1 Effect of different processing methods on the water content of white pepper

2.2 不同加工方法對(duì)白胡椒中總灰分含量的影響

由圖2可知，不同加工方法制得的白胡椒總灰分無顯著性差異，這是因?yàn)楹分杏袡C(jī)物與無機(jī)物含量與原料中化合物組成有關(guān)，加工方法不同，不改變胡椒原料中化合物組成，對(duì)總灰分含量影響不大。4種方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中對(duì)白胡椒中總灰分的判定要求。其中，酶輔助機(jī)械脫皮法制得的白胡椒中總灰分含量為1.31%±0.08%，與陳曉龍等[18]測(cè)定的白胡椒中灰分含量略有不同，這可能是因?yàn)楹樊a(chǎn)地或待測(cè)胡椒的成熟度不同，引起胡椒中無機(jī)物與有機(jī)物的種類含量差異，進(jìn)而引起總灰分含量的差異。

圖2 不同加工方法對(duì)白胡椒中總灰分含量的影響Fig.2 Effect of different processing methods on the total ash content of white pepper

2.3 不同加工方法對(duì)白胡椒中揮發(fā)油含量的影響

由圖3可知，不同加工方法制得的白胡椒中揮發(fā)油含量差異不顯著，這是因?yàn)閾]發(fā)油為脂溶性物質(zhì)，“水漚”和蒸汽處理主要作用于胡椒果皮，對(duì)胡椒中脂溶性物質(zhì)(揮發(fā)油)含量變化影響較小。4種方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中對(duì)白胡椒中揮發(fā)油的判定要求。其中，酶輔助機(jī)械脫皮法制得的白胡椒中揮發(fā)油含量為(2.31±0.16) mL/100 g，略高于劉笑[19]測(cè)定的白胡椒中揮發(fā)油含量。

圖3 不同加工方法對(duì)白胡椒中揮發(fā)油含量的影響Fig.3 Effect of different processing methods on the volatile oil content of white pepper

2.4 不同加工方法對(duì)白胡椒中胡椒堿含量的影響

由圖4可知，不同加工方法制得的白胡椒中胡椒堿含量差異不顯著，這是因?yàn)楹穳A溶于醇、酸，不溶于水，“水漚”和蒸汽處理主要作用于胡椒果皮，對(duì)胡椒堿溶出影響較小。4種方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中對(duì)胡椒堿的判定要求。其中，酶輔助機(jī)械脫皮法制得白胡椒中胡椒堿含量為5.42%±0.17%，與劉笑研究的胡椒堿含量占果實(shí)4%～9%的結(jié)果相符，高于丁成翠[20]測(cè)定的白胡椒中胡椒堿含量(4.91%)。

圖4 不同加工方法對(duì)白胡椒中胡椒堿含量的影響Fig.4 Effect of different processing methods on the piperine content of white pepper

2.5 不同加工方法對(duì)白胡椒中不揮發(fā)性乙醚提取物含量的影響

由圖5可知，不同加工方法制得的白胡椒中不揮發(fā)性乙醚提取物含量差異不大，這是因?yàn)榘缀分胁粨]發(fā)性乙醚提取物主要為不揮發(fā)性脂溶性物質(zhì)，傳統(tǒng)水泡法和流水浸泡法因利用微生物，采用“水漚”方式脫除胡椒果皮，對(duì)不揮發(fā)性脂溶性物質(zhì)溶出影響較?。粰C(jī)械脫皮法和酶輔助機(jī)械脫皮法，雖然經(jīng)過蒸汽熟化過程，但熟化時(shí)間短，蒸汽對(duì)胡椒果實(shí)作用有限，對(duì)不揮發(fā)性脂溶性物質(zhì)溶出影響較小。4種方法制得的白胡椒符合GB/T 7900-2018中對(duì)白胡椒中不揮發(fā)性乙醚提取物的判定要求。其中，酶輔助機(jī)械脫皮法制得的白胡椒中不揮發(fā)性乙醚提取物為7.08%±0.15%，略低于陳曉龍等測(cè)定的白胡椒中不揮發(fā)性乙醚提取物，這可能是因?yàn)楹樊a(chǎn)地與加工方法不同，引起白胡椒中不揮發(fā)性乙醚提取物含量的差異。

圖5 不同加工方法對(duì)白胡椒中不揮發(fā)性乙醚提取物含量的影響Fig.5 Effect of different processing methods on the non-volatile ether extract content of white pepper

2.6 不同加工方法對(duì)白胡椒碎果率的影響

由圖6可知，不同方法制得的白胡椒碎果率差異不顯著，這是因?yàn)樗楣晒麑?shí)破裂引起，主要受胡椒果實(shí)大小、成熟度影響，同批次胡椒原料，果實(shí)大小與成熟度差別不大，進(jìn)而引起碎果率差別不大。傳統(tǒng)水泡法、流水浸泡法、機(jī)械脫皮法、酶輔助機(jī)械脫皮法制得白胡椒依次為1.85%±0.12%、1.83%±0.13%、1.81%±0.12%、1.76%±0.12%，符合GB/T 7900-2018中對(duì)白胡椒中碎果率的判定要求。

圖6 不同加工方法對(duì)白胡椒碎果率的影響Fig.6 Effect of different processing methods on the broken fruit rate of white pepper

2.7 不同加工方法對(duì)白胡椒黑果率的影響

黑果越高，說明胡椒脫皮越不完全。由圖7可知，黑果率：傳統(tǒng)水泡法>流水浸泡法>機(jī)械脫皮法>酶輔助機(jī)械脫皮法，其中傳統(tǒng)水泡法與流水浸泡法黑果率差異不顯著；機(jī)械脫皮法與酶輔助機(jī)械脫皮法黑果率差異不顯著；傳統(tǒng)水泡法與流水浸泡法、機(jī)械脫皮法與酶輔助機(jī)械脫皮法之間黑果率差別顯著。這是因?yàn)楹访撈み^程中，黑果是胡椒果皮未完全脫除產(chǎn)生，受“水漚”均勻性影響，傳統(tǒng)水泡法與流水浸泡法不完全脫除果皮的胡椒相對(duì)較多，黑果率相對(duì)較高；機(jī)械脫皮法與酶輔助機(jī)械脫皮法因分別采用機(jī)械擠壓與機(jī)械攪拌方式脫除胡椒果皮，鮮胡椒受機(jī)械作用力均勻，胡椒脫皮較完全，黑果率較低。傳統(tǒng)水泡法、流水浸泡法、機(jī)械脫皮法、酶輔助機(jī)械脫皮法制得白胡椒的黑果率依次為8.66%±0.42%、8.25%±0.35%、2.52%±0.16%、2.35%±0.15%，均符合GB/T 7900-2018中對(duì)白胡椒黑果率的判定要求。

圖7 不同加工方法對(duì)白胡椒黑果率的影響Fig.7 Effect of different processing methods on the black fruit rate of white pepper

2.8 不同加工方法對(duì)白胡椒白度值的影響

在胡椒加工過程中，胡椒色澤對(duì)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味無直接影響，但顏色影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的接受性[21]。受傳統(tǒng)消費(fèi)觀念影響，通常顏色純白的胡椒易被消費(fèi)者接受。由圖8可知，白度值：傳統(tǒng)水泡法>流水浸泡法>酶輔助機(jī)械脫皮法>機(jī)械脫皮法，其中流水浸泡法與傳統(tǒng)水泡法制得的白胡椒白度值差異不顯著；流水浸泡法與傳統(tǒng)水泡法、酶輔助機(jī)械脫皮法、機(jī)械脫皮法制得的白胡椒白度值差異顯著。這是因?yàn)榱魉莘ㄅc傳統(tǒng)水泡法采用水泡微生物作用方式脫除胡椒果皮，對(duì)胡椒粒表皮損壞小。酶輔助機(jī)械脫皮法與機(jī)械脫皮法，因采用水蒸氣(100 ℃)對(duì)胡椒果皮熟化，果皮對(duì)果實(shí)的保護(hù)作用被破壞，在空氣中氧和多酚氧化酶作用下，果實(shí)中的酚類物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，生成醌類等化合物，顏色逐漸變?yōu)楹稚?；同時(shí)，因機(jī)械脫皮法采用機(jī)械擠壓方式脫除胡椒果皮，對(duì)胡椒表皮造成損壞，引起白度值進(jìn)一步降低。傳統(tǒng)水泡法、流水浸泡法、酶輔助機(jī)械脫皮法、機(jī)械脫皮法制得的白胡椒白度值依次為84.76±2.15，82.62±1.79，75.35±2.18，64.17±2.06。

圖8 不同加工方法對(duì)白胡椒白度值的影響Fig.8 Effect of different processing methods on the whiteness value of white pepper

2.9 不同加工方法對(duì)白胡椒破損率的影響

破損率越高的胡椒，越難被消費(fèi)者接受。由圖9可知，傳統(tǒng)水泡法、流水浸泡法、酶輔助機(jī)械脫皮法制得的白胡椒破損率差異不顯著；機(jī)械脫皮法制得的白胡椒破損率較高，達(dá)到31.25%±2.12%。這是因?yàn)闄C(jī)械脫皮法采用機(jī)械擠壓方式脫除胡椒果皮，胡椒粒之間成熟度與顆粒大小存在差異，成熟度稍低、顆粒稍小的胡椒粒，在同樣強(qiáng)度機(jī)械作用力下，表皮易破損；其他3種方法因未采用機(jī)械擠壓脫皮，對(duì)胡椒表皮損壞少。傳統(tǒng)水泡法、流水浸泡法、機(jī)械脫皮法、酶輔助機(jī)械脫皮法制得的白胡椒破損率依次為3.54%±0.28%、3.35%±0.26%、31.25%±2.12%、3.68%±0.23%。

圖9 不同加工方法對(duì)白胡椒破損率的影響Fig.9 Effect of different processing methods on the breakage rate of white pepper

2.10 不同加工方法對(duì)白胡椒氣味的影響

由表1可知，傳統(tǒng)浸泡法制得的白胡椒香味最輕，異臭味最嚴(yán)重；酶輔助機(jī)械脫皮法制得的白胡椒香味最濃郁，無異臭味。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)水泡法利用自然中微生物腐爛果皮，因胡椒長(zhǎng)時(shí)間處在“水漚”狀態(tài)，果皮腐爛產(chǎn)生濃厚的臭味；流水浸泡法因是利用流動(dòng)水浸泡胡椒，腐爛的果皮被及時(shí)沖走，異臭味較傳統(tǒng)浸泡法輕，香味較流水浸泡法提高；機(jī)械脫皮法和酶輔助機(jī)械脫皮法，因其機(jī)械作用脫除果皮，脫皮時(shí)間短，效率高，微生物作用時(shí)間短，無異臭味產(chǎn)生，香味濃郁。同時(shí)，因機(jī)械脫皮法脫除胡椒果皮果膠過程中，造成胡椒表皮破損，胡椒中香味物質(zhì)得不到有效保護(hù)，引起部分香味物質(zhì)揮發(fā)散失，香味不及酶輔助機(jī)械脫皮法制得的白胡椒。

表1 不同加工方法對(duì)白胡椒氣味的影響Table 1 Effect of different processing methods on the flavor of white pepper

2.11 加工方法的確定

由2.1～2.10結(jié)果可知，不同方法加工的白胡椒水分含量、總灰分、不揮發(fā)性乙醚提取物、揮發(fā)油、胡椒堿、碎果率差異不顯著；傳統(tǒng)水泡法制得的白胡椒黑果率最高；傳統(tǒng)水泡法制得的白胡椒白度值最高；機(jī)械脫皮法制得的白胡椒破損率最高；酶輔助機(jī)械法制得的白胡椒香味最濃郁，無異臭味。考慮到白度值對(duì)胡椒營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味并無直接影響，氣味對(duì)胡椒品質(zhì)影響很大，酶輔助機(jī)械脫皮法制得的白胡椒白度值低于流水浸泡法，其他指標(biāo)均優(yōu)于或與傳統(tǒng)水泡法、流水浸泡法、機(jī)械脫皮法制得的白胡椒無顯著差異，最終確定白胡椒的加工方法為酶輔助機(jī)械脫皮法。

3 結(jié)論

不同加工方法制得的白胡椒品質(zhì)不同，為此研究了傳統(tǒng)水泡法、流水浸泡法、機(jī)械脫皮法、酶輔助機(jī)械脫皮法對(duì)白胡椒水分含量、總灰分、揮發(fā)油、胡椒堿、不揮發(fā)性乙醚提取物、碎果率、黑果率、破損率、白度值、氣味特性的影響，以期確定最優(yōu)的白胡椒加工方法。結(jié)果表明，4種方法加工的白胡椒水分、總灰分、揮發(fā)油、胡椒堿、不揮發(fā)性乙醚提取物含量、碎果率差異不顯著；傳統(tǒng)水泡法加工的白胡椒白度值最高；酶輔助機(jī)械脫皮法加工的白胡椒黑果率最低，香味最濃郁，無異臭味。酶輔助機(jī)械脫皮法加工的白胡椒水分含量、總灰分、揮發(fā)油、胡椒堿、不揮發(fā)性乙醚提取物、碎果率、黑果率、白度值、破損率依次為13.14%±0.21%、1.31%±0.08%、(2.31±0.16)mL/100 g、5.42%±0.17%、7.08%±0.15%、1.76%±0.12%、2.35%±0.15%、75.35±2.18、3.68%±0.23%。綜合來看，酶輔助機(jī)械脫皮法加工的白胡椒品質(zhì)最優(yōu)，白胡椒的加工宜采用酶輔助機(jī)械脫皮法。

采用酶輔助機(jī)械脫皮法加工白胡椒，不僅提高了生產(chǎn)效率，還提高了胡椒的品質(zhì)。但酶輔助機(jī)械脫皮法制得的白胡椒色澤較傳統(tǒng)水泡法差。進(jìn)一步闡述胡椒脫皮機(jī)制，改進(jìn)胡椒脫皮技術(shù)，生產(chǎn)白度值更高、品質(zhì)更優(yōu)的白胡椒，滿足生產(chǎn)與消費(fèi)的需要，這對(duì)促進(jìn)胡椒產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有非常重要的意義。