熟制過(guò)程對(duì)枸杞子揮發(fā)性成分的影響

胡云峰,張靜敏,王 娜

(天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,天津 300457)

枸杞子,為茄科植物枸杞的成熟果實(shí),具有多種保健功效,是衛(wèi)生部批準(zhǔn)的藥食兩用食物[1],早在《神農(nóng)本草經(jīng)》中就被列為上品,稱(chēng)其為“久服輕身不老、耐寒暑”;有延衰抗老的功效,又名“卻老子”[2];其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富,含有枸杞多糖、甜菜堿、多酚、類(lèi)胡蘿卜素、黃酮、?；撬?、維生素和多種微量元素等[3],但采收后的枸杞多數(shù)被用于制成干果,產(chǎn)品種類(lèi)單調(diào)成為枸杞產(chǎn)業(yè)的一大難題。

在我國(guó)傳統(tǒng)中藥研究理論中,生熟中藥除在外形和藥性上有所變化外,炮制后的中藥還會(huì)產(chǎn)生特殊的“藥香”[4]。南北朝劉宋時(shí)期雷教撰《雷公炮炙論》收藏有300余種藥物炮炙加工方法所涉及的炮炙技術(shù)有炮法、炙法、焙法、爆法、蒸法、煮法、去蘆、去足、制霜、酒制、蜜制、藥汁制等,常被奉為準(zhǔn)則,沿用至今[5]。近年來(lái)有關(guān)炮制研究多見(jiàn)于黑蒜、紅參等的制備,有研究表明以帶皮蒜頭為原料,在高溫高濕環(huán)境下經(jīng)酶解反應(yīng)加工而成的黑蒜具有抗氧化、抗癌、調(diào)節(jié)免疫等多種生物活性,是加工過(guò)程中多種活性成分增加和生成的結(jié)果[6],孫娜等[7]在研究中發(fā)現(xiàn)人參在炮制加工成紅參的過(guò)程中不但使各類(lèi)成分發(fā)生轉(zhuǎn)化,而且生成活性更強(qiáng)的新化合物,紅參在杭腫瘤、杭疲勞、杭衰老等方面的活性增強(qiáng)。

熟制是一個(gè)恒溫恒濕的處理過(guò)程,枸杞在熟制過(guò)程中經(jīng)過(guò)發(fā)酵獲得的新型枸杞產(chǎn)品不僅抗氧化活性顯著高于普通干制枸杞子[8],同時(shí)在口感上也有所改善,酸甜適口,有獨(dú)特的藥香味。但是,目前對(duì)熟制枸杞的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道很少,還沒(méi)有對(duì)枸杞熟制前后揮發(fā)性成分的研究,為了進(jìn)一步闡述枸杞熟制前后揮發(fā)性成分的變化,為今后對(duì)熟制枸杞的研究提供理論依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)采用頂空固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(HS-SPME-GC-MS)對(duì)普通干制枸杞及熟制枸杞的揮發(fā)性成分進(jìn)行萃取和測(cè)定,氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)具有方便、精確、快速的優(yōu)點(diǎn),結(jié)合固相微萃取已在揮發(fā)性成分分析方面得到廣泛應(yīng)用[9],從而確定了化合物的化學(xué)組成和相對(duì)百分含量并進(jìn)行對(duì)比研究,為以熟制枸杞為原料的健康食品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

普通干制枸杞 寧夏中寧枸杞有限責(zé)任公司。

SPME進(jìn)樣器(DVB/CAR/PDMS 萃取頭) 美國(guó)Supelco公司;GCMS QP-2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司;DL-101型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司;PL203/01電子分析天平 特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 熟制枸杞子的制備 參考胡云峰等[8]和吳中華等[10]的方法稍作修改,熟制工藝為:干制預(yù)處理階段溫度為 60 ℃,時(shí)間為12 h;熟化階段溫度為72 ℃,時(shí)間為24 h,相對(duì)濕度 65%;定型階段溫度45 ℃,干制12 h。

1.2.2 感官評(píng)價(jià) 熟制枸杞子的感官評(píng)價(jià)由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的小組進(jìn)行評(píng)估,隨機(jī)抽取了10個(gè)成員(21～40歲),男女?dāng)?shù)量比為1∶1。按照表1對(duì)熟制枸杞子進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(分)

1.2.3 固相微萃取法 參照文獻(xiàn)[11-13]方法,稍作修改,將固相微萃取頭在氣相色譜儀的進(jìn)樣口經(jīng)250 ℃老化15 min備用,稱(chēng)取5 g樣品置于15 mL的頂空瓶中,插入已老化好的SPME針頭,在60 ℃恒溫水浴鍋中頂空萃取30 min,取出萃取頭,萃取完成后立即進(jìn)樣進(jìn)行測(cè)定,GC/MS進(jìn)樣口(溫度 250 ℃)中,熱解析15 min進(jìn)樣,拔出萃取頭。

1.2.4 檢測(cè)條件 GC條件:日本島津公司GC/MS QP-2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,Rtx-5MS 30.0 m×0.25 mm×0.25 μm毛細(xì)管柱,程序升溫:初始溫度40 ℃,保持3 min,以4 ℃/min升至150 ℃,保持1 min,再以8 ℃/min升至250 ℃,保持6 min。進(jìn)口樣溫度250 ℃,進(jìn)樣方式:分流,分流比:10∶1,載氣為He,純度99.99%,柱流速:1.0 mL/min。

MS條件:EI源,電子能量70 eV,離子源溫度200 ℃,傳輸線(xiàn)溫度:220 ℃;掃描方式:全掃描,掃描范圍 30～550 m/z,溶劑延遲時(shí)間1.5 min。每個(gè)樣品重復(fù)3次取平均值。

1.2.5 揮發(fā)性成分的圖譜分析 對(duì)熟制枸杞子進(jìn)行揮發(fā)性成分分析,以普通枸杞樣品為對(duì)照,采用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)進(jìn)行分離測(cè)定。通過(guò)檢索NIST11數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)色譜,并結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)色譜圖核準(zhǔn)分析,確定枸杞各種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的化學(xué)成分。根據(jù)氣相色譜分析結(jié)果,并用TIC峰面積歸一法定量計(jì)算出各化學(xué)成分的相對(duì)含量。所測(cè)出各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)化合物成分相對(duì)含量為其色譜峰占總峰面積的百分?jǐn)?shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

表格的制作采用Microsoft Word 2010軟件,柱狀圖的制作采用Microsoft Excel 2010軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 熟制枸杞子的感官評(píng)定結(jié)果

采用感官評(píng)價(jià)方法,對(duì)熟制枸杞子樣品的色澤、干爽度、肉質(zhì)、口感、氣味進(jìn)行了較全面的分析,結(jié)果見(jiàn)表2,通過(guò)三段式干制工藝制備的熟制枸杞子顏色呈均一的棕黑色,肉質(zhì)厚,質(zhì)地柔軟,干爽度好,基本無(wú)果粒粘連現(xiàn)象;口感協(xié)調(diào),無(wú)苦味,有酸甜口味,相比較普通枸杞無(wú)生澀味,酸味相對(duì)較重,有獨(dú)特的藥香味。

表2 熟制枸杞子的感官評(píng)定結(jié)果(分)

2.2 熟制枸杞子揮發(fā)性成分圖譜分析

固相微萃取分別提取兩種樣品的香氣成分,通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用儀分析,熟制枸杞子和普通枸杞樣品揮發(fā)性成分的總離子流圖見(jiàn)圖1,揮發(fā)性成分的GC-MS分析結(jié)果見(jiàn)表3。

圖1 普通枸杞和熟制枸杞子揮發(fā)性成分的總離子流圖

2.3 熟制枸杞中各類(lèi)揮發(fā)性化合物種類(lèi)分析

熟制枸杞子中各類(lèi)化合物種類(lèi)分析結(jié)果見(jiàn)圖2。結(jié)合表3可以得到,在熟制枸杞中檢測(cè)出了81種揮發(fā)性化合物,普通枸杞中檢測(cè)出了78種;在酯類(lèi)上,熟制枸杞和普通枸杞有10種相同酯類(lèi),與普通枸杞相比,熟制枸杞新產(chǎn)生了6種酯類(lèi),消失了9種;醛類(lèi)上,熟制枸杞和普通枸杞有12種相同的醛類(lèi),熟制枸杞新產(chǎn)生了6種醛類(lèi),消失了9種;酮類(lèi)上,熟制枸杞和普通枸杞有4種相同酮類(lèi),熟制枸杞新產(chǎn)生了14種酮類(lèi),消失了14種;醇類(lèi)上,熟制枸杞和普通枸杞有8種相同醇類(lèi),熟制枸杞新產(chǎn)生了9種醇類(lèi),消失了7種;呋喃類(lèi)上,熟制枸杞和普通枸杞含有2種相同呋喃類(lèi),熟制枸杞新產(chǎn)生了2種呋喃類(lèi);熟制枸杞和普通枸杞都含有1種相同的酸類(lèi)、酚類(lèi)和烴類(lèi),熟制枸杞新產(chǎn)生的烴類(lèi)有5種。

圖2 枸杞子中各類(lèi)揮發(fā)性成分的數(shù)量

2.4 熟制枸杞中各類(lèi)揮發(fā)性化合物相對(duì)含量分析

熟制枸杞子各類(lèi)化合物的相對(duì)含量結(jié)果見(jiàn)圖3。結(jié)合表3可知,在熟制枸杞子中檢測(cè)出的81種揮發(fā)性化合物中占色譜流出組分總含量的97.93%,其中各類(lèi)成分的相對(duì)含量占總成分分別為酯類(lèi)3.01%、醛類(lèi)78.83%、酮類(lèi)3.96%、醇類(lèi)9.09%、呋喃類(lèi)1.85%、酸類(lèi)0.02%、酚類(lèi)0.04%、烴類(lèi)1.13%。在普通枸杞中檢測(cè)出的78種揮發(fā)性化合物中占色譜流出組分總含量的98.15%,其中各類(lèi)成分的相對(duì)含量占總成分分別為酯類(lèi)12.27%、醛類(lèi)53.8%、酮類(lèi)14.27%、醇類(lèi)15.49%、呋喃類(lèi)0.87%、酸類(lèi)0.22%、酚類(lèi)0.17%、烴類(lèi)1.06%。熟制枸杞子和普通枸杞的揮發(fā)性成分相對(duì)含量差別大小依次為醛類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)、呋喃類(lèi)、烴類(lèi),熟制枸杞中的醛類(lèi)比普通枸杞高約25%,酯類(lèi)、酮類(lèi)比普通枸杞均低10%左右,醇類(lèi)低5%左右,其他則無(wú)明顯差異。

表3 熟化枸杞子揮發(fā)性成分的GC-MS 分析結(jié)果

續(xù)表

續(xù)表

圖3 黑枸杞中各類(lèi)揮發(fā)性成分的相對(duì)含量

2.5 各類(lèi)化合物對(duì)熟制枸杞子氣味的影響

酯類(lèi)化合物是具有芳香氣味的揮發(fā)性物質(zhì),是枸杞香氣的重要組成成分。與普通枸杞相比,熟制枸杞中乙酸甲酯相對(duì)含量降低1.65%,乙酸乙酯降低2.58%,二氫獼猴桃內(nèi)酯降低1.06%。乙酸甲酯具有麻醉和刺激作用,人接觸較高濃度的本品,可引起眼、鼻、咽喉和呼吸道刺激癥狀;乙酸乙酯濃度較高時(shí)有刺激性氣味,易揮發(fā),對(duì)空氣敏感[14];油酸乙酯有強(qiáng)烈的醚似的氣味[15],二氫獼猴桃內(nèi)酯帶有香豆素樣香氣,并有麝香樣氣息,以上化合物含量的降低使熟制枸杞的風(fēng)味更柔和。

醛類(lèi)化合物的刺激性隨著分子量的增大而減小,并逐漸出現(xiàn)愉快的香氣,孔翠萍等[16]研究表明,2-甲基丁醛、3-甲基丁醛在炮制品中的含量比生品和清炒品的要高,為炮制藥品中常見(jiàn)的焦香味物質(zhì)。熟制枸杞中含有3-甲基丁醛33.84%、2-甲基丁醛12.01%、糠醛20.14%,遠(yuǎn)高于普通枸杞。崔小兵等[17]的研究表明,糠醛具有杏仁的氣味。而醛類(lèi)中戊醛、己醛、2-苯基-2-丁烯醛具有醛的刺激性氣味,普通枸杞高于熟制枸杞,醛類(lèi)化合物的變化增加了熟制枸杞的愉快香氣,減少了刺激性氣味。

熟制枸杞酮類(lèi)化合物的相對(duì)含量為3.96%,普通枸杞的相對(duì)含量則為14.27%,這是因?yàn)殍坭绞熘七^(guò)程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)[8],導(dǎo)致蛋白質(zhì)、氨基酸等的氨基和糖及脂肪氧化的醛、酮等羰基反應(yīng)消耗了一定的酮類(lèi)化合物[18]。芳香酮的羰基直接連在芳香環(huán)上,按羰基數(shù)目又可分為一元酮、二元酮和多元酮,低級(jí)酮具有令人愉快的氣味[17]。熟制枸杞新產(chǎn)生了馬鞭草烯酮、大馬士酮、紫羅蘭酮、3,5-辛二烯-2-酮、香葉基丙酮等低級(jí)酮類(lèi)化合物,賦予其類(lèi)似樟腦、薄荷腦的藥香。2,3-丁二酮、2-庚酮、3,4-二甲基-2-己酮等其他酮類(lèi)化合物賦予普通枸杞一般的果香。

醇類(lèi)化合物在香氣中占有重要地位。醇類(lèi)化合物,尤其是環(huán)單萜類(lèi)醇和芳香族醇化合物是調(diào)配香精的主要成分[19],還有許多醇類(lèi)化合物可以作為合成香料的中間體使用。熟制枸杞中新產(chǎn)生的醇類(lèi)化合物有2-庚醇、糠醇、異丁醇、2,3-丁二醇、二氫香芹醇等,其中2-庚醇具有青草-草藥氣味,略帶有醚香和油香的氣味,2,3-丁二醇被添加到白酒中,以改善白酒的風(fēng)味;二氫香芹醇有留蘭香氣,用于食品薄荷香型香精的制備,也用作食品的人造香辛料,這些醇類(lèi)化合物使熟制枸杞呈現(xiàn)出吸引人的香味。

熟制枸杞新產(chǎn)生了2-甲基呋喃和2-正戊基呋喃,2-甲基呋喃用于合成菊酯類(lèi)農(nóng)藥及香精香料[20],2-正戊基呋喃具有豆香、果香、泥土、青香及類(lèi)似蔬菜的香韻。熟制枸杞中5-甲基-2-乙?；秽鄬?duì)含量為0.85%,是普通枸杞3.5倍,它具有焦香、咖啡等香氣。熟制枸杞新出現(xiàn)的乙苯、間二甲苯、鄰二甲苯具有芳香氣味[21]。

3 結(jié)論

經(jīng)固相微萃取和GC-MS檢測(cè),熟制枸杞子中共含有81種揮發(fā)性化合物,其中酯類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)數(shù)量都較多,呋喃類(lèi)、酸類(lèi)、酚類(lèi)、烴類(lèi)較少;與普通枸杞相比,熟制枸杞子中新產(chǎn)生了14種酮類(lèi)、9種醇類(lèi)、6種酯類(lèi)、6種醛類(lèi)、5種烴類(lèi)、2種呋喃類(lèi),消失了14種酮類(lèi)、9種酯類(lèi)、9種醛類(lèi)、7種醇類(lèi);與普通枸杞相比,熟制枸杞子中醛類(lèi)的相對(duì)含量為78.83%,比普通枸杞高25%左右,而酯類(lèi)、酮類(lèi)均低10%左右,醇類(lèi)低 5% 左右,其他類(lèi)揮發(fā)性成分則無(wú)明顯差異;熟制枸杞新產(chǎn)生了一些揮發(fā)性成分,含量較高的為3-甲基丁醛(33.84%)、糠醛(20.14%)和2-甲基丁醛(12.01%),為炮制藥品中常見(jiàn)的焦香味物質(zhì),賦予了熟制枸杞獨(dú)特的藥香氣味。