干燥方式對(duì)油茶粉品質(zhì)及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

李官麗

吳秋月1

陳錫霞1

伍淑婕1

段秋霞1

黎小椿1

羅楊合1,2

(1. 廣西康養(yǎng)食品科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西 賀州 542899;2. 大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,遼寧 大連 116034)

油茶是中華民族飲食文化的瑰寶,是盛行于八桂大地的一種地緣性風(fēng)味小吃[1]。油茶入口初覺清苦醇厚,過后鮮辣爽口,因此有“一杯苦、二杯呷(澀)、三杯四杯好油茶”的說法,這也與其自身獨(dú)特的保健功效和風(fēng)味密不可分。研究表明,油茶富含茶多酚、礦物質(zhì)、維生素以及鐵、錳等微量元素[2],具有消食健胃、驅(qū)濕避瘴、提神醒腦、祛風(fēng)除濕之功效[3-4]。長(zhǎng)期飲用油茶有益于身體健康。

目前,廣西桂林的油茶主要以油茶湯或油茶罐頭形式銷售,油茶粉鮮有。油茶湯含水量高,不耐貯藏,運(yùn)輸和貯藏成本高[2]。干燥是一種常見延長(zhǎng)食品貨架期的加工方式。油茶經(jīng)干燥處理可制成即時(shí)即沖的罐裝或袋裝的油茶粉,還可添加到其他食品中以改善或提高食品風(fēng)味,滿足人們快節(jié)奏的生活方式及對(duì)營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味的需求[5]。此外,油茶經(jīng)干燥處理后體積減小,有利于貯藏和運(yùn)輸,且油茶在高溫加工過程中產(chǎn)生濃郁的風(fēng)味物質(zhì)。風(fēng)味與食品品質(zhì)密切相關(guān),影響消費(fèi)者可接受度和喜好[6]。

常見的干燥方式主要有真空干燥、熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、微波干燥、噴霧干燥等[7]。不同的干燥加工技術(shù)具有其特色,也有其適宜的應(yīng)用范圍。蔣鵬飛等[5]認(rèn)為噴霧干燥、真空冷凍干燥所得苦瓜粉品質(zhì)優(yōu)于熱風(fēng)干燥和日曬干燥。馬堯等[8]發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥所得黃花菜粉的綜合評(píng)分比較高。靳政時(shí)等[9]采用真空干燥、熱風(fēng)干燥、冷凍干燥加工獼猴桃果干,發(fā)現(xiàn)冷凍干燥處理能顯著降低獼猴桃營(yíng)養(yǎng)成分的損失并保有鮮果的風(fēng)味。王宸之等[10]對(duì)比了微波干燥和真空干燥對(duì)龍眼品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)微波干燥龍眼的果肉褐變度及PPO活性均低于熱風(fēng)干燥的,品質(zhì)更好。熱風(fēng)干燥是由外向內(nèi)加熱,高溫易導(dǎo)致果蔬褐變、營(yíng)養(yǎng)流失;低溫干燥速率較低、耗時(shí)較長(zhǎng);微波干燥可實(shí)現(xiàn)熱量和水分雙向傳遞,干燥速率高,時(shí)間短,但均勻性較差[11]。基于此,研究擬利用真空干燥、真空冷凍干燥和噴霧干燥將油茶湯制成風(fēng)味濃郁、保質(zhì)期長(zhǎng)、即喝即沖的便攜式油茶粉,并采用SPME-GC-MS技術(shù)對(duì)油茶粉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行研究,旨在為油茶粉風(fēng)味品質(zhì)評(píng)價(jià)和質(zhì)量控制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

昭平綠茶、魯花花生油、黃姜、獨(dú)蒜:市售。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平:JJ 1000型,常熟市雙杰測(cè)試儀器廠;

多功能電磁爐:C21-ST2106型,廣東美的生活電器制造有限公司;

榨汁攪拌機(jī):JYL-C93T型,九陽股份有限公司;

凍干機(jī):FDU-2110型,上海備得數(shù)碼科技有限公司;

噴霧干燥機(jī):SD-1000型,上海備得數(shù)碼科技有限公司;

真空干燥箱:DZF-6050型,上海齊欣科學(xué)儀器有限公司;

高速多功能粉碎機(jī):200T型,武義海納電器有限公司;

色差計(jì):CR-400型,柯尼卡美能達(dá)(中國(guó))投資有限公司;

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:DHG-9145A型,上海齊欣科學(xué)儀器有限公司;

GC-MS聯(lián)用儀:TRACE 1300-ISQQD型,美國(guó)Agilent公司;

萃取針頭:50/30 μm CAR/PDMS Blue型,美國(guó)Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

30.00 g綠茶→熱水(55 ℃)浸泡兩次,每次5 min→瀝干→30.00 g姜+20.00 g蒜+8.00 g花生油→炒制6 min→300.00 g水,榨汁機(jī)破碎3 min→過濾→油茶湯→干燥→質(zhì)量指標(biāo)、風(fēng)味檢測(cè)

1.3.2 干燥工藝條件

(1) 噴霧干燥:將制備好的油茶湯置于-4 ℃冷藏備用,設(shè)置進(jìn)風(fēng)溫度為130 ℃,進(jìn)樣風(fēng)速為0.65 m3/min進(jìn)行干燥5 h后,過80目篩。

(2) 冷凍干燥:將制備好的油茶湯置于-18 ℃冰箱中預(yù)冷凍8 h,備用,將預(yù)凍好的油茶湯置于真空壓力為3.7 Pa,冷凍溫度為-75 ℃條件下干燥52 h,凍干后的油茶粉采用高速多功能粉碎機(jī)粉碎30 s,過80目篩。

(3) 真空干燥:將制備好的油茶置于真空干燥箱中,在真空度為0.09 MPa、干燥溫度45 ℃下干燥21 h,將干燥后的油茶粉在高速多功能粉碎機(jī)中粉碎30 s,過80目篩。

1.3.3 水分含量測(cè)定 按GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》中的直接干燥法執(zhí)行。

1.3.4 色差測(cè)定 參考文獻(xiàn)[5],取適量不同干燥處理的油茶粉使用色差儀測(cè)定,先進(jìn)行白板校正讀取色差值,記錄L*、a*、b*的值,每個(gè)樣品測(cè)定3次,取平均值。計(jì)算樣品與儀器白板的差值(ΔL*、Δa*、Δb*),按式(1)計(jì)算總色差值ΔE。

ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2,

(1)

式中:

ΔE——油茶粉的色差值;

ΔL*——黑白(亮度值);

Δa*——紅綠度的變化值;

Δb*——藍(lán)黃度的變化值。

1.3.5 感官評(píng)價(jià) 參照文獻(xiàn)[1]并根據(jù)油茶自身的特點(diǎn)制定感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。組織10名具有一定油茶評(píng)判經(jīng)驗(yàn)的人員組成感官評(píng)價(jià)小組,對(duì)油茶的溶解性、湯色、氣味、滋味4個(gè)感官指標(biāo)進(jìn)行品評(píng),總分為100分。

表1 油茶感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.6 SPME-GC-MS檢測(cè)

(1) SPME萃取條件:頂空瓶體積20 mL,樣品質(zhì)量1 g,磁力攪拌器轉(zhuǎn)速100 r/min,水浴溫度80 ℃,萃取時(shí)間40 min,GC解析時(shí)間1 min。

(2) GC條件:色譜柱TG-5MS,進(jìn)樣口溫度250 ℃;載氣為He(純度99.999%),載氣流速1.000 mL/min,分流方式為不分流;程序升溫為初始溫度45 ℃,保持2 min,以4 ℃/min 上升到250 ℃,保持3 min。

(3) MS條件:電離方式為電子轟擊(elector ionization,EI)模式,電離能量70 eV,離子源溫度230 ℃,接口溫度280 ℃,掃描方式為全掃描監(jiān)測(cè)模式,質(zhì)量掃描范圍30～500(m/z)。

(4) 定性與定量分析:所得結(jié)果與Library-Mainlib標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)相匹配,并參考相關(guān)文獻(xiàn)解析、鑒定;選擇正反匹配度超過800或有一個(gè)匹配度超過900的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),采用峰面積歸一化法計(jì)算各組分化合物相對(duì)含量[12-13]。

(5) 特征風(fēng)味的評(píng)價(jià)方法:參照文獻(xiàn)[14],用香氣活度值評(píng)定各個(gè)揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)油茶粉整體香味的貢獻(xiàn),其值可通過式(2)計(jì)算。

OAV=Ci/OTi,

(2)

式中:

OAV——香氣活度值;

Ci——揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量,%;

OTi——揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的氣味閾值,μg/kg。

OAV>1表明該物質(zhì)對(duì)樣品的總體風(fēng)味有較大的貢獻(xiàn),0.1

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)油茶粉水分含量的影響

由表2可知,真空冷凍干燥、噴霧干燥和真空干燥3種干燥方式制備的油茶粉的水分含量相差不大,且均符合NY/T 1884—2021《綠色食品 果蔬粉》標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 干燥方式對(duì)油茶粉水分含量的影響

2.2 對(duì)油茶粉感官品質(zhì)的影響

由表3可知,冷凍干燥的油茶粉感官得分優(yōu)于噴霧干燥和真空干燥的,其沖調(diào)后湯色黃綠色,香味濃郁,口感甘醇。噴霧干燥的油茶沖調(diào)后湯色不均勻,入口苦澀。真空干燥的油茶復(fù)溶效果差,溶解不均勻,有些許顆粒物懸浮及沉淀。

表3 干燥方式對(duì)油茶粉感官品質(zhì)的影響

2.3 對(duì)油茶粉色澤的影響

由表4可知,不同方式干燥的油茶粉的ΔE值大小為:真空干燥>真空冷凍干燥>噴霧干燥,原因可能是真空干燥和真空冷凍干燥時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致一些物質(zhì)發(fā)生褐變顏色加深;但真空冷凍干燥在低溫條件下物料氧化程度低,熱敏性物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分損失小,故產(chǎn)品色澤略優(yōu)于真空干燥;噴霧干燥在高溫下使物料迅速霧化,與熱空氣接觸后使得物料中的水分迅速汽化,大大增加了水分的蒸發(fā)面積,干燥效率高,產(chǎn)品褐變程度低[11]。其中,噴霧干燥的油茶粉色澤呈黃綠色,色澤最好。

表4 干燥方式對(duì)油茶粉色澤的影響

2.4 油茶粉SPME-GC-MS分析

2.4.1 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì) 不同方式干燥油茶粉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總離子流色譜圖見圖1。

圖1 真空冷凍干燥、噴霧干燥和真空干燥油茶粉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的總離子流色譜圖

由表5可知,3種方式干燥的油茶粉共鑒定出96種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),其中,真空冷凍干燥76種、真空干燥64種、噴霧干燥60種。從化合物種類來看,烴類61種、醛類17種、醇類16種、雜環(huán)類4種、酯類3種和酮類3種。從化合物含量來看,醇類和醛類的含量較高,噴霧干燥、真空冷凍干燥和真空干燥油茶粉的醛類分別為12.14%,26.60%,14.94%,醇類分別為1.68%,3.32%,3.06%,說明醛類、醇類是油茶粉香氣物質(zhì)主要來源。與噴霧干燥和真空干燥相比,真空冷凍干燥中醛類、醇類物質(zhì)的含量較高,酯類、酮類和雜環(huán)類的含量較低。有研究[15]表明,真空冷凍干燥對(duì)干燥樣品的揮發(fā)性成分有很好的保留作用。噴霧干燥法具有良好的干燥效果,物料均勻、分散性好等特點(diǎn),但由于瞬時(shí)的高溫處理,物料中的香味物質(zhì)極易被破壞,導(dǎo)致得到的油茶粉品質(zhì)不佳[5]。

表5 噴霧干燥、真空冷凍干燥和真空干燥揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及相對(duì)含量

3種干燥方式的油茶粉中含量較高的(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、壬醛、(Z)-2-癸醛共同賦予其堅(jiān)果香、檸檬果香、蠟香和脂肪香[16];僅在真空冷凍干燥中檢出的(Z)-2-庚醛賦予其獨(dú)特的甜杏、堅(jiān)果香氣。3種干燥方式的油茶粉均含有呈花香和果香的反式橙花醇、4,8-四甲基-3,7環(huán)癸二烯-1-甲醇。僅在真空冷凍干燥和真空干燥中檢出的冰片具有松香、樟腦香氣。僅在噴霧干燥和真空干燥中檢出的(2R,4AR,5R,8AS)-十氫-5-羥基-α,α,4A-三甲基-8-亞甲基-2-萘甲醇呈現(xiàn)花香、果香。具有松木香、紫丁香的松油醇在真空冷凍干燥的油茶粉中含量較高,在噴霧干燥和真空干燥的油茶粉中含量較少,但醇類物質(zhì)閾值較高,故其OAV值很低。2-十一酮和乙酸香葉酯賦予3種干燥方式油茶粉脂肪香和薰衣草香氣。與噴霧干燥和真空干燥相比,真空冷凍干燥的新生成香葉基丙酮具有木蘭香氣,但其閾值較高,風(fēng)味貢獻(xiàn)較小。僅在真空冷凍干燥和真空干燥的油茶粉中檢出含量較高的(乙烯基氧基甲基)苯,呈現(xiàn)脂香氣味。3種干燥方式的油茶粉中均檢測(cè)到環(huán)己烯,3-(1,5-二甲基-4-己烯基)-6-亞甲基-,[S-(R*,S*)],呈現(xiàn)淡淡的芳香氣味。倍半烯只存在真空冷凍干燥和真空干燥的樣品中,具有香辛氣味[17-19],但它們氣味閾值較高,故其OAV值很低。

綜上,不同干燥方式對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和含量影響不同,這些香氣物質(zhì)的差異可能是其前體物質(zhì)在干燥過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)或脂肪降解所致,但是關(guān)于其香氣物質(zhì)形成的前體物質(zhì)和形成機(jī)制尚需要深入研究。

2.4.2 特征風(fēng)味物質(zhì) 經(jīng)過查閱相關(guān)文獻(xiàn)[17-20]共得到14種揮發(fā)性氣味閾值,結(jié)果見表6。從表6可以看出,噴霧干燥油茶粉中特有的香氣成分為(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、癸醛、(Z)-2-癸醛,而壬醛、松油醇起修飾作用,它們共同賦予噴霧干燥油茶粉青香、果香、蠟香等氣味特征。真空冷凍干燥和真空干燥油茶粉的特征風(fēng)味物質(zhì)均為壬醛、癸醛、(Z)-2-癸醛、(Z)-2-壬烯醛、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛,區(qū)別在于(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、松油醇和(Z)-2-庚醛賦予真空冷凍干燥油茶粉青香、蠟香、油脂香。壬醛、癸醛、松油醇使真空干燥油茶粉呈現(xiàn)出果香、蠟香、油脂香等氣味特征[18-19]。

表6 噴霧干燥、真空冷凍干燥和真空干燥揮發(fā)性物質(zhì)氣味活度值?

2.4.3 揮發(fā)性物質(zhì)PCA分析 對(duì)不同干燥方式油茶粉揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行主成分分析并建立其品質(zhì)評(píng)價(jià)模型。前2個(gè)主成分可以反映100%的原始數(shù)據(jù)(表7)。由表7和表8可知,PC1貢獻(xiàn)率為68.828%,主要反映醇類、酮類和雜環(huán)類的變量信息,且與醇類、酮類呈正相關(guān),與雜環(huán)類呈負(fù)相關(guān)。PC1貢獻(xiàn)率為31.172%,與酯類呈顯著負(fù)相關(guān)。

表7 主成分的特征值及貢獻(xiàn)率

表8 主成分的特征向量與載荷矩陣

2.4.4 基于PCA建立油茶粉風(fēng)味品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型

根據(jù)前2個(gè)主成分5類風(fēng)味物質(zhì)的特征向量,用F1、F2兩個(gè)新的綜合指標(biāo)來代替原來的5類香氣成分進(jìn)行風(fēng)味品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)(表8),得到的油茶粉香氣成分的線性關(guān)系式分別為:

F1=0.37X1+0.53X2+0.17X3+0.54X4-0.51X5,

(3)

F2=0.59X1+0.10X2-0.76X3+0X4+0.26X5,

(4)

式中:

F1——主成分PC1的得分;

F2——主成分PC2的得分;

Xi——原始變量標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

F1和F2分別代表綜合主成分得分,得分越大表示油茶粉風(fēng)味品質(zhì)越好。

F=0.688 28F1+0.311 72F2。

(5)

由表9可知,不同方式干燥的油茶粉風(fēng)味品質(zhì)經(jīng)PCA分析呈現(xiàn)明顯差異,其中,真空冷凍干燥的綜合得分最高,風(fēng)味品質(zhì)最佳,其次依次為真空干燥、噴霧干燥。這可能是因?yàn)檎婵盏蜏貤l件使油茶粉獲得了較高品質(zhì)。真空干燥雖然處于真空狀態(tài),但干燥時(shí)間較長(zhǎng),導(dǎo)致其制品品質(zhì)較差。噴霧干燥時(shí)間較短,但較高的噴霧溫度導(dǎo)致大量香氣物質(zhì)揮發(fā),故其制品品質(zhì)較差。

表9 標(biāo)準(zhǔn)化主成分綜合得分

3 結(jié)論

采用真空干燥、噴霧干燥和真空冷凍干燥對(duì)油茶湯進(jìn)行干燥處理,結(jié)果表明:3種干燥方式油茶粉水分含量分別為:真空干燥(5.22%)>噴霧干燥(4.74%)>真空冷凍干燥(3.78%);ΔE值分別為:真空干燥(59.26)>真空冷凍干燥(49.74)>噴霧干燥(43.31);感官得分分別為:真空冷凍干燥(93)>噴霧干燥(90)>真空干燥(86),表明不同干燥方式油茶粉品質(zhì)具有較大差異,其中,真空冷凍干燥的油茶粉更受消費(fèi)者歡迎。

從真空干燥、噴霧干燥、真空冷凍干燥3種方式干燥的油茶粉中共鑒定出104種揮發(fā)性物質(zhì),醇類和醛類是其主要揮發(fā)性成分。OAV表明影響油茶粉風(fēng)味的揮發(fā)性物質(zhì)有14種,冷凍干燥的特征風(fēng)味物質(zhì)(壬醛、癸醛、(Z)-2-癸醛、(Z)-2-壬烯醛、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛)呈現(xiàn)青香、蠟香和油脂香,噴霧干燥和真空干燥的特有香氣均為(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛,(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、癸醛,呈現(xiàn)出有別于真空冷凍干燥的青香、果香、蠟香。PCA表明醇類、酮類和雜環(huán)類對(duì)油茶粉揮發(fā)性風(fēng)味均有一定的影響。由油茶粉綜合評(píng)價(jià)模型得分可知,真空冷凍干燥風(fēng)味品質(zhì)最佳,其次為真空干燥、噴霧干燥,這與感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致。綜上,真空冷凍干燥對(duì)油茶粉品質(zhì)和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有較好的保護(hù)作用,是一種適宜的干燥方式。