粒徑對熟制風味龍蝦中香辛料品質的影響

劉曉麗，姜伯成，姜啟興，楊方，周小燕，沈慧敏，陳諾，夏文水

1.江南大學 食品學院/食品科學與技術國家重點實驗室/江蘇省食品安全與質量控制協同創新中心，江蘇 無錫 214122；2.東臺市天海土特產有限公司，江蘇 東臺 224200

0 引言

淡水龍蝦不僅營養豐富，而且風味獨特，受到廣大消費者的青睞[1]。目前，淡水龍蝦的加工產品以冷凍熟制風味龍蝦為主，其主要工藝是傳統煮制[2]，香辛料作為煮制入味的關鍵物質，在淡水龍蝦加工過程中起重要的調味作用[3]。

香辛料可以直接使用或經粉碎處理后再使用，前者利用效率低，香氣釋放不完全，后者不僅可使香辛料與其他調味品充分混合、更好入味，而且香氣釋放速度快，味道純正，使用方便[4]。此外，粉碎后的香辛料細胞壁被破壞，可暴露更多活性基團和活性物質，改善香辛料的理化性質及功能活性[5-6]，適當的粉碎工藝不僅可以提高香辛料的加工性能，改善口感，還可以增加粉末的細膩感，使其中的營養物質更易吸收[7]。因此，在實際生產過程中，通常先將香辛料進行粉碎處理，以獲得不同粒徑大小的料粉，再進行適當添加[8]，而香辛料的粒徑是影響加工產品口感及消費者接受度的一個重要因素[9]。Z.Zarai等[10]采用超微粉碎技術對生姜和蘑菇進行處理，改進了物料粉體的持水性、溶解性、流動性和分散性，更利于將其加工成即食方便食品，促進人體更好地吸收。目前關于粒徑對熟制風味龍蝦中香辛料品質的影響鮮有報道，且現有對粒徑的研究主要集中在超微粉碎上，但此種粉碎成本較高，不利于推廣應用；同時，過度或不當的粉碎工藝，會對粉體的結構造成破壞，導致其理化性質和功能活性下降[11]。

基于此，本研究擬使用更切合實際生產條件的微粉碎方式，利用搖擺式粉碎機對香辛料進行粉碎處理，經篩分獲得不同粒徑的香辛料并研究其休止角、滑角、膨脹力、溶出效果等，進而對香辛料湯汁的色澤、感官、揮發性風味成分、添加量等進行分析，以期為香辛料在熟制風味龍蝦中的有效利用及工業化生產提供前期探索和理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活龍蝦(20～60 g)、食用油、花椒、辣椒粉、味精、食鹽、白砂糖、包裝盒、包裝袋等，均購于無錫市歐尚超市;特制混合香辛料(下文簡稱為香辛料)，由實驗室前期自行配制而成；NaOH、冰醋酸、葡萄糖、乙酸鋅、酒石酸鉀鈉、甲醛、無水乙醇、亞鐵氰化鉀、HCl、二甲苯等，均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司產。

1.2 主要儀器與設備

UltraScan Pro1166型色差測定儀，美國Hunterlab公司產；UV-2700 型紫外可見分光光度計、QP2010Ultra 型氣相色譜-質譜聯用儀，日本島津公司產；DM6801B型數字溫度表，上海密萊電氣有限公司產；YXQ-100A型立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博迅實業有限公司醫療設備廠產；DELTA-320型pH計，Mettler Toledo儀器有限公司產；DHP-9082B型電熱恒溫培養箱，上海一恒有限公司產；S3500 型激光粒度分析儀，美國 Microtrac公司產；1000 g 搖擺式粉碎機，浙江武義縣屹立工具有限公司產。

1.3 實驗方法

1.3.1 不同粒徑香辛料的制備先將香辛料用搖擺式粉碎機在室溫下進行不同程度的初步粉碎，再分別用40目、80目、100目、150目、200目、250目、300目的篩子進行篩分，收集分篩后的香辛料。采用激光粒徑分析儀測定粉碎前后香辛料顆粒的粒徑，并選擇7種粒徑進行標記：s0(3000～5000 μm)、s1(1500 μm)、s2(820 μm)、s3(424 μm)、s4(225 μm)、s5(92 μm)、s6(49 μm)。

1.3.2 休止角和滑角的測定將一定量不同粒徑香辛料樣品用玻璃漏斗垂直自然流至玻璃平板上形成圓錐體，測定圓錐表面和水平面的夾角，即為樣品的休止角。將一定量不同粒徑香辛料樣品均勻鋪在光滑玻璃板上，緩緩向上推動玻璃板的一端，測定90%樣品滑落時玻璃板與水平面的夾角，即為樣品的滑角[12]。

1.3.3 膨脹力的測定精確稱取1.00 g香辛料樣品置于10 mL帶刻度試管中，加水至10 mL處，振蕩搖勻后在室溫條件下自然沉降24 h。膨脹力計算公式如下[13]:

膨脹力=(V2-V1)/m

其中，V1為待測香辛料樣品體積/mL，V2為香辛料樣品膨脹后體積/mL，m為香辛料樣品質量/g。

1.3.4 香辛料溶出效果研究分別取不同粒徑香辛料4 g，投入500 g沸水中熬煮30 min，冷卻離心后進行全波長掃描，確定香辛料的最大吸收波長。掃描范圍設置為580～200 nm。再取上述7種不同粒徑香辛料各4 g，分別投入500 g沸水中，再分別熬煮10 min、20 min、30 min后冷卻離心，采用紫外可見分光光度計在最大吸收波長處測定樣品的吸光度。

1.3.5 湯汁色澤的測定分別取不同粒徑香辛料4 g，投入500 g沸水中熬煮 30 min后，采用色差測定儀對不同粒徑香辛料湯汁的色澤進行測定。

1.3.6 湯汁的感官評定分別取不同粒徑香辛料4 g，投入500 g沸水中熬煮 30 min后，對不同粒徑香辛料湯汁的感官進行評定[14]。由受過專門訓練的感官評定員組成評定小組進行感官評定，采用評分法打分，評分范圍為1～10分，取平均值作為感官評定綜合得分。香辛料湯汁感官評分標準見表1。

表1 香辛料湯汁感官評分標準Table 1 Sensory evaluation index of spice soup

1.3.7 揮發性風味成分的測定稱量未粉碎香辛料 A和最佳粉碎粒徑香辛料B各4 g，分別投入500 g沸水中熬煮30 min后，測定香辛料熬煮液中的揮發性風味成分。具體步驟：在頂空瓶中加入2 g樣品，將老化后的 75 μm萃取頭插入頂空瓶的頂空部分，于50 ℃水浴吸附30 min后，取出萃取頭，立即插入氣相色譜進樣口，于250 ℃解析3 min，并采集數據。

色譜條件：色譜柱為彈性毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序為初始溫度40 ℃保持2 min，以5 ℃/min升溫至120 ℃，再以10 ℃/min升溫至230 ℃并保持8 min；進樣量為0.5 μL，載氣He的流速為0.8 mL/min，不分流進樣。

質譜條件：電子轟擊(EI)離子源，離子源溫度為200 ℃，電子能量為70 eV，發射電流為200 μA，掃描范圍為33～450 aum，傳輸線溫度為250 ℃，檢測器電壓為350 V。

1.3.8 香辛料添加量的確定稱量1份未粉碎香辛料A和4份最佳粉碎粒徑香辛料 B(每份4 g)，分別與90 g白砂糖、8 g食鹽、5 g味精混合制成調味料。將混有香辛料A的調味料投入500 g沸水中熬煮30 min得到原湯汁，將混有香辛料B的調味料分別投入500 g、750 g、1000 g、1500 g沸水中熬煮30 min得到4份調味湯汁，分別記為稀釋1倍湯汁、稀釋1.5倍湯汁、稀釋2倍湯汁和稀釋3倍湯汁。采用原湯汁和不同稀釋度調味湯汁熬煮龍蝦，對熬煮好的龍蝦進行40人的感官評定成對比較偏愛實驗，確定最佳粉碎粒徑香辛料的添加量。

1.4 數據處理與分析

所有實驗均重復3次，結果取平均值，采用Origin 8.5和SPSS進行統計學分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 不同粒徑香辛料的休止角和滑角分析

休止角和滑角都是反映香辛料粉體性能的重要指標，通常休止角和滑角越小，其流動性越好。不同粒徑香辛料的休止角和滑角如圖1所示。由圖1可以看出，香辛料的休止角和滑角均隨粒徑的減小而逐漸增大。休止角從最初的9.70°逐漸增加到67.10°，滑角從最初的10.50°增加到34.60°。這可能是由于粉碎使香辛料緊密的組織結構變得疏松，粉體粒徑減小，比表面積增加，香辛料表面的聚合力及顆粒間的引力和黏附力增大，使得香辛料與光滑玻璃之間的摩擦力相對增大，導致香辛料的休止角和滑角都增大，粉體的流動性變差[13]。

圖1 不同粒徑香辛料的休止角和滑角Fig.1 The angle of repose and the slip angle of spices with different particle size

2.2 不同粒徑香辛料的膨脹力分析

膨脹力是衡量香辛料品質好壞的重要指標。經粉碎處理后，不同粒徑香辛料的膨脹力如圖2所示。由圖2可以看出，隨著香辛料粒徑的減小，其膨脹力由最初的22.70 mL/g減小到6.23 mL/g。這一方面可能是由于粉碎處理使香辛料顆粒數目增加，溶于水后，香辛料顆粒結構的伸展會產生更大的容積，導致其膨脹力增大；另一方面，粉碎處理使香辛料的粒徑減小，結構更為疏松，比表面積和孔隙率相對增大，從而暴露更多的親水性基團，導致香辛料對水分的束縛力減小，膨脹力增大[15]。

圖2 不同粒徑香辛料的膨脹力Fig.2 The swelling capacity of spices with different particle size

2.3 不同粒徑香辛料溶出效果分析

香辛料在熬煮過程中，溶出的水溶性成分具有呈味效果，在龍蝦浸漬入味時可賦予產品獨特的風味。根據朗伯比爾定律[16]，在相同條件下，溶液濃度與吸光度成正比，可通過最大吸收波長處吸光度的變化來判斷溶液濃度的變化。不同粒徑香辛料湯汁的全波長掃描圖如圖3所示。由圖3可以看出，香辛料湯汁的最大吸收波長為275 nm。圖4為275 nm波長處，香辛料溶出情況與粒徑之間的關系。由圖4可以看出，不同煮制時間香辛料湯汁的吸光度具有相同的變化趨勢，隨著香辛料粒徑的減小，香辛料湯汁的吸光度呈先上升后下降的趨勢；粒徑在820～1500 μm范圍內的香辛料湯汁的吸光度較高，且粒徑為820 μm的香辛料的湯汁吸光度最高。根據朗伯比爾定律可知香辛料粒徑為820 μm時，湯汁溶出物的濃度最高，可見粉碎處理能夠增強香辛料的溶出效果。

圖3 不同粒徑香辛料湯汁的全波長掃描圖Fig.3 The full wave scanning of different particlesize spice soup

圖4 香辛料溶出情況與粒徑之間的關系Fig.4 The relationship between spice dissolubility and particle size

香辛料熬煮過程中，擴散和吸附作用共同決定了香辛料有效物質的溶出率。當顆粒粒徑較大時，香辛料比表面積小，表面能作用不顯著，以擴散作用為主；當顆粒粒徑較小時，表面能作用顯著，擴散作用減弱，以吸附作用為主[17]。因此，在熬煮過程中，當香辛料粒徑為1500～5000 μm時，湯汁的吸光度隨粒徑的減小而逐漸增大，這可能是由于擴散作用占優勢；當香辛料粒徑為820～1500 μm時，湯汁的吸光度較大且變化不顯著；當香辛料粒徑為49～820 μm時，湯汁的的吸光度隨粒徑的減小呈下降趨勢，這可能是由于該粒徑范圍內香辛料的吸附作用占優勢[18]。另外，在香辛料熬煮過程中，粒徑為92 μm和49 μm的香辛料容易聚集成糊狀，不利于后續加工。

2.4 不同粒徑香辛料湯汁的色澤分析

不同粒徑對香辛料湯汁色澤的影響如表2所示。由表2可知，香辛料湯汁的L*值隨粒徑的減小呈先下降后上升的趨勢，a*值和b*值總體呈先上升后降低的趨勢；當粒徑為820 μm時，香辛料湯汁的L*值最小，a*值和b*值均達到最大值，此時湯汁的紅度和黃度最高。這可能是因為粒徑為820 μm的香辛料在熬煮過程中，色素等成分的溶出率較高，使湯汁顏色加深為棕褐色，明度降低。當粒徑大于或小于820 μm時，L*值上升，湯汁明度較高，a*值和b*值下降，顏色呈明黃或棕黃色，這可能是由于在該粒徑范圍內的香辛料湯汁中，色素等成分的溶出率低于粒徑為820 μm的香辛料。

表2 不同粒徑對香辛料湯汁色澤的影響Table 2 Effects of spices with different particle size on color and luster of soup

2.5 不同粒徑香辛料湯汁的感官品質分析

不同粒徑香辛料湯汁的感官品質評分如表3所示。由表3可知，不同粒徑香辛料湯汁的綜合評分隨粒徑的減小呈先增加后減小的趨勢，其中，s1和s2組樣品的香辛料湯汁的香氣和綜合評分均較高，結合上述分析，s1和s2組香辛料在相同熬煮條件下的溶出物最多，香氣更濃郁，感官可接受度更高，更有助于后續熟制風味龍蝦的入味。

表3 不同粒徑香辛料湯汁的感官品質評分Table 3 The sensory quality score of different particle size spice soup 分

2.6 不同粒徑香辛料的揮發性風味成分分析

實驗繼續考查了未粉碎香辛料(A)和 820 μm粒徑香辛料(B)的揮發性風味成分(見表4)。由表4可知，未粉碎香辛料和820 μm粒徑香辛料中分別檢測出35種和39種揮發性風味成分，包括醚類、醛類、醇類、酮類等化合物，其中萜烯類、醇類、醚類3種化合物為主要的揮發性風味成分。820 μm粒徑香辛料中的萜烯類、醇類和醚類占總成分的85%，而未粉碎香辛料中該3種化合物占總成分的77%，可知香辛料經粉碎處理后，主要揮發性風味成分的相對含量有所提高，且820 μm粒徑香辛料中萜烯類化合物種類比未粉碎香辛料多6種，包括反式香檸檬烯、檀香烯、β-欖香烯、香橙烯、α-依蘭油烯和3-蒈烯，其中820 μm粒徑香辛料中萜烯類化合物的相對含量是未粉碎香辛料的2.4倍，即粉碎處理可使香辛料的揮發性風味成分釋放更完全。

表4 粉碎處理對香辛料中揮發性風味成分的影響Table 4 Effect of crushing treatment on volatile flavor components in spice

2.7 粒徑對香辛料使用量的影響分析

由于820 μm粒徑香辛料的香氣成分釋放更完全，香氣更濃郁，因此，可適當減少820 μm粒徑香辛料在湯汁中的添加量，以達到與未粉碎香辛料相當的入味效果，同時也可降低香辛料使用成本。成對比較偏愛實驗對比分析了原湯汁煮制的龍蝦樣品與經過稀釋1倍、1.5倍、2倍、3倍后的調味湯汁煮制的龍蝦樣品，并分別記為第1組、第2組、第3組和第4組，結果如圖5所示，其中，*表示差異不顯著。由圖5可以看出，第1組和第2組中原湯汁煮制的龍蝦樣品受歡迎程度明顯高于調味湯汁煮制的龍蝦樣品，這是因為濃度較高的調味湯汁煮制的龍蝦樣品香氣過于強烈，產品風味不自然，導致接受度下降；第3組中調味湯汁煮制的龍蝦樣品香氣較濃郁，受歡迎程度明顯高于原湯汁煮制的龍蝦樣品；第4組中選擇調味湯汁煮制的龍蝦樣品人數多于選擇原湯汁煮制的龍蝦樣品人數，但喜好度無顯著差異。由于原粒徑香辛料的添加量為8 g/L，綜合考慮確定820 μm粒徑香辛料的添加量為 3～4 g/L。

圖5 成對比較偏愛實驗結果Fig.5 The results of paired preference comparison

3 結論

本文通過對加入熟制風味龍蝦中的香辛料進行微粉碎和分篩，研究了不同粒徑香辛料的休止角、滑角、膨脹力和溶出效果，發現香辛料的休止角和滑角均隨粒徑的減小而逐漸增大，隨著香辛料粒徑的減小，其膨脹力由22.70 mL/g減小到6.23 mL/g，香辛料粒徑為820 μm時，湯汁溶出物的濃度最高。對不同粒徑香辛料湯汁的色澤、感官、揮發性風味成分及添加量進行研究發現，與未粉碎香辛料相比，820 μm和1500 μm粒徑香辛料湯汁的感官評分較高，其中820 μm粒徑香辛料的主要揮發性風味成分的相對含量較高，可確定其最適宜熬煮熟制風味龍蝦的湯汁，且適宜添加量為 3～4 g/L。本研究可為熟制風味龍蝦中香辛料利用率的提升及應用范圍的拓展提供理論依據。