巧克力中紅外光譜研究

王曉萱，孟 露，韓明達，孔 昊，吳夢謠，于宏偉

(石家莊學院 化工學院，河北 石家莊 050035)

巧克力以可可漿和可可脂為主要原料。不同種類巧克力的化學結構存在著一定的差異性，但相關研究少見報道。中紅外(MIR)光譜技術具有方便、快捷、靈敏度高的優點，廣泛應用于食品工業領域。本文以巧克力為研究對象，分別采用一維MIR光譜和二階導數MIR光譜對巧克力的結構進行研究，并采用一維MIR光譜對不同種類巧克力的營養成分進行了半定量研究。

1 實驗

1.1 材料

德芙奶香白巧克力、德芙醇黑巧克力、德芙絲滑牛奶巧克力：瑪氏食品(中國)有限公司，采購于石家莊市橋西區北國超市尚峰店。

1.2 儀器

Spectrum 100型傅里葉紅外光譜儀：美國PE公司；Golden Gate型單次內反射ATR-FTIR變溫附件：英國Specac公司。

1.3 方法

巧克力紅外光譜實驗以空氣為背景，每次對樣品進行8次掃描累加。巧克力MIR光譜數據的獲得采用PE公司Spectrum v 6.3.5操作軟件。

2 結果與討論

2.1 巧克力MIR光譜研究

2.1.1 巧克力一維MIR光譜研究

采用一維MIR光譜進行巧克力的結構研究(見圖1)。

圖1 巧克力一維MIR光譜(303 K)

實驗發現：三種巧克力的一維MIR光譜非常接近。以奶香白巧克力一維MIR光譜為例，對其結構進行表征(見圖1-A)。其中，2922.79 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團CH2不對稱伸縮振動模式(νasCH2-奶香白巧克力-一維)；2853.27 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團CH2對稱伸縮振動模式(νsCH2-奶香白巧克力-一維)；1745.41 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團C=O伸縮振動模式(νC=O-奶香白巧克力-一維)；1653.20 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團蛋白質酰胺Ⅰ帶模式(νamide-Ⅰ-奶香白巧克力-一維)；1535.84 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團蛋白質酰胺 Ⅱ 帶模式(νamide-Ⅱ-奶香白巧克力-一維)；1459.40 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團CH3不對稱變角振動模式(δasCH3-奶香白巧克力-一維)；1066.19 cm-1(νC-O-1-

奶香白巧克力-一維)、1049.63 cm-1(νC-O-2-奶香白巧克力-一維)、1012.82 cm-1(νC-O-3-奶香白巧克力-一維)和1004.22 cm-1(νC-O-4-奶香白巧克力-一維)頻率處對應的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團C-O伸縮振動模式(νC-O-奶香白巧克力-一維)；721.48 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團CH2面內搖擺振動模式(ρCH2-奶香白巧克力-一維)。三種巧克力的主要官能團對應的一維MIR光譜數據見表1。

表1 巧克力一維MIR光譜數據(303 K)

2.1.2 巧克力二階導數MIR光譜研究

采用二階導數MIR光譜進行巧克力的結構研究(見圖2)。

圖2 巧克力二階導數MIR光譜(303 K)

實驗發現：三種巧克力的二階導數MIR光譜非常接近。以奶香白巧克力二階導數MIR光譜為例，對其結構進行表征(見圖2-A)。其中，2957.87 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團νasCH3-奶香白巧克力-二階導數；2922.78 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團νasCH2-奶香白巧克力-二階導數；2873.22 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團νsCH3-奶香白巧克力-二階導數；2853.00 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團νsCH2-奶香白巧克力-二階導數；1745.52 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團νC=O-奶香白巧克力-二階導數；1659.00 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團νamide-Ⅰ-奶香白巧克力-二階導數；1514.63 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團νamide-Ⅱ-奶香白巧克力-二階導數；1460.30 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團δasCH3-奶香白巧克力-二階導數；1375.29 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團δsCH3-奶香白巧克力-二階導數；1085.62 cm-1(νC-O-1-奶香白巧克力-二階導數)、1066.68 cm-1(νC-O-2-奶香白巧克力-二階導數)、1050.60 cm-1(νC-O-3-奶香白巧克力-二階導數)、1036.32 cm-1(νC-O-4-奶香白巧克力-二階導數)、1014.00 cm-1(νC-O-5-奶香白巧克力-二階導數)和1003.72 cm-1(νC-O-6-奶香白巧克力-二階導數)頻率處對應的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團νC-O-奶香白巧克力-二階導數；721.60 cm-1處的吸收峰歸屬于奶香白巧克力官能團ρCH2-奶香白巧克力-二階導數。三種巧克力的主要官能團對應的二階導數MIR光譜數據見表2。

表2 巧克力二階導數MIR光譜數據(303 K)

研究發現，三種巧克力的MIR光譜非常接近，其主要化學結構并沒有太大的差異性。巧克力的主要營養成分包括脂肪、糖及少量蛋白質，特征官能團對應的吸收頻率及強度見表3。

表3 巧克力官能團一維MIR光譜數據(303 K)

2.2 不同種類巧克力的差異性研究

不同種類巧克力的營養成分數據見表4。

表4 巧克力的營養成分數據

不同種類巧克力的營養成分有一定的差異性，其中脂肪含量差異最大。根據表4數據，對不同種類巧克力的脂肪(A脂肪= (AνasCH2+AνsCH2)/2)、蛋白質(A蛋白質= (Aνmide-Ⅰ+Aνamide-Ⅱ)/2)和糖類(A糖類= (AνCO-1+AνCO-2+ AνCO-3+ AνCO-4)/4)進行一維MIR光譜半定量研究(見表5)。

表5 不同種類巧克力營養成分一維MIR光譜半定量研究

研究發現，通過建立簡單的數學模型及一維MIR光譜半定量研究，可以較好地預測不同種類巧克力中脂肪和糖類的含量，而對于蛋白質含量的預測則存在一定的誤差，這可能是由于巧克力中蛋白質含量不高，相關數學模型并不適合。

3 結論

采用MIR光譜對巧克力的結構進行研究。巧克力的主要營養成分包括脂肪、糖類及蛋白質。采用一維MIR光譜對不同種類巧克力的營養成分進行了半定量研究，具有重要的應用價值。