不同油溫對辣椒油風味和辣度的影響

林素欽,馬文婧,何新超,付桂明,鐘 劍,彭 紅,萬 茵*

1.南昌大學 食品科學與資源挖掘全國重點實驗室,食品學院,江西 南昌 330047

2.南昌市富名食品有限公司,江西 南昌 330103

茄科植物辣椒(CapsicumannuumL.),是一種常見且重要的蔬菜和香料,用于增強菜肴營養與風味,是中華民族飲食文化的重要組成部分[1]。辣椒素類物質是辣椒中的主要生物活性化合物,賦予食物辛辣風味,其中辣椒素和二氫辣椒素為主要辣味成分,前者約占總辣椒素類物質的69%,后者約占22%[2]。辣椒素類物質不僅能刺激人們的味蕾增強食欲,還具有許多潛在的有益生理活性功能[3],如鎮痛[4]、抗氧化[5]、抗癌[6]、抗肥胖[7]、心臟保護作用[8]等。

國內生產的鮮辣椒主要采用干制、發酵等加工方式制成干辣椒(粉)、剁椒、發酵辣椒等產品,以解決大量鮮辣椒貯藏運輸困難的問題[9]。辣椒油是以干辣椒和油基(主要為植物油)混合加熱制作而成的一種調味油,在菜肴制作中發揮增色、增香、增辣等作用。優質的辣椒油色澤紅亮、香氣濃郁、辣味適口,深受廣大消費者喜愛。

辣椒油的品質除了與辣椒品種、油基本身品質密切相關以外,辣椒的水分含量、顆粒度、加熱油溫也會影響其質量[10-12]。其中,油溫是一個重要的影響因素。葉夢宇等[13]以陜西秦椒為原料,在不同油溫下制備辣椒油,發現辣椒油樣品在油溫140～180 ℃時色澤紅亮,且隨著油溫的升高,關鍵風味物質的含量和辣椒素含量逐漸增多,在油溫為180 ℃時,辣椒油品質最佳。楊慧等[14]通過感官評價及氣相色譜-離子遷移譜(GC-IMS)分析不同油溫(120、140、160、180、200 ℃)對辣椒油風味的影響,發現不同油溫制備的辣椒油香氣差異顯著。薛淼等[15]利用高效液相色譜儀檢測不同調味辣椒雞油樣品中的辣椒素類物質含量,發現油溫160 ℃時辣椒素和二氫辣椒素的含量較高。

香氣和辣味是評價辣椒油品質的重要指標。因此,本研究的主要目標是探究不同油溫對辣椒油揮發性風味物質和辣椒素類物質含量的影響?！皟赛S新一代”(NHX)辣椒產自河南,是根據“新一代”辣椒改良的品種,其個小紅亮、香味濃郁、辣味充足,較“新一代”辣椒味道更為香濃,烹飪后既香又辣[16],故選它作為試驗原料。本研究分析了不同油溫下制得的NHX辣椒油的揮發性香氣成分種類和辣椒素類物質含量,并基于主成分分析建立香氣品質評價模型,旨在指導辣椒油的制備工藝參數選擇以提升其風味和辣味,為辣椒油類調味品的品質改善及產業化技術改進提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

NHX辣椒粉和一級大豆油：市售;2-辛醇(純度≥99.5%)、二氫辣椒素標準品(純度≥98.0%)：上海源葉生物科技有限公司;甲醇、四氫呋喃：色譜純,美國默克公司;辣椒素標準品(純度≥98.0%)：北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設備

電磁爐：重慶美的集團有限公司;HH-6恒溫水浴鍋：常州市金壇市友聯儀器研究所;8860氣相色譜質譜聯用儀(GC-MS)：安捷倫科技有限公司;高效液相色譜儀(HPLC)：沃特世科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 辣椒油的制備[17]

將一級大豆油加熱到180 ℃后,分別自然冷卻到160、150、140 ℃,將油和辣椒粉按照質量比為2∶1混合均勻,然后用保鮮膜封口,在90 ℃恒溫水浴下保溫30 min,吸取上層油液獲得3個辣椒油樣品,分別命名為O160、O150、O140,保存備用。

1.3.2 揮發性成分的檢測

固相微萃取條件[18-19]：稱取2 g辣椒油樣品以及0.1 g內標溶液(將2-辛醇溶于大豆油中,質量比為10-4∶1)放入置有轉子的頂空樣品瓶中,旋緊蓋子后放在80 ℃恒溫水浴中平衡20 min,將SPME針管穿過瓶墊頂空萃取40 min后進樣,于250 ℃條件下解析4 min,進行GC-MS分析。

氣相色譜條件[18]：色譜柱HP-5 MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);柱溫50 ℃,以3 ℃/min升至150 ℃,保持3 min,再以5 ℃/min升至250 ℃;載氣為氦氣,流量1 mL/min,不分流進樣,進樣口溫度250 ℃。

質譜條件：連接質譜接口溫度250 ℃,離子源為EI源,電子能量70 eV,離子溫度230 ℃,四極桿溫度150 ℃,采集模式為全掃描,掃描質量范圍35～400 u。

定性與半定量分析：通過Agilent MassHunter Qualitative Analysis B.05.00質譜數據庫檢索和人工譜圖解析,分別對各峰進行鑒定。采用內標法對化合物進行半定量。計算公式如下：

Ca=CnSa/Sn,

式中：Ca為化合物a在樣品中的含量,μg/kg;Sa為化合物a的峰面積,mAU×min;Sn為內標物的峰面積,mAU×min;Cn為內標物在樣品中的含量,為5 000 μg/kg。

1.3.3 辣椒素類物質含量的測定

辣椒油中辣椒素類物質含量的測定參照GB/T 21266—2007。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2016建立數據庫,并采用Origin 2021繪圖,使用IBM SPSS Statistics 26進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同溫度下辣椒油揮發性香氣成分分析

3種溫度下辣椒油中的揮發性物質經固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用(SPME-GC-MS)萃取檢測后,所得揮發性香氣成分種類及含量如表1所示。由表1可知,經GC-MS檢測后,共檢測出香氣物質78種,包括醇類10種、烯烴類15種、醛類11種、酯類20種、酸類19種和其他類3種。3個辣椒油樣品揮發性香氣成分在種類和含量上均存在差異。從O140樣品中檢出揮發性香味成分61種,從O150樣品中檢出揮發性香味成分52種,從O160樣品中檢出揮發性香味成分51種。3個辣椒油樣品中揮發性香味成分總含量為1.50～1.80 g/kg,其中,O140的香氣成分總含量最高,O160的次之,O150的最低。

表1 不同溫度下辣椒油揮發性香氣成分種類和含量Table 1 Types and content of volatile aroma components in chili oil at different temperatures

2.1.1 辣椒油樣品共有香氣成分

3個辣椒油樣品共有的揮發性香氣成分有37種,包括酯類7種(1-萜品-4-基乙酸酯、月桂酸甘油酯、亞油酸乙酯、油酸乙酯、棕櫚酸乙酯、乙酸芳樟酯和4-甲基戊基異戊酸酯)、酸類12種(山梨酸、苯甲酸、8-甲基壬-6-烯酸、水楊酸、棕櫚酸、亞油酸、十八烷酸、肉桂酸、月桂酸、十五烷酸、醋酸和3-苯基丙酸)、醇類3種(乙醇、芳樟醇和(4-異丙基-1,4-環己二烯-1-基)甲醇)、烯烴類6種((-)-β-蒎烯、γ-松油烯、4-異丙基甲苯、β-石竹烯、新植二烯和(+)-香橙烯)、醛類6種(反,反-2,4-癸二烯醛、枯茗醛、4-異丙基-1,3-環己二烯-1-甲醛、苯甲醛、4-丙烷-2-基環己-1,4-二烯-1-甲醛和4-丙烷-2-基環己-3-烯-1-甲醛),以及其他類3種(2,3-二氫-3,5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、特丁基對苯二酚和正十五烷基乙酰胺)。

2.1.2 辣椒油樣品香氣成分的相對含量對比

辣椒油樣品揮發性香氣成分相對含量的對比如圖2所示。酸類物質作為辣椒和大豆油中的天然風味成分,相對含量在3種不同溫度處理的辣椒油樣品中居首位,且均以肉桂酸、山梨酸、亞油酸、水楊酸、棕櫚酸、醋酸等為主,這些酸類物質對辣椒油的香味貢獻了獨特的酸香氣和清香氣。肉桂酸本身是一種香料,具有桂皮香氣,作為配香使用可使主香料的香氣更加清香,具備良好的保香、防霉、防腐和抗菌作用[20],且肉桂酸還是參與辣椒素苯丙烷生物合成途徑的重要物質[21]。山梨酸具有較高的抗菌性能,通過抑制微生物體內的脫氫酶系統,達到抑制微生物生長和防腐的作用,對霉菌、酵母菌和許多好氧細菌都有抑制作用。

圖1 不同溫度下辣椒油揮發性香氣成分相對含量的對比Fig.1 Comparison of relative percentage of aroma components in chili oil at different temperatures

O140樣品中,酯類物質相對含量僅次于酸類物質,含量占總香氣成分的25.93%,以月桂酸甘油酯、2-甲基乙酸芐酯、2-十八烷酸單甘油酯、棕櫚酸乙酯和乙酸芳樟酯為主。乙酸芳樟酯呈清香且帶甜香氣,有似橙葉、香檸檬及生梨的氣息,又有似薰衣草的花香氣息[22]。棕櫚酸乙酯呈微弱蠟香、果香和奶油香氣。O140樣品中還檢出了其他兩個樣品中沒有的2-甲基乙酸芐酯、乙基9-癸烯酸酯、十四酸乙酯、肉豆蔻酸異丙酯、十五酸乙酯、反油酸乙酯和硬脂酸乙酯等。與O140樣品相比,O150和O160樣品中的酯類物質含量大幅下降,特別是O160樣品中的酯類物質總含量僅為總香氣成分的5.63%,可能是隨加熱溫度的升高,辣椒油中的酯類物質發生分解,導致含量下降。

O150樣品的醛類物質含量高于O140,上升了約6.62%,其主要的醛類物質為2,4-癸二烯醛、枯茗醛、反,反-2,4-癸二烯醛、4-異丙基-1,3-環己二烯-1-甲醛和4-丙烷-2-基環己-1,4-二烯-1-甲醛等,大部分為脂肪酸熱氧化產物?？蒈┚哂袕娏业目蒈秃筒菹銡庀23],2,4-癸二烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛、4-異丙基-1,3-環己二烯-1-甲醛等賦予了辣椒油脂肪香、青草香、柑橘香、香菇和雞肉香味[24]。

160 ℃處理相較于140 ℃和150 ℃,辣椒油中醛類、酸類和烯烴類物質均有所增加,可能是高溫下脂肪酸酯分解或降解反應加劇所致,高溫亦更容易使烯烴類游離至大豆油中。

2.2 不同溫度下辣椒油香氣活度值分析

為了進一步在呈味物質基礎上探究其特征香氣成分,查閱化合物的氣味閾值[25-26]并計算香氣活度值(odor active value,OAV)。OAV為風味化合物的濃度與自身香氣閾值的比值,通常用來表征化合物對香氣的貢獻程度,OAV≥1的物質對香氣成分貢獻較大,OAV<1的物質對總體香氣無實質性貢獻。不同油溫下的辣椒油揮發性成分香氣特征及OAV見表2。確定了20種在3種樣品中OAV≥1的香氣物質,O140、O150、O160樣品中分別有13、15和15種,3個辣椒油樣品含有9種共同關鍵風味成分,包含乙酸芳樟酯、醋酸、芳樟醇、β-石竹烯、(-)-β-蒎烯、γ-松油烯、苯甲醛、反,反-2,4-癸二烯醛、枯茗醛。其中乙酸芳樟酯、芳樟醇、β-石竹烯、(-)-β-蒎烯、γ-松油烯、苯甲醛、反,反-2,4-癸二烯醛、枯茗醛在所有樣品中均具有較高的OAV(OAV>10),這些物質對辣椒油的香氣貢獻較大,提供了豐富的辛香、脂肪香、香草香和堅果香。酸類物質雖然具有極高的濃度,但本身閾值較高,致使OAV除醋酸外均較小(OAV<1),對辣椒油的香氣貢獻不明顯,因而辣椒油總體上表現出不明顯的酸味。

表2 不同溫度下辣椒油的揮發性成分香氣特征及香氣活度值Table 2 Aroma characteristics and OAV of aroma components in chili oil at different temperatures

2.3 不同溫度下辣椒油的揮發性成分香氣活度值主成分分析

2.3.1 主成分分析結果

依據表2通過主成分分析法對3個辣椒油樣品揮發性成分進行綜合評價。由表3可知,第1主成分的方差貢獻率為69.185%,第2主成分的方差貢獻率為30.815%,2個主成分累計貢獻率為100%,可見2個主成分足夠說明該數據的變化趨勢。

表3 2個主成分的特征值和貢獻率Table 3 Eigenvalues and contribution rates of the two principal components

由表4可知,乙酸芳樟酯、(±)-α-乙酸松油酯、芳樟醇、苯乙醇、P-傘花烴、月桂烯、β-石竹烯、(-)-β-蒎烯、γ-松油烯、2,4-癸二烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛、桂皮醛、苯甲酸、月桂酸、亞油酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸等17種物質在主成分1中有較高階矩陣(|載荷|>0.8),即表明主成分1反映這17個指標的信息。肉桂醇、(-)-4-萜品醇、d-檸檬烯、2-蒎烯、苯甲醛、枯茗醛等6種物質在主成分2中有較高階矩陣(|載荷|>0.8),即表明主成分2反映這6個指標的信息。

表4 2個主成分的特征向量和載荷矩陣Table 4 Eigenvectors and loading matrices of the two principal components

2.3.2 基于主成分分析建立香氣品質評價模型

根據表3和表4,以2個主成分代表不同溫度處理下的揮發性成分香氣活度值所表達的信息,建立辣椒油香氣品質的評價模型,得到如下的線性關系式,其中X1-X25為香氣活度值標準化后的值,F1和F2表示2個主成分的綜合得分,綜合得分越大表明該品種辣椒油香氣品質越好。

F1=0.240X1+0.238X2+0.239X3+0.067X4+…-0.240X22-0.237X23-0.239X24-0.234X25,

F2=-0.006X1-0.054X2-0.037X3-0.346X4+…-0.001X22+0.058X23+0.039X24+0.086X25。

以2個主成分對應的方差貢獻率作為權重,對2個主成分得分進行加權求和,由評價函數F=0.692F1+0.308F2計算各品種辣椒油的綜合得分。綜合得分的高低反映辣椒油香氣品質的優劣,由表5可知,香氣成分排名為O160>O150>O140,表明160 ℃油溫處理的辣椒油香氣品質最佳。

表5 標準化后主成分得分及排序Table 5 Score and ranking of principal components after normalization

2.4 樣品的辣椒素類物質含量與斯科維爾指數

斯科維爾指數(scoville heat units,SHU)可以用來表征辣感強弱,數值越高,說明辣椒油樣品所含的辣椒素類物質含量越高,辣感越強。由表6可知,3種辣椒油辣度差別不大,O160樣品的辣度稍高于O140樣品,O150樣品辣度最低,說明在160 ℃時制得的辣椒油辣感略強于140 ℃時的。

表6 辣椒素類物質含量Table 6 Capsaicinoid content

3 結論

通過改變油溫,在140、150、160 ℃條件下制備辣椒油,并通過氣相色譜-質譜聯用儀、高效液相色譜儀比較不同油溫處理下辣椒油的揮發性香氣成分和辣椒素類物質含量。研究表明,辣椒油的香氣由多種揮發性香氣成分復合組成,3種溫度下辣椒油揮發性香氣成分在種類和含量上均存在差異,且基于香氣活度值進行主成分分析,建立香氣品質評價模型,綜合得分表明160 ℃油溫下辣椒油的香氣品質最佳。此外,比較不同油溫辣椒素類物質含量,160 ℃油溫條件下辣椒素類物質含量最高,辣感最強。綜上所述,“內黃新一代(NHX)”于160 ℃油溫條件下制備的辣椒油風味和辣度較佳,具有良好的品質。本研究為制備優質辣椒油提供了理論基礎,具有重要的實踐意義。