不同油温对辣椒油风味和辣度的影响

林素钦,马文婧,何新超,付桂明,钟 剑,彭 红,万 茵*

1.南昌大学 食品科学与资源挖掘全国重点实验室,食品学院,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.),是一种常见且重要的蔬菜和香料,用于增强菜肴营养与风味,是中华民族饮食文化的重要组成部分[1]。辣椒素类物质是辣椒中的主要生物活性化合物,赋予食物辛辣风味,其中辣椒素和二氢辣椒素为主要辣味成分,前者约占总辣椒素类物质的69%,后者约占22%[2]。辣椒素类物质不仅能刺激人们的味蕾增强食欲,还具有许多潜在的有益生理活性功能[3],如镇痛[4]、抗氧化[5]、抗癌[6]、抗肥胖[7]、心脏保护作用[8]等。

国内生产的鲜辣椒主要采用干制、发酵等加工方式制成干辣椒(粉)、剁椒、发酵辣椒等产品,以解决大量鲜辣椒贮藏运输困难的问题[9]。辣椒油是以干辣椒和油基(主要为植物油)混合加热制作而成的一种调味油,在菜肴制作中发挥增色、增香、增辣等作用。优质的辣椒油色泽红亮、香气浓郁、辣味适口,深受广大消费者喜爱。

辣椒油的品质除了与辣椒品种、油基本身品质密切相关以外,辣椒的水分含量、颗粒度、加热油温也会影响其质量[10-12]。其中,油温是一个重要的影响因素。叶梦宇等[13]以陕西秦椒为原料,在不同油温下制备辣椒油,发现辣椒油样品在油温140～180 ℃时色泽红亮,且随着油温的升高,关键风味物质的含量和辣椒素含量逐渐增多,在油温为180 ℃时,辣椒油品质最佳。杨慧等[14]通过感官评价及气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)分析不同油温(120、140、160、180、200 ℃)对辣椒油风味的影响,发现不同油温制备的辣椒油香气差异显著。薛淼等[15]利用高效液相色谱仪检测不同调味辣椒鸡油样品中的辣椒素类物质含量,发现油温160 ℃时辣椒素和二氢辣椒素的含量较高。

香气和辣味是评价辣椒油品质的重要指标。因此,本研究的主要目标是探究不同油温对辣椒油挥发性风味物质和辣椒素类物质含量的影响。“内黄新一代”(NHX)辣椒产自河南,是根据“新一代”辣椒改良的品种,其个小红亮、香味浓郁、辣味充足,较“新一代”辣椒味道更为香浓,烹饪后既香又辣[16],故选它作为试验原料。本研究分析了不同油温下制得的NHX辣椒油的挥发性香气成分种类和辣椒素类物质含量,并基于主成分分析建立香气品质评价模型,旨在指导辣椒油的制备工艺参数选择以提升其风味和辣味,为辣椒油类调味品的品质改善及产业化技术改进提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

NHX辣椒粉和一级大豆油：市售;2-辛醇(纯度≥99.5%)、二氢辣椒素标准品(纯度≥98.0%)：上海源叶生物科技有限公司;甲醇、四氢呋喃：色谱纯,美国默克公司;辣椒素标准品(纯度≥98.0%)：北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

电磁炉：重庆美的集团有限公司;HH-6恒温水浴锅：常州市金坛市友联仪器研究所;8860气相色谱质谱联用仪(GC-MS)：安捷伦科技有限公司;高效液相色谱仪(HPLC)：沃特世科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 辣椒油的制备[17]

将一级大豆油加热到180 ℃后,分别自然冷却到160、150、140 ℃,将油和辣椒粉按照质量比为2∶1混合均匀,然后用保鲜膜封口,在90 ℃恒温水浴下保温30 min,吸取上层油液获得3个辣椒油样品,分别命名为O160、O150、O140,保存备用。

1.3.2 挥发性成分的检测

固相微萃取条件[18-19]：称取2 g辣椒油样品以及0.1 g内标溶液(将2-辛醇溶于大豆油中,质量比为10-4∶1)放入置有转子的顶空样品瓶中,旋紧盖子后放在80 ℃恒温水浴中平衡20 min,将SPME针管穿过瓶垫顶空萃取40 min后进样,于250 ℃条件下解析4 min,进行GC-MS分析。

气相色谱条件[18]：色谱柱HP-5 MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);柱温50 ℃,以3 ℃/min升至150 ℃,保持3 min,再以5 ℃/min升至250 ℃;载气为氦气,流量1 mL/min,不分流进样,进样口温度250 ℃。

质谱条件：连接质谱接口温度250 ℃,离子源为EI源,电子能量70 eV,离子温度230 ℃,四极杆温度150 ℃,采集模式为全扫描,扫描质量范围35～400 u。

定性与半定量分析：通过Agilent MassHunter Qualitative Analysis B.05.00质谱数据库检索和人工谱图解析,分别对各峰进行鉴定。采用内标法对化合物进行半定量。计算公式如下：

Ca=CnSa/Sn,

式中：Ca为化合物a在样品中的含量,μg/kg;Sa为化合物a的峰面积,mAU×min;Sn为内标物的峰面积,mAU×min;Cn为内标物在样品中的含量,为5 000 μg/kg。

1.3.3 辣椒素类物质含量的测定

辣椒油中辣椒素类物质含量的测定参照GB/T 21266—2007。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2016建立数据库,并采用Origin 2021绘图,使用IBM SPSS Statistics 26进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同温度下辣椒油挥发性香气成分分析

3种温度下辣椒油中的挥发性物质经固相微萃取-气相色谱-质谱联用(SPME-GC-MS)萃取检测后,所得挥发性香气成分种类及含量如表1所示。由表1可知,经GC-MS检测后,共检测出香气物质78种,包括醇类10种、烯烃类15种、醛类11种、酯类20种、酸类19种和其他类3种。3个辣椒油样品挥发性香气成分在种类和含量上均存在差异。从O140样品中检出挥发性香味成分61种,从O150样品中检出挥发性香味成分52种,从O160样品中检出挥发性香味成分51种。3个辣椒油样品中挥发性香味成分总含量为1.50～1.80 g/kg,其中,O140的香气成分总含量最高,O160的次之,O150的最低。

表1 不同温度下辣椒油挥发性香气成分种类和含量Table 1 Types and content of volatile aroma components in chili oil at different temperatures

2.1.1 辣椒油样品共有香气成分

3个辣椒油样品共有的挥发性香气成分有37种,包括酯类7种(1-萜品-4-基乙酸酯、月桂酸甘油酯、亚油酸乙酯、油酸乙酯、棕榈酸乙酯、乙酸芳樟酯和4-甲基戊基异戊酸酯)、酸类12种(山梨酸、苯甲酸、8-甲基壬-6-烯酸、水杨酸、棕榈酸、亚油酸、十八烷酸、肉桂酸、月桂酸、十五烷酸、醋酸和3-苯基丙酸)、醇类3种(乙醇、芳樟醇和(4-异丙基-1,4-环己二烯-1-基)甲醇)、烯烃类6种((-)-β-蒎烯、γ-松油烯、4-异丙基甲苯、β-石竹烯、新植二烯和(+)-香橙烯)、醛类6种(反,反-2,4-癸二烯醛、枯茗醛、4-异丙基-1,3-环己二烯-1-甲醛、苯甲醛、4-丙烷-2-基环己-1,4-二烯-1-甲醛和4-丙烷-2-基环己-3-烯-1-甲醛),以及其他类3种(2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、特丁基对苯二酚和正十五烷基乙酰胺)。

2.1.2 辣椒油样品香气成分的相对含量对比

辣椒油样品挥发性香气成分相对含量的对比如图2所示。酸类物质作为辣椒和大豆油中的天然风味成分,相对含量在3种不同温度处理的辣椒油样品中居首位,且均以肉桂酸、山梨酸、亚油酸、水杨酸、棕榈酸、醋酸等为主,这些酸类物质对辣椒油的香味贡献了独特的酸香气和清香气。肉桂酸本身是一种香料,具有桂皮香气,作为配香使用可使主香料的香气更加清香,具备良好的保香、防霉、防腐和抗菌作用[20],且肉桂酸还是参与辣椒素苯丙烷生物合成途径的重要物质[21]。山梨酸具有较高的抗菌性能,通过抑制微生物体内的脱氢酶系统,达到抑制微生物生长和防腐的作用,对霉菌、酵母菌和许多好氧细菌都有抑制作用。

图1 不同温度下辣椒油挥发性香气成分相对含量的对比Fig.1 Comparison of relative percentage of aroma components in chili oil at different temperatures

O140样品中,酯类物质相对含量仅次于酸类物质,含量占总香气成分的25.93%,以月桂酸甘油酯、2-甲基乙酸苄酯、2-十八烷酸单甘油酯、棕榈酸乙酯和乙酸芳樟酯为主。乙酸芳樟酯呈清香且带甜香气,有似橙叶、香柠檬及生梨的气息,又有似薰衣草的花香气息[22]。棕榈酸乙酯呈微弱蜡香、果香和奶油香气。O140样品中还检出了其他两个样品中没有的2-甲基乙酸苄酯、乙基9-癸烯酸酯、十四酸乙酯、肉豆蔻酸异丙酯、十五酸乙酯、反油酸乙酯和硬脂酸乙酯等。与O140样品相比,O150和O160样品中的酯类物质含量大幅下降,特别是O160样品中的酯类物质总含量仅为总香气成分的5.63%,可能是随加热温度的升高,辣椒油中的酯类物质发生分解,导致含量下降。

O150样品的醛类物质含量高于O140,上升了约6.62%,其主要的醛类物质为2,4-癸二烯醛、枯茗醛、反,反-2,4-癸二烯醛、4-异丙基-1,3-环己二烯-1-甲醛和4-丙烷-2-基环己-1,4-二烯-1-甲醛等,大部分为脂肪酸热氧化产物。枯茗醛具有强烈的枯茗油和草香气息[23],2,4-癸二烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛、4-异丙基-1,3-环己二烯-1-甲醛等赋予了辣椒油脂肪香、青草香、柑橘香、香菇和鸡肉香味[24]。

160 ℃处理相较于140 ℃和150 ℃,辣椒油中醛类、酸类和烯烃类物质均有所增加,可能是高温下脂肪酸酯分解或降解反应加剧所致,高温亦更容易使烯烃类游离至大豆油中。

2.2 不同温度下辣椒油香气活度值分析

为了进一步在呈味物质基础上探究其特征香气成分,查阅化合物的气味阈值[25-26]并计算香气活度值(odor active value,OAV)。OAV为风味化合物的浓度与自身香气阈值的比值,通常用来表征化合物对香气的贡献程度,OAV≥1的物质对香气成分贡献较大,OAV<1的物质对总体香气无实质性贡献。不同油温下的辣椒油挥发性成分香气特征及OAV见表2。确定了20种在3种样品中OAV≥1的香气物质,O140、O150、O160样品中分别有13、15和15种,3个辣椒油样品含有9种共同关键风味成分,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、枯茗醛在所有样品中均具有较高的OAV(OAV>10),这些物质对辣椒油的香气贡献较大,提供了丰富的辛香、脂肪香、香草香和坚果香。酸类物质虽然具有极高的浓度,但本身阈值较高,致使OAV除醋酸外均较小(OAV<1),对辣椒油的香气贡献不明显,因而辣椒油总体上表现出不明显的酸味。

表2 不同温度下辣椒油的挥发性成分香气特征及香气活度值Table 2 Aroma characteristics and OAV of aroma components in chili oil at different temperatures

2.3 不同温度下辣椒油的挥发性成分香气活度值主成分分析

2.3.1 主成分分析结果

依据表2通过主成分分析法对3个辣椒油样品挥发性成分进行综合评价。由表3可知,第1主成分的方差贡献率为69.185%,第2主成分的方差贡献率为30.815%,2个主成分累计贡献率为100%,可见2个主成分足够说明该数据的变化趋势。

表3 2个主成分的特征值和贡献率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-伞花烃、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、亚油酸、棕榈酸、肉豆蔻酸等17种物质在主成分1中有较高阶矩阵(|载荷|>0.8),即表明主成分1反映这17个指标的信息。肉桂醇、(-)-4-萜品醇、d-柠檬烯、2-蒎烯、苯甲醛、枯茗醛等6种物质在主成分2中有较高阶矩阵(|载荷|>0.8),即表明主成分2反映这6个指标的信息。

表4 2个主成分的特征向量和载荷矩阵Table 4 Eigenvectors and loading matrices of the two principal components

2.3.2 基于主成分分析建立香气品质评价模型

根据表3和表4,以2个主成分代表不同温度处理下的挥发性成分香气活度值所表达的信息,建立辣椒油香气品质的评价模型,得到如下的线性关系式,其中X1-X25为香气活度值标准化后的值,F1和F2表示2个主成分的综合得分,综合得分越大表明该品种辣椒油香气品质越好。

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个主成分对应的方差贡献率作为权重,对2个主成分得分进行加权求和,由评价函数F=0.692F1+0.308F2计算各品种辣椒油的综合得分。综合得分的高低反映辣椒油香气品质的优劣,由表5可知,香气成分排名为O160>O150>O140,表明160 ℃油温处理的辣椒油香气品质最佳。

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

2.4 样品的辣椒素类物质含量与斯科维尔指数

斯科维尔指数(scoville heat units,SHU)可以用来表征辣感强弱,数值越高,说明辣椒油样品所含的辣椒素类物质含量越高,辣感越强。由表6可知,3种辣椒油辣度差别不大,O160样品的辣度稍高于O140样品,O150样品辣度最低,说明在160 ℃时制得的辣椒油辣感略强于140 ℃时的。

表6 辣椒素类物质含量Table 6 Capsaicinoid content

3 结论

通过改变油温,在140、150、160 ℃条件下制备辣椒油,并通过气相色谱-质谱联用仪、高效液相色谱仪比较不同油温处理下辣椒油的挥发性香气成分和辣椒素类物质含量。研究表明,辣椒油的香气由多种挥发性香气成分复合组成,3种温度下辣椒油挥发性香气成分在种类和含量上均存在差异,且基于香气活度值进行主成分分析,建立香气品质评价模型,综合得分表明160 ℃油温下辣椒油的香气品质最佳。此外,比较不同油温辣椒素类物质含量,160 ℃油温条件下辣椒素类物质含量最高,辣感最强。综上所述,“内黄新一代(NHX)”于160 ℃油温条件下制备的辣椒油风味和辣度较佳,具有良好的品质。本研究为制备优质辣椒油提供了理论基础,具有重要的实践意义。