板栗加工工艺对挥发性香气成分的影响*

崔亚辉，徐芳，王丰俊，王建中，欧阳杰

1(北京林业大学生物科学与技术学院食品科学与工程系，北京，100083)2(林业食品加工与安全北京市重点实验室(北京林业大学)，北京，100083)3(北京林业大学分析测试中心，北京，100083)

板栗为山毛榉科(Fagaceae)栗属坚果类植物。世界上主要有4种，中国板栗(Castanea mollissima)，日本板栗(C.crenata siebetcuce)，欧洲板栗(C.sativa Miuer)，美洲板栗(C.dentate borkh)。我国板栗分布极广，主要集中于黄河流域的华北、西北和长江流域各省，其粉质细腻，香甜可口，被誉为“中国甘栗”;又因其营养丰富、产量高而成为我国出口创汇主要农产品之一［1－2］。

中医研究认为，板栗味甘平、性温，有益气补血、调脾养肝等食疗功效。板栗的营养成分及含量因品种及产地不同而有所差异。其主要成分为糖类，其中淀粉占干物质的45% ～65%，可溶性糖20% ～27%，蛋白质7% ～20%，粗脂肪2%左右，还含有VA、VB和VE等多种维生素以及多种矿物质元素［2－4］。

经过加工后的板栗气味芳香，深受消费者喜爱。Morini等［5］对烘烤和煮制的板栗进行了分析并鉴定出2种板栗共有的21种香气成分，如环己烯、二十烷酸等，而且在烤板栗中发现了2，5-二甲基-4-羟基-3-呋喃，在煮板栗中发现了2-甲氧基-6-甲基吡唑;Krist等［6］对烘烤后的意大利板栗进行了研究，结果表明烤板栗香气的形成是由醛类、酮类、酯类等物质共同作用的结果。目前对板栗挥发性香气的研究主要集中在对板栗进行烘烤之后香气成分的收集，而对板栗进行各种加工处理后香气成分的比较研究报道。为此，本实验采用ATD热脱附以及GC-MS分析分别对生板栗以及煮制、炒制和烤制加工后的板栗中的挥发性香气物质进行研究。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

板栗，购于北京市场;吸附管(CAMSCO，Houston，TX，USA);采样袋(Reynolds，406 mm ×444 mm，Richmond，VA，USA)。

解析管处理器(TP-240型，北京北分天普仪器技术有限公司);大气采样仪(QC-1S型，北京市劳动保护科学研究所);自动热解析器(Automatic thermal desorber，ATD，Perkin Elmer Turbo Matrix 650);气相色谱-质谱联用仪(Perkin Elmer Clarus 600 Gas Chromatograph ＆ 600 Mass Spectrometer，USA)。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理

称取一定量的生板栗，去壳后称取200 g栗仁，备用;将生板栗在煮锅中放入3 L水，待水煮沸后放入板栗，煮制大约15 min之后去壳称取200 g栗仁，备用;将生板栗洗净后用锋利的刀划一个狭长的切口，在炒锅中用小火炒制，大约25 min炒制结束后去壳，称取栗仁200 g，备用;将生板栗用刀划口后放入烤箱中，200℃烤制28 min，之后去壳称取栗仁200 g。分别对生板栗、煮板栗、炒板栗和烤板栗进行挥发性香气采样。

1.2.2 动态顶空采样

采样之前使用解析管处理器在100 mL/min氦气的吹扫下，270℃条件下将吸附管活化120 min，吹走其中的内含物。将4种样品分别放置在采样袋中，将其中原有的气体抽干40 min后，用抽气泵打入经活性炭过滤后的空气，然后将采样袋密封，静置90 min使挥发物累积。然后用大气采样仪将含有挥发物的气体抽出，历时60 min，并将挥发物吸附在样品管中。实验重复进行2次。

1.3 挥发物的脱附与检测

吸附管在自动热解析器260℃条件下解析，载气氦气流速1.5 mL/min。热解析出来的化合物先被吸附在冷阱(－25℃)，然后冷阱以40℃/s的速度迅速加热到300℃，而从中热解析出来的化合物则通过传输线(250℃)进入GC开始进行分析。用GC/MS气质联用进行化合物的分离和鉴定，柱子为DB-5MS(30 m×0.25 m×0.25 m)的毛细管柱。GC的程序升温过程为:起始温度为40℃，保持2 min，然后以6℃/min的速度升到200℃，保持2 min，再以20℃/min的速度升到270℃并保持3 min。MS为EI状态(70 eV)，扫描范围为 30 ～500 m/z［7－9］。

1.4 数据处理

由GC/MS分析得到的质谱数据经计算机在NIST谱库的检索，并结合相关文献核对，确定其化学成分，同时采用峰面积归一化法定量，得到各组分的峰面积相对百分比;再结合保留时间、质谱、实际成分和保留指数等参数进一步确定部分组分。

2 结果与分析

图1为生板栗以及3种不同加工工艺下板栗挥发性香气的GC-MS总离子图，共鉴定出20多种化合物，表1为鉴定出的化合物的保留时间、名称、分子质量、分子式、匹配度和峰面积相对百分比。

表1 生板栗、煮板栗、炒板栗和烤板栗的挥发性成分比较

图1 四种板栗挥发性香气的GC-MS图

比较生板栗、煮板栗、炒板栗和烤板栗中的挥发性香气成分可见，生板栗中挥发物主要是水果香味的乙酸乙酯、己醛、乙酸丁酯、3-甲基-1-丁醇乙酸酯、辛醛、苯乙酮，也含有松木气味的α-蒎烯和苦杏仁味的苯甲醛［10－12］。4种板栗的挥发性香气中都含有丰富的醛类物质，如己醛、苯甲醛、辛醛、壬醛和癸醛等，这些都是构成生板栗香味成分的主要组分，由于它们的阈值较低，所以对风味贡献较大［13］。在经过加工后，醛类物质仍存在于板栗挥发性香气中，其中经过炒制后，苯甲醛的含量增加，香味更浓。炒板栗和烤板栗的挥发性化合物主要是在板栗炒制和烘烤过程中糖、蛋白质、脂肪的热降解反应，还原糖与氨基酸或肽的美拉德反应，以及焦糖化反应过程中产生的［14］。其中美拉德反应的第一阶段、Strecker降解及最后阶段的主要产物为呋喃类、糠醛。在炒板栗的挥发性化合物中，发现了生板栗以及其他2种加工方式下没有的物质，例如芳香气味的4-羟基-2-丁酮，松木杨香气的3-蒈烯，具有果香和清香的2-戊基呋喃，这些都是炒板栗中的特征风味化合物［15］。但没有发现侯亚龙等［16］提到的在炒板栗中占很高比例的美拉德反应后期产物甲氧苯基肟，可能是由于板栗的品种、产地和炒制方法不同，得到的主要风味物质亦会有所差异［17－19］。

在烤板栗中发现了有很强的香甜气味的2-甲基-四氢呋喃-3-酮，这是烘烤过程中产生的特有挥发性物质，这与之前 Morini等［5－6］对烘烤的板栗的香气成分进行鉴定的结果是相同的，而且也被报道在烤杏仁中。在煮板栗的挥发性物质中发现了芳香气味的螺［2，4］庚-4，6-二烯，这是在有关板栗香气成分分析的研究中首次发现的，可能是在煮制时因水分、温度等和烤制或者炒制不一样而造成的，而现有的研究都是分析烤制或炒制后的板栗香气成分。本实验中未检测到吡嗪化合物，而其他坚果中有多种吡嗪化合物，这可能是由于板栗中脂肪含量低的缘故。

3 结论

采用不同加工方法分别对板栗进行煮制、炒制和烤制，之后采用ATD热脱附以及GC-MS分离并检测每种加工方法以及生板栗的挥发性香气成分。生板栗中主要是板栗本身带有的草本清香香气成分如乙酸乙酯、己醛、乙酸丁酯、3-甲基-1-丁醇乙酸酯、α-蒎烯和苯甲醛等;炒板栗和烤板栗中的特征性挥发物是2-戊基呋喃、3-蒈烯、4-羟基-2-丁酮和 2-甲基-四氢呋喃-3-酮;煮板栗中发现了之前未报道过的芳香性化合物螺［2，4］庚-4.6-二烯。

［1］赵国强，高慧媛，王晓毅，等.板栗种仁化学成分的初步研究［J］.中国现代中药，2006，8(9):14－16.

［2］李荣林.板栗的营养与加工［J］.江苏食品与发酵，2000(3):38－40.

［3］Borges O，Gonçalves B，Soeiro de Carvalho J L，et al.Nutritional quality of chestnut(Castanea sativa Mill.)cultivars from Portugal［J］.Food Chemistry，2008，106(3):976－984.

［4］Hernández Suárez M，Rodríguez Galdón B，Ríos Mesa D，et al.Sugars，organic acids and total phenols in varieties of chestnut fruits from Tenerife(Spain)［J］.Food and Nutrition Sciences，2012，(3):705－715.

［5］Morini G，Maga J A.Volatile compounds in roasted and boiled Chinese chestnuts(Castanea mollissima)［J］.Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie，1995，28(6):638－640.

［6］Krist S，Unterweger H，Bandion F，et al.Volatile compound analysis of SPME headspace and extract samples from roasted Italian chestnuts(Castanea sativa Mill.)using GC-MS［J］.European Food Research，2004，219:470－473.

［7］郑华，于连松，张汝国，等.番木瓜果实香气的的的热脱附-气相色谱/质谱分析［J］.湖北农业科学，2009，48(5):1 235－1 237.

［8］郑华，张宏，甘瑾，等.菠萝蜜果实挥发物的的热脱附-气相色谱/质谱(TCT-GC/MS)联用分析［J］.食品科学，2010，31(6):141－144.

［9］李淑荣，王强，王丽，等.一种烘烤花生特征风味物质的提取方法［P］.CN，102135526A.2011.

［10］杨继红，王华.美国大杏仁烘烤和贮存过程中的香气成分分析［N］.西北农林科技大学学报，2010，38(12):210－214.

［11］及晓东，赵雅丽，吴国琛，等.炒花生挥发性香气成分分析［J］.现代食品科技，2010，26(8):910－912

［12］孙宝国，何坚.香料概论［M］.北京:化学工业出版社.1996.

［13］王文艳，刘凌，吴娜，等.板栗及其膨化制品的挥发性香气成分［J］.食品与发酵工业，2012，38(5):197－205.

［14］弓志青，朱丹宇，刘春泉.超高压处理对即食板栗仁风味成分的影响［J］.中国食品学报，2011，11(3):210－216.

［15］叶兴乾，金亦之，邹建凯.糖炒板栗香气成分分析与模拟香精研究［C］.2000年中国香料香精学术研讨会论文集.北京:中国香料香精化妆品工业协会，2000，60－64.

［16］侯亚龙，陈正行，邹建凯，等.戊糖的立体异构差异对风味物质形成的影响［J］.食品与生物技术学报，2006，25(6):63－69.

［17］王飞生，苏成柏，徐吉祥.广义芳香理论分析香味化学结构探索［J］.中国调味品，2011，12(36):5－7.

［18］Ola Lasekan，Kassim Abbas.Analysis of volatile flavour compounds and acrylamide in roasted Malaysian tropical almond(Terminalia catappa)nuts using supercritical fluid extraction ［J］.Food and Chemical Toxicology，2010，48:2 212－2 216.

［19］贾春晓，毛多斌，孙晓丽，等.烘烤葵花籽的香气成分分析及最佳烘烤条件研究［J］.食品工业科技，2006，(8):60－65.