电热、微波焙烤对辣椒粉挥发性成分影响的差异性分析

2016-12-07王知松丁筑红蒋智纲高瑞萍张孝刚

食品科学 2016年10期

王知松，丁筑红，蒋智纲，高瑞萍，张孝刚，李岩,*

（1.遵义医学院公共卫生学院食品质量与安全教研室，贵州遵义 563000；2.贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州省农畜产品贮藏与加工重点实验室，贵州贵阳 550025）

王知松1，丁筑红2，蒋智纲1，高瑞萍1，张孝刚1，李岩1,*

为比较电热焙烤、微波焙烤对辣椒粉挥发性成分物质的影响，以固相微萃取及气相色谱-质谱联用检测技术作为鉴定方法。结果显示，电热焙烤和微波焙烤处理辣椒粉挥发性物质有明显区别，其中微波焙烤检出的芳香物质中，烷、烯、酯、吡嗪、酮、芳香族类化合物的含量都大于电热焙烤，只有醛类物质小于电热焙烤；由此得出，微波焙烤在辣椒粉加工过程中比电热焙烤更能提升其风味物质的含量。

辣椒粉；焙烤；固相微萃取；挥发性物质

辣椒粉作为一种常见的风味调料，其挥发性物质的含量及种类是决定其风味特点的关键因素[1]，而挥发性物质的含量及种类与辣椒的焙烤方式有着密切的联系。电热焙烤和微波焙烤在物料的加热原理上不同，电热焙烤通过热传递的方式由外至内进行加热，微波焙烤是在通过场的作用同时形成多个热源点的方式进行加热[2-3]，且微波具有穿透性[4-5]，在单层辣椒中能够起到同时加热的效果，因此在焙烤过程中2 种不同的加热方式必然引起热

传递效率和升温速率差异，焙烤食品中挥发性成分产生主要受加热温度的影响[6]，为了了解电热焙烤和微波焙烤对辣椒粉挥发性成分的影响，采用现在较为成熟的固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术作为检测手段[7-9]，分析2 种方式焙烤后挥发性风味物质间的差异，为辣椒粉加工多元化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

长条线椒市售。

1.2 仪器与设备

ALS-1000电热焙烤箱吴江华东标准烘箱有限公司；WD900B型微波炉顺德格兰仕电器厂有限公司；FA2004电子天平上海良平仪器仪表有限公司；HP6890/5975C型气相色谱-质谱联用仪美国安捷伦公司；100 μm聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）固相微萃取器美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

取干燥的市售长条线椒100 g，焙烤前将辣椒剪断，长度2～3 cm，平铺在白磁盘中，确保辣椒处于单层平铺的状态。

1.3.2 电热焙烤辣椒粉前处理

将铺上辣椒的白磁盘放入120 ℃电热焙烤箱中焙烤，通过视窗观察、以辣椒表面开始出现黑色的焦糊斑点为焙烤终点，时间约4 min，取出自然冷却至常温后装入自封袋中待测。

1.3.3 微波焙烤辣椒粉前处理

将铺上辣椒的白磁盘放入微波炉中，将档位转换到烧烤档，启动开始焙烤，通过视窗观察、以辣椒表面开始出现黑色的焦糊斑点为焙烤终点，时间约2.5 min，取出自然冷却至常温后装入自封袋中待测。

1.3.4 挥发性物质检测

样品风味物质提取：采用固相微萃取法，参照朱晓兰[10]、Beaulieuv[11]等的方法。

将处于自封袋中的样品揉碎（焙烤结束12 h），颗粒长度小于0.5 mm，于60 ℃条件下恒温10 min后，插入固相微萃取器，60 ℃吸附30 min，取出插入气相色谱-质谱进样口脱附、分析。

色谱条件：色谱柱为HP-5MS 5% Phenyl Methyl Siloxane弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升温程序：柱温45 ℃（保留0.5 min），以5 ℃/min升温至290 ℃，保持2 min；汽化室温度250 ℃；载气为高纯（99.999%）He；柱前压力7.62 psi；载气流量1.0 mL/min；分流比20∶1。

1.3.5 质谱解谱

采用Agilent MSD ChemStation Data Analysis对质谱峰进行分析，由于没有采用标样进行定量，采用各个峰的峰面积进行横向半定量分析。

2 结果与分析

2.1 焙烤后辣椒粉挥发性风味成分分析

2.1.1 电热及微波焙烤辣椒粉挥发性风味物质总离子流图分析

图1 电热焙烤（A）和微波焙烤（B）辣椒挥发性物质总离子流图Fig. 1 Total ion current chromatograms of volatile substances in chili baked by oven (A) and microwave (B)

从图1可以看出，2 种焙烤方式总离子流图的总体出峰情况大致相同，但微波焙烤辣椒粉大部分挥发性物质的峰高在15～30 min时段出现了将近一倍的增长，而在15 min之前的部分物质峰高小于电热烘烤。由总离子流图的整体出峰峰形和坐标高度推测得出，电热焙烤和微波焙烤中挥发性物质在种类上差异不大，而不同种类的挥发性物质含量差异较大。

2.1.2 电热及微波焙烤辣椒粉挥发性风味物质解谱分析

采用Agilent MSD ChemStation Data Analysis软件对各个可分析的色谱峰进行分析，如解谱出的所有物质的可信度小于50%，则将其舍弃，其余列表进行分析，见表1。

表1 电热、微波焙烤辣椒挥发性物质成分汇总Table 1 Volatile substances identifi ed in chili baked by oven and microwave

续表1

由表1可知，电热、微波焙烤辣椒粉挥发性物质分别检出57、60 种，其中相同成分50 种，主要呈香物质相同，其差异主要表现在各挥发性物质含量。从解谱的物质峰面积上看，出峰时间在15 min之前的物质峰面积因物质种类不同而出现交错的变化。电热焙烤辣椒粉比微波焙烤辣椒粉峰面积较大物质的主要是小分子的醛类，如2-甲基-丙醛、3-甲基-丁醛、2-甲基-丁醛，3 种物质电热、微波焙烤累积峰面积分别为4 513 070、2 874 800，电热焙烤辣椒粉挥发性醛类物质是微波焙烤辣椒粉挥发性醛类物质的1.6 倍；同样在此时段内，吡嗪物质却表现出稳定的增长，电热、微波焙烤辣椒粉中都鉴定出7 种吡嗪类物质，累积峰面积分别为1 831 492、2 455 870，电热焙烤辣椒粉挥发性吡嗪物质是微波焙烤辣椒粉挥发性吡嗪物质的0.75 倍。出峰时间在15 min之后的物质大部分物质的峰面积都出现了增加，增加较为明显的为烯烃类和烷烃类，烯烃类检出的有依兰烯、β-榄香烯、长叶烯、γ-雪松烯、β-愈创木烯、β-雪松烯、（E,E）-4,8,12-三甲基-1,3,7,11-癸四烯，电热、微波焙烤辣椒粉挥发性物质累积烯烃峰面积分别为16 611 599、996 846，电热焙烤辣椒粉挥发性烃类物质是微波焙烤辣椒粉挥发性烃类物质的0.23 倍；烷烃检出的有2-甲基-二十烷、十四烷、2-丁基-1,1,3-三甲基-环己烷、2-甲基十四烷、十五烷、二十烷、十三醇羟基-环氧乙烷、1,1’-苯磺酰-己烷，电热、微波焙烤辣椒粉挥发性物质累积烷烃峰面积分别为4 554 692、12 618 891，电热焙烤辣椒粉挥发性烷烃物质是微波焙烤辣椒粉挥发性烷烃物质的0.36 倍。

为了能整体反映电热、微波焙烤辣椒粉挥发性成分的变化情况，现将鉴定出的挥发性成分按照醛、烷、烯、吡嗪、酯类、芳香族化合物、酮进行分类，结果如表2和图2所示。

表2 辣椒粉电热焙烤与微波焙烤挥发性物质含量变化Table 2 Comparison of volatile compounds content of chilli powders subjected to oven baking and microwave baking

图2 电热焙烤与微波焙烤挥发性物质雷达图Fig. 2 Radar map of volatile substances of chilli powders subjected to oven baking and microwave baking

从表2和图2可以得出，电热、微波焙烤处理辣椒粉挥发性物质有显著区别，其中微波焙烤检出的芳香物质中，烷、烯、吡嗪、酯、芳香族、酮类含量都大于电热焙烤，烷烃类增幅最为明显，而电热焙烤中检出的醛类种类和累积峰面积都大于微波焙烤。

3 结论

通过对电热、微波焙烤辣椒粉挥发性成分的分析可知，电热焙烤更有利于醛类物质的产生，而醛类物质，特别是检出物质中占比较大的2-甲基丙醛、3-甲基-丁醛、2-甲基丁醛是辣椒挥发性物质中具有强烈刺激性的主要物质[12]；而辣椒在微波焙烤过程中，具有显著风味贡献的吡嗪、烯烃、酯类、芳香族类化合物增长都较为明显，如具有焙烤、焦香风味特征的吡嗪类物质[13-16]，此类物质大多是己醛基和氨基酸缩合反应生成的，缩合后的中间产物发生Strecker降解生成的氨基还原酮，氨基还原酮经过自身缩合及氧化生成吡嗪类化合物[17-20]，微波焙烤辣椒粉中吡嗪含量增加，而具有刺激性的醛类生成量减少，可能与消耗部分醛生成吡嗪有关；清香、花香特征[21-22]的烯烃类、酯类物质主要是辣椒中主要的不饱和脂肪酸油酸、亚油酸[17]在热力的作用下发生氧化或裂解产生；芳香族类的邻二甲苯、苯乙醛等可能是有辣椒中的丁基-邻二苯甲酸、邻苯二甲酸二异丁酯[23]氧化分解而得；而在微波焙烤过程中增长最为明显的是烷烃类化合物，烷烃类化合物大多认为是脂肪酸、糖类的降解后的副产物[21]，因携带的醛基、酮基被取代或被氧化还原[24]，这可能是微波焙烤过程化学反应更加剧烈，也是其他类风味物质增长的基础。

从电热、微波焙烤辣椒粉挥发性成分分析中可以得出，微波焙烤在辣椒粉加工过程中比电热焙烤更能提升其风味物质的含量。

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Comparative Analysis of the Impact of Oven and Microwave Baking on Volatile Components of Chilli Powder

WANG Zhisong1, DING Zhuhong2, JIANG Zhigang1, GAO Ruiping1, ZHANG Xiaogang1, LI Yan1,*
(1. Food Quality and Safety Department, School of Public Health, Zunyi Medical University, Zunyi 563000, China; 2. Key Laboratory of Agricultural and Animal Products Store and Processing of Guizhou Province, School of Liquor and Food Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

This study compared the impact of oven and microwave baking on volatile components of chilli powder. Solid phase microextraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GC-MS) was used to volatile components of chilli powder. Results showed that a signifi cant difference in the composition of volatile components existed between oven-baked and microwave-baked samples. Among the volatile compounds identifi ed, alkanes, alkenes, esters, pyrazine, ketones and aromatic compounds were more abundant in microwave-baked chili than in the oven-baked one although only aldehydes were less abundant in microwave-baked chili. Therefore, microwave baking was better than oven baking at increasing the contents of fl avor substances.

chilli powder; baking; solid phase microextraction; volatile substances

10.7506/spkx1002-6630-201610031

TS255.3

1002-6630（2016）10-0183-04

王知松, 丁筑红, 蒋智纲, 等. 电热、微波焙烤对辣椒粉挥发性成分影响的差异性分析[J]. 食品科学, 2016, 37(10): 183-186. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201610031. http://www.spkx.net.cn

WANG Zhisong, DING Zhuhong, JIANG Zhigang, et al. Comparative analysis of the impact of oven and microwave baking on volatile components of chilli powder[J]. Food Science, 2016, 37(10): 183-186. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201610031. http://www.spkx.net.cn

2015-08-01

遵义医学院硕士科研启动基金项目（F-674）；遵义医学院学科建设经费资助项目

王知松（1984—），男，讲师，硕士，主要从事果蔬贮藏加工与质量安全控制研究。E-mail：wzskissinger@aliyun.com

*通信作者：李岩（1969—），男，教授，博士，主要从事卫生毒理学研究。E-mail：liyan167321@sina.com