不同加工方式黑胡椒产品风味品质分析

黄菲菲　谷风林　吴桂苹　房一明　朱红英

摘 要 采用人工感官评定结合电子鼻对4种不同加工方式黑胡椒产品（直接日晒、热烫处理方式、日晒1 d后轻度发酵方式、日晒2 d后轻度发酵方式）气味进行分析，其结果具有一致性，电子鼻能很好的区分4种不同黑胡椒产品，三点检验法只能区分直接日晒产品与其他3种产品，热烫处理后日晒产品的气味更受喜爱；电子舌不能区分4种不同黑胡椒产品，不同黑胡椒产品滋味不存在显著性差异；此外，4种黑胡椒产品均符合国家标准质量要求。

关键词 黑胡椒；风味；电子鼻；电子舌；感官分析

中图分类号 TS207.3 文献标识码 A

Abstract The flavor quality of four black pepper products， including direct sun drying（S5）， blanching before sun drying（C3）， one-day sun drying before mild fermentation（F1-2）and two-day sun drying before mild fermentation（F2-2）， was evaluated using sensory， electronic nose（E-nose）and electronic tongue（E-tongue） analyses. The difference of the four pepper samples could be distinguished effectively by E-nose. The pepper prepared by direct sun drying could be distinguished from the others by the sensory test. The odor of the black pepper C3 was more preferable than the others. The difference of the four pepper samples couldnt be distinguished by E-tongue，and there was no significant difference in taste among the products. Besides， all the products meet the national standards of black pepper.

Key words Black pepper； flavor quality； electronic nose； electronic tongue； sensory analyses

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.028

胡椒（Piper nigrum L.）是胡椒科胡椒屬多年生常绿藤本植物，是世界上重要的香辛料作物。胡椒的初加工产品主要包括黑胡椒、白胡椒、青胡椒3种，世界胡椒产品主要为黑胡椒和白胡椒，约占总产量的95%以上，其中黑胡椒产品约占世界胡椒总产量的80%～85%[1]。虽然海南已有60多年的胡椒种植、加工历史，但是98%以上的胡椒沿用传统方法加工成白胡椒，1%左右的胡椒用来加工成黑胡椒。黑胡椒所占比例甚少的主要原因是由于受到外观和品质等制约因素不能直接出口[2]。但是黑胡椒与白胡椒相比，黑胡椒香气更为浓郁、与肉类制品的香气协调性更好，营养成分也更丰富，抗氧化活性更明显优于白胡椒[3]，因此黑胡椒用于食品具有显著优势。而且生产黑胡椒也可以使胡椒全果利用，避免白胡椒加工所造成的胡椒资源浪费和水资源污染。

黑胡椒的加工方式主要包括传统的直接日晒方式，热烫处理后日晒，热风干燥，以及国外报道的热烫后轻度发酵的方式。各种加工方式的改进与优化均可提升黑胡椒质量，黑胡椒质量主要是从其外观、辛辣水平、香味和风味等方面评价[4]。作为重要的调味品，气味与滋味在胡椒感官品质分析中占有重要地位，反映黑胡椒品质。国内外对胡椒粉品质的鉴定多采用感官评审法，但单一的感官评审法受主观因素影响大。利用电子鼻、电子舌，结合感官评定可以更系统、准确的评价风味，也是现代食品发展的趋势。

电子舌、电子鼻技术是分别模仿人体味觉、嗅觉机理研制出来的智能识别电子系统，是近年来发展起来的新颖食品组分识别和检测技术，它们可以对整体信息进行综合分析，也称作“指纹”数据[5]，在食品领域应用于风味品质评价[6-8]以及识别掺假[9]。电子鼻应用于胡椒风味评定也有报道[10-11]，但用于区分不同加工方式黑胡椒产品未有报道。电子舌在饮料、食醋、酿酒工业中应用较多[12-14]，但在胡椒滋味分析中未见报道。本文采用电子鼻、电子舌结合人工感官评价以及化学特性指标评价、区分4种不同加工方式黑胡椒产品，分析4种加工方式黑胡椒产品的品质差异，评价不同加工方式优劣，可为黑胡椒加工工艺优化提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料与试剂 试验用印尼大叶种胡椒（Piper nigrum L.）由海南省万宁市兴隆热带植物园提供，6月中旬采摘7～8成熟度胡椒果，通过4种加工方式制备黑胡椒，制备方式见表1，后文分别以S5、C3、F1-2、F2-2表示。黑胡椒产品粉碎后过60目筛备用。

1.1.2 设备 QE-300 g高速万能粉碎机，浙江屹立工贸有限公司；Master-s-plus UVF型全自动超纯水系统，上海和泰仪器有限公司；Agilent AL104电子天平，上海梅特勒-托利多仪器有限公司；Alpha M.O.S电子舌分析系统，法国Alpha M.O.S公司；Alpha M.O.S 电子鼻分析系统配有6种金属氧化物电极和ALPHASOFT 12.0工作站。

1.2 方法

1.2.1 人工感官评定

（1）三点法。三点检验法是同时提供3个样品，其中2个是相同的，要求评价员区别出有差别的那个样品。统计有效评价的正解数，与三点检验法检验表相应的某显著性水平的数比较，若大于或等于表中的数，则说明在该显著性水平上，2个样品间有差异。采用GB/T 12311-2012《感官分析 三点检验》对4种加工方式黑胡椒产品两两比较，品评表见表2。

（2）喜好度评定。参考Shanth Narasimhan等[15]的方法，在评分法中，评定员根据自己对产品气味的喜好程度进行打分，它不同于其他方法的是所谓的绝对性判断，即根据评价员各自的鉴定标准进行判断。设计黑胡椒气味感官评分表见表3。

1.2.2 电子鼻分析 称取4种黑胡椒产品0.10 g装入10 mL的电子鼻专用小瓶中，样品重复6次，孵化器温度70 ℃，孵化时间120 s，进样针温度80 ℃，进样量1 000 μL，获取时间90 s，延迟时间210 s。采用主成分分析法（PCA）分析数据。

1.2.3 电子舌分析 取4种黑胡椒产品3 g，100 ℃煮汤5 min。样品冷却后过滤。准确移取80 mL上述2种方式处理的胡椒提取液，加入电子舌专用的样品杯中，每个样品检测时间为120 s，样品间采用去离子水清洗传感器10 s（采用1个样品间隔1杯去离子水清洗）。每个样品平行6次，取平均值用于后续分析。采用主成分分析法（PCA）分析数据。

1.2.4 各种黑胡椒品质检测 分别称取4种黑胡椒产品500 g，送样到海南省产品质量监督检验所。水分含量参考GB/T 12729.6检测。总灰分参考GB/T 12729.7检测。不挥发性乙醚提取物参考GB/T 12729.12檢测。挥发油参考ISO 6571检测。胡椒碱参考GB/T 17529检测。

1.3 数据分析

所有数据用Excel、Origin和SAS以及仪器自带软件处理，差异显著性水平p<0.05，平均数之间的比较采用方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同加工方式黑胡椒产品感官评定分析

2.1.1 4种不同加工方式黑胡椒产品三点检验法分析 三点检验法实验结果见表4，本次感官评定共有13人参加，查GB/T 12311-2012《感官分析 三点检验》附录A可知在α=0.05风险水平下，正解数大于等于8人则2个样品间有差异。直接日晒产品（S5）与其他3种方式加工的产品之间有差异，其中直接日晒产品与晒2 d后轻度发酵的产品（F2-2）差异最大。而热烫处理后产品（C3）、晒1 d后轻度发酵的产品（F1-2）、晒2 d后轻度发酵的产品（F2-2）三者之间三点检验法无法区分差异。

2.1.2 4种不同加工方式黑胡椒产品气味喜好度评定 共有13人（6男7女）参与此次喜好度评分，其结果见图1，热烫处理后日晒的黑胡椒产品C3有8.15的得分，评定员一致认为其黑胡椒香气浓郁，且无异味；其次是直接日晒的产品S5，得分为 6.77，较其他加工方式黑胡椒产品，其辣味较重，有木质的味道，其可能原因是长时间日晒过程中胡椒梗对其的影响较大；晒1 d后轻度发酵F1-2和晒2 d后轻度发酵的产品F2-2得分分别为6.08、6.38，评定员认为轻度发酵的产品有发酵味道，对黑胡椒香气有一定掩盖，但也并无异味，属于味道适宜的产品。热烫处理后日晒的黑胡椒产品C3最受喜爱，而其他3种产品在喜爱程度上并无显著性差异（p<0.05）。

2.2 不同加工方式黑胡椒产品电子鼻分析

图2为4种黑胡椒产品的电子鼻响应强度图。各个样品的响应值RSD<5%，说明样品的重现性很好。从图2可知， 传感器PA/2响应值最大。晒1 d后轻度发酵的产品与晒2 d后轻度发酵的产品传感器PA/2响应值无显著性差异，而这2种产品与其他2种之间有显著性差异（p<0.05）。采用主成分分析处理数据，PCA二维得分投影图见图3，第一主成分的贡献率为99.89%，第2主成分的贡献率为0.07%，前2维主成分的累计贡献量达到了99.9%，第1主成分轴和第2主成分轴包含4种胡椒样品很大的信息量，能反映黑胡椒气味的整体信息。从图中可知二维得分能很好的区分，直接日晒的产品、热烫处理后日晒产品、2种轻度发酵产品依次在二维投影图中从右向左分开。直接日晒的产品与其他3种产品均间隔较大距离，尤其是2种轻度发酵的产品。由间隔距离可见电子鼻的结果正好验证了三点检验法结果，三点检验法可以区别直接日晒产品与其他3种产品的差异，不能区分其他3种产品两者之间的差异。说明电子鼻可以较好的区分4种不同加工方式黑胡椒产品，具有与三点检验法一致的结果，且比人工感官评定更准确、灵敏。

2.3 不同加工方式黑胡椒产品电子舌分析

作为新型分析仪器，电子舌由味觉传感器阵列组成，模仿人体味觉机理制得而成。工作时有传感器获取待测液信息，通过多元统计分析方法处理传感器输出的信号，实现对样品整体品质客观、可靠分析，具有快速、准确、重复性好等优点[16]。

为了分析4种加工产品在滋味上的差异，采用电子舌进行分析。图4为4种黑胡椒产品的电子舌响应强度图。从图中可知，传感器BB响应值最大。电子舌7个传感器中有5个传感器对4种黑胡椒产品水煮液的响应值无显著性差异。采用主成分分析处理数据，PCA二维得分投影图见图5，第1主成分的贡献率为91.96%，第2主成分的贡献率为7.66%，前2维主成分的累计贡献量达到了99.6%。但由图可知二维得分重叠部分大，不同样品相互叠加，说明4种黑胡椒产品虽然有气味与色泽的差异，但其煮汤水溶液并无显著差异，用于调料食用效果基本一样，其原因是胡椒碱、胡椒精油含量差异不大。

2.4 不同加工方式黑胡椒产品化学特性指标

为了进一步比较4种黑胡椒产品质量品质差异，判断加工方式的优劣，参照GB/T 7901-2008黑胡椒标准检测4种加工方式下黑胡椒产品的化学特性指标，各指标要求以及实测值见表5。各项指标均符合国家标准，属于合格产品。4种产品水分含量差异小，热烫处理后日晒的产品干态下总灰分最小，为4.6%，晒2 d后轻度发酵的产品总灰分最大为4.9%。不挥发性乙醚提取物的范围为7.4%～7.9%。晒1 d后轻度发酵的产品挥发油含量最高，达到3.0%，其次是热烫处理后日晒的产品，含量最低的是晒2 d后轻度发酵的产品。胡椒碱的含量为4.4%～4.5%，差异不大，这也是其滋味无显著性差异的原因。Pruthi等[17]分析印度黑胡椒产品报道水分含量为8.7%～14.0%，胡椒碱含量在1.7%～7.4%，总灰分占3.6%～5.7%，挥发油含量为0.8%～4.2%，可见本研究制备的黑胡椒各指标水平与国外报道相当，胡椒精油、胡椒碱含量高于平均值，品质较好。因不同的使用目的对黑胡椒有不同的质量要求，如果直接用作香料， 则干胡椒的外观要求较高，而胡椒的香味和风味是由挥发性油产生的，对于家用烹饪，这要比辛辣水平更为重要。由此也可以通过不同的目的选择不同加工方式的黑胡椒产品。

3 討论

胡椒果采后加工方式是生产高品质黑胡椒的关键，采用4种不同加工方式生产黑胡椒，并对风味质量分析，可为黑胡椒制备方式的改良优化提供重要依据。

任何一种产品最终目的是被消费者所接受，而消费者主要是以感官评定为主，Bleibaum等[18]就强调了消费者对感官质量评价的重要性。因此采用感官评定法判别不同产品，并按喜好度进行打分是了解消费者对产品接受度的重要方式。感官评定的结果表明，热烫处理后日晒的产品接受度高，感官品质好。同时，采用此种加工方式也能提高黑胡椒亮度，除去灰尘以及附着的微生物，产品更为清洁，可见热烫处理后日晒的加工方式具有优势。直接日晒的产品，因受加工时间长的影响，其香味优势明显下降；而2种轻度的产品均具有轻微发酵味道，目前此方式还不能被大多数人接受。因此比较4种黑胡椒加工方式，热处理后日晒胡椒的胡椒碱、挥发油含量均较高，且最受消费者喜爱，是最佳加工方式。

本实验发现电子鼻能很好的区分4种不同产品，直接日晒的产品与其他3种产品均间隔较大距离，尤其是2种发酵产品。这可能是由于4种加工方式所得产品中胡椒精油化学成分有差异，黑胡椒生产过程中日晒时间长短、是否热烫处理、是否轻度发酵将会影响到胡椒精油化学成分的比例。从而这种差异体现在电子鼻数据上。国内外利用电子鼻研究胡椒、胡椒精油较多[11，19]， 张水平等[20]利用电子鼻分析胡椒果与胡椒叶粉末发现电子鼻很好地区分出黑胡椒、白胡椒、冷冻干燥鲜胡椒和冷冻干燥胡椒叶的气味。Mamatha等[11]分析不同品种胡椒，发现电子鼻能很好区分不同样品，且数据与人工感官评定以及GC-MS数据相吻合。本试验采用电子鼻结合人工感官评定表明电子鼻数据可以有效支持人工感官数据，且更准确、灵敏，与上述报道一致。而为了研究胡椒精油中的哪些化学成分的差异导致4种产品人工感官与电子鼻数据的差异，可采用GC-MS进一步探究。

4种产品加工方式虽不同，但电子舌分析结果表明4种产品在滋味上无显著性差异，可见用于调味品在滋味上具有一致效果。这主要由于4种黑胡椒产品虽加工方式不同，但均为纯的黑胡椒，而且产品中各化学指标差异不大，尤其是胡椒碱含量，使得区分效果不大。高利萍等[21]对不同成熟度草莓鲜榨果汁的风味品质进行检测区分，发现通过最小二乘法，电子舌传感器响应信号能够较好地预测不同成熟度草莓鲜榨汁的可溶性固形物含量、Vc含量和pH值。可见电子舌表征的信息与样品主要风味物质总含量相关，可用于产品掺假[22]与品质变化控制[23]。而此方法用于黑白胡椒粉的检测报道较少，采用电子舌检测胡椒产品纯度将是高效、可行的。

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