熟制过程对枸杞子挥发性成分的影响

胡云峰,张静敏,王 娜

(天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津 300457)

枸杞子,为茄科植物枸杞的成熟果实,具有多种保健功效,是卫生部批准的药食两用食物[1],早在《神农本草经》中就被列为上品,称其为“久服轻身不老、耐寒暑”;有延衰抗老的功效,又名“却老子”[2];其营养价值丰富,含有枸杞多糖、甜菜碱、多酚、类胡萝卜素、黄酮、牛磺酸、维生素和多种微量元素等[3],但采收后的枸杞多数被用于制成干果,产品种类单调成为枸杞产业的一大难题。

在我国传统中药研究理论中,生熟中药除在外形和药性上有所变化外,炮制后的中药还会产生特殊的“药香”[4]。南北朝刘宋时期雷教撰《雷公炮炙论》收藏有300余种药物炮炙加工方法所涉及的炮炙技术有炮法、炙法、焙法、爆法、蒸法、煮法、去芦、去足、制霜、酒制、蜜制、药汁制等,常被奉为准则,沿用至今[5]。近年来有关炮制研究多见于黑蒜、红参等的制备,有研究表明以带皮蒜头为原料,在高温高湿环境下经酶解反应加工而成的黑蒜具有抗氧化、抗癌、调节免疫等多种生物活性,是加工过程中多种活性成分增加和生成的结果[6],孙娜等[7]在研究中发现人参在炮制加工成红参的过程中不但使各类成分发生转化,而且生成活性更强的新化合物,红参在杭肿瘤、杭疲劳、杭衰老等方面的活性增强。

熟制是一个恒温恒湿的处理过程,枸杞在熟制过程中经过发酵获得的新型枸杞产品不仅抗氧化活性显著高于普通干制枸杞子[8],同时在口感上也有所改善,酸甜适口,有独特的药香味。但是,目前对熟制枸杞的相关文献报道很少,还没有对枸杞熟制前后挥发性成分的研究,为了进一步阐述枸杞熟制前后挥发性成分的变化,为今后对熟制枸杞的研究提供理论依据。本实验采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)对普通干制枸杞及熟制枸杞的挥发性成分进行萃取和测定,气相色谱质谱联用技术具有方便、精确、快速的优点,结合固相微萃取已在挥发性成分分析方面得到广泛应用[9],从而确定了化合物的化学组成和相对百分含量并进行对比研究,为以熟制枸杞为原料的健康食品提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

普通干制枸杞 宁夏中宁枸杞有限责任公司。

SPME进样器(DVB/CAR/PDMS 萃取头) 美国Supelco公司;GCMS QP-2010气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司;DL-101型电热恒温鼓风干燥箱 天津市中环实验电炉有限公司;PL203/01电子分析天平 特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 熟制枸杞子的制备 参考胡云峰等[8]和吴中华等[10]的方法稍作修改,熟制工艺为:干制预处理阶段温度为 60 ℃,时间为12 h;熟化阶段温度为72 ℃,时间为24 h,相对湿度 65%;定型阶段温度45 ℃,干制12 h。

1.2.2 感官评价 熟制枸杞子的感官评价由经过培训的小组进行评估,随机抽取了10个成员(21～40岁),男女数量比为1∶1。按照表1对熟制枸杞子进行感官评价。

表1 感官评价标准(分)

1.2.3 固相微萃取法 参照文献[11-13]方法,稍作修改,将固相微萃取头在气相色谱仪的进样口经250 ℃老化15 min备用,称取5 g样品置于15 mL的顶空瓶中,插入已老化好的SPME针头,在60 ℃恒温水浴锅中顶空萃取30 min,取出萃取头,萃取完成后立即进样进行测定,GC/MS进样口(温度 250 ℃)中,热解析15 min进样,拔出萃取头。

1.2.4 检测条件 GC条件:日本岛津公司GC/MS QP-2010气相色谱-质谱联用仪,Rtx-5MS 30.0 m×0.25 mm×0.25 μm毛细管柱,程序升温:初始温度40 ℃,保持3 min,以4 ℃/min升至150 ℃,保持1 min,再以8 ℃/min升至250 ℃,保持6 min。进口样温度250 ℃,进样方式:分流,分流比:10∶1,载气为He,纯度99.99%,柱流速:1.0 mL/min。

MS条件:EI源,电子能量70 eV,离子源温度200 ℃,传输线温度:220 ℃;扫描方式:全扫描,扫描范围 30～550 m/z,溶剂延迟时间1.5 min。每个样品重复3次取平均值。

1.2.5 挥发性成分的图谱分析 对熟制枸杞子进行挥发性成分分析,以普通枸杞样品为对照,采用气相色谱-质谱(GC-MS)进行分离测定。通过检索NIST11数据库标准色谱,并结合有关文献标准色谱图核准分析,确定枸杞各种挥发性风味物质的化学成分。根据气相色谱分析结果,并用TIC峰面积归一法定量计算出各化学成分的相对含量。所测出各挥发性风味物质化合物成分相对含量为其色谱峰占总峰面积的百分数。

1.3 数据处理

表格的制作采用Microsoft Word 2010软件,柱状图的制作采用Microsoft Excel 2010软件。

2 结果与分析

2.1 熟制枸杞子的感官评定结果

采用感官评价方法,对熟制枸杞子样品的色泽、干爽度、肉质、口感、气味进行了较全面的分析,结果见表2,通过三段式干制工艺制备的熟制枸杞子颜色呈均一的棕黑色,肉质厚,质地柔软,干爽度好,基本无果粒粘连现象;口感协调,无苦味,有酸甜口味,相比较普通枸杞无生涩味,酸味相对较重,有独特的药香味。

表2 熟制枸杞子的感官评定结果(分)

2.2 熟制枸杞子挥发性成分图谱分析

固相微萃取分别提取两种样品的香气成分,通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪分析,熟制枸杞子和普通枸杞样品挥发性成分的总离子流图见图1,挥发性成分的GC-MS分析结果见表3。

图1 普通枸杞和熟制枸杞子挥发性成分的总离子流图

2.3 熟制枸杞中各类挥发性化合物种类分析

熟制枸杞子中各类化合物种类分析结果见图2。结合表3可以得到,在熟制枸杞中检测出了81种挥发性化合物,普通枸杞中检测出了78种;在酯类上,熟制枸杞和普通枸杞有10种相同酯类,与普通枸杞相比,熟制枸杞新产生了6种酯类,消失了9种;醛类上,熟制枸杞和普通枸杞有12种相同的醛类,熟制枸杞新产生了6种醛类,消失了9种;酮类上,熟制枸杞和普通枸杞有4种相同酮类,熟制枸杞新产生了14种酮类,消失了14种;醇类上,熟制枸杞和普通枸杞有8种相同醇类,熟制枸杞新产生了9种醇类,消失了7种;呋喃类上,熟制枸杞和普通枸杞含有2种相同呋喃类,熟制枸杞新产生了2种呋喃类;熟制枸杞和普通枸杞都含有1种相同的酸类、酚类和烃类,熟制枸杞新产生的烃类有5种。

图2 枸杞子中各类挥发性成分的数量

2.4 熟制枸杞中各类挥发性化合物相对含量分析

熟制枸杞子各类化合物的相对含量结果见图3。结合表3可知,在熟制枸杞子中检测出的81种挥发性化合物中占色谱流出组分总含量的97.93%,其中各类成分的相对含量占总成分分别为酯类3.01%、醛类78.83%、酮类3.96%、醇类9.09%、呋喃类1.85%、酸类0.02%、酚类0.04%、烃类1.13%。在普通枸杞中检测出的78种挥发性化合物中占色谱流出组分总含量的98.15%,其中各类成分的相对含量占总成分分别为酯类12.27%、醛类53.8%、酮类14.27%、醇类15.49%、呋喃类0.87%、酸类0.22%、酚类0.17%、烃类1.06%。熟制枸杞子和普通枸杞的挥发性成分相对含量差别大小依次为醛类、酯类、酮类、醇类、呋喃类、烃类,熟制枸杞中的醛类比普通枸杞高约25%,酯类、酮类比普通枸杞均低10%左右,醇类低5%左右,其他则无明显差异。

表3 熟化枸杞子挥发性成分的GC-MS 分析结果

续表

续表

图3 黑枸杞中各类挥发性成分的相对含量

2.5 各类化合物对熟制枸杞子气味的影响

酯类化合物是具有芳香气味的挥发性物质,是枸杞香气的重要组成成分。与普通枸杞相比,熟制枸杞中乙酸甲酯相对含量降低1.65%,乙酸乙酯降低2.58%,二氢猕猴桃内酯降低1.06%。乙酸甲酯具有麻醉和刺激作用,人接触较高浓度的本品,可引起眼、鼻、咽喉和呼吸道刺激症状;乙酸乙酯浓度较高时有刺激性气味,易挥发,对空气敏感[14];油酸乙酯有强烈的醚似的气味[15],二氢猕猴桃内酯带有香豆素样香气,并有麝香样气息,以上化合物含量的降低使熟制枸杞的风味更柔和。

醛类化合物的刺激性随着分子量的增大而减小,并逐渐出现愉快的香气,孔翠萍等[16]研究表明,2-甲基丁醛、3-甲基丁醛在炮制品中的含量比生品和清炒品的要高,为炮制药品中常见的焦香味物质。熟制枸杞中含有3-甲基丁醛33.84%、2-甲基丁醛12.01%、糠醛20.14%,远高于普通枸杞。崔小兵等[17]的研究表明,糠醛具有杏仁的气味。而醛类中戊醛、己醛、2-苯基-2-丁烯醛具有醛的刺激性气味,普通枸杞高于熟制枸杞,醛类化合物的变化增加了熟制枸杞的愉快香气,减少了刺激性气味。

熟制枸杞酮类化合物的相对含量为3.96%,普通枸杞的相对含量则为14.27%,这是因为枸杞熟制过程中发生了化学反应[8],导致蛋白质、氨基酸等的氨基和糖及脂肪氧化的醛、酮等羰基反应消耗了一定的酮类化合物[18]。芳香酮的羰基直接连在芳香环上,按羰基数目又可分为一元酮、二元酮和多元酮,低级酮具有令人愉快的气味[17]。熟制枸杞新产生了马鞭草烯酮、大马士酮、紫罗兰酮、3,5-辛二烯-2-酮、香叶基丙酮等低级酮类化合物,赋予其类似樟脑、薄荷脑的药香。2,3-丁二酮、2-庚酮、3,4-二甲基-2-己酮等其他酮类化合物赋予普通枸杞一般的果香。

醇类化合物在香气中占有重要地位。醇类化合物,尤其是环单萜类醇和芳香族醇化合物是调配香精的主要成分[19],还有许多醇类化合物可以作为合成香料的中间体使用。熟制枸杞中新产生的醇类化合物有2-庚醇、糠醇、异丁醇、2,3-丁二醇、二氢香芹醇等,其中2-庚醇具有青草-草药气味,略带有醚香和油香的气味,2,3-丁二醇被添加到白酒中,以改善白酒的风味;二氢香芹醇有留兰香气,用于食品薄荷香型香精的制备,也用作食品的人造香辛料,这些醇类化合物使熟制枸杞呈现出吸引人的香味。

熟制枸杞新产生了2-甲基呋喃和2-正戊基呋喃,2-甲基呋喃用于合成菊酯类农药及香精香料[20],2-正戊基呋喃具有豆香、果香、泥土、青香及类似蔬菜的香韵。熟制枸杞中5-甲基-2-乙酰基呋喃相对含量为0.85%,是普通枸杞3.5倍,它具有焦香、咖啡等香气。熟制枸杞新出现的乙苯、间二甲苯、邻二甲苯具有芳香气味[21]。

3 结论

经固相微萃取和GC-MS检测,熟制枸杞子中共含有81种挥发性化合物,其中酯类、醛类、酮类、醇类数量都较多,呋喃类、酸类、酚类、烃类较少;与普通枸杞相比,熟制枸杞子中新产生了14种酮类、9种醇类、6种酯类、6种醛类、5种烃类、2种呋喃类,消失了14种酮类、9种酯类、9种醛类、7种醇类;与普通枸杞相比,熟制枸杞子中醛类的相对含量为78.83%,比普通枸杞高25%左右,而酯类、酮类均低10%左右,醇类低 5% 左右,其他类挥发性成分则无明显差异;熟制枸杞新产生了一些挥发性成分,含量较高的为3-甲基丁醛(33.84%)、糠醛(20.14%)和2-甲基丁醛(12.01%),为炮制药品中常见的焦香味物质,赋予了熟制枸杞独特的药香气味。