红糖粒径对颜色和挥发性香气成分的影响

张树河，李海明，李和平，李瑞美

(福建省农业科学院亚热带农业研究所，福建 漳州 363005)

红糖以甘蔗为原料，经过榨汁、过滤、澄清、熬煮等传统方法加工而成[1-2]，未经分蜜处理故含有大量糖蜜，又称非分蜜糖，保留了丰富的矿物质、总多酚、总黄酮和人体必需氨基酸等营养物质，具有抗氧化、补血活血和美容养颜等功效[3-4]。红糖加工在我国的广西、云南、广东、海南、福建、浙江、贵州、四川等地均有较长的发展历史，以传统工艺生产的“古法红糖、古方红糖、手工红糖与土法红糖”深受广大消费者的喜爱[5-6]。

红糖色泽和香气是红糖品质重要的外在表现，也是衡量红糖品质的重要指标。红糖一般呈红褐、青褐、黄褐、赤红、金黄、淡黄、枣红等颜色，与加工工艺熬煮密切相关，时间越长颜色越深；不同产地和榨季也对红糖的色泽有影响[7-8]；红糖中具有挥发性香气成分，成分复杂，其中有些香气成分为红糖的特征香气成分，与甘蔗生长、红糖加工、贮藏保鲜等环节有关，各个环节差异都会造成酯类、醛类、酮类、醇类、吡嗪类等挥发性香气成分的改变，从而导致红糖香气发生变化[9-11]。目前红糖的品质辨别研究主要集中在色、香、味等方面，鲜见红糖粉末的粗细程度对颜色及挥发性香气成分影响的相关报道。本试验选用新台糖16号为原料，该品种种植时间长、分布广，在广西、云南、广东、福建等蔗区均有较大种植面积，应用色差仪和顶空-气相色谱-质谱联用法(HS-GC-MS)对不同粒径的红糖样品的颜色和挥发性香气成分进行测定，旨在为客观分析与科学评价红糖品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料制备

以甘蔗品种新台糖16号第2年宿根蔗为原料，3月中旬采收；实验室采用古法红糖熬煮生产工艺制成粉末状红糖，50 ℃烘干过筛密封保存备用。红糖样品分别经40目(粒径0.425 mm)、60目(粒径0.250 mm)、80目(粒径0.180 mm)、100目(粒径0.150 mm)和粗粒(粒径>0.425 mm)5种样本，常温避光密封存放。

1.2 仪器和设备

GZX-9246MBE型电热鼓风干燥箱 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；JM-B500型电子天平 浙江诸暨市超泽衡器设备有限公司；CS-210型彩谱精密色差仪 杭州彩谱科技有限公司；TSQ 9000三重四级杆气相色谱-质谱联用仪、TriPlus 300顶空自动进样器 ThermoFisher Scientific公司。

1.3 试验方法

1.3.1 颜色测定

采用CS-210型色差仪测定样品的明亮度L*值、红色度a*值和黄色度b*值。测定时以不同角度旋转3次，取3次读数的平均值，分别记录L*值、a*值、b*值。

1.3.2 挥发性香气成分测定

1.3.2.1 顶空条件

炉温70 ℃，腔温80 ℃，传输线温度135 ℃，瓶平衡时间10 min。

1.3.2.2 GC-MS分析条件

色谱柱TG-5SilMS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)； 载气为高纯He(纯度>99.999%)；升温程序：50 ℃保持5.0 min，以5 ℃/min升至165 ℃保持1.0 min，以20.0 ℃/min升至220 ℃保持3.0 min。进样口温度：220 ℃；分流比：20∶1。EI 源温度：280 ℃；质谱全扫描方式，扫描范围40～800 amu。

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 红糖粒径对颜色的影响

不同粒径的红糖颜色见表1。L*值0～100，其中100为白，0为黑，L*值越大代表明亮度越高，不同粒径样品的L*值在68.29～85.91之间，不同粒径的甘蔗红糖的色泽较亮；a*值的值域正值为红，负值为绿，0为中性色，不同粒径样品的a*值在3.74～4.89之间，表明所有红糖样品的色调偏向红色；b*值的值域正值为黄，负值为蓝，0为中性色，样品的b*值在13.39～20.86之间，表明所有样品的色调偏向黄色。由此可知，不同粒径的红糖样品主要由红色和黄色构成。方差分析表明，粒径为0.150 mm时L*值明亮度最高，与其他粒径样本有显著性差异；粒径为0.250 mm的红糖a*值与粒径为0.425 mm的红糖相当，与其他粒径样本有显著性差异；粒径为0.250 mm的红糖b*值最高，与其他粒径样品有显著性差异。

表1 不同粒径对红糖颜色的影响Table 1 Effect of different particle sizes on the color of brown sugar

2.2 不同粒径红糖挥发性香气成分总峰面积的比较

由图1可知，红糖挥发性香气成分总峰面积与粒径大小呈负相关，随着红糖粒径的减小，挥发性香气成分总峰面积不断增加，当红糖粒径为0.150 mm时具有最高的总峰面积。方差分析表明，粒径为0.150 mm的红糖挥发性香气成分总峰面积最高，与其他粒径样品有显著性差异，说明红糖越细其挥发性香性成分的总峰面积越高，样品越细，更有利于挥发性香气成分的释放。

图1 不同粒径红糖挥发性香气成分总峰面积的比较Fig.1 Comparison of total peak areas of volatile aroma components of brown sugar with different particle sizes

2.3 不同粒径红糖样品挥发性香气成分的比较

不同粒径红糖样品的挥发性香气成分见表2，红糖样品共检测出26种挥发性物质，包括8种醇类、11种醛类、4种酮类、1种吡嗪类、1种呋喃类和1种酸类，其中23种为共同的挥发性物质。2-庚烯醛、正己醛和糠醛3种物质在不同粒径中相对含量最高，3种物质相对含量在粗粒(>0.425 mm)、0.425 mm、0.250 mm、0.180 mm和0.150 mm中分别占总检测量的52.15%、46.94%、52.97%、46.45%和50.33%，初步判定上述3种醛类化合物为主要呈香物质。

表2 不同粒径红糖挥发性香气成分(%)的比较Table 2 Comparison of volatile aroma components (%) of brown sugar with different particle sizes

续 表

2.4 不同粒径红糖同一类挥发性香气成分相对含量的比较

不同粒径的红糖样品同一类挥发性香气成分相对含量见表3。

表3 不同粒径红糖同一类挥发性香气成分相对含量的比较Table 3 Comparison of relative content of the same volatile aroma component in brown sugar samples with different particle sizes %

醇类挥发性化合物在不同粒径的红糖样品中差异较大，0.150 mm红糖中醇类化合物相对含量最高，与其他粒径有显著性差异；醛类挥发性物质如壬醛和辛醛具有柑橘类青香味，糠醛则表现出明显的焦糖香味，这些醛类香气强度强，对红糖的整体香气有较大贡献，本试验结果表明醛类物质在不同粒径的红糖中相对含量相当，无显著性差异，醛类物质占挥发性香气总成分的64.43%～69.36%；酮类挥发性化合物在不同粒径的红糖样品中差异较大，0.150 mm粒径的红糖酮类化合物相对含量最高，与其他粒径有显著性差异；吡嗪类挥发性香气成分香气浓郁，具有烤香味，对红糖的特征香气有显著贡献，此类物质在不同粒径的红糖样品中差异较大，粗粒中吡嗪类化合物相对含量最高，与0.425 mm和0.250 mm粒径的红糖相对含量相当，但与0.180 mm和0.150 mm粒径的红糖有显著性差异，结果表明红糖粒径越细，此类吡嗪类挥发性香气成分越低；呋喃类挥发性物质在不同粒径中差异较大，随着粒径越细，其成分越高，0.150 mm粒径的红糖中呋喃类化合物相对含量最高，与其他粒径有显著性差异；酸类挥发性香气成分随着粒径越细其成分越低，在不同粒径中差异较大，粗粒中酸类化合物相对含量最高，与0.425 mm 粒径的红糖相对含量相当，但与其他粒径有显著性差异。

3 讨论与结论

本试验主要比较了不同粒径的红糖颜色和挥发性香气成分的差异。结果表明，不同粒径的红糖色泽较亮，主要由红色和黄色构成，0.150 mm粒径的红糖L*值明亮度最高，与其粒径有显著性差异，60目红糖的a*值与40目的相当，与其他粒径有显著性差异，0.250 mm粒径的红糖b*值最高与其他粒径有显著性差异。本试验与曾欣怡等、徐灵均等[12]报道的红糖样品色泽因品种及产地不同具有明显差异，整体L*值较大，明亮度较高，和红糖的主色调为红、黄色基本吻合。

研究表明传统方法生产的红糖香味中保留了原料甘蔗蔗汁的清香、红糖的蜜香及低温烘焙过程中产生的淡焦香，其风味主要是因为甘蔗中含有的氨基酸和糖类物质经美拉德反应产生。我国学者通过对红糖风味的色谱分析，研究发现红糖风味物质成分主要以酮类、醇类、酯类为主，挥发性物质以呋喃、糠醛、吡喃酮等衍生物居多[13]。吡嗪类化合物香气浓，具有烤香味，对香气有较大贡献，是典型的美拉德反应产物，对红糖的典型香气特征有显著贡献。大多数吡嗪是在加热煮沸过程中通过美拉德反应形成的。醛类物质在红糖挥发性香气成分中含量最高，壬醛和辛醛呈现出柑橘类青香味，糠醛则表现出明显的焦糖香味。这些醛类大多具有较高香气强度，对红糖的整体香气有较大贡献。不同粒径的红糖样品中共检测出26种挥发性香气物质，其中23种为共同的挥发性香气物质；红糖挥发性香气成分的总峰面积与粒径呈负相关，红糖越细，挥发性香气成分越高。醛类物质中2-庚烯醛、正己醛和糠醛3种物质在不同粒径中相对含量最高，占总检测量46.45%～52.97%，醛类化合物为主要的呈香物质，但粒径的大小对醛类含量的影响不大；挥发性香气成分中醇类、酮类和呋喃类含量与红糖粒径呈负相关，红糖越细，其含量越高；挥发性香气成分中吡嗪类和酸类与红糖粒径呈正相关，红糖越细，其含量越低。