山黄皮、山奈、十三香燃烧稳定性和多指标计量分析研究

2022-09-28曾凡芝朱茂华周利兵

安徽化工 2022年5期

曾凡芝，朱茂华，周利兵

（广西科技师范学院，广西来宾 546199）

调味品是能够改善食品色、香、味和增进人们食欲同时有益人体健康的辅助食品[1]。本研究选择山黄皮、山奈、十三香三种调味品为研究对象，测定其燃烧热、热重分析、脂肪含量、钙和灰分、粗纤维含量等指标，通过熵值法、灰色模式识别建立三种调味品的多指标综合评价体系，为大规模开发调味品资源以及调味品分类研究提供有力的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

山黄皮、山奈、十三香样品均用研钵研细，过40目药典筛；苯甲酸，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；药用胶囊，2006003，广东生物有限公司；石油醚（沸程30℃～60℃）、石油醚（沸程60℃～90℃）、氢氧化钠、三乙醇胺、钙红指示剂、盐酸羟胺、孔雀石绿指示剂、乙二胺四乙酸二钠，均为分析纯，广州化工股份有限公司。

HR-15BH系列燃烧热测定实验装置、点火镍铬丝、压片机，湖南长沙长兴高教仪器设备开发有限公司；FW135型粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；FA200电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；NETZSCH STA 2500热重分析仪，德国NETZSCH公司；SE206脂肪测定仪、F1600全自动纤维测定仪，济南阿尔瓦仪器有限公司；AUY120万分之一电子分析天平，岛津公司；GZX-GF101-3-S干燥箱，上海沪粤明科学仪器有限公司；SX-4-10P马弗炉，天津市泰斯特仪器有限公司。

1.2 各指标测定方法

调味品燃烧热的测定利用氧弹量热计，参阅文献[2]；热重分析是在程序控温和一定气氛下，测量试样的质量变化与温度或时间的关系，热重测定参阅文献[3]；脂肪测定参照《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》（GB 5009.6-2016）方法测定[4]；钙的测定参照《食品安全国家标准食品中钙的测定》（GB 5009.92-2016）方法测定[5]；灰分的测定参照《食品安全国家标准食品中灰分的测定》（GB5009.4-2016）方法测定[6-7]；粗纤维测定参照《植物类食品中粗纤维的测定》（GBT 5009.10-2003）方法测定[8]。每个样品重复三次试验（n=3，CV%＜3%）。

1.3 多指标综合评价方法

构建三种调味品燃烧热、燃烧性（调味品的燃烧稳定性）、脂肪含量、钙含量、灰分、粗纤维的熵值法、灰色模式识别多指标的综合评价体系。

2 结果与讨论

2.1 调味品燃烧热的测定

（1）绘制山黄皮燃烧热测定曲线，重复三次试验，见图1雷诺温度△T曲线图

图1 山黄皮雷诺温度ΔT曲线图Fig.1ΔT Curve of Reynolds temperature of bay leaf

m山黄皮=0.120 2 g，△m点火丝=0.007 2 g，m胶囊=0.099 0 g，△T=0.391℃，Q胶囊=45 473.199 5 J/g，W卡=29 901.620 6 J/℃，根据公式mQv山黄皮=W卡△T-Q点火丝△m-Q胶囊m胶囊，得Q山黄皮=59 730.458 8 J/g。

（2）同理，测定山奈、十三香燃烧热，重复三次试验

三种调味品燃烧热见表1。由表1可知，山黄皮、山奈、十三香三种调味品燃烧热大小顺序：山黄皮＞山奈＞十三香。三种调味品燃烧热范围为41 331.68～596 97.64 J/g，CV%＜3%，其中山黄皮燃烧热为59 697.64 J/g，能量最高，山奈、十三香的燃烧热分别为46 217.2 J/g和41 331.7 J/g，能量相对较小。

表1 不同调味品的燃烧热（n=3）

2.2 热重分析

2.2.1 热重和燃烧稳定性分析

（1）山黄皮热重分析

山黄皮的热重曲线和热差分析见图2、图3，热重分析数据见表2。由图2、图3可以看出，在53.6℃时山黄皮开始分解，损失率为7.63%；温度达到198℃，进入分解的第二阶段，直至419.7℃，损失率为50.48%；剩余样品质量为33.36%。DTG曲线峰形的拐点分别为111.9℃、307.1℃。山黄皮的DTA曲线有一个较宽的放热峰，峰值为122.9℃，温度范围为93℃～173.5℃，峰面积为184.7 J/g。

图2 山黄皮热重（TG）曲线、微商热重（DTG）曲线

图3 山黄皮热差分析（DTA）曲线

表2 山黄皮TG-DTG数据

（2）山奈热重分析

山奈的热重曲线和热差分析见图4、图5，热重分析数据见表3。由图4、图5可以看出，在42.8℃时山奈开始分解，损失率为9.92%；温度达到202.3℃，进入分解的第二阶段，直至431.3℃，损失率为5.3%；剩余样品质量为29.69%。DTG曲线峰形的拐点分别为97.1℃、313.4℃。山奈的DTA曲线有一个较宽的放热峰，峰值为115.9℃，温度范围为79.2℃～181.3℃，峰面积为487.1 J/g。

图4 山奈热重（TG）曲线、微商热重（DTG）曲线

图5 山奈热差分析（DTA）曲线

（3）十三香热重分析

十三香的热重曲线和热差分析见图6、图7，热重分析数据见表4。由图6、图7可以看出，在34℃时十三香开始分解，损失率为6.45%；温度达到104.5℃，进入分解的第二阶段，直至441.1℃，损失率为66.35%；剩余样品质量为19.12%。DTG曲线峰形的拐点分别为57.1℃、284.5℃。十三香的DTA曲线有一个较宽的放热峰，峰值为104.9℃，温度范围为70.2℃～165.5℃，峰面积为589 J/g。

图6 十三香热重（TG）曲线、微商热重（DTG）曲线

图7 十三香热差分析（DTA）曲线

表4 十三香TG-DTG数据

2.2.2 三种调味品燃烧稳定性分析

根据山黄皮、山奈、十三香三种调味品燃烧性参数数据构建燃烧热多指标评价体系。热重则是通过热重分析仪研究调味品颗粒在不同升温速率中的燃烧特性指数，判断食品的燃烧稳定性。本课题根据灰色模式识别的方法[9]，采用EXCEL计算，山黄皮、山奈、十三香三种调味品F值分别为0.792 9、0.786 3、0.715 9，三种调味品燃烧稳定性排序：山黄皮＞山奈＞十三香。

2.3 脂肪、钙含量、灰分、粗纤维的测定

2.3.1 脂肪、钙含量、灰分、粗纤维的测定结果

三种调味品脂肪、钙含量、灰分、粗纤维含量测定结果见表5。

表5 三种调味品脂肪、钙含量、灰分、粗纤维含量测定结果（n=3，CV%＜0.20%）

2.3.2 脂肪、钙含量、灰分、粗纤维的结果分析

由表5知，山黄皮、山奈、十三香三种调味品脂肪含量（%）大小顺序：十三香＞山奈＞山黄皮。钙含量（%）大小顺序：山奈＞十三香＞山黄皮。灰分含量大小顺序：山奈＞山黄皮＞十三香。粗纤维含量大小顺序：十三香＞山黄皮＞山奈。

2.4 熵值法构建调味品多指标综合评价体系

根据山黄皮、山奈、十三香三种调味品燃烧热、热重分析参数，脂肪、钙、灰分、粗纤维含量数据构建多指标评价体系。本课题运用熵值法[10]对三种调味品进行赋权，山黄皮、山奈、十三香三种调味品F值为0.416 6、0.494 1、0.472 3。山黄皮、山奈、十三香三种调味品多指标燃烧热，燃烧性（调味品的燃烧稳定性），脂肪含量，钙、灰分、粗纤维含量的综合评价多指标排序：山奈＞十三香＞山黄皮。