19種調料的熱值測定及聚類分析

高錦紅

(渭南師范學院 化學與材料學院，陜西 渭南 714000)

19種調料的熱值測定及聚類分析

高錦紅

(渭南師范學院 化學與材料學院，陜西 渭南 714000)

利用氧彈熱量計測定了19種常見調料的熱值并進行了熱值聚類分析。測定結果表明19種調料的熱值在18.62～26.21 kJ/g之間，其中香果的熱值最大，山奈的熱值最小。聚類分析能將19種調料按其熱值進行很好的分類，是一種簡單、方便、準確的分類分析方法。

熱值；調料；聚類分析

“民以食為天，食以味為先”，調味品在日常飲食中起調節味道的作用，滿足人們對食品味道的要求。花椒、干姜、丁香、辣椒、八角、桂皮、小茴香、孜然、胡椒、肉蔻等調味料是我國傳統調料中最主要的香辛料，廣泛應用于食品烹飪和食品加工中，在烹飪加工中添加香味調料，用以改善或增加菜點的香氣，或掩蓋原料中的不良氣味。烹飪中使用的都是植物性天然香味調料，在菜肴的烹飪和食品加工過程中，雖然調料攝入量較低、提供的膳食能量低，但在營養上有著不可替代的作用，香辛料具有抗氧化、消炎、抑菌和調節人體功能及醫用價值[1,2]。香辛料作為藥食兩用的植物，和一般食品相比具有一定的特殊價值，盡管食用過程中用量非常小，但對人體的健康有著重要影響。近年來，許多學者對各種香辛料的呈香物質等有機成分研究很多[3,4]，而對其熱值方面的研究很少。

熱值是能量的尺度，可作為植物生長狀況的一個有效指標，其含量可作為植物營養價值的標志之一。熱值測定中，氧彈量熱法是一種準確測定物質燃燒熱或生物質發熱量的標準方法。目前國內關于食品熱值測定分析方面的研究較多[5-10]，而關于調味料熱值測定分析方面的報道則不多，因此，對常見香味調料的熱值進行測定分析具有一定的意義。本文以19種常見香味調料作為研究對象，用氧彈量熱計進行熱值測定，并利用熱值測定結果進行聚類分析，為常見調料的分析研究提供一定的實驗參考數據。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑與材料

1.1.1 儀器

SHR-15B燃燒熱實驗裝置 南京格力電子設備廠；101-2型電熱鼓風干燥箱 上海市實驗儀器總廠；電子天平 上海精細科學有限公司。

1.1.2 試劑

苯甲酸(AR)；點火絲(康銅絲)；藥用膠囊(西安金花制藥，批號150729)。

1.1.3 材料

19種調味料(山奈、孜然、白扣、草寇、沙仁、生姜、花椒、桂皮、香葉、畢卜、胡椒、辣椒、甘草、小茴香、香果、白芷、草果、八角、花椒葉)均購自當地超市。

1.2 實驗原理

燃燒熱是指1 mol物質完全燃燒時所放出的熱量。而完全燃燒是指可燃性物質中的碳生成CO2(g)、氫生成H2O (L)、硫生成SO2(g)、氮生成N2(g)等。燃燒熱通常在恒容或恒壓情況下測定。試驗原理參照文獻[11]。本實驗采用氧彈熱量計測量19種調味料的恒容燃燒熱，公式為：

mQV=W卡ΔT-Q點火絲Δm點火絲-Q膠囊m膠囊。

式中：m為待測物質的質量(g)，QV為待測物質的恒容燃燒熱，W卡為熱量計水當量；ΔT為燃燒前后溫度的變化值，Q點火絲為點火絲的燃燒熱(Q點火絲=3140 J/g)，Δm點火絲為燃燒絲參加反應的實際質量。

1.3 樣品處理

將19種調料先用去離子水洗去表面灰塵，然后置于80 ℃烘箱烘至恒重，粉碎后備用。

1.4 熱值測定

每種調料的取樣量在0.3～0.5 g之間，用熱量計測定其熱值含量，儀器采用南京桑力電子設備廠生產的SHR-15B型電腦氧彈式熱量計。

對樣品的前期處理可用膠囊作載體。用濾紙包裹或壓片3種選擇，本實驗采取膠囊作載體方式，選取密封良好的藥用空膠囊作載體，將裝好分析樣本的膠囊置于氧彈，接好點火絲，將氧彈裝好，充入氧氣，測其燃燒熱值，具體實驗步驟可參照文獻[11]。

2 結果與討論

2.1 熱量計水當量W卡

本文以苯甲酸作為標準物來測定熱量計的水當量。實驗測定數據利用1.2中的公式進行處理，求得熱量計的水當量W卡=14.59 kJ/℃，按同法平行測3次，測出熱量計水當量的3次平均值為：W卡=14.88 kJ/℃

2.2 空膠囊的熱值

取空膠囊殼精確稱其質量，參考文獻[11]中的實驗步驟進行膠囊殼燃燒熱值的測定。空膠囊的熱值平行測定3次，測定數據利用1.2中的公式進行計算，空膠囊熱值的平均值為Q膠囊=21.30 J/g。

2.3 19種調料樣本的ΔT曲線

熱值測定實驗中，樣品燃燒前后溫度的變化值ΔT不能直接準確測量，需用雷諾圖校正法進行處理。19種調味料進行實驗測定后，根據實驗測定數據分別擬合出每種調味料樣本燃燒時的ΔT，所有數據用Excel軟件進行繪圖，ΔT曲線見圖1。

圖1 19種調料的ΔT曲線圖

2.4 19種調料的熱值結果

利用1.2中的公式計算出19種調味料的熱值，計算結果見表1。表1中△T表示溫度變化，QV表示分析樣品恒容燃燒熱。

表1 19種調料的熱值結果

續 表

由表1可知，19種調味料中香果的熱值最大，山奈的熱值最小，19種調味料熱值大小順序為：香果>孜然>八角>草寇>香葉>花椒>小茴香>桂皮>辣椒>畢卜>胡椒>生姜>草果>花椒葉>白扣>白芷>甘草>沙仁>山奈。不同調味料中因含功能物質、蛋白質、氨基酸、多肽、低聚肽、揮發酸等主要成分及微量元素的含量不同，每個分析樣本所具有的熱值也不同，調味料的熱值因其化學組成、有機成分含量、種類等的不同而有所差異。

2.5 熱值聚類分析

為進一步分析19種調料樣本之間熱值的相關性，利用計量學中的聚類分析法，對19種調料樣本根據其熱值大小進行聚類分析，聚類分析過程可用統計軟件在計算機上完成。根據表1中熱值測定結果，利用MATALB統計軟件完成聚類分析過程，并繪制出樣本聚類譜系圖(見圖2)。

圖2 19種調料熱值聚類譜系圖

圖2中1～19樣本號依次代表山奈、孜然、白扣、草寇、沙仁、生姜、花椒、桂皮、香葉、畢卜、胡椒、辣椒、甘草、小茴香、香果、白芷、草果、八角、花椒葉。

由圖2可知，19種調味料的聚類結果為(歐氏距離近接3時)：圖2中1，3，5，13，16號樣聚為一類，說明山奈、白扣、沙仁、甘草和白芷的熱值相近，說明這些樣本的化學成分及含高能物質等之間存在一定的相關性，從其藥理性質看這幾種調料均屬溫性植物，山奈性溫，味辛，用于急性腸胃炎、腹痛泄瀉、風濕性關節炎和跌打損傷等；白扣性溫味辛，具有理氣、消食、止嘔的作用；砂仁，性溫能辛，能化濕開胃、溫脾止瀉、理氣安胎；甘草性平味甘，具有益氣健脾、祛痰止咳、清熱解毒、緩急止痛、調和諸藥之功能；白芷性溫味辛，具有祛風、燥濕、消腫和止痛作用。

圖2中6，8，10，11，12，14，17，19號樣聚為一類，說明生姜、桂皮、畢卜、胡椒、辣椒、小茴香和花椒葉的熱值相近。表明這幾種調料中的化學成分、微量元素含量及含能物質等方面存在一定的相關性，從藥理性質分析，生姜味辛、性微溫，具有發汗解表、溫中止嘔、溫肺止咳和解毒的功效，為芳香性辛辣健胃藥，有溫暖、發汗、止嘔、解毒和溫肺止咳等作用；桂皮味辛甘、性熱，具有暖脾胃、除積冷、通脈止痛和止瀉的功效；畢卜能溫中散寒、下氣止痛；胡椒性溫味辛，有溫中下氣、消痰解毒的功效；辣椒溫中，具祛風行血、散寒解郁等作用；小茴香性溫味辛，能散寒止痛、理氣中和、溫腎暖肝，能增強胃腸運動，促進氣體排出，減輕疼痛，可作驅風劑。花椒葉性熱味辛，具有一定的麻味、增香辛和除腥減膻的作用，但花椒葉熱值比果皮熱值較低，這與同一植物的不同器官所具有含能物質不同有關；草果性溫味辛，具有燥濕除寒、祛痰截瘧、消食止吐等功效。

圖2中2，15號樣聚為一類，說明孜然和香果的熱值相近，孜然和香果在調味品中屬熱性調料，其熱值在測定結果中也相對較高，這與實際相符，也表明本研究中聚類分析方法較準確。從二者的藥理性質來看，孜然性溫、味辛，可增強人體免疫功能，并改善肝功能，減少腸胃脹氣；香果性溫，能散瘀消腫、止血止痛、解毒。在19種分析樣本中，二者的熱值相對較高，說明孜然和香果這兩種調料中具含能物質的含量分配相對較高。

圖2中4，7，9，18號樣聚為一類，說明草寇、花椒、香葉和八角的熱值較為相近，也說明這些樣本中含能物質的含量存在一定的相關性，從各自藥理性質進行分析：草寇性溫味辛，具有燥溫祛寒、除痰截瘧和健脾暖胃的功效，多用于心腹冷痛、胸腹脹滿、痰間斷積滯、消化不良、嘔吐腹瀉；花椒性熱味辛，具有局麻、鎮痛、抗炎、抑菌、抗氧化、抗腫瘤等藥理活性；八角性溫、氣香，能促進人體消化吸收，有助于提升人體免疫力；香葉性溫、味辛、氣香，能治風濕、疝氣等。

從以上分析方法看，聚類分析法用于樣本數多的分類分析，是一種簡單、直觀的分類方法，該方法簡單方便、結果準確直觀，此法也可用于相關食品的分類分析研究，是一種較好的分類鑒別分析方法。

3 結論

隨著生活水平的提高，烹飪中使用植物天然香味調料越來越多，正確了解和使用香味調料，可以使菜點獲得較好的香氣，有助于進餐者的食欲。植物調料的熱值可作為調料營養價值的標志之一，所以對調料的熱值進行測定分析有利于調料的合理利用和相互搭配，不僅能夠讓飯菜更加美味，還能提高其所具有的養生功效及營養價值。不同植物調料中由于含能物質、微量元素含量不同，其所含熱值也不同。本實驗結果顯示19種調味料的熱值在18.62～26.21 kJ/g之間，其中香果和孜然的熱值相對較高，山奈、沙仁、甘草、白芷的熱值相對較小，白扣、生姜、畢卜、胡椒、草果、花椒葉的熱值較為相近。本研究能為人們合理利用和搭配調味料及調味料的藥用分析方面提供一定的參考依據，也為調味料的熱值分析研究提供一定的實驗參考數據。

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Determination of Calorific Values of 19 Different Spices and Cluster Analysis

GAO Jin-hong

(College of Chemistry and Materials, Weinan Normal University, Weinan 714000, China)

Use oxygen bomb calorimeter to determine the calorific values of 19 different spices and the cluster analysis is adopted. The results show that the calorific values of 19 different spices are in the range of 18.62～26.21 kJ/g, the calorific value of allspice is the highest, while the calorific value ofKaempferiagalangais the lowest. The cluster analysis can classify 19 kinds of spices according to their calorific values, which is a simple, convenient and accurate classification analysis method.

calorific value;spices;cluster analysis

2017-01-10

陜西省教育廳項目(15JK1239)；渭南師范學院一般項目(16YKS002)；渭南師范學院特色學科項目(14TSXK04)

高錦紅(1974-)，女，副教授，主要從事物理化學方面的研究。

TS207.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.07.027

1000-9973(2017)07-0129-04