熟制過程對枸杞子揮發(fā)性成分的影響

胡云峰,張靜敏,王 娜

(天津科技大學食品工程與生物技術(shù)學院,天津 300457)

枸杞子,為茄科植物枸杞的成熟果實,具有多種保健功效,是衛(wèi)生部批準的藥食兩用食物[1],早在《神農(nóng)本草經(jīng)》中就被列為上品,稱其為“久服輕身不老、耐寒暑”;有延衰抗老的功效,又名“卻老子”[2];其營養(yǎng)價值豐富,含有枸杞多糖、甜菜堿、多酚、類胡蘿卜素、黃酮、牛磺酸、維生素和多種微量元素等[3],但采收后的枸杞多數(shù)被用于制成干果,產(chǎn)品種類單調(diào)成為枸杞產(chǎn)業(yè)的一大難題。

在我國傳統(tǒng)中藥研究理論中,生熟中藥除在外形和藥性上有所變化外,炮制后的中藥還會產(chǎn)生特殊的“藥香”[4]。南北朝劉宋時期雷教撰《雷公炮炙論》收藏有300余種藥物炮炙加工方法所涉及的炮炙技術(shù)有炮法、炙法、焙法、爆法、蒸法、煮法、去蘆、去足、制霜、酒制、蜜制、藥汁制等,常被奉為準則,沿用至今[5]。近年來有關(guān)炮制研究多見于黑蒜、紅參等的制備,有研究表明以帶皮蒜頭為原料,在高溫高濕環(huán)境下經(jīng)酶解反應加工而成的黑蒜具有抗氧化、抗癌、調(diào)節(jié)免疫等多種生物活性,是加工過程中多種活性成分增加和生成的結(jié)果[6],孫娜等[7]在研究中發(fā)現(xiàn)人參在炮制加工成紅參的過程中不但使各類成分發(fā)生轉(zhuǎn)化,而且生成活性更強的新化合物,紅參在杭腫瘤、杭疲勞、杭衰老等方面的活性增強。

熟制是一個恒溫恒濕的處理過程,枸杞在熟制過程中經(jīng)過發(fā)酵獲得的新型枸杞產(chǎn)品不僅抗氧化活性顯著高于普通干制枸杞子[8],同時在口感上也有所改善,酸甜適口,有獨特的藥香味。但是,目前對熟制枸杞的相關(guān)文獻報道很少,還沒有對枸杞熟制前后揮發(fā)性成分的研究,為了進一步闡述枸杞熟制前后揮發(fā)性成分的變化,為今后對熟制枸杞的研究提供理論依據(jù)。本實驗采用頂空固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(HS-SPME-GC-MS)對普通干制枸杞及熟制枸杞的揮發(fā)性成分進行萃取和測定,氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)具有方便、精確、快速的優(yōu)點,結(jié)合固相微萃取已在揮發(fā)性成分分析方面得到廣泛應用[9],從而確定了化合物的化學組成和相對百分含量并進行對比研究,為以熟制枸杞為原料的健康食品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

普通干制枸杞 寧夏中寧枸杞有限責任公司。

SPME進樣器(DVB/CAR/PDMS 萃取頭) 美國Supelco公司;GCMS QP-2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司;DL-101型電熱恒溫鼓風干燥箱 天津市中環(huán)實驗電爐有限公司;PL203/01電子分析天平 特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 熟制枸杞子的制備 參考胡云峰等[8]和吳中華等[10]的方法稍作修改,熟制工藝為:干制預處理階段溫度為 60 ℃,時間為12 h;熟化階段溫度為72 ℃,時間為24 h,相對濕度 65%;定型階段溫度45 ℃,干制12 h。

1.2.2 感官評價 熟制枸杞子的感官評價由經(jīng)過培訓的小組進行評估,隨機抽取了10個成員(21～40歲),男女數(shù)量比為1∶1。按照表1對熟制枸杞子進行感官評價。

表1 感官評價標準(分)

1.2.3 固相微萃取法 參照文獻[11-13]方法,稍作修改,將固相微萃取頭在氣相色譜儀的進樣口經(jīng)250 ℃老化15 min備用,稱取5 g樣品置于15 mL的頂空瓶中,插入已老化好的SPME針頭,在60 ℃恒溫水浴鍋中頂空萃取30 min,取出萃取頭,萃取完成后立即進樣進行測定,GC/MS進樣口(溫度 250 ℃)中,熱解析15 min進樣,拔出萃取頭。

1.2.4 檢測條件 GC條件:日本島津公司GC/MS QP-2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,Rtx-5MS 30.0 m×0.25 mm×0.25 μm毛細管柱,程序升溫:初始溫度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。進口樣溫度250 ℃,進樣方式:分流,分流比:10∶1,載氣為He,純度99.99%,柱流速:1.0 mL/min。

MS條件:EI源,電子能量70 eV,離子源溫度200 ℃,傳輸線溫度:220 ℃;掃描方式:全掃描,掃描范圍 30～550 m/z,溶劑延遲時間1.5 min。每個樣品重復3次取平均值。

1.2.5 揮發(fā)性成分的圖譜分析 對熟制枸杞子進行揮發(fā)性成分分析,以普通枸杞樣品為對照,采用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)進行分離測定。通過檢索NIST11數(shù)據(jù)庫標準色譜,并結(jié)合有關(guān)文獻標準色譜圖核準分析,確定枸杞各種揮發(fā)性風味物質(zhì)的化學成分。根據(jù)氣相色譜分析結(jié)果,并用TIC峰面積歸一法定量計算出各化學成分的相對含量。所測出各揮發(fā)性風味物質(zhì)化合物成分相對含量為其色譜峰占總峰面積的百分數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

表格的制作采用Microsoft Word 2010軟件,柱狀圖的制作采用Microsoft Excel 2010軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 熟制枸杞子的感官評定結(jié)果

采用感官評價方法,對熟制枸杞子樣品的色澤、干爽度、肉質(zhì)、口感、氣味進行了較全面的分析,結(jié)果見表2,通過三段式干制工藝制備的熟制枸杞子顏色呈均一的棕黑色,肉質(zhì)厚,質(zhì)地柔軟,干爽度好,基本無果粒粘連現(xiàn)象;口感協(xié)調(diào),無苦味,有酸甜口味,相比較普通枸杞無生澀味,酸味相對較重,有獨特的藥香味。

表2 熟制枸杞子的感官評定結(jié)果(分)

2.2 熟制枸杞子揮發(fā)性成分圖譜分析

固相微萃取分別提取兩種樣品的香氣成分,通過氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用儀分析,熟制枸杞子和普通枸杞樣品揮發(fā)性成分的總離子流圖見圖1,揮發(fā)性成分的GC-MS分析結(jié)果見表3。

圖1 普通枸杞和熟制枸杞子揮發(fā)性成分的總離子流圖

2.3 熟制枸杞中各類揮發(fā)性化合物種類分析

熟制枸杞子中各類化合物種類分析結(jié)果見圖2。結(jié)合表3可以得到,在熟制枸杞中檢測出了81種揮發(fā)性化合物,普通枸杞中檢測出了78種;在酯類上,熟制枸杞和普通枸杞有10種相同酯類,與普通枸杞相比,熟制枸杞新產(chǎn)生了6種酯類,消失了9種;醛類上,熟制枸杞和普通枸杞有12種相同的醛類,熟制枸杞新產(chǎn)生了6種醛類,消失了9種;酮類上,熟制枸杞和普通枸杞有4種相同酮類,熟制枸杞新產(chǎn)生了14種酮類,消失了14種;醇類上,熟制枸杞和普通枸杞有8種相同醇類,熟制枸杞新產(chǎn)生了9種醇類,消失了7種;呋喃類上,熟制枸杞和普通枸杞含有2種相同呋喃類,熟制枸杞新產(chǎn)生了2種呋喃類;熟制枸杞和普通枸杞都含有1種相同的酸類、酚類和烴類,熟制枸杞新產(chǎn)生的烴類有5種。

圖2 枸杞子中各類揮發(fā)性成分的數(shù)量

2.4 熟制枸杞中各類揮發(fā)性化合物相對含量分析

熟制枸杞子各類化合物的相對含量結(jié)果見圖3。結(jié)合表3可知,在熟制枸杞子中檢測出的81種揮發(fā)性化合物中占色譜流出組分總含量的97.93%,其中各類成分的相對含量占總成分分別為酯類3.01%、醛類78.83%、酮類3.96%、醇類9.09%、呋喃類1.85%、酸類0.02%、酚類0.04%、烴類1.13%。在普通枸杞中檢測出的78種揮發(fā)性化合物中占色譜流出組分總含量的98.15%,其中各類成分的相對含量占總成分分別為酯類12.27%、醛類53.8%、酮類14.27%、醇類15.49%、呋喃類0.87%、酸類0.22%、酚類0.17%、烴類1.06%。熟制枸杞子和普通枸杞的揮發(fā)性成分相對含量差別大小依次為醛類、酯類、酮類、醇類、呋喃類、烴類,熟制枸杞中的醛類比普通枸杞高約25%,酯類、酮類比普通枸杞均低10%左右,醇類低5%左右,其他則無明顯差異。

表3 熟化枸杞子揮發(fā)性成分的GC-MS 分析結(jié)果

續(xù)表

續(xù)表

圖3 黑枸杞中各類揮發(fā)性成分的相對含量

2.5 各類化合物對熟制枸杞子氣味的影響

酯類化合物是具有芳香氣味的揮發(fā)性物質(zhì),是枸杞香氣的重要組成成分。與普通枸杞相比,熟制枸杞中乙酸甲酯相對含量降低1.65%,乙酸乙酯降低2.58%,二氫獼猴桃內(nèi)酯降低1.06%。乙酸甲酯具有麻醉和刺激作用,人接觸較高濃度的本品,可引起眼、鼻、咽喉和呼吸道刺激癥狀;乙酸乙酯濃度較高時有刺激性氣味,易揮發(fā),對空氣敏感[14];油酸乙酯有強烈的醚似的氣味[15],二氫獼猴桃內(nèi)酯帶有香豆素樣香氣,并有麝香樣氣息,以上化合物含量的降低使熟制枸杞的風味更柔和。

醛類化合物的刺激性隨著分子量的增大而減小,并逐漸出現(xiàn)愉快的香氣,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,為炮制藥品中常見的焦香味物質(zhì)。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%,遠高于普通枸杞。崔小兵等[17]的研究表明,糠醛具有杏仁的氣味。而醛類中戊醛、己醛、2-苯基-2-丁烯醛具有醛的刺激性氣味,普通枸杞高于熟制枸杞,醛類化合物的變化增加了熟制枸杞的愉快香氣,減少了刺激性氣味。

熟制枸杞酮類化合物的相對含量為3.96%,普通枸杞的相對含量則為14.27%,這是因為枸杞熟制過程中發(fā)生了化學反應[8],導致蛋白質(zhì)、氨基酸等的氨基和糖及脂肪氧化的醛、酮等羰基反應消耗了一定的酮類化合物[18]。芳香酮的羰基直接連在芳香環(huán)上,按羰基數(shù)目又可分為一元酮、二元酮和多元酮,低級酮具有令人愉快的氣味[17]。熟制枸杞新產(chǎn)生了馬鞭草烯酮、大馬士酮、紫羅蘭酮、3,5-辛二烯-2-酮、香葉基丙酮等低級酮類化合物,賦予其類似樟腦、薄荷腦的藥香。2,3-丁二酮、2-庚酮、3,4-二甲基-2-己酮等其他酮類化合物賦予普通枸杞一般的果香。

醇類化合物在香氣中占有重要地位。醇類化合物,尤其是環(huán)單萜類醇和芳香族醇化合物是調(diào)配香精的主要成分[19],還有許多醇類化合物可以作為合成香料的中間體使用。熟制枸杞中新產(chǎn)生的醇類化合物有2-庚醇、糠醇、異丁醇、2,3-丁二醇、二氫香芹醇等,其中2-庚醇具有青草-草藥氣味,略帶有醚香和油香的氣味,2,3-丁二醇被添加到白酒中,以改善白酒的風味;二氫香芹醇有留蘭香氣,用于食品薄荷香型香精的制備,也用作食品的人造香辛料,這些醇類化合物使熟制枸杞呈現(xiàn)出吸引人的香味。

熟制枸杞新產(chǎn)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類農(nóng)藥及香精香料[20],2-正戊基呋喃具有豆香、果香、泥土、青香及類似蔬菜的香韻。熟制枸杞中5-甲基-2-乙酰基呋喃相對含量為0.85%,是普通枸杞3.5倍,它具有焦香、咖啡等香氣。熟制枸杞新出現(xiàn)的乙苯、間二甲苯、鄰二甲苯具有芳香氣味[21]。

3 結(jié)論

經(jīng)固相微萃取和GC-MS檢測,熟制枸杞子中共含有81種揮發(fā)性化合物,其中酯類、醛類、酮類、醇類數(shù)量都較多,呋喃類、酸類、酚類、烴類較少;與普通枸杞相比,熟制枸杞子中新產(chǎn)生了14種酮類、9種醇類、6種酯類、6種醛類、5種烴類、2種呋喃類,消失了14種酮類、9種酯類、9種醛類、7種醇類;與普通枸杞相比,熟制枸杞子中醛類的相對含量為78.83%,比普通枸杞高25%左右,而酯類、酮類均低10%左右,醇類低 5% 左右,其他類揮發(fā)性成分則無明顯差異;熟制枸杞新產(chǎn)生了一些揮發(fā)性成分,含量較高的為3-甲基丁醛(33.84%)、糠醛(20.14%)和2-甲基丁醛(12.01%),為炮制藥品中常見的焦香味物質(zhì),賦予了熟制枸杞獨特的藥香氣味。