基于高效液相色譜法的麻辣火鍋底料辣度分級模型建立及其在熬煮過程中的變化

楊 莉，張 淼，賈洪鋒,*，涂夢婕，黃 英，宋璐杉，嚴(yán)利強(qiáng)

（1.四川旅游學(xué)院食品學(xué)院，四川 成都 610100；2.浙江旅游職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 310000）

人們對“辣”的偏好由來已久[1-2]，因而有許多用辣椒制成的食品。麻辣火鍋是我國非常受歡迎的食品之一，由于其底料炒制方法的差異，又出現(xiàn)了許多類型[3-4]。現(xiàn)代社會，飲食方式的方便化、工業(yè)化成為了新時代的新要求，因而催生出了麻辣火鍋底料[5-7]。麻辣火鍋底料熬制出來的火鍋湯底味型鮮香、口感復(fù)雜，且食用方便，得到了大眾廣泛的認(rèn)可[8]。所有麻辣類型的火鍋底料都保留了火鍋的“辣”味，“辣”是由辣椒素類物質(zhì)（capsaicinoids，Cap-S）引起的，Cap-S的主要成分是辣椒素（capsaicinoid，Cap）和二氫辣椒素（dihydro-capsaicin，D-Cap），其提供的“辣”味占到了所有Cap-S的90%，因此研究“辣”味主要以Cap和D-Cap的辣感計算[9-11]。

目前大部分研究集中在Cap-S的提取[12]及其與病理的關(guān)系[13-14]等，還未得到大眾公認(rèn)的辣度分級模型。辣味分級的方法較多，但通常都是依據(jù)“感覺”分級，感官鑒評建立在感官鑒評人員的判斷上，具有很多主觀性，導(dǎo)致結(jié)論不確定因素增加，造成市面上流通的麻辣火鍋底料對辣度的標(biāo)示不夠規(guī)范，不能正確指導(dǎo)人們選擇合適口味的底料[15]。國際上一般以斯科維爾指數(shù)（Scoville heat unit，SHU）表示“辣”味程度，而國內(nèi)習(xí)慣于用“微辣”、“特辣”等辣度分級。李德建等[16]基于感官鑒評模擬白酒分級方式將麻辣火鍋底料分為微辣、低辣、中辣、高辣、特辣、暴辣6 個等級。仲輝等[17]基于高效液相色譜法測定辣椒中的Cap-S含量，并將辣椒分為了8 級。李沿飛等[18]基于高效液相色譜技術(shù)結(jié)合SHU將辣椒及其制品分為了5 個等級。賈洪鋒等[19]基于高效液相色譜結(jié)合感官鑒評結(jié)果將川菜菜品分為了5 個等級（特辣、辣、中辣、微辣、不辣）。

火鍋底料加水熬制后，配料中所含的Cap-S溶入湯底，而湯底中的“辣味”遷移到水相和油相中，都會影響麻辣火鍋底料的辣度分級[20-21]。因此，本實驗擬基于高效液相色譜法測定不同火鍋底料水相和油相中的Cap和D-Cap含量，結(jié)合感官評價，利用Fisher線性分類原理對辣度進(jìn)行分級，建立客觀、合理的辣度分級模型，并研究火鍋底料熬煮過程中Cap-S的遷移規(guī)律對辣度分級的影響，從客觀上為指導(dǎo)麻辣火鍋底料辣度分級提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

麻辣火鍋底料市購，其中牛油火鍋底料15 種，清油火鍋底料8 種。

Cap（純度≥95%）、D-Cap（純度≥90%） 美國Sigma公司；甲醇（色譜純） 成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

L9型高效液相色譜儀 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Diamonsil C18色譜柱（150 mmh 4.6 mm，5 μm）北京迪馬科技有限公司；AT-330柱溫箱 天津奧特賽恩斯儀器有限公司；KQ-5200E超聲波清洗儀 昆山市超聲儀器有限公司；抽濾瓶 天津津騰實驗設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 火鍋底料中辣味物質(zhì)的提取

1.3.1.1 牛油火鍋底料油脂

準(zhǔn)確稱取10.00 g油脂，置于三角瓶中。稱取樣品后，加入25 mL甲醇溶液，用保鮮膜封蓋，于70 ℃超聲5 min后過濾；另將殘渣和濾紙一起加入三角燒瓶中，再加入25 mL甲醇，按上述方法再提取，過濾。合并2 次濾液，定容至50 mL。

1.3.1.2 清油火鍋底料油脂

于三角瓶中準(zhǔn)確稱取10.00 g油脂，加入25 mL甲醇溶液后，按照1.3.1.1節(jié)進(jìn)行后續(xù)操作。

1.3.1.3 火鍋底料

于三角瓶中準(zhǔn)確稱取10.00 g火鍋底料，按1.3.1.1節(jié)方法制成50 mL待測溶液[22]。

1.3.2 熬煮火鍋底料的取樣

取火鍋底料（牛油微辣、牛油特辣、清油微辣、清油特辣），按照底料與水質(zhì)量比1∶4熬煮，分別取湯料熬煮0、25、50、75、100、125 min的油相和水相部分各10.00 g，參照1.3.1節(jié)方法處理成待測試樣。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

參照賈洪鋒等[19,23]的方法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.4 色譜條件

參照賈洪鋒等[19,23]的色譜條件進(jìn)行實驗。

1.3.5 感官鑒評

模擬火鍋燙煮流程，取底料與水質(zhì)量比1∶4將底料熬煮至沸騰，5 min后分別由40 位感官評定人員品評。將辣度等級分為不辣、微辣、中辣、高辣、特辣、暴辣，依次得分0、20、40、60、80、100[24]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 Cap和D-Cap含量計算

Cap和D-Cap含量按式（1）計算：

式中：Ua（Ub）為試樣中C a p（D-C a p）含量/（g/kg）；C為由標(biāo)準(zhǔn)曲線查到的Cap（D-Cap）質(zhì)量濃度/（μg/mL）；V為樣品定容體積/mL；M為樣品質(zhì)量/g。

1.4.2 Cap-S總量計算

Cap總量按式（2）計算[25]：

式中：U為試樣中Cap-S總量/（g/kg）；0.9為Cap與D-Cap折算為Cap-S總量系數(shù)。

1.4.3 SHU計算

SHU按式（3）計算[26]：

式中：16.1h 103為Cap或D-Cap轉(zhuǎn)換為SHU的系數(shù)；0.1為其余Cap-S含量的折算系數(shù)；9.3h 103為其他類型Cap-S轉(zhuǎn)換為SHU的系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官評價結(jié)果

圖1 感官評分結(jié)果Fig.1 Sensory evaluation results

根據(jù)感官評價方法得到每種火鍋底料的感官評分，結(jié)果如圖1所示。根據(jù)感官評價的結(jié)果，整體而言，清油火鍋底料比牛油火鍋底料的感官評分低，但區(qū)分不明顯。實驗的23 種火鍋底料辣度集中在中辣左右，感官評分波動范圍較大，這可能與感官人員的辣味感受情況有關(guān)。因此根據(jù)感官評分區(qū)分辣度等級的客觀性不強(qiáng)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線和線性回歸方程

前期研究得到Cap的線性回歸方程為Y=8 608.2X+3 2 4 6.1，R2=0.9 9 9 6；D-C a p 的線性回歸方程為Y=17 247X+3 808.8，R2=0.999 9（Y為峰面積，X為物質(zhì)質(zhì)量濃度（mg/L））[19]。

2.3 火鍋底料中Cap-S的含量分布

圖2 火鍋底料中Cap-S含量分布Fig.2 Distribution of capsaicinoids in spicy hot pot seasoning

經(jīng)t檢驗發(fā)現(xiàn)火鍋底料中Cap-S與油脂部分所含Cap-S雖然個別樣本之間差異顯著，但從整體樣本上看差異不顯著：牛油火鍋底料P值為0.214，無顯著性差異；清油火鍋底料P值為0.257，無顯著性差異。圖2中有些火鍋底料油相中的Cap-S含量超出火鍋底料整體取樣，這可能是Cap-S為脂溶性物質(zhì)，火鍋底料中大部分Cap-S溶解在油相中所導(dǎo)致[27]。

不同廠家的火鍋底料Cap-S含量不同，這與所添加的辣椒、豆瓣等調(diào)味料的量不同有關(guān)。大部分廠家未對火鍋底料中Cap-S含量進(jìn)行標(biāo)示，少部分廠家標(biāo)示了辣度等級，比如N1標(biāo)示為特辣，N2標(biāo)示為微辣。從圖2A可以看出，N1和N2之間Cap-S含量雖然存在明顯差異，但從圖1看出感官分級均為中辣。圖2B中，廠家標(biāo)示Q1為微辣，Q2為特辣，但其Cap-S含量較為接近，感官分級為微辣。目前市場上大部分火鍋底料的分級都是基于感官鑒評得到的，說明依據(jù)感官鑒評對火鍋底料進(jìn)行辣度分級的方法缺乏一定客觀性。

國際上常用SHU標(biāo)示辣味程度，從圖2可以看出，不同火鍋底料的SHU都比較大，其數(shù)值與Cap和D-Cap的含量有關(guān)。SHU可以反映火鍋底料的辣味程度，但對于習(xí)慣用“微辣”、“特辣”等辣度分級區(qū)分火鍋底料辣度的消費者來說，還比較陌生。因此，本實驗以Cap-S含量對火鍋底料的辣度進(jìn)行分級，并基于高效液相色譜儀測出的Cap-S含量結(jié)合感官鑒評得到較為客觀的辣度分級標(biāo)示。

2.4 火鍋底料的辣度分級

2.4.1 以火鍋底料Cap-S含量為基礎(chǔ)的辣度分級

以火鍋底料Cap-S含量的高低對火鍋底料進(jìn)行辣度分級，分級標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 以火鍋底料Cap-S含量為基礎(chǔ)的辣度分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Capsaicinoid content in spicy hot pot seasoning as criterion for determination of pungency levels

圖3 以火鍋底料Cap-S含量為基礎(chǔ)的辣度分級分布圖Fig.3 Distribution of pungency levels

表2 以火鍋底料Cap-S含量為基礎(chǔ)的Fisher判別效果驗證Table 2 Verification of Fisher discrimination analysis model

采用SPSS Fisher判別分析方式，建立分類模型[28]。辣度分為5 級，如圖3、表2所示。

判別函數(shù)（非標(biāo)準(zhǔn)化）如下：

式中：變量名前加“Z”表示變量未經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理。

正判率界值為（100%/5）×1.2=24%＞20%，說明這5 個級別區(qū)分度好，級別間跨度小。處于5 個不同等級之間的火鍋底料個數(shù)分別為2、6、11、3、1，每個等級區(qū)分度為100%，本次建立的辣度分級模型能夠準(zhǔn)確判別辣度級別。

2.4.2 以火鍋底料油相Cap-S含量為基礎(chǔ)的辣度分級

以火鍋底料油相Cap-S含量對火鍋底料進(jìn)行辣度分級，分級標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 以火鍋底料油相Cap-S含量為基礎(chǔ)的辣度分級標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Capsaicinoid content in the oil phase of spicy hot pot seasoning as criterion for classification of pungency levels

圖4 以火鍋底料油相Cap-S含量為基礎(chǔ)的辣度分級分布圖Fig.4 Distribution of pungency levels

表4 以火鍋底料油相Cap-S含量為基礎(chǔ)的Fisher判別效果驗證Table 4 Verification of the Fisher discriminant analysis model

采用SPSS Fisher判別分析方式，建立分類模型，將其分為5 級，如圖4、表4所示。

CHANDO and Pechoin were in TOP5 at JD 618 festival 7 60

判別函數(shù)（非標(biāo)準(zhǔn)化）如下：

正判率界值為（100%/5）×1.2=24%＞20%，說明這5 個級別區(qū)分度好，級別間跨度小。處于5 個不同等級之間的火鍋底料個數(shù)分別為2、4、6、8、3，每個等級區(qū)分度為100%，本次建立的辣度分級模型能夠準(zhǔn)確判別辣度級別。

2.4.3 辣度標(biāo)示

從表5可以看出，感官評分的辣度分級與高效液相色譜法得到的辣度分級差異較大，感官辣度大多只能判斷微辣到高辣的辣味程度，且樣品的感官辣度分級不準(zhǔn)確，而Fisher線性辣度分級可以較好地區(qū)分不同程度的辣味。事實上辣味是Cap-S刺激口腔黏膜引起的痛覺，刺激時間僅維持1.5h 10-3～4.0h 10-3s，由于味蕾結(jié)構(gòu)的差異，不同人對辣味的感受不同[24,29]。因此，基于高效液相色譜法得到的辣度分級更快捷、客觀和合理。

表5 樣品辣度標(biāo)示Table 5 Scaling of pungency levels

對比2 種分級模型，以火鍋底料Cap-S含量為分級標(biāo)準(zhǔn)將23 種火鍋底料分為5 個等級，其辣度分布合理，大部分分布在中辣、高辣范圍。因此，以火鍋底料Cap-S含量為分級標(biāo)準(zhǔn)合理。

2.5 火鍋底料熬煮過程中的Cap-S含量分布及其辣度分級

2.5.1 火鍋底料熬煮過程中Cap-S含量的變化規(guī)律

圖5 熬煮過程中Cap-S含量的變化Fig.5 Change in Cap-S content during boiling of spicy hot pot seasoning

圖6 歸一化處理后的Cap-S變化趨勢Fig.6 Normalized change in Cap-S content during boiling of spicy hot pot seasoning

為了模擬實際火鍋燙煮的過程，研究火鍋底料在加熱熬煮過程中Cap-S的變化及其對辣度分級的影響，本實驗取同一公司生產(chǎn)的牛油微辣（N2）、牛油特辣（N1）、清油微辣（Q1）、清油特辣（Q2）（企業(yè)自主辣度分級）4 種火鍋底料進(jìn)行實驗，按料液質(zhì)量比1∶4進(jìn)行熬煮，結(jié)果如圖5所示。為了觀察熬煮過程中Cap-S的變化規(guī)律，采用0-1標(biāo)準(zhǔn)化線性變換方法，使數(shù)據(jù)落到[0,1]區(qū)間內(nèi)，如圖6所示。

Q1熬煮到第75分鐘時，油相中的Cap-S含量減少，水相中的Cap-S含量增多，隨著熬煮時間的延長，油相中Cap-S含量會逐漸增多，水相中的Cap-S減少。一方面可能因為水相中的Cap-S遷移到了油相中，另一方面可能是底料中富含Cap-S的調(diào)味料如辣椒、豆瓣等釋放了部分Cap-S優(yōu)先溶解在了油相中；第125分鐘時，油相中Cap-S含量減少，這可能是加熱時間過長，Cap-S由于高溫發(fā)生了一定的分解[30]。與Q1相似，Q2熬煮到第100分鐘時，油相中Cap-S含量最多（11.756 g/kg），隨后Cap-S含量開始下降。Q1和Q2熬煮過程中變化趨勢的不同主要表現(xiàn)在熬煮前75 min內(nèi)，Q1油相中的Cap-S含量越少，Q2則增多。

牛油火鍋底料熬煮過程中其Cap-S含量的變化規(guī)律與清油型有較大差異。熬煮前期，油相中的Cap-S含量都會增加達(dá)到最大值（微辣型（圖5C）7.328 g/kg，特辣型（圖5D）9.750 3 g/kg），而水相中的Cap-S含量則與之相反，這可能是底料中的Cap-S遷移到了油相中。在油相中Cap-S含量達(dá)到最大值后，隨著熬煮的進(jìn)行，油相中的Cap-S含量都會下降到最低值，隨之又持續(xù)上升，而水相中Cap-S含量的變化與油相變化趨勢相反。總體來看，牛油火鍋底料熬煮過程中Cap-S含量變化較大，呈先上升再下降再上升的波動，從而明顯區(qū)別于清油火鍋底料。這可能與油脂種類及火鍋底料原輔料來源、原輔料大小等有關(guān)。

2.5.2 熬煮時間對辣度分級的影響

表6 熬煮后火鍋底料的辣度分級（n=3）Table 6 Classification of pungency levels of boiled spicy hot pot seasoning (n= 3)

由表6可以看出，根據(jù)建立的辣度分級模型對熬煮后的火鍋底料進(jìn)行分級，發(fā)現(xiàn)火鍋底料的辣度發(fā)生變化。

熬煮前后火鍋底料中的Cap-S含量不一致：牛油火鍋底料降低，清油火鍋底料升高。這可能是由于油脂的不同，Cap-S在其中達(dá)到動態(tài)平衡的時間點不同，說明脂肪酸種類不同的油脂會影響Cap-S的遷移速率；同時可能與Cap-S在不同油脂中的溶解度不同有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。而油相中的Cap-S含量都有所下降，這可能是由于熬煮時間越長，溶解在水相中的Cap-S增多導(dǎo)致。

企業(yè)將4 種火鍋底料分別分級為微辣、特辣，這和感官分級不一致，感官上對飽和脂肪酸含量較低的清油火鍋底料更能區(qū)分其辣度，而對飽和脂肪酸含量較高的牛油火鍋底料區(qū)分不顯著。一方面，F(xiàn)isher線性分級模型將未熬煮的牛油火鍋底料分為特辣、高辣，清油火鍋底料分為高辣，這與感官分級較為契合；若以熬煮（125 min）后底料中的Cap-S含量進(jìn)行分級，則牛油火鍋底料為高辣、清油火鍋底料為特辣，不能較好地區(qū)分辣度。另一方面，熬煮過程模擬了火鍋燙煮過程，其Cap-S含量更適合用來辣度分級，但受到Cap-S遷移的影響，溶解在油相和水相中的Cap-S含量總是不斷變化，不利于找到合適的時刻進(jìn)行辣度分級，因此以未熬煮的火鍋底料為辣度分級樣本較為合理。

3 結(jié) 論

根據(jù)感官評價對火鍋底料的辣度進(jìn)行分級是目前食品企業(yè)常用的方式，但是感官評價結(jié)果與感官人員的判斷有關(guān)；而Cap-S的強(qiáng)刺激性與感官人員感受“辣”的程度有關(guān)，人類神經(jīng)細(xì)胞長時間接觸Cap-S會產(chǎn)生一定程度的麻痹，導(dǎo)致后期判斷辣度失誤[31-32]；另外，消費者認(rèn)可的火鍋底料辣度，是一開始感受的辣度，因此通過感官鑒評得到的火鍋底料辣度分級，不利于科學(xué)地指導(dǎo)辣度表示和宣稱。

目前食品行業(yè)，火鍋底料作為一種調(diào)味料被廣大消費者接受，但琳瑯滿目的火鍋底料并沒有標(biāo)明其辣味程度，這不利于指導(dǎo)消費者購買。而實驗證明，不同廠家生產(chǎn)的不同類型火鍋底料的Cap-S含量不同，通過感官評價得到的辣度分級也不同。摻水熬煮后，底料中的Cap-S含量會遷移到油相和水相中，基于儀器分析得到的Cap-S含量也不同，且大部分Cap-S溶解在油相中。無論以底料還是油相中的Cap-S含量對辣度進(jìn)行分級，其正判率界值都為24%，都可以很好地將辣度分為5 個等級，而以底料中Cap-S含量為分級標(biāo)準(zhǔn)得到的辣度分級更為合理，辣度分隔較均勻，因此，以火鍋底料Cap-S含量為分級標(biāo)準(zhǔn)更合理。

火鍋底料中不僅含有大量的油，還含有許多調(diào)味料：辣椒、豆瓣、花椒、香葉、八角等。實驗證明，熬煮過程中Cap-S的遷移受到多方面的影響：Cap-S在油相和水相中的遷移總是動態(tài)平衡的；隨著熬煮時間的延長，調(diào)味料中Cap-S不斷遷移到湯底中；熬煮過程中Cap-S含量可能會因高溫而分解；熬煮時間也可能會影響Cap-S的穩(wěn)定性等。若以熬煮125 min后湯底或油相中的Cap-S對辣度進(jìn)行分級，則受諸多因素影響其辣度是不穩(wěn)定的。

火鍋底料熬煮過程中Cap-S含量變化較為復(fù)雜，火鍋底料的辣度也會隨著熬煮中Cap-S含量的變化而變化。若食品生產(chǎn)企業(yè)能將儀器分析結(jié)果結(jié)合感官鑒評對火鍋底料進(jìn)行分級，將科學(xué)的指導(dǎo)消費者選擇合適的食品，同時也更利于含Cap-S食品的生產(chǎn)和辣度宣稱。