金絲棗核茶工藝優(yōu)化及揮發(fā)性成分分析

張一鳴，高玲，李根，葛邦國(guó)，和法濤

（中華全國(guó)供銷合作總社濟(jì)南果品研究院，山東 濟(jì)南 250014）

金絲棗是紅棗品種之一，盛產(chǎn)于我國(guó)山東樂(lè)陵、河北滄州等地區(qū)，因果肉黏連性較好且呈金黃色澤故得名金絲棗[1-2]。金絲棗具有果皮薄而堅(jiān)韌、口感好、耐貯存等特性，深受國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)歡迎。金絲棗營(yíng)養(yǎng)成分豐富，含糖量可達(dá)80%，VC含量位居42種果品之首，同時(shí)含有多種蛋白質(zhì)、纖維素、維生素及微量元素[3-8]。據(jù)《神農(nóng)本草經(jīng)》和相關(guān)研究記載，金絲棗具有補(bǔ)血補(bǔ)氣、健脾強(qiáng)胃等功效[9-13]。近年來(lái)的研究表明，金絲棗中的多糖、多酚等功能成分具有顯著的抗氧化功效[14-18]。

近年來(lái)圍繞金絲棗深加工的工藝開發(fā)常有報(bào)道，但產(chǎn)品形式主要圍繞發(fā)酵飲料類、酒類等，棗核茶未見報(bào)道，同時(shí)棗核作為金絲棗加工副產(chǎn)物，利用度較低，主要作為廢料處理[19-23]。本研究開發(fā)的金絲棗核袋泡茶，可為金絲棗產(chǎn)品開發(fā)提供新思路，為延伸金絲棗核多級(jí)聯(lián)產(chǎn)加工產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)金絲棗產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金絲棗核：產(chǎn)自山東樂(lè)陵；2-辛醇（色譜級(jí)）、氯化鈉、氟化鈉（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海恒科儀器有限公司；TRACE 1300-ISQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國(guó)Thermos公司；ZZ-SPME-St-TD頂空固相微萃取手動(dòng)套裝：青島貞正分析儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

金絲棗核茶制備工藝流程：金絲棗核→清洗→分選→熟化增香→沖泡→金絲棗核茶。

1.3.2 工藝優(yōu)化

取一定量金絲棗核置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，設(shè)置固定條件為熟化溫度80℃，熟化時(shí)間8 h，液料比10∶1（mL/g），單因素試驗(yàn)條件分別為熟化溫度 60、70、80、90、100 ℃；熟化時(shí)間 2、4、6、8、10 h；熟化后沖泡液料比 5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1（mL/g），以感官評(píng)分為指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)確定最佳制備工藝條件，設(shè)計(jì)因素水平見表1。

表1 因素水平Table 1 Factors and levels

感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考GB/T 24690—2018《袋泡茶》和GB/T 23776—2018《茶葉感官評(píng)審方法》進(jìn)行制定，并根據(jù)棗核特性進(jìn)行修改，具體見表2。

表2 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory scoring criteria

1.3.3 揮發(fā)性成分測(cè)定

稱取一定量棗核茶勻漿后加入蒸餾水、20%氯化鈉溶液和1%氟化鈉溶液于破碎機(jī)中混勻，稱取混勻樣品置于樣品瓶中，加入一定量的2-辛醇作為內(nèi)標(biāo)物，加蓋密封。置于三位一體自動(dòng)進(jìn)樣器中待測(cè)。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)差異性通過(guò)軟件SPSS 22.0進(jìn)行分析，揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)GC/MS工作站軟件Xcalibur自帶的NIST標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)自動(dòng)檢索各組分質(zhì)譜數(shù)據(jù)，結(jié)合質(zhì)譜裂解規(guī)律確定其化學(xué)成分，僅對(duì)能予以定性的物質(zhì)（化合物MS譜圖與譜圖庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)譜圖正反向?qū)Ρ认嗨茝?qiáng)弱程度均大于800）進(jìn)行探討，定量方法采取峰面積歸一法計(jì)算各成分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 工藝優(yōu)化結(jié)果

2.1.1 單因素試驗(yàn)

熟化溫度、熟化時(shí)間和液料比對(duì)金絲棗核茶感官評(píng)分影響見圖1。

圖1 熟化溫度、熟化時(shí)間和液料比對(duì)金絲棗核茶感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of aging temperature，aging time and liquid to material ratio on gold thread jujube stone tea sensory score

由圖1可知，隨著熟化溫度的上升，棗核茶感官評(píng)分呈逐漸上升趨勢(shì)，當(dāng)熟化溫度大于80℃，感官評(píng)分上升不明顯。分析原因?yàn)楫?dāng)熟化溫度達(dá)到80℃，棗核中大部分發(fā)揮性成分已釋放，繼續(xù)升高溫度對(duì)于棗核茶香味提升不明顯，從節(jié)約能耗及殺菌角度考慮選擇90℃為最佳熟化溫度。隨著熟化時(shí)間的延長(zhǎng)，棗核茶感官評(píng)分呈先上升后下降趨勢(shì)，當(dāng)熟化時(shí)間大于8 h后，棗核茶略帶焦糊味，影響產(chǎn)品品質(zhì)，因此選擇8 h為最佳熟化時(shí)間。隨著液料比的增加，棗核茶感官評(píng)分呈先上升后下降趨勢(shì)，當(dāng)液料比大于10∶1（mL/g）后，感官評(píng)分開始下降。分析原因?yàn)闆_泡用水過(guò)多，導(dǎo)致棗核茶特有焦香味變淡，降低飲用感受。結(jié)合沖泡效率選擇 15∶1（mL/g）為最佳液料比。

2.1.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Response surface optimization test results

使用Design Expert 8.0.6中的中心組合設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，得到二次多項(xiàng)方程：Y=36.046 4-0.82243A+0.194372B-0.02929C+0.0875AB+0.0125AC-0.387 5BC-1.004 83A2-0.739 66B2-1.764 96C2。

該二次項(xiàng)模型R2=0.904 9，說(shuō)明該模型僅有9.51%的總量變異不能由模型因素解釋，同時(shí)模型信噪比=8.346 6>4，說(shuō)明該模型擬合程度較好，優(yōu)化結(jié)果較為 可信。模型方差分析結(jié)果如表4所示。

表4 方差分析Table 4 Analysis of variance

由表4可知，該預(yù)測(cè)模型項(xiàng)P=0.000 5，呈極顯著水平，模型失擬項(xiàng)P=0.060 8，呈不顯著水平，同時(shí)模型一次項(xiàng)A呈極顯著水平，模型二次項(xiàng)A2、B2、C2均呈極顯著水平，說(shuō)明該預(yù)測(cè)模型擬合程度良好。

各因素交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖見圖2。

圖2 熟化溫度、熟化時(shí)間和液料比兩兩交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.2 Effects of aging temperature，aging time and liquid to material ratio on sensory scores

由圖2可知，隨著熟化溫度、熟化時(shí)間、液料比的逐漸提升，感官評(píng)分均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，三因素之間存在兩兩交互影響，同時(shí)在各因素范圍內(nèi)，響應(yīng)面存在極大值，說(shuō)明該優(yōu)化存在最佳方案。

根據(jù)Design Expert軟件優(yōu)化提供的因素最優(yōu)方案為熟化溫度85.9℃、熟化時(shí)間8.11 h、液料比14.9∶1（mL/g），感官評(píng)分理論最優(yōu)為 36.224。根據(jù)實(shí)際情況及操作可行性，將最優(yōu)方案調(diào)整為熟化溫度85℃、熟化時(shí)間 8 h、液料比 15∶1（mL/g），進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)得到感官評(píng)分為36.9，與理論感官評(píng)分誤差為（1.8±0.2）%，說(shuō)明該方案較為可行。

2.1.3 揮發(fā)性成分分析

采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（headspace-solid phase microextraction combined with gas chromatography-mass spectroscopy，HS/SMPE-GC/MS）對(duì)制備前后的金絲棗核揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測(cè)，得到的總離子流如圖3、圖4所示。根據(jù)NIST質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)檢測(cè)結(jié)果，其名稱及含量見表5。

圖3 未熟化金絲棗核總離子流圖Fig.3 Total ion current diagram of gold thread jujube stone

圖4 熟化金絲棗核總離子流圖Fig.4 Total ion current of ripe gold thread jujube stone

表5 熟化前后金絲棗核揮發(fā)性成分含量Table 5 Contents of volatile components in seeds of gold thread jujube stone before and after ripening

從表5可知，熟化前的金絲棗核中共檢出揮發(fā)性成分52種，其中醇類13種、醛類10種、酯類10種、烯類4種、烷類4種、酮類5種、酸類2種、其它4種，熟化后的金絲棗核茶共檢出揮發(fā)性成分54種，其中醇類12種、醛類10種、酯類11種、烯類4種、烷類4種、酮類7種、酸類2種、其它4種。經(jīng)制備后的金絲棗核茶風(fēng)味物質(zhì)種類更豐富，同時(shí)癸酸甲酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、水楊酸甲酯、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-1-醇、苯甲醇等構(gòu)成果仁味及棗香味的風(fēng)味物質(zhì)含量明顯提升。焦糊味物質(zhì)如糠醛、5-乙基二氫-2（3H）-呋喃、二氫-5-丙基-2（3H）-呋喃、5-甲基糠醛等呈下降或不顯著上升趨勢(shì)，說(shuō)明該制備工藝對(duì)于金絲棗核茶較為適用。

3 結(jié)論

本研究以金絲棗核為主要原料，通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)對(duì)金絲棗核茶的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，并采用HS/SMPE-GC/MS對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行揮發(fā)性成分分析，得到以下結(jié)論：金絲棗核茶最優(yōu)制備工藝為熟化溫度85℃、熟化時(shí)間 8 h、沖泡液料比 15∶1（mL/g），產(chǎn)品揮發(fā)性成分檢出54種，其中醇類12種、醛類10種、酯類11種、烯類4種、烷類4種、酮類7種、酸類2種、其它4種，果仁味及棗香味的風(fēng)味物質(zhì)含量明顯提升，焦糊味物質(zhì)呈下降或不顯著上升趨勢(shì)，產(chǎn)品風(fēng)味較好，具有濃郁果仁味及金絲棗香。本研究為提高金絲棗產(chǎn)品附加值，深化產(chǎn)業(yè)加工鏈，推動(dòng)金絲棗產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)提升提供了理論依據(jù)和開發(fā)思路。