辣椒皮與籽在辣椒油香氣中的貢獻研究

董殊廷，聶加賢，徐懷德，李梅

(西北農林科技大學 食品科學與工程學院，陜西 咸陽 712100)

辣椒屬于一年或多年生植物，具有治療胃寒氣滯、脘腹脹痛、嘔吐、瀉痢、風濕痛、凍瘡等功效[1]。辣椒中含有多種香氣物質，如醛類、吡嗪類、酮類、烯類、醇類等[2-3]，這些香氣物質的提取可作為添加劑應用到辣味食品中[4]。曹雁平、張東以河北朝天辣椒為原料，運用蒸餾萃取法，結合固相微萃取(solid-phase microextraction, SPME)、氣相色譜-質譜法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)鑒定，研究了風干辣椒和烤辣椒油樹脂的揮發性成分，結果顯示兩者的揮發性組分差異很大[5]。劉艷敏等報道了貴州8種不同品種辣椒制成的辣椒油的揮發性成分，其利用固相微萃取、GC-MS 鑒定、峰面積歸一化法以及SPSS數據分析，得出8種辣椒油共檢測到10類40種揮發性成分，辣椒油的主要揮發性成分是萜烯類、酯類和醛類，前兩者為辣椒油的主效風味物質[6]。

目前，較多學者已檢測出辣椒香味物質的成分，但大多基于辣椒層面，關于辣椒油的香氣成分主要來源于辣椒皮還是辣椒籽尚沒有報道。辣椒由辣椒皮和辣椒籽構成，辣椒籽占辣椒的40%左右[7]。文章基于高溫油浸法提取辣椒香氣成分，以感官評價和辣椒辣素含量為評價指標，確定提取辣椒香氣成分的最適油溫、料液比，通過固相微萃取富集香氣成分，氣相色譜-質譜聯用儀測定不同辣椒樣品中的揮發性成分，得出高溫油浸條件下辣椒籽與辣椒皮對辣椒油香氣的貢獻度。本研究將為高效利用辣椒皮與辣椒籽提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

陜西干秦椒：購于楊凌蔬菜市場；食用菜籽油：購于楊凌好又多超市。

DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司；JHF-250A型高速多功能粉碎機 昆明鐵申商貿有限公司；HC-3018R高速冷凍離心機 北京科普順科技有限公司；GC-MS-QP201氣質聯用儀、UV-1750紫外可見分光光度計 島津企業管理有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 辣椒樣品前處理

將干秦椒用60～300目粉碎機整顆粉碎，收集全辣椒粉；從干秦椒中挑出辣椒皮，單獨粉碎，收集辣椒皮粉；從干秦椒中挑出辣椒籽，單獨粉碎，收集辣椒籽粉。將上述3種樣品置于密封袋中保存備用[8-9]。

1.2.2 辣椒油樣的制備

分別稱取一定量的辣椒粉、辣椒皮粉和辣椒籽粉，將菜籽油加熱到一定溫度時停止加熱，按一定料液比轉入辣椒樣品中進行浸提，密封冷卻，將樣品于4 ℃冰箱中放置24 h，離心、過濾，濾液備用[10-11]。

1.2.3 單因素試驗

1.2.3.1 油溫的確定

油溫對辣椒油品質及氣味物質的揮發程度具有重要影響，本研究設置5個油溫梯度，分別為90，120，150，180，210 ℃，以油樣中辣椒辣素含量及氣味類型與程度雙指標確定最適浸提油溫[12-13]。

1.2.3.2 料液比的確定

辣椒樣品與菜籽油的料液比設置4個梯度，分別為1∶2、1∶4、1∶6、1∶8，以油樣中揮發性物質出峰數為指標來確定最佳料液比。

1.2.3.3 固相微萃取條件優化

萃取溫度的確定：固相微萃取頭設置6個萃取溫度，分別為20，30，40，50，60，70 ℃，以辣椒樣品中揮發性成分數量為指標確定最佳萃取溫度[14-16]。萃取時間的確定：固相微萃取頭設置7個萃取時間，分別為2，4，6，8，10，12，14 min，以辣椒樣品中揮發性成分數量為指標確定最佳萃取時間。解吸時間的確定：固相微萃取頭設置5個解吸時間，分別為1，2，3，4，5 min，以辣椒樣品中揮發性成分數量為指標確定最佳解吸時間。

1.2.4 辣椒辣素含量的測定

準確稱取天然辣椒堿25 mg于25 mL容量瓶中，用甲醇溶液溶解并稀釋到刻度，得辣椒素標準溶液儲備液，濃度為1 mg/mL，再分別稀釋為0，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 mg/mL，用紫外可見分光光度計在280 nm波長處測定吸光度，以辣椒素濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標，繪制標準曲線(y=8.549x，R2=0.9948)[17-18]。

吸取1 mL油樣于試管中，加入9 mL甲醇，稀釋10倍，超聲振蕩，靜置分層。以甲醇溶液做空白對照，于280 nm波長處測定樣液吸光度值，并從標準曲線上查得相應濃度，即得辣椒中辣椒辣素含量。

1.2.5 辣椒油樣香氣與焦糊氣的測定

對于不同油溫下辣椒油氣味類型與濃度的測定，采用感官評定法[19]，選取10個感官評價員，針對香味與焦糊味分別設定無氣味(1)、微弱(2)、明顯(3)、較強烈(4)、強烈(5)5個評價指標，得出不同溫差油樣香味與焦糊味評價圖。

1.2.6 揮發性成分的富集

揮發性成分的富集主要采用固相微萃取法。根據相應條件設置好固相微萃取條件，將樣品揮發性成分富集到萃取頭涂層中[20-21]。

換取針頭進樣器面板操作：Robotarm left→plunger Drive→options→change Tool OK→Move→手動換萃取頭→Next→OK。

SPME條件見表1。

表1 SPME條件

1.2.7 揮發性成分的測定

氣體富集后，設置好 GC-MS參數，將氣體注入到GC孔中，進行揮發性成分分析[22-23]。色譜條件：HP-5色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；程序升溫：起始溫度40 ℃，保留3 min，升至120 ℃，無保留，升至240 ℃，保持9 min,其余部分條件見表2[24]。

表2 部分色譜條件Table 2 Partial chromatographic conditions

質譜條件：接口溫度230 ℃，離子源溫度為230 ℃，電離方式為 EI，電子能量為70 eV，溶劑延遲從3 min 開始全譜掃描，掃描質譜范圍為45～550 u。

1.3 數據處理

每組樣品分別重復3次，通過Excel 2019和Origin 2019軟件進行數據處理，數據結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 最適油溫的確定

由圖1可知，辣椒素含量隨著浸提油溫的升高而增加，當溫度達到180 ℃以后，辣椒素含量隨著浸提油溫的升高增加的速度變得緩慢；結合圖 2，在180 ℃之前，辣椒油中主要是香氣，且隨著溫度升高香氣濃度增加，在180 ℃時，辣椒油中開始出現微弱的焦糊氣，大于180 ℃之后，香氣濃度急速下降，焦糊味成為辣椒油的主要氣味。綜合分析，180 ℃為最適浸提溫度。

圖1 油樣中辣椒素含量Fig.1 Capsaicin content in chili oil samples

圖2 不同油溫對浸出油氣味的影響Fig.2 Effects of different oil temperatures on the flavor of extracted oil

2.2 料液比的確定

分別取油溫為180 ℃的食用油10，20，30，40 mL對辣椒樣品進行浸提，由圖3可知，除1∶2的料液比外，其余比例對出峰數無明顯影響，可能原因為1∶2的比例油較少，浸提不完全，因此選取1∶4為最佳料液比，既保證了油樣揮發性成分數量相對較多，又節約了試驗原料。

圖3 不同料液比對樣品出峰數的影響Fig.3 Effects of different ratios of solid to liquid on the number of peaks of samples

2.3 萃取條件的確定

2.3.1 萃取溫度的確定

在恒定其他參數的情況下，根據萃取溫度對萃取效果的影響，設置不同萃取溫度為20，30，40，50，60，70 ℃，不同萃取溫度對萃取揮發性成分總峰面積的影響見圖4。

圖4 不同萃取溫度對油樣揮發性物質總峰面積的影響Fig.4 Effects of different extraction temperatures on the total peak area of volatile compounds in oil samples

由圖4可知，隨著萃取溫度的升高，待測組分在頂空瓶中的濃度不斷加大，總峰面積不斷增加，在40 ℃時達到最高峰，40 ℃之后，可能由于溫度過高，影響待測組分在萃取頭上的吸附，峰面積開始降低。傅彥斌[25]在固相微萃取分析條件的優化實驗中得出溫度對HS-SPME具有雙重作用，溫度升高時，液體分子熱運動加劇，利用揮發性待測組分從油樣進入樣品頂空瓶中，增加待測物在樣品頂空瓶中的分配，促進萃取頭的吸附，從而縮短萃取時間。但溫度過高會影響待測組分在萃取頭涂層中的分配系數，減少涂層對待測物的吸附量，降低結果的準確性，同時樣品物質在頂空瓶中會與萃取頭涂層物質產生熱降解、氧化反應等化學變化，減少原本揮發性物質成分，生成干擾雜質。因此，選取40 ℃為辣椒油樣揮發性物質富集的最適萃取溫度。

2.3.2 萃取時間的測定

在恒定其他參數的情況下，根據萃取時間對萃取效果的影響，設置不同萃取時間為2，4，6，8，10，12，14 min，不同萃取時間對萃取揮發性物質總峰面積的影響見圖5。

圖5 不同萃取時間對油樣揮發性物質總峰面積的影響Fig.5 Effects of different extraction time on the total peak area of volatile compounds in oil samples

由圖5可知，隨著萃取時間的增加，揮發性物質組分總峰面積不斷增加，當萃取時間為10 min時，總峰面積達到最大值，之后一直趨于恒定，說明在10 min時頂空瓶內達到了相平衡，因此最優萃取時間為10 min。

2.3.3 解吸時間的確定

在恒定其他參數的情況下，根據解吸時間對萃取效果的影響，設置不同解吸時間為1，2，3，4，5 min，不同解吸時間對揮發性物質總峰面積的影響見圖6。

圖6 不同解吸時間對油樣揮發性物質總峰面積的影響Fig.6 Effects of different desorption time on the total peak area of volatile compounds in oil samples

由圖6可知，當解吸時間達到3 min后，總峰面積趨于平緩，因此選取3 min為解吸時間，既能保證解吸完全，又能保護萃取頭涂層，延長使用壽命。

對于萃取條件的優化，與周萍萍等在濃香葵花油揮發性風味成分的鑒定研究中所得條件有所出入，其最優萃取組為萃取溫度50 ℃、萃取時間50 min、解吸時間5 min，可能的原因是雖然都是測揮發性物質，但樣品成分不同，所需條件也不同。

2.4 揮發性成分分析

本文采用頂空固相微萃取法-氣質聯用儀對辣椒油樣中的揮發性風味成分進行分析，在最優萃取條件下(萃取溫度 40 ℃、萃取時間10 min、解吸時間3 min)測得全辣椒油樣品中的揮發性成分有100種，辣椒皮油中有94種，辣椒籽油中有97種，經數據處理去除相似度較低的物質，得到62，54，56種揮發性物質，結果見表3。

表3 全辣椒油、辣椒籽油和辣椒皮油揮發性成分GC-MS鑒定結果及其相對含量Table 3 The identification results and relative content of volatile components in whole Capsicum oil, Capsicumseed oil and Capsicum peel oil by GC-MS

續 表

由表3可知，辣椒全油、辣椒籽油、辣椒皮油中共同含有的揮發性物質有乙醛、戊烷、二硫化碳、2-甲基丙醛、2,3-丁二酮、丁醛、2-丁烯醛、2-甲基丁醛、1-戊烯-3-醇、戊醛、乙偶姻、2-乙基-呋喃、庚烷、(E)-2-戊烯醛、1-戊醇、[S-(R*，R*)]-2,3-丁二醇、2,3-丁二醇、己醛、1-辛烯、辛烷、(E)-2-辛烯、3-己烯-2-酮、(E)-2-己烯醛、2-庚酮、庚醛、2-庚烯醛、4-丙基-環己烯、1-辛烯-3-醇、(E，E)-2,4-庚二烯醛、二氫-5-甲基-2(3H)-二苯甲酮、八甲基-環四硅氧烷、反-2-辛烯醛、壬醛、(E)-2-壬烯醛、十甲基-環戊硅氧烷、癸醛、(E)-2-癸烯醛、(E，E)-2,4-癸二烯醛、十二甲基-環己硅氧烷。

辣椒皮油特有的揮發性物質有甲硫醇、甲基-環氧乙烷、二甲基硫醚、3-甲基-3-丁烯-2-酮、1-戊烯-3酮、1-甲基-1H-吡咯、5-氰基-1-戊烯、1,3-二甲基-苯、2,6-二甲基-吡嗪、壬烷、八甲基-環四硅氧烷、苯乙醛、5,9-十一烯-2-酮，6,10-二甲基-，(Z)-十六烷、角鯊烯。辣椒籽油中特有的揮發性物質有(S)-1-丙氨酸乙酰胺、丙醛、(E)-1,3-戊二烯、1-丁醇、二甲基-西拉二醇、(CH3)2C=CHCN、2-甲基-丙酸、2-羥基-2-甲基-乙酯丙酸、2-甲基-丁酸、對二甲苯、2,5-二甲基-吡嗪、反-4-壬烯醛、十四烷。

對3種樣品中香氣物質進行分析，見表4。

表4 樣品中所含香氣成分分析Table 4 The analysis of aroma components contained in samples

續 表

在3種辣椒油中，大部分香氣物質的檢測頻率都較高，因此，這些香氣物質可能在油潑辣椒的風味表征中起到重要作用。

對表4中香氣物質根據峰面積進行比較分析可知，辣椒油中主要香氣物質成分為2,3-丁二酮、1-戊烯-3-醇、戊醛、乙偶姻、2-乙基-呋喃、己醛、(E)-2-己烯醛、庚醛、2-庚烯醛、壬醛10種物質，其中1-戊烯-3-醇、2-乙基-呋喃、己醛、(E)-2-己烯醛、庚醛、2-庚烯醛、壬醛7種物質在辣椒籽油中的峰面積大于辣椒皮油；全辣椒油中香味物質總峰面積為67.587×106，辣椒皮油中香味物質總峰面積為60.077×106，辣椒籽油中香味物質總峰面積為66.132×106，辣椒籽油的香味物質總峰面積大于辣椒皮油；而單獨來自于辣椒皮的物質間二甲苯、苯乙醛的總峰面積為0.67×106；單獨來自于辣椒籽的物質異丁酸、2-甲基-丁酸、對二甲苯、2,5-二甲基-吡嗪的總峰面積為2.623×106，辣椒籽油中的獨有香氣物質總峰面積大于辣椒皮油中。

綜上可知，辣椒籽在全辣椒油中香氣物質成分的貢獻大于辣椒皮。

3 結論

基于辣椒皮與辣椒籽對油潑辣椒中揮發性香氣物質的貢獻研究，通過高溫油浸法，經固相微萃取、氣質聯用儀分析樣品，共檢測到21種香氣物質成分，其中，有15種物質籽樣皮樣共有，有2 種物質來自于皮樣，有4 種物質來自于籽樣。根據對籽樣和皮樣中主要香氣物質峰面積、獨有香氣物質峰面積以及所有香氣物質總峰面積的比較，得出辣椒籽對油潑辣椒香氣的貢獻大于辣椒皮。