干燥方式對油茶粉品質及揮發性風味物質的影響

李官麗

吳秋月1

陳錫霞1

伍淑婕1

段秋霞1

黎小椿1

羅楊合1,2

(1. 廣西康養食品科學與技術重點實驗室,廣西 賀州 542899;2. 大連工業大學食品學院,遼寧 大連 116034)

油茶是中華民族飲食文化的瑰寶,是盛行于八桂大地的一種地緣性風味小吃[1]。油茶入口初覺清苦醇厚,過后鮮辣爽口,因此有“一杯苦、二杯呷(澀)、三杯四杯好油茶”的說法,這也與其自身獨特的保健功效和風味密不可分。研究表明,油茶富含茶多酚、礦物質、維生素以及鐵、錳等微量元素[2],具有消食健胃、驅濕避瘴、提神醒腦、祛風除濕之功效[3-4]。長期飲用油茶有益于身體健康。

目前,廣西桂林的油茶主要以油茶湯或油茶罐頭形式銷售,油茶粉鮮有。油茶湯含水量高,不耐貯藏,運輸和貯藏成本高[2]。干燥是一種常見延長食品貨架期的加工方式。油茶經干燥處理可制成即時即沖的罐裝或袋裝的油茶粉,還可添加到其他食品中以改善或提高食品風味,滿足人們快節奏的生活方式及對營養、風味的需求[5]。此外,油茶經干燥處理后體積減小,有利于貯藏和運輸,且油茶在高溫加工過程中產生濃郁的風味物質。風味與食品品質密切相關,影響消費者可接受度和喜好[6]。

常見的干燥方式主要有真空干燥、熱風干燥、真空冷凍干燥、微波干燥、噴霧干燥等[7]。不同的干燥加工技術具有其特色,也有其適宜的應用范圍。蔣鵬飛等[5]認為噴霧干燥、真空冷凍干燥所得苦瓜粉品質優于熱風干燥和日曬干燥。馬堯等[8]發現真空冷凍干燥所得黃花菜粉的綜合評分比較高。靳政時等[9]采用真空干燥、熱風干燥、冷凍干燥加工獼猴桃果干,發現冷凍干燥處理能顯著降低獼猴桃營養成分的損失并保有鮮果的風味。王宸之等[10]對比了微波干燥和真空干燥對龍眼品質的影響,發現微波干燥龍眼的果肉褐變度及PPO活性均低于熱風干燥的,品質更好。熱風干燥是由外向內加熱,高溫易導致果蔬褐變、營養流失;低溫干燥速率較低、耗時較長;微波干燥可實現熱量和水分雙向傳遞,干燥速率高,時間短,但均勻性較差[11]。基于此,研究擬利用真空干燥、真空冷凍干燥和噴霧干燥將油茶湯制成風味濃郁、保質期長、即喝即沖的便攜式油茶粉,并采用SPME-GC-MS技術對油茶粉揮發性風味物質進行研究,旨在為油茶粉風味品質評價和質量控制提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

昭平綠茶、魯花花生油、黃姜、獨蒜:市售。

1.2 儀器與設備

電子天平:JJ 1000型,常熟市雙杰測試儀器廠;

多功能電磁爐:C21-ST2106型,廣東美的生活電器制造有限公司;

榨汁攪拌機:JYL-C93T型,九陽股份有限公司;

凍干機:FDU-2110型,上海備得數碼科技有限公司;

噴霧干燥機:SD-1000型,上海備得數碼科技有限公司;

真空干燥箱:DZF-6050型,上海齊欣科學儀器有限公司;

高速多功能粉碎機:200T型,武義海納電器有限公司;

色差計:CR-400型,柯尼卡美能達(中國)投資有限公司;

電熱恒溫鼓風干燥箱:DHG-9145A型,上海齊欣科學儀器有限公司;

GC-MS聯用儀:TRACE 1300-ISQQD型,美國Agilent公司;

萃取針頭:50/30 μm CAR/PDMS Blue型,美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

30.00 g綠茶→熱水(55 ℃)浸泡兩次,每次5 min→瀝干→30.00 g姜+20.00 g蒜+8.00 g花生油→炒制6 min→300.00 g水,榨汁機破碎3 min→過濾→油茶湯→干燥→質量指標、風味檢測

1.3.2 干燥工藝條件

(1) 噴霧干燥:將制備好的油茶湯置于-4 ℃冷藏備用,設置進風溫度為130 ℃,進樣風速為0.65 m3/min進行干燥5 h后,過80目篩。

(2) 冷凍干燥:將制備好的油茶湯置于-18 ℃冰箱中預冷凍8 h,備用,將預凍好的油茶湯置于真空壓力為3.7 Pa,冷凍溫度為-75 ℃條件下干燥52 h,凍干后的油茶粉采用高速多功能粉碎機粉碎30 s,過80目篩。

(3) 真空干燥:將制備好的油茶置于真空干燥箱中,在真空度為0.09 MPa、干燥溫度45 ℃下干燥21 h,將干燥后的油茶粉在高速多功能粉碎機中粉碎30 s,過80目篩。

1.3.3 水分含量測定 按GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中的直接干燥法執行。

1.3.4 色差測定 參考文獻[5],取適量不同干燥處理的油茶粉使用色差儀測定,先進行白板校正讀取色差值,記錄L*、a*、b*的值,每個樣品測定3次,取平均值。計算樣品與儀器白板的差值(ΔL*、Δa*、Δb*),按式(1)計算總色差值ΔE。

ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2,

(1)

式中:

ΔE——油茶粉的色差值;

ΔL*——黑白(亮度值);

Δa*——紅綠度的變化值;

Δb*——藍黃度的變化值。

1.3.5 感官評價 參照文獻[1]并根據油茶自身的特點制定感官評價標準見表1。組織10名具有一定油茶評判經驗的人員組成感官評價小組,對油茶的溶解性、湯色、氣味、滋味4個感官指標進行品評,總分為100分。

表1 油茶感官評價標準

1.3.6 SPME-GC-MS檢測

(1) SPME萃取條件:頂空瓶體積20 mL,樣品質量1 g,磁力攪拌器轉速100 r/min,水浴溫度80 ℃,萃取時間40 min,GC解析時間1 min。

(2) GC條件:色譜柱TG-5MS,進樣口溫度250 ℃;載氣為He(純度99.999%),載氣流速1.000 mL/min,分流方式為不分流;程序升溫為初始溫度45 ℃,保持2 min,以4 ℃/min 上升到250 ℃,保持3 min。

(3) MS條件:電離方式為電子轟擊(elector ionization,EI)模式,電離能量70 eV,離子源溫度230 ℃,接口溫度280 ℃,掃描方式為全掃描監測模式,質量掃描范圍30～500(m/z)。

(4) 定性與定量分析:所得結果與Library-Mainlib標準譜庫相匹配,并參考相關文獻解析、鑒定;選擇正反匹配度超過800或有一個匹配度超過900的揮發性風味物質,采用峰面積歸一化法計算各組分化合物相對含量[12-13]。

(5) 特征風味的評價方法:參照文獻[14],用香氣活度值評定各個揮發性物質對油茶粉整體香味的貢獻,其值可通過式(2)計算。

OAV=Ci/OTi,

(2)

式中:

OAV——香氣活度值;

Ci——揮發性風味物質的含量,%;

OTi——揮發性風味物質的氣味閾值,μg/kg。

OAV>1表明該物質對樣品的總體風味有較大的貢獻,0.1

2 結果與分析

2.1 對油茶粉水分含量的影響

由表2可知,真空冷凍干燥、噴霧干燥和真空干燥3種干燥方式制備的油茶粉的水分含量相差不大,且均符合NY/T 1884—2021《綠色食品 果蔬粉》標準要求。

表2 干燥方式對油茶粉水分含量的影響

2.2 對油茶粉感官品質的影響

由表3可知,冷凍干燥的油茶粉感官得分優于噴霧干燥和真空干燥的,其沖調后湯色黃綠色,香味濃郁,口感甘醇。噴霧干燥的油茶沖調后湯色不均勻,入口苦澀。真空干燥的油茶復溶效果差,溶解不均勻,有些許顆粒物懸浮及沉淀。

表3 干燥方式對油茶粉感官品質的影響

2.3 對油茶粉色澤的影響

由表4可知,不同方式干燥的油茶粉的ΔE值大小為:真空干燥>真空冷凍干燥>噴霧干燥,原因可能是真空干燥和真空冷凍干燥時間較長導致一些物質發生褐變顏色加深;但真空冷凍干燥在低溫條件下物料氧化程度低,熱敏性物質營養成分損失小,故產品色澤略優于真空干燥;噴霧干燥在高溫下使物料迅速霧化,與熱空氣接觸后使得物料中的水分迅速汽化,大大增加了水分的蒸發面積,干燥效率高,產品褐變程度低[11]。其中,噴霧干燥的油茶粉色澤呈黃綠色,色澤最好。

表4 干燥方式對油茶粉色澤的影響

2.4 油茶粉SPME-GC-MS分析

2.4.1 揮發性風味物質 不同方式干燥油茶粉的揮發性風味物質總離子流色譜圖見圖1。

圖1 真空冷凍干燥、噴霧干燥和真空干燥油茶粉揮發性風味物質的總離子流色譜圖

由表5可知,3種方式干燥的油茶粉共鑒定出96種揮發性風味物質,其中,真空冷凍干燥76種、真空干燥64種、噴霧干燥60種。從化合物種類來看,烴類61種、醛類17種、醇類16種、雜環類4種、酯類3種和酮類3種。從化合物含量來看,醇類和醛類的含量較高,噴霧干燥、真空冷凍干燥和真空干燥油茶粉的醛類分別為12.14%,26.60%,14.94%,醇類分別為1.68%,3.32%,3.06%,說明醛類、醇類是油茶粉香氣物質主要來源。與噴霧干燥和真空干燥相比,真空冷凍干燥中醛類、醇類物質的含量較高,酯類、酮類和雜環類的含量較低。有研究[15]表明,真空冷凍干燥對干燥樣品的揮發性成分有很好的保留作用。噴霧干燥法具有良好的干燥效果,物料均勻、分散性好等特點,但由于瞬時的高溫處理,物料中的香味物質極易被破壞,導致得到的油茶粉品質不佳[5]。

表5 噴霧干燥、真空冷凍干燥和真空干燥揮發性風味物質種類及相對含量

3種干燥方式的油茶粉中含量較高的(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、壬醛、(Z)-2-癸醛共同賦予其堅果香、檸檬果香、蠟香和脂肪香[16];僅在真空冷凍干燥中檢出的(Z)-2-庚醛賦予其獨特的甜杏、堅果香氣。3種干燥方式的油茶粉均含有呈花香和果香的反式橙花醇、4,8-四甲基-3,7環癸二烯-1-甲醇。僅在真空冷凍干燥和真空干燥中檢出的冰片具有松香、樟腦香氣。僅在噴霧干燥和真空干燥中檢出的(2R,4AR,5R,8AS)-十氫-5-羥基-α,α,4A-三甲基-8-亞甲基-2-萘甲醇呈現花香、果香。具有松木香、紫丁香的松油醇在真空冷凍干燥的油茶粉中含量較高,在噴霧干燥和真空干燥的油茶粉中含量較少,但醇類物質閾值較高,故其OAV值很低。2-十一酮和乙酸香葉酯賦予3種干燥方式油茶粉脂肪香和薰衣草香氣。與噴霧干燥和真空干燥相比,真空冷凍干燥的新生成香葉基丙酮具有木蘭香氣,但其閾值較高,風味貢獻較小。僅在真空冷凍干燥和真空干燥的油茶粉中檢出含量較高的(乙烯基氧基甲基)苯,呈現脂香氣味。3種干燥方式的油茶粉中均檢測到環己烯,3-(1,5-二甲基-4-己烯基)-6-亞甲基-,[S-(R*,S*)],呈現淡淡的芳香氣味。倍半烯只存在真空冷凍干燥和真空干燥的樣品中,具有香辛氣味[17-19],但它們氣味閾值較高,故其OAV值很低。

綜上,不同干燥方式對揮發性風味物質種類和含量影響不同,這些香氣物質的差異可能是其前體物質在干燥過程中發生美拉德反應或脂肪降解所致,但是關于其香氣物質形成的前體物質和形成機制尚需要深入研究。

2.4.2 特征風味物質 經過查閱相關文獻[17-20]共得到14種揮發性氣味閾值,結果見表6。從表6可以看出,噴霧干燥油茶粉中特有的香氣成分為(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、癸醛、(Z)-2-癸醛,而壬醛、松油醇起修飾作用,它們共同賦予噴霧干燥油茶粉青香、果香、蠟香等氣味特征。真空冷凍干燥和真空干燥油茶粉的特征風味物質均為壬醛、癸醛、(Z)-2-癸醛、(Z)-2-壬烯醛、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛,區別在于(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、松油醇和(Z)-2-庚醛賦予真空冷凍干燥油茶粉青香、蠟香、油脂香。壬醛、癸醛、松油醇使真空干燥油茶粉呈現出果香、蠟香、油脂香等氣味特征[18-19]。

表6 噴霧干燥、真空冷凍干燥和真空干燥揮發性物質氣味活度值?

2.4.3 揮發性物質PCA分析 對不同干燥方式油茶粉揮發性物質進行主成分分析并建立其品質評價模型。前2個主成分可以反映100%的原始數據(表7)。由表7和表8可知,PC1貢獻率為68.828%,主要反映醇類、酮類和雜環類的變量信息,且與醇類、酮類呈正相關,與雜環類呈負相關。PC1貢獻率為31.172%,與酯類呈顯著負相關。

表7 主成分的特征值及貢獻率

表8 主成分的特征向量與載荷矩陣

2.4.4 基于PCA建立油茶粉風味品質綜合評價模型

根據前2個主成分5類風味物質的特征向量,用F1、F2兩個新的綜合指標來代替原來的5類香氣成分進行風味品質的綜合評價(表8),得到的油茶粉香氣成分的線性關系式分別為:

F1=0.37X1+0.53X2+0.17X3+0.54X4-0.51X5,

(3)

F2=0.59X1+0.10X2-0.76X3+0X4+0.26X5,

(4)

式中:

F1——主成分PC1的得分;

F2——主成分PC2的得分;

Xi——原始變量標準化后的值。

F1和F2分別代表綜合主成分得分,得分越大表示油茶粉風味品質越好。

F=0.688 28F1+0.311 72F2。

(5)

由表9可知,不同方式干燥的油茶粉風味品質經PCA分析呈現明顯差異,其中,真空冷凍干燥的綜合得分最高,風味品質最佳,其次依次為真空干燥、噴霧干燥。這可能是因為真空低溫條件使油茶粉獲得了較高品質。真空干燥雖然處于真空狀態,但干燥時間較長,導致其制品品質較差。噴霧干燥時間較短,但較高的噴霧溫度導致大量香氣物質揮發,故其制品品質較差。

表9 標準化主成分綜合得分

3 結論

采用真空干燥、噴霧干燥和真空冷凍干燥對油茶湯進行干燥處理,結果表明:3種干燥方式油茶粉水分含量分別為:真空干燥(5.22%)>噴霧干燥(4.74%)>真空冷凍干燥(3.78%);ΔE值分別為:真空干燥(59.26)>真空冷凍干燥(49.74)>噴霧干燥(43.31);感官得分分別為:真空冷凍干燥(93)>噴霧干燥(90)>真空干燥(86),表明不同干燥方式油茶粉品質具有較大差異,其中,真空冷凍干燥的油茶粉更受消費者歡迎。

從真空干燥、噴霧干燥、真空冷凍干燥3種方式干燥的油茶粉中共鑒定出104種揮發性物質,醇類和醛類是其主要揮發性成分。OAV表明影響油茶粉風味的揮發性物質有14種,冷凍干燥的特征風味物質(壬醛、癸醛、(Z)-2-癸醛、(Z)-2-壬烯醛、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛)呈現青香、蠟香和油脂香,噴霧干燥和真空干燥的特有香氣均為(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛,(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、癸醛,呈現出有別于真空冷凍干燥的青香、果香、蠟香。PCA表明醇類、酮類和雜環類對油茶粉揮發性風味均有一定的影響。由油茶粉綜合評價模型得分可知,真空冷凍干燥風味品質最佳,其次為真空干燥、噴霧干燥,這與感官評價結果一致。綜上,真空冷凍干燥對油茶粉品質和揮發性風味物質有較好的保護作用,是一種適宜的干燥方式。