板栗加工工藝對揮發性香氣成分的影響*

崔亞輝，徐芳，王豐俊，王建中，歐陽杰

1(北京林業大學生物科學與技術學院食品科學與工程系，北京，100083)2(林業食品加工與安全北京市重點實驗室(北京林業大學)，北京，100083)3(北京林業大學分析測試中心，北京，100083)

板栗為山毛櫸科(Fagaceae)栗屬堅果類植物。世界上主要有4種，中國板栗(Castanea mollissima)，日本板栗(C.crenata siebetcuce)，歐洲板栗(C.sativa Miuer)，美洲板栗(C.dentate borkh)。我國板栗分布極廣，主要集中于黃河流域的華北、西北和長江流域各省，其粉質細膩，香甜可口，被譽為“中國甘栗”;又因其營養豐富、產量高而成為我國出口創匯主要農產品之一［1－2］。

中醫研究認為，板栗味甘平、性溫，有益氣補血、調脾養肝等食療功效。板栗的營養成分及含量因品種及產地不同而有所差異。其主要成分為糖類，其中淀粉占干物質的45% ～65%，可溶性糖20% ～27%，蛋白質7% ～20%，粗脂肪2%左右，還含有VA、VB和VE等多種維生素以及多種礦物質元素［2－4］。

經過加工后的板栗氣味芳香，深受消費者喜愛。Morini等［5］對烘烤和煮制的板栗進行了分析并鑒定出2種板栗共有的21種香氣成分，如環己烯、二十烷酸等，而且在烤板栗中發現了2，5-二甲基-4-羥基-3-呋喃，在煮板栗中發現了2-甲氧基-6-甲基吡唑;Krist等［6］對烘烤后的意大利板栗進行了研究，結果表明烤板栗香氣的形成是由醛類、酮類、酯類等物質共同作用的結果。目前對板栗揮發性香氣的研究主要集中在對板栗進行烘烤之后香氣成分的收集，而對板栗進行各種加工處理后香氣成分的比較研究報道。為此，本實驗采用ATD熱脫附以及GC-MS分析分別對生板栗以及煮制、炒制和烤制加工后的板栗中的揮發性香氣物質進行研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

板栗，購于北京市場;吸附管(CAMSCO，Houston，TX，USA);采樣袋(Reynolds，406 mm ×444 mm，Richmond，VA，USA)。

解析管處理器(TP-240型，北京北分天普儀器技術有限公司);大氣采樣儀(QC-1S型，北京市勞動保護科學研究所);自動熱解析器(Automatic thermal desorber，ATD，Perkin Elmer Turbo Matrix 650);氣相色譜-質譜聯用儀(Perkin Elmer Clarus 600 Gas Chromatograph ＆ 600 Mass Spectrometer，USA)。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理

稱取一定量的生板栗，去殼后稱取200 g栗仁，備用;將生板栗在煮鍋中放入3 L水，待水煮沸后放入板栗，煮制大約15 min之后去殼稱取200 g栗仁，備用;將生板栗洗凈后用鋒利的刀劃一個狹長的切口，在炒鍋中用小火炒制，大約25 min炒制結束后去殼，稱取栗仁200 g，備用;將生板栗用刀劃口后放入烤箱中，200℃烤制28 min，之后去殼稱取栗仁200 g。分別對生板栗、煮板栗、炒板栗和烤板栗進行揮發性香氣采樣。

1.2.2 動態頂空采樣

采樣之前使用解析管處理器在100 mL/min氦氣的吹掃下，270℃條件下將吸附管活化120 min，吹走其中的內含物。將4種樣品分別放置在采樣袋中，將其中原有的氣體抽干40 min后，用抽氣泵打入經活性炭過濾后的空氣，然后將采樣袋密封，靜置90 min使揮發物累積。然后用大氣采樣儀將含有揮發物的氣體抽出，歷時60 min，并將揮發物吸附在樣品管中。實驗重復進行2次。

1.3 揮發物的脫附與檢測

吸附管在自動熱解析器260℃條件下解析，載氣氦氣流速1.5 mL/min。熱解析出來的化合物先被吸附在冷阱(－25℃)，然后冷阱以40℃/s的速度迅速加熱到300℃，而從中熱解析出來的化合物則通過傳輸線(250℃)進入GC開始進行分析。用GC/MS氣質聯用進行化合物的分離和鑒定，柱子為DB-5MS(30 m×0.25 m×0.25 m)的毛細管柱。GC的程序升溫過程為:起始溫度為40℃，保持2 min，然后以6℃/min的速度升到200℃，保持2 min，再以20℃/min的速度升到270℃并保持3 min。MS為EI狀態(70 eV)，掃描范圍為 30 ～500 m/z［7－9］。

1.4 數據處理

由GC/MS分析得到的質譜數據經計算機在NIST譜庫的檢索，并結合相關文獻核對，確定其化學成分，同時采用峰面積歸一化法定量，得到各組分的峰面積相對百分比;再結合保留時間、質譜、實際成分和保留指數等參數進一步確定部分組分。

2 結果與分析

圖1為生板栗以及3種不同加工工藝下板栗揮發性香氣的GC-MS總離子圖，共鑒定出20多種化合物，表1為鑒定出的化合物的保留時間、名稱、分子質量、分子式、匹配度和峰面積相對百分比。

表1 生板栗、煮板栗、炒板栗和烤板栗的揮發性成分比較

圖1 四種板栗揮發性香氣的GC-MS圖

比較生板栗、煮板栗、炒板栗和烤板栗中的揮發性香氣成分可見，生板栗中揮發物主要是水果香味的乙酸乙酯、己醛、乙酸丁酯、3-甲基-1-丁醇乙酸酯、辛醛、苯乙酮，也含有松木氣味的α-蒎烯和苦杏仁味的苯甲醛［10－12］。4種板栗的揮發性香氣中都含有豐富的醛類物質，如己醛、苯甲醛、辛醛、壬醛和癸醛等，這些都是構成生板栗香味成分的主要組分，由于它們的閾值較低，所以對風味貢獻較大［13］。在經過加工后，醛類物質仍存在于板栗揮發性香氣中，其中經過炒制后，苯甲醛的含量增加，香味更濃。炒板栗和烤板栗的揮發性化合物主要是在板栗炒制和烘烤過程中糖、蛋白質、脂肪的熱降解反應，還原糖與氨基酸或肽的美拉德反應，以及焦糖化反應過程中產生的［14］。其中美拉德反應的第一階段、Strecker降解及最后階段的主要產物為呋喃類、糠醛。在炒板栗的揮發性化合物中，發現了生板栗以及其他2種加工方式下沒有的物質，例如芳香氣味的4-羥基-2-丁酮，松木楊香氣的3-蒈烯，具有果香和清香的2-戊基呋喃，這些都是炒板栗中的特征風味化合物［15］。但沒有發現侯亞龍等［16］提到的在炒板栗中占很高比例的美拉德反應后期產物甲氧苯基肟，可能是由于板栗的品種、產地和炒制方法不同，得到的主要風味物質亦會有所差異［17－19］。

在烤板栗中發現了有很強的香甜氣味的2-甲基-四氫呋喃-3-酮，這是烘烤過程中產生的特有揮發性物質，這與之前 Morini等［5－6］對烘烤的板栗的香氣成分進行鑒定的結果是相同的，而且也被報道在烤杏仁中。在煮板栗的揮發性物質中發現了芳香氣味的螺［2，4］庚-4，6-二烯，這是在有關板栗香氣成分分析的研究中首次發現的，可能是在煮制時因水分、溫度等和烤制或者炒制不一樣而造成的，而現有的研究都是分析烤制或炒制后的板栗香氣成分。本實驗中未檢測到吡嗪化合物，而其他堅果中有多種吡嗪化合物，這可能是由于板栗中脂肪含量低的緣故。

3 結論

采用不同加工方法分別對板栗進行煮制、炒制和烤制，之后采用ATD熱脫附以及GC-MS分離并檢測每種加工方法以及生板栗的揮發性香氣成分。生板栗中主要是板栗本身帶有的草本清香香氣成分如乙酸乙酯、己醛、乙酸丁酯、3-甲基-1-丁醇乙酸酯、α-蒎烯和苯甲醛等;炒板栗和烤板栗中的特征性揮發物是2-戊基呋喃、3-蒈烯、4-羥基-2-丁酮和 2-甲基-四氫呋喃-3-酮;煮板栗中發現了之前未報道過的芳香性化合物螺［2，4］庚-4.6-二烯。

［1］趙國強，高慧媛，王曉毅，等.板栗種仁化學成分的初步研究［J］.中國現代中藥，2006，8(9):14－16.

［2］李榮林.板栗的營養與加工［J］.江蘇食品與發酵，2000(3):38－40.

［3］Borges O，Gon?alves B，Soeiro de Carvalho J L，et al.Nutritional quality of chestnut(Castanea sativa Mill.)cultivars from Portugal［J］.Food Chemistry，2008，106(3):976－984.

［4］Hernández Suárez M，Rodríguez Galdón B，Ríos Mesa D，et al.Sugars，organic acids and total phenols in varieties of chestnut fruits from Tenerife(Spain)［J］.Food and Nutrition Sciences，2012，(3):705－715.

［5］Morini G，Maga J A.Volatile compounds in roasted and boiled Chinese chestnuts(Castanea mollissima)［J］.Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie，1995，28(6):638－640.

［6］Krist S，Unterweger H，Bandion F，et al.Volatile compound analysis of SPME headspace and extract samples from roasted Italian chestnuts(Castanea sativa Mill.)using GC-MS［J］.European Food Research，2004，219:470－473.

［7］鄭華，于連松，張汝國，等.番木瓜果實香氣的的的熱脫附-氣相色譜/質譜分析［J］.湖北農業科學，2009，48(5):1 235－1 237.

［8］鄭華，張宏，甘瑾，等.菠蘿蜜果實揮發物的的熱脫附-氣相色譜/質譜(TCT-GC/MS)聯用分析［J］.食品科學，2010，31(6):141－144.

［9］李淑榮，王強，王麗，等.一種烘烤花生特征風味物質的提取方法［P］.CN，102135526A.2011.

［10］楊繼紅，王華.美國大杏仁烘烤和貯存過程中的香氣成分分析［N］.西北農林科技大學學報，2010，38(12):210－214.

［11］及曉東，趙雅麗，吳國琛，等.炒花生揮發性香氣成分分析［J］.現代食品科技，2010，26(8):910－912

［12］孫寶國，何堅.香料概論［M］.北京:化學工業出版社.1996.

［13］王文艷，劉凌，吳娜，等.板栗及其膨化制品的揮發性香氣成分［J］.食品與發酵工業，2012，38(5):197－205.

［14］弓志青，朱丹宇，劉春泉.超高壓處理對即食板栗仁風味成分的影響［J］.中國食品學報，2011，11(3):210－216.

［15］葉興乾，金亦之，鄒建凱.糖炒板栗香氣成分分析與模擬香精研究［C］.2000年中國香料香精學術研討會論文集.北京:中國香料香精化妝品工業協會，2000，60－64.

［16］侯亞龍，陳正行，鄒建凱，等.戊糖的立體異構差異對風味物質形成的影響［J］.食品與生物技術學報，2006，25(6):63－69.

［17］王飛生，蘇成柏，徐吉祥.廣義芳香理論分析香味化學結構探索［J］.中國調味品，2011，12(36):5－7.

［18］Ola Lasekan，Kassim Abbas.Analysis of volatile flavour compounds and acrylamide in roasted Malaysian tropical almond(Terminalia catappa)nuts using supercritical fluid extraction ［J］.Food and Chemical Toxicology，2010，48:2 212－2 216.

［19］賈春曉，毛多斌，孫曉麗，等.烘烤葵花籽的香氣成分分析及最佳烘烤條件研究［J］.食品工業科技，2006，(8):60－65.