川渝地區特色紅油火鍋底料揮發性風味物質的比較及主成分分析

曾朝懿,張麗珠,田　偉,史　穎,唐　潔,車振明

(1.西華大學食品與生物工程學院,四川成都 610039;2.中國測試技術研究院,四川成都 610056)

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川渝地區特色紅油火鍋底料揮發性風味物質的比較及主成分分析

曾朝懿1,張麗珠1,田偉2,史穎1,唐潔1,車振明1

(1.西華大學食品與生物工程學院,四川成都 610039;2.中國測試技術研究院,四川成都 610056)

采用同時蒸餾萃取法(Simultaneous Distillation Extraction,SDE)對市售川渝特色紅油火鍋底料中的揮發性風味物質進行提取,提取物經氣相色譜質譜聯用儀(GC-MS)分離、檢測,在被測樣品中檢測到的風味物質均為醇類化合物、醛類化合物、酮類化合物、酯類化合物、烴類化合物,其中共同檢測到的化合物有芳樟醇、(-)-4-萜品醇、乙酸芳樟酯、棕櫚酸甲酯、α-蒎烯、莰烯、3-亞甲基-6-(1-甲基乙基)環己烯、月桂烯、羅勒烯、γ-萜品烯、石竹烯和茴香腦。在風味物質檢測的基礎上,對火鍋底料中的風味物質進行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),結果表明前三個主成分因子累積方差貢獻率達到80.7%,能有效表征火鍋底料風味物質信息。

川渝特色紅油火鍋底料,蒸餾萃取法,氣質聯用,主成分分析,風味物質

火鍋作為中國獨創的飲食方式,因其特別的口感及香味受到越來越多消費者的青睞,尤其是川渝等地消費者對紅油火鍋情有獨鐘。火鍋在涮煮食材過程中產生的特色風味主要來源于火鍋底料中的湯鹵、油脂以及香料的作用,因此火鍋底料作為火鍋熬煮過程中的基礎原料,對火鍋的質量及口感有極其重要的影響。同時蒸餾萃取(Simultaneous Distillation Extraction,SDE)法將水蒸汽蒸餾與餾分的溶劑萃取兩步驟合二為一,與傳統的水蒸氣蒸餾方法相比,減少了實驗步驟,降低了樣品在轉移過程中的損失,節省了大量萃取試劑[1-2]。Gracia P Blanch[3]等人運用SDE-GCMS分析出果酒醋中61種揮發性成分;劉洋[4]等人采用SDE方法測定海底撈上湯三鮮火鍋底料中的揮發性風味物質,運用該方法鑒定出海底撈上湯三鮮火鍋底料90種香氣成分。目前,不同品牌及口味的川渝地區特色紅油火鍋底料中風味物質的種類和含量有較大差異,且主成分分析法對火鍋底料中的揮發性風味物質的研究還鮮有報道。本文利用SDE法對10種具有代表性的川渝地區特色的紅油火鍋底料中的揮發性風味物質進行提取,提取物經GC-MS檢測分析以研究川渝地區特色紅油火鍋底料的揮發性風味物質,并通過主成分分析確定川渝地區特色紅油火鍋底料特征性風味物質,為火鍋底料的品質控制及風味物質的研究奠定基礎。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

皇城老媽紅湯火鍋底料(S1)、皇城老媽川西菜籽油火鍋底料(S2)、皇城老媽紅湯紅香火鍋底料(S3)、丹丹菜籽油火鍋底料(S4)、德莊麻辣燙火鍋底料(S5)、德莊香牛油火鍋底料(S6)、大紅袍清油火鍋底料(S7)、橋頭重慶火鍋底料(S8)、三耳重慶火鍋底料(S9)、重大青花椒清油火鍋底料(S10)本地超市。二氯甲烷(AR)、無水硫酸鈉(AR)成都市科龍試劑有限公司。

GC2010氣相色譜質譜儀島津公司;同時蒸餾萃取裝置安徽東冠器械設備有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1川渝地區特色紅油火鍋底料中揮發性風味物質的提取與測定首先采用SDE法對10種不同樣品中的揮發性風味物質進行提取,如圖1所示,盛有90 mL樣品液的A端圓底燒瓶與盛有100 mL二氯甲烷萃取液的B端圓底燒瓶,分別放入120℃的電熱套和65℃水浴鍋中加熱,進行同時蒸餾萃取2 h。萃取液用無水硫酸鈉干燥過夜后,經旋轉蒸發儀濃縮至2 mL,供GC-MS分析[5]。

氣相色譜條件:色譜柱:Rtx-5,氦氣流速為1.0 mL/min,進樣量為1 μL;進樣口溫度230℃,程序升溫:起始溫度60℃,以5℃/min 升至160℃,再以10℃/min升至230℃,保持9 min[5]。

質譜條件:GC-MS接口溫度250℃;EI離子源;電子能量70 eV;離子源溫度250℃;掃描范圍:40～350 m/e;溶劑延遲時間為4.5 min[5]。

圖1　同時蒸餾萃取裝置圖Fig.1　Simultaneous distillation extraction equipment

1.2.2川渝特色紅油火鍋底料中揮發性風味物質的主成分分析根據前期風味物質測定結果,利用Minitab 15軟件對所測得的共同化合物質進行主成分分析。通過軟件分析生成特征值、方差貢獻率、累積方差貢獻率及特征向量。根據以上分析結果中,可以基于以下幾個方面選擇具有代表性的主成分:選取λ>1的特征值對應的主成分;累積貢獻率達到80%以上的特征值對應的主成分[6]。最后,通過主成分得分圖評價川渝地區特色紅油火鍋底料風味物質信息。

2　結果與討論

2.1川渝地區特色火鍋底料揮發性物質分析結果

對市場銷售的川渝地區特色紅油火鍋底料及其中的揮發性風味物質進行測定,圖1為代表性的川渝地區特色紅油火鍋底料(樣品5)揮發性風味成分總離子流圖。通過GC-MS分析,由表1可知,在所檢測樣品中僅檢測出共同物質有12種,分別為芳樟醇、(-)-4-萜品醇、乙酸芳樟酯、棕櫚酸甲酯、α-蒎烯、莰烯、3-亞甲基-6-(1-甲基乙基)環己烯、月桂烯、羅勒烯、γ-萜品烯、石竹烯和茴香腦。但根據火鍋底料品牌的不同、熬制條件、香料成分等差異導致不同樣品產生了一些特有的風味成分,如表2所示:樣1中檢測出7種特有成分,包括十七醇、苯丙醛、桂醛、2，3，4-三甲基正己烷、1,3,5,5-四甲基-1,3-環己二烯、β-瑟林烯、α-衣蘭油烯;樣2檢測出2種特有成分,即4-乙基環乙醇、3-呋喃甲醛;樣3檢測出3種特有成分,即桃金娘烯醛、香葉基丙酮、香茅烯;樣5檢測出8種特有成分,即2-辛醇、γ-萜品醇、(E)-2-庚烯醛、茴香醛、2-茨酮、2-癸酮、亞油脂乙酸、十一烷;樣6檢測出2種特有成分,即乙酸苯乙酯、甲基丙烯基二硫醚;樣7檢測出10種特有成分,即2-庚醇、十三(碳)烯醛、2-苯基巴豆醛、對甲氧基肉桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、異丁酸香茅酯、1-十四烯、α-長葉蒎烯、α-丁子香烯、欖香素;樣8檢測出2種特有成分,即山崳酸乙酯、硬脂酸甲酯;樣9檢測出2種特有成分,即(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、環己酮;樣10檢測出5種特有成分,即香葉醇、十二醛、十一醛、仲辛酮、3,5-二甲基-4-辛烷。在所測樣品中均檢測出了醇類化合物、醛類化合物、酮類化合物、酯類化合物、烴類化合物及其他化合物,這些物質對火鍋底料的風味貢獻不同。

圖2　川渝地區特色紅油火鍋底料揮發性風味成分總離子流圖(樣品5)Fig.2　Total ion flow chart of volatile flavor compounds in Sichuan and Chongqing hot pot(sample 5)

表1　10種不同川渝地區特色火鍋底料共有的揮發性物質

表2　10種不同川渝地區特色火鍋底料特有的揮發性物質

2.1.1醇類醇類是火鍋底料中重要的揮發性化合物之一,主要來自于樣品中脂肪的氧化分解[7]。在10種不同川渝火鍋底料中均檢測到的醇類化合物有芳樟醇和(-)-4-萜品醇,兩者閾值較小,對火鍋底料的風味形成產生一定作用。芳樟醇具有柑橘香或者木青香氣,并隨其來源而有不同的氣息,存在于天然植物香料中[8],(-)-4-萜烯醇呈暖的胡椒香,天然存在于肉豆蔻[9]、魚腥草[10]等中。

2.1.2醛類在被測大部分樣品中檢測到的醛類化合物有反式-2,4-癸二烯醛、苯甲醛、苯乙醛和檸檬醛。直鏈醛類化合物主要是由油脂中脂肪酸氧化降解產生,六個碳原子以上醛類是脂肪氧化的典型產物[11];亞油酸氧化的典型的產物反式-2,4-癸二烯醛,呈現出脂肪氣味[12];苯甲醛具有令人愉快的杏仁香、堅果香和水果香[13],可能與其加入的陳皮、肉桂、良姜、丁香等香辛料有關[14]。

2.1.3酯類酯類化合物可能是醇類化合物和酸類化合物經酯化反應生成,給火鍋底料帶來令人愉快的香味[5]。在被測的10種不同川渝火鍋底料中均檢測到的酯類物質有乙酸芳樟酯和棕櫚酸甲酯。乙酸芳樟酯主要來源于所使用的紅花椒香辛料中,具有柑橘香味,香氣濃郁[15]。火鍋底料的熬制需要大量的油脂,油脂的主要組成為高級脂肪酸,棕櫚酸甲酯可能來源于油脂的甲酯化反應[16]。

2.1.4烴類及其他化合物在檢測到烴類化合物中,大部分為萜烯類化合物,分別為α-蒎烯、莰烯、3-亞甲基-6-(1-甲基乙基)環己烯、月桂烯、羅勒烯、γ-萜品烯、石竹烯。以上化合物主要源自于脂肪酸烷氧自由基的斷裂[14]。烯烴類化合物其闋值較低,對風味具有一定的貢獻。α-蒎烯具有草藥氣味;莰烯具有樟腦的氣味;3-亞甲基-6-(1-甲基乙基)環己烯存在于山柰中;月桂烯具有膏香、木香氣味;羅勒烯有草藥、辛香氣味;γ-萜品烯具有柑橘和檸檬香氣[15]。在烴類化合物中還檢測到部分直連烴,這可能是由于在樣品提取過程中由于長時間的高溫蒸煮形成的[17]。另外在被測樣品中均檢測到茴香腦及二烯丙基二硫,茴香腦具有茴香的特殊香味,天然存在于八角、小茴香等香辛料中[18];二烯丙基二硫俗稱大蒜素,是一種有機硫化合物,是蔥屬植物的主要成分[19]。

2.2川渝地區特色火鍋底料風味物質的主成分分析

由表2可知,不同火鍋底料的風味物質分別由醇類化合物、醛類化合物、酮類化合物、酯類化合物、烴類及其他化合物,其中每種物質的相對含量都不同,為了能選擇有代表性的成分作為川渝地區特色紅油火鍋底料風味指標,運用Minitab15對在火鍋底料中共同檢測到的6類化合物進行主成分分析,其特征值及方差貢獻率見表3。

表3　川渝地區特色火鍋底料風味物質主成分因子特征值

因子數目通常選取λ>1的特征值對應的主成分且累積貢獻率大于等于80%的主成分數目作為研究對象[6,20],由表3可知,當選取3個主成分時,已經能代替火鍋底料風味物質信息的80.7%,因此我們選取前3個特征值,并在表4中給出前3個特征值對應的特征向量。

在表4中可以看出,主成分一代表醛類化合物、烴類化合物及其他化合物3種風味物質的影響,其風味貢獻率的大小依次是其他化合物、醛類化合物、烴類化合物;主成分二代表醇類化合物和酮類化合物2種風味物質的影響,且醇類化合物風味的影響大于酮類化合物;主成分三代表酯類化合物對風味的影響。

為了進一步明確第一主成分和第二主成分中各種風味物質所起到作用不同,將6種風味物質的第一主成分、第二主成分因子繪制成散點圖,如圖3所示,6種風味物質分布在三個不同象限,醛類化合物和其他化合物在同一象限,烴類化合物、酮類化合物和酯類化合物在同一象限,醇類化合物單獨在一個象限中。說明第一主成分中3種風味物質對川渝地區特色紅油火鍋底料風味的影響分為兩種,即其他類化合物和醛類化合物、烴類化合物,而第二主成分中2種風味物質都對川渝地區特色紅油火鍋底料風味形成起到影響作用。

表4　前3個特征值對應的特征向量

圖3　6種風味物質在第一、二主成分得分圖Fig.3　Principal component scores of the first and second flavor compounds in the six flavor substances

3　結論

采用SDE法對市售10種川渝地區特色紅湯火鍋底料中的揮發性風味物質進行提取,并運用GC-MS對提取物進行分離和檢測。結果表明:在所測樣品中均檢測出了醇類化合物、醛類化合物、酮類化合物、酯類化合物、烴類化合物及其他化合物,其中所有樣品中共同檢測到的化合物有12種,分別是芳樟醇、(-)-4-萜品醇、乙酸芳樟酯、棕櫚酸甲酯、α-蒎烯、莰烯、3-亞甲基-6-(1-甲基乙基)環己烯、月桂烯、羅勒烯、γ-萜品烯、石竹烯和茴香腦。在風味物質檢測的基礎上,對火鍋底料中的風味物質進行主成分分析(PCA),結果表明當選取前三個主成分時,累積方差貢獻率達到80.7%,能有效表征火鍋底料風味物質信息。第一主成分風味貢獻率大小依次為其他化合物、醛類化合物、烴類化合物;第二主成分風味貢獻率大小依次為醇類化合物、酯類化合物;第三主成分為酯類化合物對風味的貢獻。6種風味物質對川渝地區特色紅油火鍋底料的影響分為4種,分別是其他類化合物和醛類化合物、烴類化合物、酮類化合物和酯類化合物、醇類化合物。這4種風味化合物風味作用構成了川渝地區特色紅油火鍋底料的特征風味。

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Comparison of volatile flavor substances and principal components analysis of Sichuan and Chongqing region characteristic red oil hot pot

ZENG Chao-yi1,ZHANG Li-zhu1,TIAN Wei2,SHI Ying1,TANG Jie1,CHE Zhen-ming1

(1.School of Food and Bioengineer,Xihua University,Chengdu 610039,China; 2.China Testing Technology Research Institute,Chengdu 610056,China)

Simultaneous distillation extraction method(Simultaneous Distillation Extraction,SDE)was used to extract volatile flavor compounds in commercially available characteristic hot pot soup stocks in Sichuan and Chongqing,the extracted compounds were separated by gas chromatography mass spectrometry(GC-MS).The detected substances in the samples were alcohols,aldehydes,ketones compounds,esters,hydrocarbons.The common compounds detected in all the samples were linalool,(-)-4-terpineol,linalyl acetate,methyl palmitate,pinene,camphene,3-methylene-6-(1-methyl ethyl)cyclohexene,myrcene,ocimene,γ-terpinene,caryophyllene and anethole.On the basis of flavor substances detection,the flavor substances were analyzed by principal component analysis(PCA),the results showed that the first three principal components factor reached 80.7%,which would effectively characterize the flavor material information of hot pot.

Sichuan and Chongqing red oil hot pot bottom material;simultaneous distillation extraction;GC-MS;principal component analysis;flavor components

2015-09-17

曾朝懿(1988-)，女，碩士，研究方向：食品安全，E-mail:270660891@qq.com。

西華大學食品生物技術省高校重點實驗室資助項目；西華大學食品科學重點學科建設項目。

TS201.2

A

1002-0306(2016)07-0283-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.07.046