不同粉碎溫度對青花椒品質(zhì)的影響

嚴春俊，郭川川，李般程，馬鈐，潘發(fā)瓊，冷觀雪

四川天味食品集團股份有限公司（成都 610200）

花椒（Zanthoxylum bungeamumMaxim）果實因其特有的香味和麻味，在食品烹飪和食品加工行業(yè)被廣泛用作辛辣調(diào)味料。在中國，花椒有近三千年的栽培和利用歷史，種植面積和產(chǎn)量均居世界第一[1-2]。花椒果皮中富含精油、生物堿、麻素和多酚類化合物等多種生物活性物質(zhì)，這些物質(zhì)具有抗氧化、抗菌和抗炎的作用，并可以減輕學習和記憶活動障礙[3-5]。

在實際應用中，花椒粉碎是普遍存在的，花椒適當?shù)姆鬯橛欣谙銡獬煞值纳⒊觯鬯榱６仍郊殻参锛毎扑槌潭仍礁撸拖僦械膿]發(fā)油更容易揮發(fā)，從而損失越多[6-7]。不同粉碎設備因工作原理不同，在工作時機械本身的產(chǎn)熱亦不同，使得花椒處于不同的環(huán)境溫度下，可能導致花椒的品質(zhì)發(fā)生變化。有研究指出，羥基-α-山椒素在室溫下放置24 h其含量下降近70%，干燥溫度50 ℃時，羥基-α-山椒素含量減少一半，60 ℃時幾乎完全喪失，說明羥基-α-山椒素可能對溫度極為敏感[3,8]。

在實際生產(chǎn)企業(yè)應用中，大多是利用常規(guī)粉碎設備處理花椒，設備工作溫度最高可達60 ℃以上，使得花椒的麻素和揮發(fā)油的含量顯著減少，在同等麻素條件下，這無疑會增加花椒的使用量，導致原料成本大幅增加，而低溫粉碎設備由于其能控制粉碎溫度，對花椒的麻素和揮發(fā)油含量影響較小，相比大多數(shù)企業(yè)采用的常規(guī)粉碎方式來說，能減少花椒粉的使用量，從而降低原料使用成本，為生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

試驗采用低溫、恒溫、常規(guī)粉碎3種粉碎方式分別對青花椒進行粉碎。考察粉碎溫度對花椒的色澤品質(zhì)、酰胺類化合物、精油、黃酮類化合物和多酚類化合物含量的變化情況，以及花椒粉的抗氧化活性，旨在為花椒粗加工企業(yè)提供更多的參考依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青花椒（云南昭通青花椒）。

蘆丁、沒食子酸（碧云天生物技術(shù)有限公司）；羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素、羥基-γ-山椒素、羥基-ε-山椒素（成都埃法生物科技有限公司）；甲醇、Folin-Ciocalteu試劑、Na2CO3、AlCl3（成都市科隆化學品有限公司）。

1.2 主要儀器與設備

高速冷凍離心機（5804R，美國Thermo公司）；手持分光色差儀（CM-700D1，日本柯尼卡美能達公司）；制冷恒溫搖床（歐若儀器有限公司）；紫外可見分光光度計（UV1800，日本島津儀器公司）；電子天平（JA2003，海能科技有限公司）；高效液相色譜儀（LC-20，島津國際貿(mào)易有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 花椒粉碎

取3個批次生產(chǎn)的青花椒各3袋，每袋10 kg，用低溫、恒溫和常規(guī)粉碎設備對青花椒進行粉碎，過孔徑0.600 mm（30目）網(wǎng)篩，用PE袋取過篩網(wǎng)下的花椒粉各500 g，置于4 ℃儲存。3種粉碎設備粉碎花椒時物料溫度分別8～13，29～35和58～63 ℃，為便于分析描述，在后文中表述為10，30和60 ℃。

1.3.2 花椒粉色度的測定

利用手持色差儀，經(jīng)黑白板校正后，對樣品池中的花椒粉進行色澤測定，記錄L*（亮度）、a*（紅/綠）和b*（黃/藍）值[9]，以未粉碎的花椒為對照。

1.3.3 花椒精油的制備

按照Jing等[10]的方法并適當修改。稱取20 g花椒粉置于圓底燒瓶中，加入300 mL蒸餾水，搖勻后恒溫水浴（100 ℃）加熱2 h，冷卻至室溫，記錄精油體積，重復3次。

1.3.4 提取液的制備

按照Tao等[11]的方法并適當修改。分別稱取1 g 3種花椒粉置于50 mL離心管中，加入20 mL 70%甲醇，混合均勻。將離心管放置于搖床中振蕩1 h，溫度30 ℃，轉(zhuǎn)速220 r/min，用冷凍離心機離心提取液30 min，溫度25 ℃，轉(zhuǎn)速10 000g，收集上清液，儲存4℃?zhèn)溆茫?種提取液分別命名為Q10，Q30和Q60。

1.3.5 紫外-可見光譜的測定

以70%甲醇溶液將提取液稀釋200倍，利用紫外可見分光光譜儀測定波長在200～600 nm紫外-可見光譜。

1.3.6 總酰胺類物質(zhì)含量的測定

按照Tao等[11]的方法并適當修改。將提取液適當稀釋后，用紫外可見光譜儀測定波長268 nm處的吸光值，以羥基-α-山椒素繪制標準曲線，計算總酰胺類物質(zhì)的含量（mg/g花椒粉）。

1.3.7 HPLC定量分析酰胺類物質(zhì)含量

按照Zhu等[12]的方法并適當修改，流動相為乙腈-1%甲酸水（4∶6，V/V），色譜柱為賽默飛C18柱（255 mm×4.6 mm，5 μm），檢測波長268 nm，流速1 mL/min，進樣量10 μL，柱溫30 ℃。標準品分別為羥基-α-山椒素，羥基-β-山椒素，羥基-γ-山椒素，羥基-ε-山椒素。

1.3.8 總多酚類物質(zhì)含量的測定

采用福林酚法測定總多酚的含量，按照Jing等[10]的方法并適當修改。取100 μL樣品或者標準品與750 μL 700 mmol/L的Na2CO3溶液混合，靜置2 min，加入用ddH2O稀釋至10%的福林酚溶液750 μL，靜置30 min后，用紫外可見光譜儀檢測波長765 nm處的吸光值。以沒食子酸為標準品，標曲范圍為0.062 5～1.5 mmol/L，根據(jù)標曲計算總多酚含量（mg GAE/g花椒粉）。

1.3.9 總黃酮含量的測定

按照Farhadi等[13]的方法并適當修改。取400 μL樣品或者標準品與120 μL NaNO2（5%）混合反應5 min，加入120 μL AlCl3（10%）靜置6 min，加入1 600 μL NaOH（4%），混合物避光靜置25 min。用紫外可見光譜儀檢測波長510 nm處的吸光值。以蘆丁為標準品，標曲范圍為0.125～2 mmol/L，根據(jù)標曲計算總黃酮含量（mg QE/g花椒粉）。

1.3.10 抗氧化活性

1.3.10.1 DPPH法

按照Blois[14]的方法并適當修改。將樣品適當稀釋，用甲醇配制DPPH溶液，濃度為200 μmol/L，現(xiàn)配現(xiàn)用。以ddH2O配制抗壞血酸為標曲，標曲范圍為0～100 μmol/L。將樣品或者標準品與DPPH溶液1∶1混合后，避光放置30 min后，用紫外可見光譜儀測定517 nm處的吸光值，抗氧化活性以抗壞血酸當量（mmol AAE/g花椒粉）表示。

1.3.10.2 ABTS法

按照Fan等[15]的方法并適當修飾。將樣品適當稀釋，用ddH2O配制7 mmol/L ABTS溶液與245 mmol/L過硫酸鉀溶液，將ABTS溶液與過硫酸鉀溶液100∶1混合后，過夜放置12～16 h，稀釋50倍。以ddH2O配制抗壞血酸為標曲，標曲范圍為0～1.2 mmol/L。將樣品或者標準品與ABTS溶液1∶20混合后，避光放置30 min后，用紫外可見光譜儀測定734 nm處的吸光值，抗氧化活性以抗壞血酸當量表示（mmol AAE/g花椒粉）。

1.3.11 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)以均值±標準誤差的形式表示，數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行方差分析和顯著性檢驗（P＜0.05），利用Origin 9.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 色澤

花椒色澤是評價花椒品質(zhì)的重要指標之一，不同粉碎溫度下粉碎的花椒粉色澤如表1所示。結(jié)果顯示，粉碎處理對花椒的色澤影響顯著，與未粉碎花椒相比，花椒粉的L*值均明顯增加，a*值與b*值均顯著減小，說明花椒粉的亮度增加，綠色變深，黃色變淺，花椒粉整體處于淺綠色。

表1 不同粉碎溫度對花椒色澤的影響

結(jié)果顯示，粉碎溫度30 ℃時花椒的色澤最深，不同粉碎溫度下花椒粉的色澤并未隨著粉碎溫度的增加而增加，說明粉碎溫度并不是影響花椒色澤的唯一因素，也可能與不同粉碎設備切割花椒時形成不同形狀的花椒粉有關，由于光的反射，導致肉眼所見不同色澤的花椒粉。未粉碎花椒 - 42.77±0.57a-3.1±0.17d9.17±1.01d

花椒粉 10 45.10±1.08b-5.08±0.28c8.25±0.16c30 49.2±0.91d-7.28±0.13a5.60±0.37a60 47.02±0.91c-5.61±0.35b6.74±0.22b

2.2 紫外-可見光譜

采用紫外可見光譜檢測花椒總酰胺類物質(zhì)的文獻中，檢測波長略有不同，主要以256，270和275 nm為主[3,10,16]，為更加準確地檢測總酰胺類物質(zhì)的含量，對3種樣品的紫外全譜進行檢測，結(jié)果如圖1所示。

圖1 提取液紫外光譜圖

不同樣品的紫外光譜在波長268 nm出現(xiàn)明顯的吸收峰，說明在此波長下檢測酰胺類化合物含量更加準確。此外，粉碎溫度越低，樣品（a）在268 nm處的吸光值越強，說明酰胺類化合物的含量越高，即低溫粉碎更能保留更多的酰胺類化合物。

不同樣品在波長280 nm和330 nm也出現(xiàn)明顯特征峰，這可能是由于樣品中存在水溶性蛋白和多酚類或黃酮類物質(zhì)[17]。

2.3 總酰胺類物質(zhì)與精油含量

有研究指出，酰胺類化合物與精油對溫度極其敏感[3]，故考察不同粉碎溫度處理花椒后總酰胺類化合物和精油的含量，結(jié)果如圖2（A）所示。結(jié)果顯示，隨著粉碎溫度升高，總酰胺類化合物含量依次減少。粉碎溫度60 ℃時，總酰胺類物質(zhì)含量最低（32.2 mg/g），粉碎溫度10 ℃時，總酰胺類物質(zhì)含量可達到41 mg/g，是粉碎溫度為60 ℃的1.27倍，說明粉碎溫度對酰胺類化合物含量影響極大，在高溫下，酰胺類化合物容易發(fā)生異構(gòu)、水解和氧化反應。

精油得率如圖2（B）所示。粉碎溫度60 ℃時，精油得率最低（6.62 mL/100 g），其次是30 ℃（7.18 mL/100 g），粉碎溫度10 ℃時，精油得率最高（8.42 mL/100 g）。這可能是因為低溫粉碎設備在粉碎花椒過程中，低溫保護相關油脂類化合物的降解和氧化[11]，與其他粉碎方式相比，獲得更高的精油得率。

圖2 總酰胺類化合物含量與精油得率

低溫粉碎下總酰胺類物質(zhì)和精油含量較常溫粉碎要多，接近20%，在實際應用中，在同等麻素條件下，相當于原料的使用量減少20%，即節(jié)約原料成本近20%。

2.4 HPLC定量分析酰胺類物質(zhì)

為更加清楚地了解花椒中酰胺類化合物的種類，以及粉碎溫度對何種酰胺類化合物影響最大，采用HPLC對不同樣品進行分析，結(jié)果如圖3所示。結(jié)果顯示，3個樣品中在波長268 nm處均出現(xiàn)3個明顯的吸收峰，分別為羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素、羥基-ε-山椒素，與前人所報道的結(jié)果基本相[18-19]。

圖3 標準品與樣品HPLC圖譜

將樣品所測峰面積與標曲進行比較，計算羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素、羥基-γ-山椒素和羥基-ε-山椒素，標曲信息如表2所示，計算結(jié)果匯總于表3。

表2 線性回歸方程與線性范圍數(shù)據(jù)

表3 樣品中山椒素含量

結(jié)果顯示，不同樣品中羥基-α-山椒素的含量最高，其次為羥基-β-山椒素，最低為羥基-γ-山椒素，與已報道的文獻[8]相同，但含量較前人報道的較低，這可能與花椒的品種有關。

不同粉碎溫度下，羥基-α-山椒素與羥基-β-山椒素的變化趨勢相同，均隨溫度的升高而降低，而羥基-γ-山椒素與羥基-ε-山椒素并未有較明顯的變化，說明溫度對羥基-α-山椒素與羥基-β-山椒素含量的影響最大。此外，粉碎溫度10 ℃時，羥基-α-山椒素與羥基-β-山椒素含量最高，這也說明低溫粉碎更有利于保留這2種山椒素。另外，有研究表明羥基-α-山椒素是最主要的誘發(fā)獨特刺痛感（麻味）的化合物[20]。

2.5 總多酚與總黃酮含量

多酚與黃酮類化合物也是花椒中重要活性成分，具有多種生理活性，也有研究指出這2類化合物對花椒的色澤有影響[21-22]。

結(jié)果顯示，不同樣品中總多酚與黃酮類化合物的含量均隨粉碎溫度升高而減少，這可能是因為高溫使得總多酚與黃酮類化合物的氧化程度和分解速率加快所致[23-24]。粉碎溫度10 ℃時，總多酚類化合物含量為51.29 mg GAE/g，總黃酮類化合物含量71.39 mg QE/g，隨著粉碎溫度升高至60 ℃時，總多酚類化合物含量為38.92 mg GAE/g，總黃酮類化合物含量54.84 mg QE/g，這也說明低溫粉碎更有利于保留更多的多酚與黃酮類化合物。

圖4 多酚與黃酮類化合物含量圖

2.6 抗氧化活性

花椒粉具有抗氧化活性是因為其含有多酚與黃酮類化合物，而這2類化合物對產(chǎn)品的保質(zhì)期會產(chǎn)生一定影響[25]，因此，檢測花椒粉的抗氧化活性是有必要的。

采用DPPH和ABTS法研究不同粉碎溫度處理花椒后，花椒粉的抗氧化活性，結(jié)果如表4所示。不同粉碎溫度處理對DPPH和ABTS的影響相似，隨著粉碎溫度升高，花椒粉的抗氧化活性均降低。粉碎溫度10 ℃時，花椒粉對DPPH的清除能力為274.1 mmol AAE/g，對ABTS清除能力為348.68 mmol AAE/g，是粉碎溫度60 ℃的1.36倍，這是因為低溫粉碎使得花椒粉中總多酚與黃酮類化合物的含量較高所致。

表4 不同粉碎溫度下提取液的抗氧化活性

3 結(jié)論與展望

試驗結(jié)果為花椒的粉碎提供了有價值的理論知識。試驗發(fā)現(xiàn)，不同粉碎溫度對花椒的色澤品質(zhì)及精油、酰胺類化合物、多酚與黃酮類化合的物含量均有顯著影響。隨著粉碎溫度的升高，花椒中各類化合物成分均呈下降趨勢，由于多酚與黃酮類化合物的減少，花椒粉的抗氧化活性也呈現(xiàn)下降趨勢。對酰胺類化合物進行HPLC分析發(fā)現(xiàn)，不同樣品中羥基-α-山椒素含量最高，其次為羥基-β-山椒素，最低為羥基-γ-山椒素。隨著粉碎溫度升高，羥基-α-山椒素與羥基-β-山椒素的含量均降低，而羥基-γ-山椒素與羥基-ε-山椒素并未有較明顯的變化，說明溫度對羥基-α-山椒素與羥基-β-山椒素的含量影響最大。

總的來說，低溫粉碎時，精油8.42 mL/100 g、總酰胺類物質(zhì)41 mg/g、總多酚類化合物51.29 mg GAE/g，總黃酮類化合物71.39 mg QE/g的含量均達到最高水平，表明在低溫下粉碎有利于花椒中活性成分與風味成分的保留。

試驗對不同粉碎溫度下青花椒活性成分含量變化情況進行研究，但未研究不同粉碎溫度下青花椒粉在產(chǎn)品中的應用，后續(xù)可在此基礎上開展相關研究，結(jié)合感官評價方法探究青花椒粉在產(chǎn)品中的應用。