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花椒麻味物質感官分級及其檢測研究進展

  • 來源:酒旗網 http://www.ffpbooth.com 發布人:旗旗 新聞分類:行業資訊
    • Abstract:Zanthoxylum was one of the most resourceful spice in China. Hemp flavor material(pepper amide)was an important component of the unique flavor of Zanthoxylum bungeanum,which directly determined the degree of pungent hemp and was an important factor affecting the quality of Zanthoxylum bungeanum. The extractive of Zanthoxylum which had numerous physiological fuctions such as anesthesia,excitement,bacterial inhibition,rheumatism relieving,analgesic and desinsection,was widely used in the field of food,medicine and agriculture. This article was an overview of the sensory grading and detection of Zanthoxylum,and prospected the development trend of the future.

      Key words:the numb-taste components;sensory grading;detection method

      花椒為花椒屬(Zanthoxylum L.)蕓香科(Rutaceae),植物花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim)或青椒(Zanthoxylum schinifolium Sieb.et Zucc)的成熟干燥果皮,是我國特有的一種香辛料資源,原產于溫帶和亞熱帶地區。在亞洲,該屬常生長在喜馬拉雅地區,在中部、南部、東南部和東亞地區,全球約有250余種,其中我國約有50種,13個變種,2個變型[1]。我國的花椒種資源十分豐富,除少數高海拔地區外,全國大部分地區均有種植,近年來,陜西的韓城、山東的泰安、萊蕪、四川的金陽、茂汶、漢源、重慶的江津的地方花椒產業化已初步形成[2]。花椒具有很高的綜合利用價值,花椒果皮可以作為調味品,其果實、根、莖和葉都可作藥,花椒中的主要化學成分有揮發油、生物堿、酰胺、脂肪酸、木質素和香豆素等,具有多種生理功能[3-4]。近年來,隨著我國傳統中醫藥的發展,花椒作為傳統中藥材中的一種也越來越受關注,其相關的報道也越來越多,現對花椒麻味的分級及麻味物質的檢測進行綜述。

      1 麻味物質簡介


      花椒成熟干燥果皮是人們日常生活中的食品香味料,花椒獨特的“麻味”是川菜中必不可少的風味之一[5]。麻味不屬于基本味覺,它是以山椒素為代表的鏈狀不飽和脂肪酸酰胺類物質(酰胺基團)對人的舌黏膜、口腔和鼻腔上的觸覺神經產生了刺激作用致使人產生麻的感覺,具有促進消化液分泌和增進食欲的功效[6]。據研究,酰胺種類和含量直接決定了花椒的辛麻程度,其種類和含量也會因花椒的品種、產地、部位的不同而存在一定的差異,并且會隨成熟度不同而發生變化[7]。

      花椒酰胺為白色晶體,屬于雙親酶性分子,熔點119~120 ℃(105 ℃軟化)。常溫下易溶于氯仿、甲醇、乙醇、無水乙醚等有機溶劑中,加熱溶于石油醚,略微溶于水,不溶于冷石油醚(揮發油和色素等雜質可溶于冷石油醚);結晶體在室溫下放置數分鐘后即刻變成黃色粘膠狀,極性大、易溶于丙酮和甲醇、難溶于氯仿,化學性質很不穩定[8-9],故需在低溫低氧條件下保存。

      目前花椒中天然提取并確定結構的酰胺類物質包括有α-山椒素、羥基-α-山椒素、β-山椒素、羥基-β-山椒素、γ-山椒素、羥基-γ-山椒素、異羥基-γ-山椒素、ε-山椒素、羥基-ε-山椒素、δ-山椒素、花椒素、2-羥基-N-異丁基-2,4-十四烷二烯酰胺、N-異丁基-2,4-十四烷二烯酰胺、8-酮-N-異丁基-2,4-十四烷二烯酰胺、12-酮-N-異丁基-2,4,8-十四烷三烯酰胺、2′-羥基-N-異丁基-2,4,8-十四烷三烯酰胺、N-異丁基-2,4,8,10-十四烷四烯酰胺、N-異丁基-2,4,8,10,12-十四烷五烯酰胺等30種[10-13]。現在也有人研究山椒素的合成,主要是采用鈴木耦合反應(Suzuki-Miyaura Coupling)。Katsuyuki A[14]等人用鈴木耦合反應為基礎,研發出一個只需5~6步即可合成以上化合物的簡便方法,合成羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素、γ-山椒素這些不穩定化合物,總收率約為45%。Y Igarashi[12]等人也是采用鈴木耦合反應合成了羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素。

      2 麻味物質感官分級方法

      2.1 斯克維爾指數法(SHU)


      斯克維爾指數法通常主要是用于辣椒的辣度評價[15-16]。從辣味和麻味的呈味機制來看,花椒麻感和辣椒的辣感非常相似,并有研究證明二者均為三叉神經感覺,可通過如麻味或辣味的化合物激活TRPV1(瞬態電壓感受器陽離子通道)和TRPA1(瞬間受體電位離子通道)而產生麻感和辣感[17-18],因此可以借鑒斯克維爾指數法對麻味進行評價。斯克維爾指數法作為一種基于差別檢驗的間接測量法,將麻味提取液按照一定比例稀釋后,讓品評員分辨出剛好能察覺到麻味的最低濃度的樣品,再根據樣品的稀釋倍數轉化成不同等級的麻度。張璐璐[19]采用斯克維爾指數法對17種不同產地的花椒的麻味及其酰胺含量進行了對比分析,研究發現麻味感覺強度值與花椒酰胺含量之間具有一定的正相關性,但某些酰胺含量高麻味程度卻很低,可能是酰胺的構成及其結構等也可能對麻度產生影響,由此可知,花椒酰胺的含量不是決定麻味程度的唯一因素。Sugai[20]等對從日本花椒中分離純化得到的6種花椒麻味物質進行了感官評價,得到了這6種物質的麻味的斯科維爾指數,山椒素斯科維爾指數范圍在80000~110000,其中α-山椒素的灼燒和刺痛感持續時間最長,比羥基山椒素的斯科維爾指數要低3~5倍。

      該方法操作簡單但是測量的精度不高,評價人數一般為5名且只檢驗一輪,會有統計依據不足的缺點。此外,斯克維爾指數法只評價樣品液,不能消除樣品制備基質對品評等方面的問題。

      2.2 定量描述分級


      定量描述分析是風味物質的常用分析方法,茶、醬油、葡萄酒等食品中香氣成分均可以用該方法分析[21-23]。麻度的量化分級依據品評人員的感官分析結果,以花椒酰胺含量為指標,對不同樣品中花椒酰胺含量差別進行定量分析,以確定麻度的分級。張鳳芳[24]等人在通過在菜籽油中添加花椒油樹脂配制成11份不同麻味濃度的樣品,由50名具有一定品評經驗的人進行感官評價,并采用紫外分光光度法測定花椒油樣品中中酰胺的含量。依據感官評價和花椒酰胺含量,對花椒麻度進行量化分級,分為特麻(即花椒酰胺含量>0.44%)、麻(即花椒酰胺含量0.26%~0.44%)、中麻(即花椒酰胺含量0.11%~0.26%)、微麻(即花椒酰胺含量<0.11%)四個等級。麻味和辣味呈味機理相似,定量描述法也應用于對辣味的評價,曾嶺[25]以貴陽地區的人群對辣味的不同辣度進行感官評價,依據食品的感官辣度和辣椒堿的含量對不同辣度的食品進行了量化后分為了4級:1級(辣椒堿含量<0.30%)、2級(辣椒堿含量0.30%~0.50%)、3級(辣堿含量0.50%~0.70%)、4級(辣椒堿含量>0.80%)。

      該方法中品評人員之間評價差異較大,因此需要較多的專業人員參與;該方法得出的結果不能表現出麻味物質結構、種類及其純度等方面對麻味的影響。

      2.3 線性標度法


      線性標度法是指在直線兩端(通常15 cm)各約1.5 cm左右標注能代表某感官性質的注釋詞,如線段左端代表“沒有”或者“0”,最右段即代表“最大”或者“最強”。用直尺把每種性質轉化為相應的數值,評價員將其感知到的產品感官特性強度標記在直線的某個位置上再轉化為相應的數值進行統計分析[26-27]。該方法以品評員對麻味刺激的感知度為依據,建立的麻感標記線性標度對于花椒麻度的量化評價及相關研究的開展具有重要的理論和實踐意義。

      張洪亞[28]采用線性標度感官評定方法評定香菇豆醬中辣椒對其風味的影響,進而確定香菇豆醬的最佳配方。趙鐳[29]采用在不改變評價員使用標度習慣和范圍的前提下,不通過外部強制校準統一標準尺度,而是通過分析評價員自身對于感覺強弱語義描述量化的差異找到其內在的感覺測量標度范圍的自校準的方法,經過統計分析統一評價小組的標度范圍,建立了花椒麻度感官評價的15-cm標記線性標度。麻感標記值分別為:0.8(微麻),3.1(有點麻),6.4(麻),8.1(較麻),10.3(很麻)和12.5(特麻)。該標度本質上為等比標度,符合y=2.7321lnx+4.941。

      2.4 Half-tongue檢驗


      Half-tongue檢驗常用于刺激性物質的評價及閾值范圍的確定[30]。利用矩形濾紙承載不同濃度的刺激物,通過溶劑對照,將濾紙隨機放在測試者舌尖的左側或右側而對照組放在另一側,每組的測試,都要求測試者辨別出哪一側能夠被感知到刺激物,進而得到該刺激物在人體中的味覺閾值[31]。Dawid[32]等人采用Half-tongue檢驗法確定了黑胡椒粉的乙醇提取物中的具有麻味的刺激性物質,再用LC-MS和1D/2D NMR聯合檢測出25個刺激性物質的化學結構,結果表明物質刺激性大小與刺激物的化學結構有關。靳岳[33]等人通過Half-tongue檢驗測定新花椒和陳放花椒的麻味閾值。按照組分濃度遞增順序給評定小組成員進行測驗,將每組樣品中各個測試者的麻味閾值取平均值,用樣品稀釋倍數(初始濃度與麻味閾值的比值)來表示麻味的大小,實驗結果表明,陳花椒與新花椒相比較,麻味物質含量較低。

      2.5 電子舌檢驗


      電子舌系統是一個多傳感器設備,致力于復雜的組合物樣品的自動分析,并識別其特征屬性,其傳感器的響應模式往往與味道的屬性有顯著的差異性,這說明電子舌可以成為食品工業和制藥行業領域中非常有用的工具[34-35]。王素霞[36]等人以感官評價對照差別檢驗的方法,對未知的樣品與參比樣品間采取對比平行測定,實驗結果發現,多頻脈沖伏安法電子舌對不同濃度的花椒提取液具有很好的區分效果;酒精的含量對麻味物質的電子舌響應有很大的影響;以差異度為量化差異的表征方式,在量化麻味物質的電子舌檢測差異方面有較好的結果,該差異可以用線性數學模型表示,此模型對樣品的預測值與實際值之間的標準偏差低于20%,滿足感官評價的要求。但是目前還缺乏傳感器響應信號的強度與人麻味感覺的強度之間的相關性研究。

      3 麻味物質的檢測

      3.1 薄層色譜法


      薄層色譜法屬于固-液吸附色譜,通常采用比較顯色斑點大小的方法定量,具有重復性差、準確度不高等缺陷,故多用于定性檢測。Yoshiki[37]等采用薄層層析法,將樣品在薄層板展開后,在紫外燈下檢測出了花椒酰胺。付苗苗[38]采用薄層色譜和硅膠柱層析來分離純化大紅袍花椒麻味物質,并通過紫外分光光度計在254 nm下鑒定后進行結晶,得到麻味物質的結晶體,用紅外光譜和質譜分析,得知其中含酰胺基團。該方法一般多用于粗樣品中花椒酰胺的定性,而定量檢測需要結合其他的方法。

      3.2 紫外分光光度計法


      花椒酰胺在波長為206 nm和254 nm處有明顯吸收峰,因此可以從定性和定量兩個方面對花椒素進行測定。付陳梅[39]等用甲醇為提取劑,在40 ℃條件下浸提花椒油4 h,再用紫外分光光度計法檢測花椒油中酰胺類物質含量,其回收率為100%±2%,標準差為0.00082~0.00216,變異系數在0.00066~0.00170之間。王洪偉[40]等人實驗證明分光光度法雖然在檢測度、精確度、檢測限等指標上都低于氣相色譜法和液相色譜法,但對同一樣品進行檢測時,三種方法的檢測結果不存在顯著性差異。該方法操作簡單,成本低,適合實驗室中大量樣品的檢測,但分光光度計法對花椒麻味物質的純度有一定的要求,且需要一定的預處理,因此操作者的不同可能會造成檢測值的異常波動。

      3.3 高效液相色譜法


      HPLC法是較常用的一種檢測花椒麻味物質含量的方法,田衛環[41]用HPLC測定不同存放條件下花椒油調味品中花椒麻味物質的變化,并發現機械擠壓法制得的花椒調味顆粒應用到市場是可行的。劉邵華[42]用HPLC法測定不同產地新棒狀花椒酰胺的含量,采用Hypersil BDS C18色譜柱,流動相為乙腈∶水(50∶50),流速為1.0 mL/min,柱溫40 ℃,檢測波長268 nm,進樣量為20.0 μL,實驗結果發現不同產地的新棒狀花椒酰胺的含量差別較大,金秀樣品含量最高(0.468%),桂林樣品含量最低(0.009%)。王洪偉[38]等人通過對比氣相色譜法、分光光度計法、高效液相色譜法對花椒麻味物質的含量進行了定量檢測的差異性分析,發現高效液相色譜法與氣相色譜法要優于分光光度計法。但由于目前沒有商品化的花椒麻味素標準品出售,因此要用此方法來定量,就要先制備標準品。芮光偉[43]采用超臨界方式進行麻味物質的粗提取,采用制備型高效液相色譜法純化后的花椒酰胺類麻味物質作為標準品,通過HPLC對其進行檢測,在濃度范圍為1.0~14.0 μg/mL內,標準曲線方程為y=2912874x-381163,R2=0.997,標準曲線線性關系良好。精密度實驗和穩定性實驗的相對標準偏差都小于5%,該方法的精密度和穩定性良好,加標回收率在99%~102%,方法的準確性良好。

      3.4 氣質聯用技術


      氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)法對樣品純度要求較高,檢測前需經過復雜的前處理,以除去花椒揮發油和其他化學成分的干擾。張惠民[44]等對花椒油樹脂的氯仿提取物經過柱層析后,再進行乙酸乙酯結晶,粗晶體經過GC-MS檢測后發現其中有N-對羥基苯基甲基-2,7-二甲基-2,6-辛二烯酰胺。楊瀟等[45]人采用GC-MS和AMDI對川渝地區不同產地和等級的花椒超臨界CO2萃取物中麻味物質進行分析,共鑒定出的66種物質中有4種是產生麻味的多烯酰胺類物質,且紅花椒中的含量高于青花椒。白小鳴[46]采用超聲波輔助-乙醚提取法對花椒進行提取,利用氣相色譜-質譜提取物的組分,并結合Kovats保留指數對其主要成分進行定性分析,結果在花椒提取物中鑒定出6種酰胺類化合物及其化合物的結構。花椒酰胺是一類結構相似的化合物,在GC-MS中的固定相分配系數差異性小,因此不能將其兩兩分離來進行逐一鑒定。

      3.5 液質聯用技術


      液相色譜-質譜聯用(LC-MS)與液質聯用技術(GC-MS)相比,樣品無需經過氣化處理,因此更能廣泛應用于花椒麻味物質的定性檢測中。Lwabu[47]等采用液相色譜-質譜-質譜連用技術(LC-MS/MS)分析了血漿和尿液中的羥基-α-山椒素和γ-山椒素含量。陳槐萱[48]通過高效液相色譜(HPLC)和液相色譜-質譜聯用(LC-MS)技術對漢源花椒葉中的麻味物質的成分及其含量進行了定性和定量分析,結果表明花椒葉中含有羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素和羥基-γ-山椒素等,與果皮中麻味物質成分類似,可以用于開發利用。液質聯用技術與其他方法相比,可以直接測定花椒酰胺的部分結構信息,但成本高。

      3.6 快速檢測方法


      3.6.1 近紅外光譜分析技術 近紅外光譜技術(Near Infrared Spectroscopy,NIRS)是一種快速、無損測定物質化學組分含量的現代光譜技術[49]。祝詩平[50]等從141份花椒樣品中優選出80份,采用近紅外光譜分析技術快速檢測花椒中的麻味物質含量,用其中60份樣品的近紅外光譜建立校正模型,通過對其余的20份進行預測證明建立的檢測模型有一定的預測能力,利用近紅外光譜分析技術進行快速檢測花椒麻味物質含量是可行的。但目前相關報道還較少,若要進行廣泛的應用還需建立更為完善的檢測模型。

      3.6.2 甲醛快速滴定法 甲醛法常用于測定銨鹽的含氮量,用于蛋白質和游離氨基酸的測定較為廣泛,現有報道證明可以用于花椒酰胺的檢測[51-52]。花椒中的麻味成分用甲醛法滴定花椒總酰胺的原理為:甲醛與弱酸性酰胺的相作用,生成質子化的(CH2)6N4H+和H+,即在反應中生成了4 mol的銨鹽(CH2)6N4H+,而(CH2)6N4H+的Ka=7.1×10-10,酸性得到了強化,因此(CH2)6N4H+可被NaOH準確滴定。(CH2)6N4H+中的N與NaOH的化學計量數比為1,即NaOH所滴定出的(CH2)6N4H+量與花椒中總酰胺的含量相等。由于所提取的樣品中可能含有游離酸和H+,以甲基紅為指示劑,滴加NaOH將溶液中和至指示劑變為黃色(pH≈6)后向提取液中加入甲醛,以酚酞為指示劑后,用NaOH標準溶液滴定。李菲菲[53]采用甲醛法比較不同花椒中的總酰胺含量,結果表明花椒總酰胺含量大小為:高山區紅>竹葉花椒>低山區紅花椒,與高效液相色譜法所得結果一致。

      4 結論與展望


      近幾年來,雖然對花椒的研究越來越廣泛,但麻味物質作為花椒的特色風味物質仍然是研究熱點,目前不同的感官評價的方法也相繼用于花椒麻味程度的評價和分級。麻味的分級不僅作為評價花椒品質的重要因素之一,還有益于不同花椒產品的開發。本文對關于花椒麻味的感官評價現有的研究進行了簡要的概述,并發現通過品評員對麻味物質的麻度分級存在很大的主觀性,結果的可信度與品評員的人數有很大關系,人數越多其結果越有說服力。花椒麻味物質的主要成分花椒酰胺現有的檢測方法也逐漸增加且還在對新方法不斷的進行研究,液相、液質與氣質準確度高,此外液質與氣質還能對花椒酰胺進行初步的定性,但檢測儀器價格昂貴,在檢測前需要對樣品進行前處理,方法相對較為繁瑣,適用于科研單位對花椒酰胺的深入研究;紫外分光光度法、近紅外檢測法和甲醛快速滴定法檢測速度快、方便、成本相對較低,但準確度不高,適用于企業中對花椒品質的快速檢測與分級。

      目前花椒麻味素雖已經開始進行提取應用,但花椒麻味等級評價方法還沒有建立。由于花椒麻味標準品還存在價格高且有些花椒酰胺還沒有純品,因此仍需對其進行基礎性研究。同時由于花椒的產地、品種等因素對所含酰胺類物質都有所影響,花椒酰胺類物質的結構、理化性質及其辛麻特性都還有待進一步的研究和完善。需充分利用現有的高科技手段,在花椒麻味物質的感官評價及其檢測方面進行深入的研究,建立更為完善的花椒麻味分級的標準。


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      Research progress in the sensory classification and detection ofnumb-taste components of Zanthoxylum


      PAN Shu-xuan,PU Biao*,FU Ben-ning,JIANG Pei-ji

      (College of Food Science,Sichuan Agricultural University ,Ya’an 625014,China)


      中圖分類號:TS207.3


      文獻標識碼:A


      文章編號:1002-0306(2017)18-0347-05


      收稿日期:2017-03-13


      作者簡介:潘姝璇(1992-),女,碩士研究生,研究方向:農產品加工及儲藏工程,E-mail:lvkui07@163-com。

      *通訊作者:蒲彪(1955-),男,博士,教授,研究方向:果蔬加工、功能性食品,E-mail:pubiao2002@163.com。


      基金項目:花椒質量等級,國家林業局行業標準制修訂項目(2015-LY-184)。


      doi:10.13386/j.issn1002-0306.2017.18.065
      文章地址:http://www.ffpbooth.com/news/1119.html

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