杨继敏，朱科学，谷风林，周雪敏，房一明，吴桂苹

（1.中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南万宁　571533；2.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆　163319；3.国家重要热带作物工程技术研究中心，海南万宁　571533；4.华中农业大学食品科学技术学院，湖北武汉　430070）



不同热烫处理方式对胡椒成分及香气物质的影响

杨继敏1，2，朱科学1，3，*谷风林1，3，周雪敏1，4，房一明1，3，吴桂苹1，3

（1.中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南万宁571533；2.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆163319；3.国家重要热带作物工程技术研究中心，海南万宁571533；4.华中农业大学食品科学技术学院，湖北武汉430070）

摘要：研究不同热烫处理方式（微波处理1，3，6，9 min，水蒸气处理1，3，6，9 min，100℃水处理1，3，6，9 min）对胡椒主要成分的影响。结果表明，不同热烫处理方式随着处理时间延长，胡椒中胡椒碱、蛋白质、VC含量损失越严重，而总酚含量增加。然而就3种热处理方式来说，微波对胡椒中各物质的损失相对来说最小，水蒸气次之，100℃水处理损失最大；胡椒挥发油的主要成分为3 -蒈烯、石竹烯、D -柠檬烯、δ-榄香烯、β-蒎烯、α-水芹烯和α-蒎烯。最终确定较好的胡椒热烫处理为微波处理1 min，水蒸气6 min，100℃水3 min。

关键词：热处理；胡椒成分；香气物质；影响

胡椒（Piper nigrum L.）是胡椒科、胡椒属多年生常绿藤本植物、世界重要热带香辛料作物，也是人们喜爱的调味品，在医学和食品工业都有广泛用途[1]。胡椒果主要含有挥发油、生物碱、胡椒油树脂、蛋白质、脂肪、淀粉和矿物质等营养成分，而胡椒挥发油和胡椒碱是胡椒的主要有效成分。

绿色蔬菜加工前进行热烫处理，一方面可钝化酶，增强产品稳定性，也可起到护色作用；另一方面还可除去蔬菜中部分有机酸，使叶绿素不易遇酸生成脱镁叶绿素，能保持或巩固其色泽[2]。植物体内存在调节代谢作用的催化剂——酶，可调节植物体内许多生物、化学反应的方向和速度，酶的存在状况直接关系到生物体内各种物质的合成与转化，酶的活性影响加工过程产品的品质优劣[3]。如多酚氧化酶、叶绿素酶和过氧化物酶引起色泽变化；脂肪氧合酶、脂酶和蛋白酶能引起变味；抗坏血酸氧化酶和硫胺素酶引起营养的变化。

Amit等人[4]研究表明，热烫处理能显著降低York白菜的色泽、结构、多酚含量和抗氧化能力等；Jaiswal等人[5]对热烫处理的卷心菜颜色、质地、多酚和抗氧化活性变化的影响进行了研究；Zheng等人[6]研究了微波前处理结合热水热烫对绿芦笋不同部位抗坏血酸降解和过氧化物酶活性的抑制作用。胡椒加工前进行热处理，可显著钝化PPO和POD，降低酚类间聚合反应的发生，减少酶促褐变相关物质的生成。此外，对胡椒热处理可降低其本身的青杂气，改变胡椒挥发油中的化学成分，影响胡椒的整体风味。因此，本文研究并比较了水蒸气、100℃水和微波（功率800 W）分别热处理1，3，6，9 min对胡椒中胡椒碱、蛋白质、总酚、VC含量、样品色差值及胡椒精油香气成分的影响，以期为胡椒深加工提供参考依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

八成熟胡椒鲜果，中国热带农业科学院香料饮料研究所提供；95%乙醇（分析纯），西陇化工股份有限公司提供；胡椒碱标准品，北京世纪奥科生物技术有限公司提供；没食子酸，上海阿拉丁化学有限公司提供；抗坏血酸，广东光华化学厂有限公司提供；碳酸钠，广东省汕头市西陇化工厂提供；福林酚，上海荔达生物科技有限公司提供；磷酸二氢钾（≥99.5%），上海麦克林生物化学有限公司提供；无水硫酸钠，广州化学试剂厂提供；正己烷，广东光华科技股份有限公司提供；C8- C25正构烷烃标准品，Dr. Ehrenstorfer Gmbh Germany提供。

1.2仪器与设备

AL104型电子天平，上海梅特勒-托利多仪器有限公司产品；E- 300g型高速万能粉碎机，浙江屹立工贸有限公司产品；Z36HK型全能台式高速冷冻离心机，德国Hermle公司产品；Agilent 1260型高效液相色谱仪，美国安捷伦科技有限公司产品；FD- 2型真空冷冻干燥机，北京博医康实验仪器有限公司产品；NDA701型杜马斯定氮仪，意大利VELP公司产品；X- Rite- SP62型色差计，美国Xrite公司产品；SPECORD 250PLUS型紫外可见分光光度仪，德国耶拿分析仪器股份公司产品；布鲁克SCIONTM GC- MS系统：配有NIST 11 Library和MS Workstation 8工作站，美国布鲁克公司产品。

1.3试验条件

将采摘的八成熟鲜胡椒清洗后，进行微波（功率800 W）、水蒸气、100℃水3种方式热处理，时间为1，3，6，9 min，然后放入真空冷冻干燥机中按照胡椒冻干工艺[7]进行干燥，将干燥后的产品粉碎，过60目筛后备用。以下微波、水蒸气、100℃水热烫1，3，6，9 min，分别表示为W- 1，W- 3，W- 6，W- 9；Q- 1，Q- 3，Q- 6，Q- 9；S- 1，S- 3，S- 6，S- 9。

1.3.1胡椒碱含量测定

根据GB/T 17528—2009胡椒碱含量的测定高效液相色谱法规定的方法测定。即将胡椒样品粉碎过筛，准确称取0.2 g胡椒粉，精确至0.000 1，用95%乙醇回流提取3 h，提取液经过滤并定容至100 mL棕色容量瓶中，取1 mL滤液稀释至25 mL容量瓶中并用95%乙醇定容，所有过程均避光处理。稀释液过0.45 μm膜后用HPLC测定，外标法定量。平行测定3次，取平均值。

色谱条件：ZORBAXSB- C18型色谱柱，250 mm× 4.6 mm，5 μm；流动相：77%甲醇和23%水；流速1.0 mL/min；色谱柱温度30℃；检测波长343 nm；进样量10 μL。

1.3.2色差值分析

称取1 g胡椒粉，用色差仪测定其亮度值L、红绿值a和黄蓝值b，仪器用标准白板校正。此外，色度（Chroma）和总色差（Total colour difference，TCD）按公式（1）、式（2）计算，其中L0，a0，b0为对照值，即空白处理胡椒粉的L，a，b值。TCD表示不同热烫处理胡椒样品与空白处理胡椒样品色差的大小，用△E表示[8]。

1.3.3蛋白质测定

采用杜马斯燃烧法。称取50～100 mg样品于锡箔纸中压实，挤出空气，并置于自动落样器上，待上机检测。

温度为1 200℃，氧气因子为1.8 mL/mg，氧气流速为400 mL/min，氦气、氧气、氮气压力分别为2.0，2.5，3.0 Pa，高温下充分燃烧分解，生成的气体被净化、除杂，以氦气为载气传送，氮氧化物被还原后，混合气体被吸附、分离，依次通过检测器（TCD）检测定量[9]。每组做3次平行，取平均值。

样品粗蛋白含量计算公式为：

1.3.4总酚含量

采用福林酚法[10]测总酚含量，取1 g胡椒粉末，加入30 mL质量分数为60%的乙醇在40℃下振荡（100 r/min）提取6 h，5 000×g离心20 min。取0.1 mL上清液加入4.9 mL稀释10倍的福林酚试剂和3 mL质量分数为10%的Na2CO3，40℃下反应60 min后，在750 nm处测量吸光度。每组样品做3个平行，求平均值。根据以没食子酸做的标准曲线计算总酚的质量分数，样品中总酚的质量分数用没食子酸当量（mg/g）表示。

1.3.5VC含量的测定

参照Tiwari等人[11]的方法，采用HPLC测定VC含量，并略做修改。样品前处理：取约2 g胡椒粉，加入30 mL 2.5%偏磷酸溶液，4℃下静置提取3 h，在转速12 000 r/min，4℃下离心10 min，过滤得VC提取液，取上清液用0.45 μm滤膜过滤。

HPLC测定：流动相A为乙腈，流动相B为25 mmol/L的磷酸二氢钾溶液（磷酸调pH值为3.0）；检测波长为254 nm；洗脱条件为95%的KH2PO4和5%乙腈等速洗脱，温度30℃，进样量10 μL，流速1 mL/min。

1.3.6精油的制备

1.3.7GC- MS分析

参考Kapoor等人[12]的方法，并略做改动。精油样品用正己烷稀释100倍，过0.45 μm微孔膜，液体进样。进样口温度250℃，流量1.0 mL/min，进样量1 μL，分流比40∶1，从60℃开始以1.5℃/min升温到80℃，保持1 min，再以2℃/min升温到160℃，保持1 min，最后以15℃/min升温到250℃，保持1 min，溶剂延迟3 min。全扫描的质荷比为40～400。正构烷烃采用相同方法进样。色谱柱型号为BR- 5ms 30 meter，0.25 mm ID，0.25 μm df。

1.4数据分析

试验数据用Excel，Origin，SAS软件及仪器自带软件处理，差异显著性水平p＜0.05，平均数之间的比较采用极差检验。

2　结果与分析

2.1不同热烫处理对胡椒中胡椒碱含量的影响

胡椒碱标准曲线见图1，不同热烫处理下胡椒中胡椒碱含量见图2。

图1　胡椒碱标准曲线

由图1可知，该标准曲线的相关系数较好，可用于样品中胡椒碱含量的计算。胡椒碱是胡椒生物碱中含量最大、活性最高的物质，也是胡椒主要辛辣成分，具有一定的抗氧化能力[13]。由图2可知，对于不同的热烫处理，微波处理1 min与其他处理胡椒碱含量存在显著差异（p＜0.05），其胡椒碱含量最高、损失最少，与空白处理样品胡椒碱含量无明显差异，且随着处理时间的延长，胡椒碱含量逐渐降低；水蒸气处理1 min胡椒碱含量最高，而随着处理时间延长，胡椒碱损失相对越来越大，与空白处理样品的胡椒碱含量存在明显差异；100℃水处理与空白处理胡椒的胡椒碱含量差异显著，热处理3，9 min时胡椒碱含量较低、损失较大，而处理1，6 min的胡椒碱含量最高。

干预前,两组患者自我管理行为各指标评分对比均无较大差异性(p>0.05);干预后,观察组均明显优于对照组(p<0.05),见表2.

注：图中小写字母相同表示差异不显著，不同表示差异显著。图2　不同热烫处理下胡椒中胡椒碱含量

2.2不同热烫处理对胡椒颜色的影响

颜色是影响消费者购买行为的主要指标之一，也是评价产品品质、成熟度和存放时间长短的重要指标[8]。常用L*值，a*值，b*值表示色泽，其中L*值表示白度；a*值表示色泽红、绿；b*值表示黄、蓝；C表示色度；△E表示总色差。

不同热烫处理下胡椒色差值见表1。

由表1可知，微波处理增加了胡椒的白度、黄蓝值及色度，微波热处理9 min与空白处理胡椒色泽差异较大，而不同处理时间胡椒色泽的差异较显著。水蒸气处理对胡椒的颜色影响不大，但不同处理时间存在显著性差异。100℃水处理同样增加了胡椒的白度、黄蓝值及色度，热处理6 min和9 min对胡椒颜色影响较大，而就胡椒色泽的影响综合进行分析来说，100℃水热处理6 min的胡椒色泽较好。

2.3不同热烫处理对胡椒中蛋白质含量的影响

不同热烫处理下胡椒中蛋白质含量见图3。

采用杜马斯燃烧法测蛋白质，结果准确、重现性好，其前处理简单、时间短、成本低，且避免造成环境污染，适用于油料实际样品粗蛋白含量检测[9]。由图3可知，对于不同热烫处理来说，微波处理蛋白质损失最少，100℃水处理蛋白质含量损失最大。微波处理与空白处理胡椒中蛋白质含量差异不显著，且随着处理时间的延长蛋白质含量逐渐降低；不同水蒸气处理时间与空白处理蛋白质含量差异不明显，但处理时间延长蛋白质含量逐渐降低，而不同处理时间蛋白质含量无显著差异；100℃水处理1，3 min时蛋白质含量较高，与空白处理胡椒蛋白质含量差异不显著，但100℃水不同处理时间彼此不存在差异。

表1　不同热烫处理下胡椒色差值

2.4不同热烫处理对胡椒中总酚含量的影响

福林酚法测总酚是研究天然产物抗氧化活性的常用方法，它方便、简单并且重现性好[15]。酚类物质能够抑制膜质氧化和清除活性氧，具有强抗氧化活性[16]。田金辉等人[17]对黑莓榨汁前采用蒸汽热烫处理，发现可明显提高果汁中花色苷和总酚等功能性成分的含量，使影响果汁品质的内源酶多酚氧化酶失活，在热烫3 min时果汁的花色苷和总酚含量最高。

没食子酸标准曲线见图4，不同热烫处理下胡椒中总酚含量见图5。

图4　没食子酸标准曲线

图5　不同热烫处理下胡椒中总酚含量

由图5可知，随着微波处理时间的延长，总酚含量也逐渐增高，以微波热处理9 min时，胡椒中总酚含量最高。水蒸气处理和空白处理胡椒的总酚含量间差异不显著，而6 min时总酚含量较高。100℃水处理不同时间的总酚含量差异不显著，以6 min时总酚含量较高。不同热烫处理可导致细胞壁的破裂，从而促进了被束缚的某些酚类物质溶出释放，同时某些共轭的酚类物质在热烫处理过程的氧化聚合作用中分解，也可导致总酚含量的增加。此外，由于不同的热烫处理会使胡椒中的一些物质损失减少，从而胡椒中总酚的含量相对增加，并且此时多酚氧化酶活性也较低。

2.5不同热烫处理对胡椒中VC含量的影响

VC是人体需要较多而又容易缺乏的维生素之一，主要从蔬菜水果中摄取VC。VC是一种不稳定的物质，具有抗氧化性，易溶于水，遇光、遇热均易被氧化变质，如能较好地保留抗坏血酸，其他的营养成分也能很好地保留，因此常将抗坏血酸作为食品加工研究的重要指标[18]。魏芳等人[19]以新鲜橙子为原料，研究不同加工条件对橙汁VC含量的影响，发现不同的热烫工序下VC含量有显著差异，热水热烫使VC含量降低，而微波热烫VC的损失率比热水热烫低。

VC标准曲线见图6，不同热烫处理下胡椒中VC含量见图7。

图6　VC标准曲线

图7　不同热烫处理下胡椒中VC含量

研究表明，不同热烫方式使胡椒中抗坏血酸的含量损失，且微波、水蒸气、100℃水不同处理时间与空白样品中VC含量差异显著，随着处理时间的增加胡椒中VC含量损失增大，以微波处理1 min时胡椒中VC含量最高，然而微波处理对VC含量损失最小。100℃水处理VC含量损失最大，是因为VC是一种不稳定的物质，易溶于水，而100℃水能促进VC降解损失。

2.6GC- MS结果分析

采用背景扣除、自动积分（Peak Width：4.0 sec，Slope Sensitivity：5，Tangent：10%，Peak Size Reject：1 000）和面积归一化法计算精油各组分相对含量。对各峰质谱图进行NIST谱库检索（Max Rre- Search Hits：6 000，Max Final Search Hits：100，阈值：500）和人工谱图解析，数据库有MAINLIB、REPLIB和TUTORIAL。对不同热烫处理后水蒸气蒸馏所得精油样品进行GC- MS分析。

胡椒精油的化学成分组成见表2。

由表2可知，不同热烫处理胡椒挥发油中化学成分的组成和含量均不同，空白处理的胡椒精油中18种；微波处理1，3，6，9 min时，胡椒精油中的化学成分种类分别为15，12，15，15种；水蒸气处理1，3，6，9 min时，其化学成分种类分别为8，10，14，7种；100℃水处理1，3，6，9 min时，其化学成分种类分别为7，15，14，10种。可见，热处理均不同程度地降低了胡椒精油中的化学成分种类及含量。

对于热烫处理胡椒的香气物质，主要含有单萜、倍半萜、芳烃、醇、脂、醚和酮类等物质，而不同处理胡椒中精油共有成分中含量最高的是3 -蒈烯，石竹烯含量次之，而D -柠檬烯、δ-榄香烯、β-蒎烯、α-水芹烯和α-蒎烯的含量也相对较高，并且这些含量较多的物质中大多具有生物活性。药理研究表明，石竹烯具有局麻[20]、抗炎[21]等作用；D -柠檬烯具有抗肿瘤、抑菌活性，具有祛痰、止咳、平喘、溶解胆结石和镇静中枢神经的作用[22]；δ-榄香烯具有显著的抗肿瘤作用[23]。然而，微波处理1 min和100℃水处理3 min时，胡椒精油中化学成分的种类增加，其他处理均不同程度地减少了胡椒精油中的化学成分。

3　结论与讨论

热烫处理对胡椒护色和降低青杂气等有作用，可改变胡椒精油中的一些物质成分及含量。如胡椒精油中的桉油烯醇、莰烯、β-蒎烯经过热处理后变化十分明显，而胡椒挥发油的主要成分3 -蒈烯、石竹烯、D -柠檬烯、δ-榄香烯、β-蒎烯、α-水芹烯和α-蒎烯的含量也都有变化。石竹烯具有较强的辛辣气味，是胡椒特殊辛辣风味的最主要来源；α-水芹烯具有胡椒气味，是胡椒的特征风味成分；3 -蒈烯具有一定的辛辣味；α-蒎烯具有萜烯气味[24]。这些影响风味物质的含量变化，从而使胡椒的整体风味改变。

近年来，许多有关热烫对蔬菜质地、颜色、化学成分及其抗氧化活性影响的研究，如李静等人[25]采用85，90，95，100℃的热水分别对双孢蘑菇片进行不同时间的热烫处理，以未经热烫的双孢蘑菇片为对照，发现热烫后双孢蘑菇的抗坏血酸损失66.67%～93.33%，总酚含量损失12.33%～59.49%，抗氧化活性减弱16.86%～42.75%。Reena等人[24]研究发现，小麦、荞麦、燕麦以及玉米种子蒸汽处理6 min后总酚含量分别增加了9%，20%，27%，50%。

热烫处理方式和时间是影响产品品质的重要因素，处理时间越长，酶的钝化效果越好。但热烫处理可不同程度地降低胡椒中胡椒碱、蛋白质和抗坏血酸含量，减弱其抗氧化活性。随着热烫处理时间的变化，胡椒中抗坏血酸、总酚、抗氧化活性均不同程度降低，对胡椒的颜色及胡椒精油中化学成分的影响也非常明显。研究结果发现，不同热烫处理胡椒挥发油的主要成分为3 -蒈烯、石竹烯、D -柠檬烯、δ-榄香烯、β-蒎烯、α-水芹烯和α-蒎烯。虽然不同热烫处理方式、不同热烫处理时间对胡椒碱、蛋白质含量整体仍然呈现下降趋势，而就3种热处理方式来说，微波处理对胡椒中各物质的损失相对来说最小，水蒸气次之，100℃水损失最大。综合胡椒的品质、色泽、香气成分及其抗氧化性问题，同时考虑到生产成本和效率因素，确定胡椒品质和颜色较好的热烫处理为微波1 min，水蒸气6 min，100℃水3 min。

表2　胡椒精油的化学成分组成

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The Effect of Different Heating Treatment on the Constituent and Aroma Composition of Pepper

YANG Jimin1，2，ZHU Kexue1，3，*GU Fenglin1，3，ZHOU Xuemin1，4，FANG Yiming1，3，WU Guiping1，3
（1. Spice and Beverage Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Science，Wanning，Hainan 571533，China；2. College of Food，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China；3. National Center of Important Tropical Crops Engineering and Technology Research，Wanning，Hainan 571533，China；4. College of Food Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan，Hubei 430070，China）

Abstract：The effect of various heating treatment（the microwave blanching，100℃steam blanching and 100℃boiling water blanching for 1，3，6，9 min）on the main constituent of pepper are investigated. The result shows that the piperine content，the protein content and the VC content in pepper decreased as the blanching time increased in the various blanching treatment. However，the total phenolic content increas with the blanching time increasing. In terms of three kinds of heating treatment，the microwave blanching is best，the 100℃steam blanching is better，and the 100℃boiling water blanching is the last. The main aroma compositions of pepper essential oil are 3- carene、caryophyllene、D- limonene、δ- elemene、β- pinene、α- phellandrene and α- pinene. Finally，the better method of heating treatment is that the microwave blanching for 1 min，100℃steam blanching for 6 min and 100℃boiling water blanching for 3 min.

Key words：blanching treatment；pepper constituent；aroma composition；effect

*通讯作者：谷风林（1976—），男，博士，副研究员，研究方向为食品化学。

作者简介：杨继敏（1990—），女，硕士，研究方向为食品工程。

基金项目：海南省工程技术研究中心建设项目（GCZX2014003）；海南省应用技术研发与示范推广专项（ZDXM2014054）。

收稿日期：2016- 01- 12

文章编号：1671- 9646（2016）03b- 0041- 07

中图分类号：TS207.3

文献标志码：A

doi：10.16693/j.cnki.1671- 9646（X）.2016.03.039