提取工艺对辣椒籽油品质及香气成分的影响

时间：2024-07-28

甄润英

沈文娇1，2

何新益1，2

王海凤1

刘斌3

冯长禄3

(1.天津农学院食品科学与生物工程学院，天津 300384；2.天津市农副产品深加工技术工程中心，天津 300384；3.天津市鸿禄食品有限公司，天津 301713)

目前对辣椒籽的研究大多数集中于其油脂的提取工艺或提取率上。高含油量油料作物的油脂提取多采用压榨和溶剂法。桑林等[1]以石油醚(60～90 ℃)为溶剂，用恒温搅拌法提取辣椒籽油；刘裕红等[2]采用常温石油醚浸提法提取10 h获得了较高的辣椒籽油提取率。张峰等[3]建立了超声辅助法提取辣椒籽油的二次回归模型。目前在研究油脂品质方向的文献中常见对辣椒籽或其脂肪酸组成的报道，李聚源[4]对不同地区线椒制备的辣椒籽油脂肪酸组成进行分析；常彩萍等[5]测定了辣椒籽油中脂肪酸组成，发现了34种脂肪酸，表明辣椒籽油是一种营养价值很高的优质食用植物油；宁娜[6]分析了9个品种的辣椒籽脂肪酸，共鉴定出10种脂肪酸，研究结果表明9个品种辣椒籽脂肪酸的差别在于提取方法的不同。

油脂挥发性成分与油脂食用感观密切相关。SPEM-GC/MS方法被普遍用于多种植物油挥发性成分的鉴别研究，其中包括油脂特征香气的辨别[7]、加工过程对油脂香气形成的作用[8]，贮藏期间油脂香气的变化[9]等。周萍萍等[10-11]采用顶空固相微萃取法萃取葵花籽油的挥发性风味物质，利用优化后条件对葵花籽油进行分离鉴定，共鉴定出97种化合物；魏长庆等[7]采用HS-SPME-GC-MS技术鉴定了46种胡麻油挥发性物质；屈小媛等[12]利用气相色谱-质谱联用技术对蓝莓籽油中的活性物质成分进行鉴定，共分离出67种化合物。

作者前期工艺研究已得到较好的酶解-乙醇辅助法制备辣椒籽油的工艺条件[13](该方法提取的辣椒籽油，不需要过度精炼，且有目的地除去了油料中的一些有毒因子)。本研究拟在此基础上根据过氧化值、酸价、色泽、脂肪酸组成、挥发性物质等指标，比较酶解-乙醇辅助法和乙醇常温浸提法提取的辣椒籽油的品质及香气成分，以期为后续辣椒籽油的开发提供数据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

辣椒籽：新一代朝天椒辣椒籽，含水量8%，产地河南；

市售辣椒油：天津市鸿禄有限公司；

氢氧化钠、甲醇、三氟化硼、异辛烷、氯化钠、无水硫酸钠、己烷：色谱纯，天津市光复科技发展有限公司；

气质联用仪：Agilent7890A 5975C型，美国安捷伦公司；

分光色差仪：CM-5型，柯尼卡美达公司；

电子分析天平：FA2204B型，上海佑科仪器仪表有限公司；

旋转蒸发器：RE-2000型，上海亚荣生化仪器厂；

高效液相色谱仪：Agilent 1200型，安捷伦科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 辣椒籽油的制备

(1) 酶解-乙醇浸提法制备辣椒籽油：称取一定量60目辣椒籽，在1%果胶酶-中性蛋白酶，酶量比例3∶7 (g/g)，料液比1∶8 (g/g)，pH值4，酶解温度46.81 ℃，时间3 h条件下酶解，酶解完成后，在70 ℃下加入4倍体积乙醇浸提2 h，旋蒸回收乙醇，得到酶解-乙醇浸提法制备的辣椒籽油，备用。

(2) 乙醇常温浸提法制备辣椒籽油：乙醇为溶剂，称取一定量60目辣椒籽，按料液比1∶7 (g/g)加入乙醇，在温度35 ℃下浸提16 h，旋蒸回收乙醇，得到常温浸提辣椒籽油，备用。

1.2.2 辣椒籽油理化性质测定

(1) 酸价：辣椒籽油属于深色油脂，按 GB/T 5009.37—2003测定辣椒籽油的酸价时，滴定终点难辨，故按照邢立民[14]的改进方法进行测定。

(2) 过氧化值：按GB/T 5538—2005 《动植物油脂过氧化值测定方法》执行。

1.2.3 辣椒素含量的测定

(1) 准确称取辣椒籽油2.50 g于100 mL烧杯中，加入四氢呋喃和甲醇(1∶1)混合液20 mL，用塑料膜封口后，使用超声波清洗器提取30 min；过滤收集，将滤渣连同滤纸重新加入20 mL有机混合液，继续超声10 min，重复2次。将3次滤液合并后浓缩(50 ℃旋转蒸发)，然后用混合液定容至50 mL，经0.45 μm滤膜过滤后进行色谱分析。

(2) 色谱条件：色谱柱ECOSIL C18(4.6 mm×250 mm×5 μm)；流动相为体积比80∶20的甲醇-水溶液，流速1.0 mL/min，柱温37 ℃，紫外检测器波长280 nm，进样量10 μL，结果按照王燕等[15]的方法计算。

1.2.4 辣椒籽油脂肪酸测定按照GB/T 17376—2008《动植物油脂脂肪酸甲酯制备方法》和GB/T 17377—2008《动植物油脂脂肪酸甲脂的气相色谱分析法》对不同工艺辣椒籽油和市售辣椒油进行脂肪酸分析。

1.2.5 辣椒籽油挥发性物质测定

(1) 固相微萃取条件：分别取5 mL 辣椒籽油于15 mL萃取瓶中，加入磁子置于搅拌器上，把老化好的萃取头插入，在50 ℃下平衡30 min，用气相色谱-质谱联用仪解析3 min，进行分析。

(2) GC条件：HP-5MS柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱箱起始温度40 ℃，保持1 min；再6 ℃/min升到160 ℃，保持4 min；然后10 ℃/min升到220 ℃，保持1 min，于230 ℃运行3 min；载气为He，流速为1.0 mL/min；不分流进样。

(3) MS条件：电子轰击离子源(EI)，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，全谱扫描，扫描范围(m/z)33～650。

2 结果与分析

2.1 制备工艺对辣椒籽油理化指标的影响

常温浸提法和酶解-乙醇辅助结合法制备的辣椒籽油基本呈橙黄色，压榨法辣椒籽油颜色较深，呈红色，可能与浸提条件下辣椒中脂溶性色素溶出较少有关。由表1可以看出，与市售辣椒油相比，各工艺辣椒籽油L*值基本差别不大。

表1 制备工艺对辣椒籽油理化指标的影响Table 1 Physical and chemical indexes of different chilli seed oil

DB51/T 492—2005标准建议辣椒油的酸值≤4.0 mg/g，过氧化值≤12 meq/kg。可见各工艺辣椒籽油的酸价和过氧化值均在范围内，且酶解-乙醇辅助法制备的辣椒籽油过氧化值低于其他工艺，但酸价相对较高，说明辣椒籽油的游离脂肪酸较高，有优化必要；过氧化值较低，说明初期辣椒籽油的氧化不严重。

2.2 不同工艺辣椒籽油中辣椒素含量

由表2可知，制备工艺对辣椒籽油总辣椒素含量的影响极显著(P<0.01)，酶解-乙醇辅助法有助于辣椒素的释放，使辣椒籽油中辣椒素含量升高，其辣椒素达到1.46 mg/g，利用斯科维尔指数法(SHU)表示辣度为22 653，辣度级别达到7级。而常温浸提法制备的辣椒籽油辣椒素达到0.54 mg/g，辣度达到6级，均高于市售辣椒油的辣度值。可能由于酶解使得辣椒籽细胞中的辣椒素有效溶出，并且酶解时的温度高于30 ℃；而常温浸出法对细胞内的物质溶出性差，使辣椒素溶出量变少。可见合适的制备工艺对辣椒籽油辣椒素的释放有积极影响，这对辣椒籽油的利用有参考价值。

2.3 制备工艺对辣椒籽油中脂肪酸组成的影响

辣椒籽油中的脂肪酸含量丰富，对3种不同工艺制备的辣椒籽油进行分析，共分离鉴定出14种脂肪酸，包括豆蔻酸、棕榈酸、棕榈一烯酸、十七烷酸、十七烷一烯酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、花生一烯酸、花生二烯酸、山嵛酸、木焦油酸。

由表3可以看出，不同工艺制备的辣椒籽油之间脂肪酸组成差异不大，但含量差异较大。常温浸提法和酶解-乙醇辅助法制备的辣椒籽油中，饱和脂肪酸含量分别为14.89%和16.3%，总不饱和脂肪酸的含量分别为79%和77.86%，其中，单不饱和脂肪酸分别为8.13%，8.06%，多不饱和脂肪酸分别为70.87%，69.8%。可见，2种工艺对脂肪酸组成和含量影响不大，单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量影响不显著(P>0.05)，但对饱和脂肪酸影响显著(P<0.05)。

表2 制备工艺对辣椒籽油辣椒素含量的影响Table 2 The content of capsaicin in different chilli seed oil

酶解-乙醇辅助法明显降低了辣椒籽油中单不饱和脂肪酸的含量。与市售辣椒油相比，2种工艺辣椒籽油中的饱和脂肪酸均低于市售辣椒油，而不饱和脂肪酸均达到75%以上，张甫生等[16]对辣椒籽毛油和精炼辣椒籽油的脂肪酸进行了测定，饱和脂肪酸分别达24.23%和26.21%，高于此2种工艺制备的辣椒籽油和市售辣椒油，不饱和脂肪酸分别达75.77% 和73.79%，低于此2种工艺所得。可见此2种工艺能够有效降低辣椒籽油中的饱和脂肪酸，提升不饱和脂肪酸含量，对辣椒籽油的开发有益，又因为酶法-乙醇辅助法所达提取率高于常温浸提法约40%，酶解-乙醇辅助法提取辣椒籽油优势明显。

另外，李聚源[4]对红线辣椒籽油的脂肪酸作了报道，其脂肪酸种类和不饱和脂肪酸含量均低于此2种工艺下的数据，最高达到77.7%。而表3数据表明，酶解-乙醇辅助法制备的多不饱和脂肪酸较多，特别是亚油酸可达69.4%，作为人体必需功能性脂肪酸，与多种生命机能作用相关，孙远明等[17]研究指出食物脂肪的消化率与熔点相关，食物脂肪中所含不饱和脂肪酸又决定了熔点的高低，熔点随着不饱和脂肪酸含量的增多而降低，消化率增高。可见，辣椒籽油中的不饱和脂肪酸越高，越有助于其消化率的提升。因此，酶解-乙醇辅助法制备的辣椒籽油具备高营养和高食用价值特点。

2.4 制备工艺对辣椒籽油中的挥发性物质的影响

采用GC-MS法，分别对常温浸提法、酶解-乙醇辅助法制备的辣椒籽油进行分析，鉴定色谱图见图1～3，挥发性成分结果见表4。

表4 不同工艺制备辣椒油的挥发性成分†Table 4 Analysis of volatile constituents of chilli seed oil under process conditions

续表4

类别CAS号中文物质名称挥发性物质含量/%常温浸提酶解⁃乙醇辅助法市售辣椒油酯类000109⁃94⁃4甲酸乙酯3．59--1000222⁃86⁃6甲氧基苯乙酸甲酯0．45--000123⁃66⁃0正己酸乙酯2．34--000106⁃30⁃9庚酸乙酯0．29--000106⁃32⁃1辛酸乙酯0．32--000131⁃16⁃8邻苯二甲酸二丙酯0．15--000687⁃47⁃82⁃羟基丙酸乙酯-0．37-002177⁃77⁃72⁃甲基戊酸甲酯-0．10-000096⁃48⁃04⁃羟基丁酸内酯-0．34-003938⁃96⁃3甲氧基乙酸乙酯-0．12-019550⁃07⁃32，5⁃二甲基⁃3⁃己醇-0．67-000123⁃25⁃1丁二酸二乙酯-0．34-000101⁃97⁃3苯乙酸乙酯-0．28-000131⁃11⁃3酞酸二甲酯-1．38-000126⁃73⁃8磷酸三丁酯-0．64-000112⁃39⁃0棕榈酸甲酯-0．11-000084⁃74⁃2邻苯二甲酸二丁酯-0．17-000104⁃61⁃0椰子醛-0．21-000687⁃47⁃8L(⁃)⁃乳酸乙酯--0．27003938⁃96⁃3甲氧基乙酸乙酯--0．25醛酮类000066⁃25⁃1正己醛3．75--000098⁃01⁃1呋喃甲醛0．35-0．61000110⁃12⁃3异庚酮0．18--000111⁃71⁃7正庚醛0．63-0．27000100⁃52⁃7苯甲醛2．48--000090⁃02⁃8水杨醛0．29--000872⁃50⁃4N⁃甲基吡咯烷酮0．18--000098⁃86⁃2苯乙酮0．57--000124⁃19⁃6壬醛0．64--000112⁃31⁃2癸醛0．14--000431⁃03⁃82，3⁃丁二酮-0．44-000110⁃43⁃02⁃庚酮--0．12000110⁃62⁃3戊醛--2．05000078⁃84⁃2异丁醛--0．74000096⁃17⁃32⁃甲基丁醛--0．57001576⁃87⁃0反式⁃2⁃戊烯醛--0．31000505⁃57⁃72⁃己烯醛--0．25057266⁃86⁃1(Z)⁃2⁃庚烯醛--1．25004313⁃03⁃5反式⁃2，4⁃庚二烯醛--0．11001125⁃12⁃8崖柏酮--0．36羧酸类000142⁃62⁃1己酸1．08--000064⁃19⁃7乙酸6．980．2021．12000079⁃09⁃4丙酸0．43-0．19000503⁃74⁃23⁃甲基丁酸-7．32-000116⁃53⁃02⁃甲基丁酸-0．59-000079⁃31⁃2异丁酸-0．18-

续表4

类别CAS号中文物质名称挥发性物质含量/%常温浸提酶解⁃乙醇辅助法市售辣椒油杂环类002103⁃88⁃02⁃巯基⁃4⁃苯基噻唑；0．40--003777⁃69⁃32⁃正戊基呋喃0．73--001758⁃88⁃92⁃乙基对二甲苯0．35--000719⁃22⁃22，6⁃二叔丁基苯醌0．26--005910⁃89⁃42，3⁃二甲基吡嗪-0．09-014667⁃55⁃12，3，5⁃三甲基吡嗪-1．43-000095⁃16⁃9苯并噻唑-0．92-288246⁃53⁃7N⁃(2⁃三氟甲基苯)⁃3⁃吡啶甲酰胺肟-0．08-001139⁃30⁃6氧化石竹烯-0．09-000872⁃50⁃4N⁃甲基吡咯烷酮-0．65-001124⁃11⁃42，3，5，6⁃四甲基吡嗪-6．05-005989⁃27⁃5右旋萜二烯0．850．6813．97萜烯类018172⁃67⁃3左旋⁃beta⁃蒎烯--0．48000099⁃85⁃4萜品烯--0．88000586⁃62⁃9萜品油烯--0．37000091⁃16⁃7邻苯二甲醚0．11--醚类000104⁃46⁃1茴香脑2．203．04-000627⁃50⁃9乙基乙烯硫醚-0．18-010152⁃76⁃8甲基烯丙基硫醚-2．78-1000194⁃22⁃718⁃冠醚⁃6---036887⁃04⁃4甘油单甲醚--7．93000625⁃51⁃4N⁃(羟甲基)乙酰胺-1．24-酰胺类078191⁃00⁃1N⁃甲氧基⁃N⁃甲基乙酰胺-0．43-000067⁃71⁃0二甲基砜0．480．23-其他004282⁃42⁃21⁃碘壬烷0．65--1000348⁃93⁃11⁃碘癸烷0．19--027458⁃90⁃8二叔十二烷基二硫化物0．14--000090⁃05⁃1愈创木酚-3．64-000108⁃95⁃2苯酚-0．57-000096⁃76⁃42，4⁃二叔丁基苯酚-0．27-000128⁃37⁃02，6⁃二叔丁基对甲酚-0．26-002440⁃60⁃0O⁃甲基异脲--0．50017082⁃09⁃6反⁃肉桂酰氯--0．40000932⁃66⁃11⁃乙酰环己烯--0．14

† “-”表示未检出。

图1 常温浸提法辣椒籽油挥发性成分总离子峰图Figure 1 The total ion chromatogram of chilli seed oil extracted at room temperature

图2 酶解-乙醇辅助法辣椒籽油挥发性成分总离子峰图Figure 2 The total ion chromatogram of chilli seed oil extracted by enzymolysis

由表4可以看出，采用固相微萃取法(SPME)分别对常温浸提法、酶解-乙醇辅助法和市售辣椒油进行挥发性物质成分的测定，鉴定度均在70%以上，各工艺挥发性物质结果具有一定差异。

由表4可以看出，酶解-乙醇辅助法辣椒籽油中鉴定出的挥发性物质多于常温浸提法和市售辣椒油。辣椒籽油中挥发性物质主要是由烃类、醇类、酯类、醛酮类、羧酸类和杂环类组成(表5)。烃类化合物在常温浸提法、酶解-乙醇辅助法所制备辣椒籽油中的比例分别是10.96%，11.64%，种类较多，其中还包括部分烯烃，烯烃类物质相对活泼，与醛或脂肪酸可以反应，间接对风味产生影响。如罗勒烯具有花草香，相对清新淡雅的味道。

图3 市售辣椒油挥发性成分总离子峰图Figure 3 The total ion chromatogram of capsicol

表5 制备工艺对辣椒籽油中挥发性化合物种类的影响Table 5 Analysis of volatile compounds of chill seed oil under process conditions

2种工艺下的醇类化合物分别占4.89%，8.21%。可见酶解-乙醇辅助法制备的醇类化合物较多，醇类化合物大多气味清新，如芳樟醇具有浓青带甜的木青气息[18]。醛酮类化合物分别占9.21%，0.44%。可以看出在常温浸提法辣椒籽油中，醛酮类占比较大，而酶解-乙醇辅助法的醛酮类较少，醛类通常具清香风味，且感官阈值较低，如壬醛有蜡蜜花香气，对辣椒籽油的香气有一定影响。酯类分别占7.21%，4.73%，徐丹丹等[19]认为乙醇作为溶剂会与油脂发生酯化反应，但由表3可以看出，酶解-乙醇辅助法并未使酯类物质增加。羧酸类分别占8.49%，8.29%。其中，乙酸占比最大，市售辣椒油中乙酸达到21.12%，常温浸提法达6.98%，而酶解-乙醇辅助法仅0.20%，远低于其他。杂环类物质分别占1.74%，9.32%，主要包括2-正戊基呋喃、2,3-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪等，卢可可等[10]表明吡嗪类化合物呈烤香味，如2,3,5,6-四甲基吡嗪有牛、猪脂的热香气；2-戊基呋喃具有豆、果香的特征。

辣椒籽油中的挥发性成分较为复杂，包含多种物质。不同工艺间辣椒籽油的挥发性成分的数量及含量显著不同，目前尚缺乏有关辣椒籽油的特征香气成分研究，特征香气难以确定，可见辣椒籽油的复杂成分有深入研究价值。

3 结论

通过氧化值、酸价、色泽、脂肪酸组成、挥发性物质等指标，比较了酶解-乙醇辅助法和常温浸提法对辣椒籽油的品质及香气成分的影响。研究发现，各工艺辣椒籽油的酸价和过氧化值均合格，且酶解-乙醇辅助法有助于辣椒素的释放，使辣椒籽油中辣椒素含量达到1.46 mg/g，而常温浸提法制备的辣椒籽油辣椒素为0.54 mg/g，两者均高于市售辣椒油。辣椒籽油中共分离鉴定出14种脂肪酸，制备工艺对辣椒籽油脂肪酸含量有影响，对饱和脂肪酸含量的影响显著。酶解-乙醇辅助法明显降低了辣椒籽油中单不饱和脂肪酸的含量。与市售辣椒油相比，2种工艺辣椒籽油中的饱和脂肪酸均低于市售辣椒油，而不饱和脂肪酸均达到75%以上。

经鉴定，酶解-乙醇辅助法提取的辣椒籽油中挥发性物质鉴定出了56种，与常温浸提法52种和市售辣椒油42种相比，鉴定物质较多。综上，制备工艺对辣椒籽油的理化指标、脂肪酸含量及挥发性物质均有影响，适宜的工艺制备辣椒籽油对辣椒籽附加值的提高有积极作用，但本研究未深入阐述不同工艺对辣椒籽油品质影响的机理，工艺对辣椒素物质的溶出将是下一步的研究方向。

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