草果(Amomum tsaoko Crevost et Lemarie),又名草果子、草果仁,属姜科豆蔻属类多年生常绿丛生草本植物,属热带、亚热带经济作物[1],在中国、越南、老挝、缅甸等国家都有种植,在我国主要分布于云南、广西、贵州等地[2]。目前,云南省草果种植面积和产量均占全国90%以上,其中怒江州草果的种植面积达7.43 万hm2,挂果面积约3.5 万hm2,怒江州已发展为云南省草果核心产区之一[3]。草果属药食同源,既是一种香料,也是一种中药材。作为香料,可炖煮鸡肉、牛羊肉,制作火锅底料等,具有去除肉食腥味、膻味,增加食品的香气风味等作用[4];作为中药材,草果果实可碾壳去皮,过筛取仁入药,可调节胃肠道、燥湿健脾、除痰截疟等,现代医学研究表明草果还有降血糖、抗菌、抗氧化、抗肿瘤、防虫和抗炎镇痛等功效[5-6]。
新鲜草果果实为红色、深红色,形态多为卵圆形,种仁为多角形,成熟后为呈黑色,果实整体上水分含量较高,不耐贮存,通常干燥后使用。近年来,由于草果产量逐步增加,新鲜草果干燥加工需要大量的动力成本和人工成本,人们开始开发研究新鲜草果的“鲜食方法”,如草果酱、速溶茶饮[7-8]等,但目前关于新鲜草果果实和种仁的研究还相对较少,新鲜草果的有效利用并不多,其应用价值还有待深入挖掘。
风味是由呈现香气的挥发性物质和呈现滋味的非挥发性物质组成。氨基酸是食物味道的主要贡献者[9],其本身会呈现出酸、甜、苦、鲜等各种味道,谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸等呈味氨基酸影响着食物中风味物质的呈现[10]。挥发油是草果的主要成分,挥发油含量及挥发性成分是评价草果风味品质的重要指标。目前,关于草果游离氨基酸、挥发性香气成分等质量品质方面的分析研究多以干草果为主[11],关于草果果实和种仁的品质对比研究还相对较少,且新鲜草果和种仁干燥前后游离氨基酸含量及精油挥发性成分的差异变化情况还有缺乏。因此,本研究以新鲜草果果实和种仁为原料,采用无烟绿色干燥技术干燥草果,分析检测干燥前后草果果实和种仁干燥前后水分、色差、挥发油含量、游离氨基酸含量等指标,用水蒸气蒸馏法提取挥发油,采用气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析鉴定其化学成分,探究分析草果果实和种仁干燥前后的挥发性成分变化,以期为新鲜草果果实和种仁的开发利用提供理论依据,也可为原产地加工干燥过程草果质量控制提供一定的参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料
草果样品于2023年11月份采自怒江州贡山县独龙江乡。
1.1.2 试剂
正己烷、盐酸(浓度≥36%)(分析纯),成都科隆化学品有限公司;苯酚(分析纯),上海麦克林生化科技股份有限公司;柠檬酸钠(分析纯),天津市风船化学试剂科技有限公司;氢氧化钠(分析纯),西陇科学股份有限公司;L-苏氨酸、L-缬氨酸、L-蛋氨酸、L-异亮氨酸、L-亮氨酸、L-苯丙氨酸、L-赖氨酸、L-天冬氨酸、L-丝氨酸、L-谷氨酸、L-丙氨酸、L-甘氨酸、L-酪氨酸、L-组氨酸、L-精氨酸、L-脯氨酸,上海源叶生物科技有限公司。
1.2 仪器与设备
BCE224-1CCN千分之一电子天平、MA160-1CN水分测定仪,赛多利科学仪器(北京)有限公司;CS-580色差仪,杭州彩谱科技有限公司;DW-2调温电热器,南通市长江光学仪器有限公司;RE100-Pro旋转蒸发仪,大龙兴创试验仪器北京有限公司;电热鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司;S-433D全自动氨基酸分析仪,德国Sykam公司;GCMSTQ8040气相色谱质谱联用仪,岛津中国有限公司;DFDRDJ50-1草果高效电能柜式烘干机,重庆地丰热能科技有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 样品干燥处理
草果样品洗净去除杂物后,分为2份,一份直接处理,分为鲜果全果(完整草果果实)和鲜果种仁(去皮),置于4 ℃冰箱备用;另一份采用草果高效电能柜式烘干机(无烟绿色干燥设备)进行干燥。干燥条件:将500 kg草果果实置于高效电能柜式烘干机中,高效集热器功率60 kW,风机箱6 kW,风量8 000 m3/h,设置升温模式为全速升温,物料曲线为45 ℃干燥3 h,60 ℃干燥12 h,70 ℃干燥20 h。干燥完成后分别处理,分成干果全果(完整草果果实)和干果种仁(去皮),备用。
1.3.2 水分含量测定
草果样品水分含量测定参考PRAMONO等[12]的方法略有改动,采用卤素水分测定仪测定样品的水分含量。准确称取2.000 g草果果粉样品均匀地平铺在加热托盘上,盖上盖子,水分测定仪自动“启动”键测定水分百分比,直至数值不变,仪器显示“结束”,记录数值,为样品的水分含量,每个样品重复测定3次取平均值。
1.3.3 色差值测定
草果样品粉碎后,分别采用色差仪分别测定样品的L*、a*、b*值。每个样品重复测定3次取平均值。
1.3.4 挥发油含量测定
草果样品粉碎后测定挥发油含量,测定方法参照GB/T 30385—2013《香辛料和调味品 挥发油含量的测定》。将草果样品粉碎过药典2号筛(孔径0.85 mm),分别称取鲜、干草果样品40.0 g,装入挥发油提取器中,加入纯水,用恒温电热套加热提取约4 h,至测定器中油量不再增加,收集挥发油,并计算挥发油含量。挥发油含量按公式(1)计算,以每100 g干样品中所含挥发油的毫升数表示:
(1)
式中:X,挥发油含量,mL/100 g;V,挥发油体积,mL;m,试样质量,g;ω,试样水分含量(质量分数)的数值。
1.3.5 游离氨基酸含量测定
游离氨基酸含量测定方法参照GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》。
1.3.6 挥发性香气成分测定
样品预处理:用正己烷将草果挥发油样品稀释200倍,经0.22 μm有机相滤膜后,置于进样瓶中,上机检测。
GC-MS分析:GC条件:进样口温度:250 ℃;载气流速:1.0 mL/min;进样模式:不分流;进样量:1.0 μL;升温程序:起始温度40 ℃,保持2 min,以3 ℃/min速率升温至75 ℃,以1.5 ℃/min速率升温至140 ℃,以10 ℃/min速率升温至230 ℃,保持2 min,以20 ℃/min速率升温至250 ℃,保持5 min。MS条件:EI离子源,离子源温度:230 ℃,接口温度:250 ℃;电离电能:70 eV;扫描质量数:30～450 m/z。
定性定量分析:质谱分析结果对照NIST 2014谱库检索,进行对比定性,采用峰面积归一化法确定挥发性香气成分相对含量。
1.4 数据分析
采用Microsoft Excel 软件进行整理统计,结果以平均值±标准差表示,采用IBM SPSS Statistics 25.0进行单因素ANOVA显著性差异分析,用Origin 2019软件绘制图表。
2 结果与分析
2.1 草果果实和种仁干燥前后理化指标分析
2.1.1 草果果实和种仁干燥前后水分含量
由图1可知,干燥前新鲜草果中水分含量较高,其中新鲜草果全果水分含量较高,为76.40%,新果种仁水分含量为61.17%,经无烟电烤草果绿色干燥技术干燥后,干果全果和干果种仁水分含量明显降低,水分含量分别为14.90%、15.55%。可见,新鲜草果全果和鲜果种仁干燥后水分含量明显降低。
图1 草果果实和种仁干燥前后水分含量
Fig.1 Moisture content of Amomum tsaokofruit and seed before and after drying
注:不同小写字母代表代表差异显著(P<0.05)(下同)。
2.1.2 草果果实和种仁干燥前后色差
采用色差仪测定4种草果样品的色差,L*为明亮值,a*为红绿值,b*为黄蓝度,L*值0～100表示从黑色到白色,a*值为正值时,值越大表示颜色越接近纯红色;a*=0时为灰色;a*为负值时,绝对值越大表示颜色越接近纯绿色。b*为正值时,值越大表示颜色越接近纯黄色;b*=0时为灰色;b*为负值时,绝对值越大表示颜色越接近纯蓝色[13]。由图2可知,新鲜草果全果和干果全果样品间L*值、a*值、b*值存在明显差异,干果全果样品的L*值、a*值、b*值明显高于鲜果全果,分别为71.73、6.34、18.69;新鲜草果种仁和干果种仁干样品间L*值差异显著,a*值、b*值差异不显著,其中干果种仁L*值较高,为69.45。由此说明,干燥后草果全果和种仁的L*值均会显著增加,全果的a*值、b*值也会显著增加,而干燥前后草果种仁的a*值、b*值变化不大。
图2 草果果实和种仁干燥前后色差
Fig.2 Color difference of Amomum tsaoko fruit and seed before and after drying
2.1.3 草果果实和种仁干燥前后挥发油含量
由图3可知,干燥前新鲜草果全果和鲜果种仁挥发油含量为0.67～1.40 mL/100 g,干燥后干果全果和干果种仁挥发油含量为2.50～3.19 mL/100 g,干燥前后草果全果和种仁挥发油含量差异明显。4种草果样品中挥发油含量由高到低依次是:干果种仁>干果全果>鲜果种仁>鲜果全果,含量分别为3.19、2.50、1.40、0.67 mL/100 g。相同质量条件下提取出的挥发油含量有所差异,可能是干燥前后草果水分含量不同所致。
图3 草果果实和种仁干燥前后挥发油含量
Fig.3 Essential oil content of Amomum tsaoko fruit and seed before and after drying
2.2 草果果实和种仁干燥前后游离氨基酸含量
2.2.1 草果果实和种仁干燥前后游离氨基酸组成及营养评价
氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸,是人体不可缺少的营养成分之一,也是衡量食物营养价值的重要指标之一,其种类、组成和含量直接影响到食品的香气与滋味等[14]。对干燥前后草果果实和种仁的游离氨基酸进行分析(表1)。4种草果样品中均检出了16种游离氨基酸,必需氨基酸有苏氨酸(Thr)、缬氨酸(Val)、蛋氨酸(Met)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、赖氨酸(Lys)、天冬氨酸(Asp)、丝氨酸(Ser),非必需氨基酸有谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)、甘氨酸(Gly)、酪氨酸(Tyr)、组氨酸(His)、精氨酸(Arg)、脯氨酸(Pro)。这说明,干燥前后草果果实和种仁中的游离氨基酸组分基本相似。普岳红等[15]利用氨基酸自动分析仪从云南盈江县不同产地草果中检测出了15种氨基酸,分别包括谷氨酸、天门冬氨酸、亮氨酸、精氨酸、缬氨酸、丝氨酸、组氨酸、蛋氨酸,但未检出胱氨酸、脯氨酸,这与本研究结果存在差异,可能是因为产地、海拔差异导致的。同样,陈玉芹等[16]也从马关县不同产地草果中检测出17种氨基酸,包含7种必需氨基酸和10种非必需氨基酸,与本研究相比略有差异,其原因可能是与草果产地有关。本研究中干燥前鲜果全果、鲜果种仁样品中检出16种游离氨基酸,而杨洪锦等[17]的研究中新鲜草果中仅检出9种氨基酸,包括苏氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、亮氨酸、甘氨酸等,与本研究存在差异,分析原因可能与草果产地有关。
表1 草果果实和种仁干燥前后的游离氨基酸
Table 1 Free amino acid of the A.tsaoko fruit and seed before and after drying
分类游离氨基酸含量/(g/100 g)鲜果全果鲜果种仁干果全果干果种仁苏氨酸(Thr)0.09±0.01c0.09±0.01c0.20±0.02b0.25±0.02a缬氨酸(Val)0.13±0.01c0.13±0.01c0.26±0.02b0.35±0.03a蛋氨酸(Met)0.02±0.01b0.02±0.01b0.02±0.01b0.04±0.01a异亮氨酸(Ile)0.09±0.01c0.09±0.01c0.19±0.02b0.26±0.02aEAA亮氨酸(Leu)0.20±0.01c0.20±0.01c0.40±0.04b0.55±0.05a苯丙氨酸(Phe)0.12±0.01c0.11±0.01c0.22±0.02b0.31±0.03a赖氨酸(Lys)0.14±0.01c0.14±0.01c0.32±0.02b0.42±0.04a天冬氨酸(Asp)0.22±0.01c0.22±0.01c0.46±0.04b0.59±0.04a丝氨酸(Ser)0.11±0.01c0.11±0.01c0.23±0.02b0.30±0.03a谷氨酸(Glu)0.37±0.03c0.36±0.02c0.72±0.08b1.09±0.14a丙氨酸(Ala)0.14±0.01c0.14±0.01c0.28±0.02b0.37±0.03a甘氨酸(Gly)0.12±0.01c0.11±0.01c0.24±0.02b0.32±0.03aNEAA酪氨酸(Tyr)0.09±0.01c0.09±0.01c0.17±0.01b0.21±0.02a组氨酸(His)0.04±0.01c0.04±0.01c0.10±0.01b0.13±0.01a精氨酸(Arg)0.24±0.02c0.24±0.01c0.45±0.05b0.68±0.08a脯氨酸(Pro)0.09±0.01c0.06±0.01c0.16±0.02b0.21±0.01aTAA2.21±0.13c2.19±0.06c4.44±0.41b6.05±0.57aEAA1.13±0.06c1.13±0.02c2.32±0.20b3.05±0.26aNEAA1.08±0.07c1.05±0.04c2.12±0.21b3.00±0.31aEAA/TAA0.51±0.01b0.52±0.01a0.52±0.01a0.51±0.01bEAA/NEAA1.05±0.01bc1.08±0.01ab1.09±0.02a1.02±0.02c
注：必需氨基酸(essential amino acid,EAA);非必需氨基酸(non-essential amino acids, NEAA);总氨酸(total amino acids,TAA);同行不同字母a～d表示不同组别间存在显著性差异(P<0.05)(下同)。
如表1所示,干燥前后草果果实和种仁中都含有丰富的必需氨基酸,其中干果种仁的9种必需氨基酸含量均高于鲜果全果、鲜果种仁、干果全果样品。9种必需氨基酸中天冬氨酸和亮氨酸2种氨基酸含量相对较高,鲜果全果天冬氨酸和亮氨酸含量均为0.22 g/100 g,鲜果种仁天冬氨酸和亮氨酸含量均为0.20 g/100 g,干果全果天冬氨酸和亮氨酸含量分别为0.46、0.40 g/100 g,干果种仁中天冬氨酸和亮氨酸含量分别是0.59、0.55 g/100 g。9种必需氨基酸中蛋氨酸含量最低,鲜果全果、鲜果种仁、干果全果样品中仅为0.02 g/100 g,干果种仁中为0.04 g/100 g。干燥前后草果果实和种仁中都含有丰富的非必需氨基酸,其中干果种仁的7种必需氨基酸含量均高于鲜果全果、鲜果种仁、干果全果样品。7种必需氨基酸中谷氨酸、精氨酸含量相对较高,鲜果全果、鲜果种仁样品中谷氨酸含量分别为0.37、0.36 g/100 g,精氨酸含量均为0.24 g/100 g,干果全果、干果种仁样品中谷氨酸含量分别为0.72、1.09 g/100 g,精氨酸含量分别为0.45、0.68 g/100 g。4种草果样品中总氨基酸含量为2.09～6.05 g/100 g,含量由高到低依次是:干果种仁>干果全果>鲜果全果/鲜果种仁。鲜果全果、鲜果种仁、干果全果、干果种仁这4种草果样品中必需氨基酸总含量分别为1.13、1.13、2.32、3.05 g/100 g,4种草果样品中非必需氨基酸总含量由高到低依次为干果种仁(3.00 g/100 g)>干果全果(2.12 g/100 g)>鲜果全果(1.08 g/100 g)/鲜果种仁(1.05 g/100 g)。由此可知,干燥前后草果全果和种仁中游离氨基酸含量存在明显差异,干燥后草果的游离氨基酸含量显著高于新鲜草果。根据联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)/世界卫生组织(World Health Organization, WHO)推荐的理想蛋白质模型,质量较好的蛋白质氨基酸组成为EAA/TAA值在0.4左右,EAA/NEAA值达到0.6以上[18]。4种草果样品中EAA/TAA值为0.51～0.52 g/100 g时,鲜果全果、鲜果种仁、干果全果、干果种仁这4种草果样品的EAA/NEAA值分别为1.05、1.08、1.09、1.02 g/100 g,EAA/NEAA值均达到了0.6以上,说明本研究中4种草果样品的氨基酸组成均达到了FAO/WHO的理想蛋白质标准,表明其均属于质量较好的蛋白质。
2.2.2 草果果实和种仁干燥前后呈味氨基酸分析
谷氨酸是典型的鲜味氨基酸,也是重要的香气前体物质,可作为食品增鲜剂,也可作为碳氮营养参与机体代谢,有较高的营养价值[19]。由图4可知,干燥前鲜果全果、鲜果种仁样品中鲜味氨基酸含量为0.59～0.60 g/100 g,干燥后干果全果、干果种仁样品中鲜味氨基酸含量为1.19～1.68 g/100 g,整体上干燥后草果中的鲜味氨基酸含量明显较高,且干果种仁的鲜味氨基酸含量最高,为1.68 g/100 g。可见,种仁在利用草果烹调肉类食物增香提鲜时发挥着重要作用。4种草果样品中甜味氨基酸含量为0.56～1.57 g/100 g,整体上干燥后干果全果、干果种仁样品的含量明显高于干燥前。苦味氨基酸方面,干燥前鲜果全果、鲜果种仁样品中苦味氨基酸含量为0.83～0.84 g/100 g,干燥后苦味氨基酸含量为1.65～2.29 g/100 g,整体上看干燥后草果中的苦味氨基酸含量明显较高,且干果种仁的苦味氨基酸含量最高。干燥后草果样品的芳香族氨基酸含量高于干燥前的草果样品,干燥后草果样品的芳香族氨基酸为0.39～0.52 g/100 g。由此说明,草果果实和种仁干燥前后的呈味氨基酸含量存在明显差异。
图4 草果果实和种仁干燥前后呈味氨基酸含量
Fig.4 Flavor amino acid contents of A.tsaoko fruit and seed before and after drying
2.3 草果果实和种仁干燥前后挥发油香气成分分析
2.3.1 挥发油香气成分的定性和相对含量分析
采用GC-MS对草果果实和种仁干燥前后的挥发油进行香气成分分析,结果见表2。4种草果挥发油样品中共检出27种香气成分,包括5种萜烯类、9种醇类、9种醛类、4种酯类。总体来看,4种草果挥发油样品中检出的香气成分数量和相对含量存在差异。其中鲜果全果、鲜果种仁、干果全果、干果种仁的挥发油样品中分别检出24、26、27、26种香气成分,干果全果挥发油中检出的香气成分较多,说明草果全果在干燥的过程中有新的挥发油香气成分生成。如表2所示,4种草果挥发油样品中检出共性香气成分22种,主要包括1,8-桉叶素、橙花醛、反-2-癸烯醛、2-苯基丁醛、α-水芹烯、香叶醛、香叶醇、α-松油醇、乙酸香叶酯、反-2-十二烯醛、反-橙花叔醇等。这与许倬卉等[20]的研究相类似,且本研究中检出的化合物均为草果中常见的香气成分[4]。1,8-桉叶素具有浓烈的桉树叶香气,是草果中主要的香气成分,1,8-桉叶素既是重要的香料,也可以用作中间体合成其他重要香料和药品[21]。但在本研究中鲜果全果和鲜果种仁挥发油中相对含量较高的香气成分为橙花醛,干燥后干果全果和干果种仁挥发油中相对含量较高的香气成分。其原因可能是本研究中草果样品采集地点与前人学者不一致,草果生长环境不同鲜果挥发油香气成分也有所不同,或与草果鲜果的成熟度有关。
表2 草果果实和种仁干燥前后的挥发油香气成分
Table 2 Volatile oil aroma components of the A.tsaoko fruit and seed before and after drying
序号保留时间/min化合物名称分子式CAS号匹配度相对含量/%鲜果全果鲜果种仁干果全果干果种仁16.08β-蒎烯C10H16127-91-3860.58±0.01a0.06±0.02b0.68±0.12a0.05±0.01b27.29α-水芹烯C10H1699-83-2981.26±0.02c5.39±1.18b6.80±0.81b9.13±0.15a38.341,8-桉叶素C10H18O470-82-69819.75±1.07b21.14±2.37b33.02±1.93a31.7±0.74a49.54α-蒎烯C10H1680-56-891ND0.10±0.01b0.14±0.01a0.14±0.01a59.94β-罗勒烯C10H1613877-91-393ND0.35±0.04b0.55±0.02a0.40±0.01b616.91反-2-辛烯醛C8H14O2548-87-0971.56±0.13a1.56±0.15a0.89±0.02b0.90±0.06b717.72α-荜登茄油烯C15H2417699-14-8880.03±0.01a0.01±0.01c0.02±0.01b0.01±0.01c818.81乙酸辛酯C10H20O2112-14-1830.03±0.01c0.10±0.02a0.06±0.01bND919.79癸醛C10H20O112-31-2950.09±0.01a0.06±0.01b0.06±0.01b0.06±0.01b1021.33(Z)-3-辛烯-1-醇乙酸酯C12H22O22497-23-6850.04±0.02b0.17±0.05a0.07±0.01b0.05±0.01b1122.23芳樟醇C10H18O78-70-6970.29±0.05a0.29±0.04a0.24±0.01ab0.19±0.01b1223.09辛醇C8H18O111-87-587NDND0.02±0.01a0.01±0.01b1324.584-萜烯醇C10H18O562-74-3960.84±0.14a0.54±0.02b0.70±0.03ab0.56±0.03b1427.42反-2-癸烯醛C10H18O3913-81-39513.69±0.20a11.22±0.33b8.74±0.26c7.93±0.48c1529.33香叶醛C10H16O5392-40-5977.58±0.64a6.42±0.63a7.42±0.53a7.96±0.71a1630.26α-松油醇C10H18O98-55-5962.45±0.43a1.64±0.10b2.17±0.12ab1.75±0.05b1732.47橙花醛C10H16O141-27-59230.46±2.90a28.64±2.86a17.17±0.52b19.12±1.52b1833.83乙酸香叶酯C12H20O2105-87-3961.51±0.16b3.02±0.79a1.33±0.09b1.27±0.03b1935.19香茅醇C10H20O106-22-992ND0.06±0.01c0.07±0.01b0.08±0.01a2037.712-苯基丁醛C10H12O2439-43-2956.14±0.47c9.87±0.69b11.32±0.76a11.05±0.07a2139.67香叶醇C10H18O106-24-1952.91±0.60a3.73±0.35a3.15±0.14a3.40±0.14a2240.44反-2-十二烯醛C12H22O20407-84-5975.10±0.41a2.18±0.38b1.79±0.17bc1.34±0.04c2346.02乙酸薄荷酯C12H22O289-48-5970.45±0.05a0.44±0.10a0.24±0.01b0.15±0.01b2446.52α-亚乙基-苯乙醛C10H10O4411-89-6991.64±0.16a1.00±0.11b1.03±0.05b0.92±0.06b2550.64α-甲基肉桂醛C10H10O101-39-3880.68±0.09d0.74±0.07c1.11±0.10a0.97±0.17b2651.63反-橙花叔醇C15H26O40716-66-3972.54±0.51a1.20±0.07b1.23±0.15b0.85±0.05b2753.23榄香醇C15H26O639-99-6940.24±0.05a0.04±0.01b0.06±0.01b0.02±0.01b
注：ND表示未检出。
为更清晰直观地展示4种草果挥发油样品香气成分差异情况,采用韦恩图进行分析(图5)。结合表2和图5可知,4种草果挥发油样品中共检测出的27种香气成分,共性成分有22种,4种草果挥发油样品无特有成分,仅在鲜果全果和鲜果种仁中均含有的香气成分有1种,为辛醇,鲜果种仁、干果全果、干果种仁中都含有的香气成分有3种,分别是α-蒎烯、β-罗勒烯、香茅醇,在鲜果全果、鲜果种仁、干果全果中中都含有的香气成分有1种,为乙酸辛酯。
图5 草果果实和种仁干燥前后挥发油香气成分的韦恩图
Fig.5 Venn diagram analysis of volatile oil aroma components in the Amomum tsaoko fruits and seeds before and after drying
由表2可知,草果果实和种仁干燥前后挥发油中相对含量较高的香气成分并不相同。其中鲜果全果和鲜果种仁挥发油中相对含量较高的香气成分为橙花醛,为30.46%、28.64%,其次是1,8-桉叶素、反-2-癸烯醛,而干果全果和干果种仁挥发油中相对含量较高的香气成分是1,8-桉叶素,为33.02%、31.70%,其次为橙花醛、2-苯基丁醛、反-2-癸烯醛。4种草果挥发油样品中,干果全果、干果种仁中1,8-桉叶素、2-苯基丁醛相对含量显著高于鲜果全果和鲜果种仁,而鲜果全果和鲜果种仁中反-2-辛烯醛、橙花醛、乙酸薄荷酯相对含量显著高于干果全果、干果种仁。4种草果挥发油样品相比,鲜果全果中α-荜登茄油烯、癸醛、反-2-癸烯醛、反-2-十二烯醛、α-亚乙基-苯乙醛、反-橙花叔醇、榄香醇的相对含量较高,鲜果种仁中乙酸辛酯、(Z)-3-辛烯-1-醇乙酸酯、乙酸香叶酯的相对含量较高,干果全果中α-蒎烯、β-罗勒烯、辛醇、α-甲基肉桂醛相对含量较高,干果种仁α-水芹烯、香茅醇的相对含量较高。4种草果挥发油样品中香叶醛、香叶醇相对含量均无显著差异。由此说明,4种草果挥发油样品相比,其相对含量除了香叶醛、香叶醇无显著差异以外,其他香气成分的相对含量均存在一定的差异。
2.3.2 挥发油香气成分种类分析
由图6-a可知,4种草果样品中挥发油香气成分主要是萜烯类、醇类、醛类、酯类。鲜果全果、鲜果种仁、干果全果、鲜果种仁中的挥发油香气成分均以醇类和醛类为主,其中鲜果全果、鲜果种仁中的醛类化合物相对含量明显较高,分别为66.94%、61.70%,干果全果和干果种仁的醛类、醇类化合物相对含量相接近,为49.53%、40.66%、50.24%、38.56%。如图6-b所示,4种草果样品中共检出的香气成分有5种萜烯类、9种醇类、9种醛类、4种酯类,其中,鲜果全果挥发油中检出的香气成分有3种萜烯类、8种醇类、9种醛类、4种酯类,鲜果种仁中检出的挥发油香气成分有5种萜烯类、8种醇类、9种醛类、4种酯类,干果全果挥发油中检出的香气成分有5种萜烯类、9种醇类、9种醛类、4种酯类,干果种仁中检出的挥发油香气成分有5种萜烯类、9种醇类、9种醛类、3种酯类。由此可知,4种草果样品中挥发油香气成分种类无明显差异,但其各类化合物数量存在一定差异,其中鲜果全果、干果全果中醇类、醛类、酯类数量相同,鲜果种仁中烯萜类化合物数量较多,干果全果、干果种仁中萜烯类、醇类、醛类化合物数量相同,而干果全果中酯类数量较多。
a-挥发油香气成分相对含量;b-挥发油香气成分数量
图6 草果果实和种仁干燥前后挥发油的香气成分分类
Fig.6 The classification for volatile oil aroma components of the Amomum tsaoko fruit and seed before and after drying
3 结论
对比分析草果果实和种仁干燥前后水分、色差、挥发油含量及游离氨基酸含量等指标变化,结果发现,经过无烟绿色干燥技术干燥后,新鲜草果水分含量明显降低,相同质量下草果干果中挥发油含量较高,草果全果和种仁的L*值均显著增加,全果的a*值、b*值也会显著增加,而干燥前后草果种仁的a*值、b*值变化不大;游离氨基酸含量方面,4种草果样品中均检出了16种游离氨基酸,总氨基酸含量为2.09～6.05 g/100 g,干燥前后草果果实和种仁中的游离氨基酸组分基本相似,呈味氨基酸含量存在明显差异;以水蒸气蒸馏法提取干燥前后草果果实和种仁的挥发油,采用GC-MS技术进行分析,共检出27种香气成分,包括5种萜烯类、9种醇类、9种醛类、4种酯类,干果全果挥发油中检出的香气成分较多,鲜果全果和鲜果种仁挥发油中相对含量最高的香气成分为橙花醛,为30.46%、28.64%,干果全果和干果种仁挥发油中相对含量最高的香气成分是1,8-桉叶素,33.02%、31.7%;从挥发油香气成分种类分析上看,4种草果样品中检出的挥发油香气成分有萜烯类、醇类、醛类、酯类,主要以醇类和醛类为主,但4种草果样品中挥发油香气成分的各类化合物数量存在一定差异。由此说明,干燥前后草果果实和种仁的水分、色差、挥发油含量存在一定的差异性,其游离氨基酸含量和挥发油香气成分既有共性又有一定的差异性。该研究结果可为新鲜草果果实和种仁、干燥草果果实和种仁的开发利用提供理论依据,也可为原产地加工干燥过程草果质量控制提供一定的参考依据。
[1] 杨庆宽, 周铁生, 孔繁浩, 等.鲜、干草果精油化学成分及香气味的研究[J].香料香精化妆品, 1994(1):1-5.YANG Q K, ZHOU T S, KONG F H, et al.Study on chemical composition and aroma of essential oil from fresh and dried fruits[J].Flavour Fragrance Cosmetics, 1994(1):1-5.
[2] 韩林, 汪开拓, 王兆丹, 等.草果精油的化学组成、抗氧化及抑菌活性研究[J].食品工业科技, 2013, 34(14):152-155.HAN L, WANG K T, WANG Z D, et al.Chemical composition, antioxidant and antibacterial activities of the essential oil from Amomum tsaoko[J].Science and Technology of Food Industry, 2013, 34(14):152-155.
[3] 练强, 杨毅, 吴莲张.怒江草果产业发展存在的问题及对策[J].现代农业科技, 2020(20):234-235.LIAN Q, YANG Y, WU L Z.Problems and countermeasures of Nujiang Amomum tsao-ko industry development[J].Modern Agricultural Science and Technology, 2020(20):234-235.
[4] 梁淼, 张祉敏, 吴雅健, 等.辛香料草果的研究及精油应用进展[J].食品工业科技, 2023, 44(2):427-435.LIANG M, ZHANG Z M, WU Y J, et al.Progress on research of spice Amomum tsaoko and application of its essential oil[J].Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(2):427-435.
[5] HE X F, ZHANG X K, GENG C G, et al.Tsaokopyranols A-M, 2, 6-epoxydiarylheptanoids from Amomum tsaoko and their α-glucosidase inhibitory activity[J].Bioorganic Chemistry, 2020, 96:103638.
[6] 张雪研, 舒娟, 范江平, 等.草果挥发油的化学成分、生物活性及应用研究进展[J].食品与发酵科技, 2023, 59(5):81-86.ZHANG X Y, SHU J, FAN J P, et al.Chemical composition, biological activities and application progress of volatile oil from Amomum tsaoko[J].Food and Fermentation Science &Technology, 2023, 59(5):81-86.
[7] 和俊才, 林毅, 吴桂苹, 等.草果酱制备工艺的响应面法优化及挥发性风味成分分析[J].热带农业科学, 2022, 42(6):88-96.HE J C, LIN Y, WU G P, et al.Optimization of preparation technology by response surface methodology and analysis of volatile flavor components of Amomum tsaoko sauce[J].Chinese Journal of Tropical Agriculture, 2022, 42(6):88-96.
[8] 薛亚杰, 胡荣锁, 姚美芹, 等.草果理化特性分析及其速溶茶饮调配[J].食品工业, 2023, 44(4):5-10.XUE Y J, HU R S, YAO M Q, et al.Physicochemical properties and instant tea preparation of Amomum tsaoko[J].The Food Industry, 2023, 44(4):5-10.
[9] CHEN G, LI J, SUN Z W, et al.Rapid and sensitive ultrasonic-assisted derivatisation microextraction (UDME) technique for bitter taste-free amino acids (FAA) study by HPLC-FLD[J].Food Chemistry, 2014, 143:97-105.
[10] 吕春茂, 刘畅, 孟宪军, 等.苹果渣发酵过程中游离氨基酸和挥发性香气成分分析[J].食品科学, 2014, 35(18):146-150.LYU C M, LIU C, MENG X J, et al.Analysis of free amino acids and aroma components in fermented apple pomace[J].Food Science, 2014, 35(18):146-150.
[11] 谷风林, 张林辉, 房一明, 等.云南不同地区草果物理性状、精油含量及组成分析[J].热带作物学报, 2018, 39(7):1440-1446.GU F L, ZHANG L H, FANG Y M, et al.Analysis of physical properties, essential oil content and composition of Amomum tsao-ko from different origins of Yunnan[J].Chinese Journal of Tropical Crops, 2018, 39(7):1440-1446.
[12] PRAMONO E K, TAUFAN A, NOVRINALDI, et al.Performance tests of loadcell as real-time moisture content sensor:Case study Moringa oleifera leaves drying[J].IOP Conference Series, : Earth and Environmental Science, 2022, 1024(1):012018.
[13] 吴雅璐. 不同干燥方法对花椒叶色泽、挥发性物质及抗氧化性的影响[D].临汾:山西师范大学, 2019.WU Y L.The effects of different drying methods on the color, volatile matter and antioxidant activity of Zanthoxylum bungeanum leaves[D].Linfen:Shanxi Normal University, 2019.
[14] 井然, 冯雷, 陈丽梅.茶叶中游离氨基酸分析方法的研究进展[J].安徽农业科学, 2010, 38(17):9186-9187;9210.JING R, FENG L, CHEN L M.Research progress in methods for analyzing free amino acid content in tea[J].Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2010, 38(17):9186-9187;9210.
[15] 普岳红, 杨永红, 吴德喜, 等.云南盈江县不同产地草果氨基酸和矿质营养元素分析[J].亚热带植物科学, 2015, 44(4):293-296.PU Y H, YANG Y H, WU D X, et al.Determination of amino acid and mineral elements in Amomum tsaoko from different provenances in Yingjiang, Yunnan[J].Subtropical Plant Science, 2015, 44(4):293-296.
[16] 陈玉芹, 史文斌, 禇勇, 等.马关县不同产地草果氨基酸组成与分析[J].食品安全质量检测学报, 2022, 13(18):6090-6096.CHEN Y Q, SHI W B, ZHE Y, et al.Amino acid composition and analysis of Amomum tsaoko from different producing areas in Maguan County[J].Journal of Food Safety &Quality, 2022, 13(18):6090-6096.
[17] 杨洪锦, 吴长喜, 田应菊, 等.新鲜草果营养成分及风味物质分析[J].食品工业科技, 2024,45(20):271-278.YANG H J,WU C X,TIAN Y J, et al.Analysis of nutrient composition and flavor substances of fresh Amomum tsaoko[J].Science and Technology of Food Industry, 2024,45(20):271-278.
[18] PELLETT P L, YONG V R.Nutritional evaluation of protein foods[M].Tokyo:The United National University Publishing Company, 1980.
[19] 孙灵霞. 八角茴香对卤鸡肉挥发性风味的影响及其作用机制[D].西安:陕西师范大学, 2014.SUN L X.The effect of star anise on the volatile flavor of stewed chicken and its mechanism[D].Xi′an:Shaanxi Normal University, 2014.
[20] 许倬卉, 杨绍兵, 杨天梅, 等.不同干燥程度草果果实形态及种仁挥发油的变化规律[J].中国调味品, 2021, 46(10):21-26.XU Z H, YANG S B, YANG T M, et al.The changes of fruit morphology of Amomum tsaoko with different drying degrees and volatile oil of seed kernel[J].China Condiment, 2021, 46(10):21-26.
[21] 胡智慧, 白佳伟, 杨文熙, 等.新鲜草果中关键香气成分的分析[J].食品科学, 2020, 41(16):173-178.HU Z H, BAI J W, YANG W X, et al.Identification of the key odorants in fresh Amomum tsaoko fruit[J].Food Science, 2020, 41(16):173-178.