胡思卓，徐圓融，廖梅吉，王丹鳳，焦順山

(上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院 食品科學(xué)與工程系，上海 200240)

射頻加熱處理對(duì)辣椒粉辣度的影響研究

胡思卓，徐圓融，廖梅吉，王丹鳳，焦順山*

(上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院 食品科學(xué)與工程系，上海 200240)

采用新型射頻加熱技術(shù)對(duì)辣椒粉進(jìn)行處理，探討不同射頻處理?xiàng)l件對(duì)辣椒粉中辣椒素類物質(zhì)含量和辣度的影響，并進(jìn)一步研究辣椒粉不同初始水分含量的影響。研究結(jié)果表明：射頻處理(70～90 ℃，0～5 min)對(duì)辣椒粉中辣椒素類物質(zhì)含量及辣度沒(méi)有顯著性影響(p>0.05)，且不同初始水分活度(0.40，0.54，0.71)對(duì)其影響也不明顯。該研究結(jié)果表明射頻處理可以很好地保留辣椒粉的辣度，射頻殺菌技術(shù)在辣椒粉殺菌方面具有良好的應(yīng)用前景。

辣椒粉；射頻；水分活度；辣椒素；辣度

辣椒粉由于加工及運(yùn)輸過(guò)程中的各種問(wèn)題，極易造成其微生物含量超標(biāo)[1]。常用的殺菌方法包括化學(xué)熏蒸、輻照、高壓蒸汽等[2]，但是這些方法都存在一定的弊端。射頻是一種新型食品加工技術(shù)，具有快速與整體加熱的特點(diǎn)[3]。目前，射頻技術(shù)在食品殺菌領(lǐng)域已被大量研究，尤其是針對(duì)低水分食品的殺菌研究，如辣椒粉、奶粉、花生醬、杏仁等[4-7]。另有研究表明：射頻殺菌過(guò)程中，除溫度和時(shí)間會(huì)對(duì)殺菌效果產(chǎn)生影響外，物料的初始水分活度也會(huì)影響射頻殺菌效果[8]。

辣椒素也叫辣椒堿，是辣椒中含有的一種極其辛辣的香草酰胺類生物堿[9]，提供了90%以上的辣感和熱感[10]，其中主要成分為辣椒素和二氫辣椒素，占辣椒素總量的90%以上[11]。辣度是評(píng)價(jià)辣椒品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，辣椒素類物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)通常較為穩(wěn)定，但不同處理方法對(duì)辣椒中辣椒素類物質(zhì)含量的影響也有所不同[12，13]。目前，關(guān)于射頻處理對(duì)辣椒粉辣度的影響未有研究報(bào)道。因此，文章將重點(diǎn)研究射頻處理對(duì)不同水分活度的辣椒粉中辣椒素類物質(zhì)含量及其辣度的影響。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)所用辣椒粉為陜西寶雞德有鄰食品有限公司標(biāo)細(xì)辣椒粉。

高效液相色譜儀(Surveyorplus, Thermo Scientific)，色譜柱為XbridgeTMC18(5 μm，4.6 mm×250 mm)。

射頻加熱設(shè)備(GJD-6A-27-JY，河北華氏紀(jì)元高頻設(shè)備有限公司)的最大加熱功率為12 kW，頻率為27.12 MHz，包括內(nèi)置熱風(fēng)系統(tǒng)和嵌入式傳送帶。

射頻加熱裝置的示意圖，見(jiàn)圖1[14]。

圖1 射頻加熱實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

上極板垂直高度可以調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)不同的射頻加熱速率。射頻處理過(guò)程中辣椒粉的溫度變化可通過(guò)光纖溫度傳感器(ThermAgile-RD Optsensor，西安和其光電科技有限公司)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 辣椒粉樣品準(zhǔn)備

辣椒粉原樣水分含量為7.0%(w.b.)，水分活度為0.40。為制備不同水分活度(0.54,0.71)的辣椒粉，將25.00,75.00 g去離子水分別均勻噴灑于400.00 g辣椒粉原樣中，噴灑過(guò)程中不斷用手持?jǐn)嚢铏C(jī)攪拌樣品，攪拌均勻后用保鮮膜密封，在4 ℃冰箱靜置24 h以上并不斷攪拌，使水分在整個(gè)辣椒粉中達(dá)到平衡狀態(tài)。配制的兩種水分活度的辣椒粉對(duì)應(yīng)的水分含量分別為12.5%和20.9%。

1.2.2 射頻加熱處理

為得到較快的加熱速率及較好的加熱均勻性，根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，射頻腔體內(nèi)上下電極板間距設(shè)置為9.5 cm。本實(shí)驗(yàn)用長(zhǎng)方體形狀的聚丙烯盒子(16.0×10.5×6.8 cm3，L×W×H)來(lái)盛放物料，為減少射頻加熱不均勻帶來(lái)的影響[15]，并方便取樣檢測(cè)其辣椒素含量，采用較小的圓柱形聚丙烯塑料容器(6.8 cm Dia.×3.4 cm H)來(lái)盛放用來(lái)檢測(cè)的樣品，該圓柱形容器放于長(zhǎng)方體盒子的幾何中心位置。裝滿辣椒粉的長(zhǎng)方體盒子放置于上下極板中間位置進(jìn)行射頻加熱。光纖溫度傳感器小心插入圓柱形容器中心位置檢測(cè)射頻加熱過(guò)程中其溫度變化。根據(jù)前期射頻殺菌效果研究及Kim等的研究，本實(shí)驗(yàn)采用射頻處理的溫度范圍為70～90 ℃，保持時(shí)間為0～5 min。射頻加熱處理后的辣椒粉快速冷卻后放于4 ℃冰箱待用。

1.2.3 辣椒素和二氫辣椒素含量測(cè)定(HPLC法)

1.2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別稱取10 mg辣椒素(純度98%)和二氧辣椒素(純度98%)樣品，放入經(jīng)甲醇洗滌過(guò)的燒杯中，加入少量甲醇溶解，之后將溶液轉(zhuǎn)入10 mL容量瓶中，用甲醇定容，作為標(biāo)準(zhǔn)貯備液。再分別量取l mL辣椒素和二氫辣椒素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，并分別置入10 mL容量瓶中，加甲醇稀釋至刻度，搖勻，作為標(biāo)準(zhǔn)溶液。配成濃度為0.1 mg/mL的辣椒素和二氫辣椒素的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，密封后放于4 ℃冰箱中備用。

1.2.3.2 樣品處理

準(zhǔn)確稱取4.0000 g樣品于100 mL燒杯中，加入25 mL甲醇和四氫呋喃(1∶1)混合溶液，用保鮮膜封口后放入超聲波設(shè)備中，60 ℃水浴條件下提取30 min。然后過(guò)濾、收集提取后的溶液，并將濾渣連同濾紙重新加入25 mL甲醇和四氫呋喃(1∶1)混合溶液，相同條件下超聲提取10 min，收集濾液，再重復(fù)一次上述操作。將3次過(guò)濾收集的濾液合并，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在70 ℃條件下濃縮至25 mL左右，并轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用甲醇和四氫呋喃(1∶1)混合溶液定容至50 mL，最后用0.45 μm濾膜過(guò)濾，待測(cè)。

1.2.3.3 色譜條件

流動(dòng)相為甲醇∶水為35∶65(V/V)，流速1.0 mL/min，柱溫30 ℃，UV檢測(cè)器檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm，進(jìn)樣量10 μL。

1.2.3.4 辣椒素含量

辣椒素和二氫辣椒素含量通過(guò)下式計(jì)算：

式中：X為試樣中辣椒素或二氫辣椒素的含量(mg/g)；C為由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查到的辣椒素或二氫辣椒素的含量(mg/g)；V為樣品定容體積(mL)；M為樣品質(zhì)量(g)；A為辣椒素或二氫辣椒素標(biāo)樣純度。

辣椒素類物質(zhì)總量(mg/g)=(X1+X2)/90%。

式中：X1和X2分別為試樣中辣椒素或二氫辣椒素的含量(mg/g)；90%為實(shí)驗(yàn)中辣椒素或二氫辣椒素占辣椒中所有辣椒素總量的比例。

1.2.3.5 辣度(SHU)

SHU=(X1+X2)×1.61×104+[(X1+X2)/90%]×10%×9.3×103。

式中∶X1為試樣中辣椒素含量(mg/g)；X2為試樣中二氫辣椒素含量(mg/g)；1.61×104是相當(dāng)于1 mg辣椒素的辣度，辣椒中辣椒素與二氫辣椒素含量以90%來(lái)計(jì)算，其余10%的辣椒素類物質(zhì)辣度以降二氫辣椒素的辣度(SHU=9.3×103)計(jì)算。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

所有辣椒素類物質(zhì)含量均以辣椒粉干基狀態(tài)換算得出，所有處理及檢測(cè)均重復(fù)3次，數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 9.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(p=0.05)。

2 結(jié)果與討論

2.1 射頻加熱升溫曲線

不同初始水分活度辣椒粉的射頻加熱曲線見(jiàn)圖2。

圖2 不同水分活度辣椒粉的射頻處理升溫曲線

在射頻加熱過(guò)程中，其溫度隨加熱時(shí)間幾乎呈線性升高趨勢(shì)，且射頻加熱速率受物料初始水分活度影響明顯，以升溫到70 ℃為例，水分活度為0.40的辣椒粉原樣需要28 min，而水分活度為0.54，0.71的辣椒粉分別只需要大約4，2 min。本研究所用水分活度為0.40,0.54,0.71的辣椒粉對(duì)應(yīng)水分含量分別為7.0%,12.5%,20.9%。射頻加熱是一種介電加熱方式，而水分子是極性分子，因此，在一定范圍內(nèi)隨著物料水分含量的增加，物料的介電特性也會(huì)發(fā)生變化(通常損耗因子會(huì)增加)，從而導(dǎo)致加熱速率變快。Jeong等[16]研究比較了射頻處理紅辣椒粉(水分含量為11.2%～18.9%)的升溫速率，發(fā)現(xiàn)水分含量在11.2%～16.0%時(shí)，射頻加熱速率隨著水分含量的升高而明顯增加；然而，當(dāng)水分含量大于16.0%時(shí)，其升溫速率增加不明顯甚至降低。Zhang等[17]研究了射頻對(duì)不同初始水分含量(10%～30%)花生仁的升溫曲線，結(jié)果同樣表明在水分含量過(guò)高時(shí)，加熱速率反而會(huì)降低。

2.2 射頻處理對(duì)辣椒粉原樣中辣椒素類物質(zhì)含量的影響

辣椒粉原樣(aw=0.40)在射頻加熱到70,80,90 ℃條件下分別保留0,1,5 min，與未處理辣椒粉樣品相比，辣椒素、二氫辣椒素以及辣椒素類物質(zhì)總量出現(xiàn)一定程度的減少，但并無(wú)顯著性降低(p>0.05)，見(jiàn)圖3。說(shuō)明辣椒素類物質(zhì)的性質(zhì)較為穩(wěn)定，對(duì)射頻加熱處理不太敏感。

圖3 射頻處理對(duì)辣椒粉原樣(aw=0.40)

張英蕾等研究了不同滅菌方法(加熱、微波和臭氧)對(duì)辣椒粉中辣椒素類物質(zhì)穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明在加熱滅菌過(guò)程中，溫度(120～140 ℃)對(duì)辣椒素類物質(zhì)穩(wěn)定性影響顯著，而加熱時(shí)間對(duì)其影響不顯著；王燕等分析了烤制加工過(guò)程中辣椒素類物質(zhì)的穩(wěn)定性，結(jié)果表明烤制加熱溫度(80～180 ℃)和時(shí)間(2～16 min)對(duì)辣椒素類物質(zhì)影響均顯著(p<0.01)，但是辣椒素類物質(zhì)的含量在溫度超過(guò)130 ℃之后開(kāi)始出現(xiàn)明顯的降低，且隨后在160～180 ℃出現(xiàn)大幅度降低?？梢?jiàn)，辣椒素類物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，只有長(zhǎng)時(shí)間高溫處理才會(huì)造成其含量顯著降低。

2.3 射頻處理對(duì)不同水分活度辣椒粉中辣椒素類物質(zhì)及辣度的影響

表1 射頻加熱處理對(duì)不同水分活度的辣椒粉中辣椒素類物質(zhì)及辣度的影響Table 1 Effects of radio frequency heating treatment on capsaicin concentration and pungency degree of red chili powder with different initial water activities

續(xù) 表

注：同一行相同的小寫(xiě)字母表示均值沒(méi)有顯著性差異(p>0.05)。

由表1可知，射頻處理后不同水分活度的辣椒粉中辣椒素和二氫辣椒素含量均有所減少，隨著水分活度的增加，相同射頻條件處理后辣椒素類物質(zhì)含量有所增加，但并沒(méi)有顯著性增加，該結(jié)果表明物料不同初始水分活度對(duì)其沒(méi)有顯著性影響。射頻加熱處理對(duì)不同水分活度辣椒粉辣度的影響與對(duì)辣椒素類物質(zhì)總量的影響基本一致，見(jiàn)表2。

表2 射頻處理對(duì)不同水分活度辣椒粉辣度的影響Table 2 Effects of radio frequency treatment on pungency degree of red chili powder with different initial water activities

注：同一行相同的小寫(xiě)字母表示均值沒(méi)有顯著性差異(p>0.05)。

本研究所選取的辣椒粉原樣辣度(SHU)系數(shù)為83509，射頻處理后的各個(gè)水分活度的辣椒粉辣度系數(shù)范圍為84305～73788，參照王燕等[18]對(duì)辣椒素分析方法及辣度分級(jí)的研究，可確定該辣椒粉辣度與品種為Santake和Thai的辣椒同屬于50000～100000(SHU)級(jí)別。根據(jù)我們前期對(duì)射頻殺菌效能的研究，射頻處理(90 ℃，5 min)可以殺滅絕大部分的致病菌(沙門(mén)氏菌和蠟樣芽孢桿菌)及其芽孢，且高水分活度更有利于殺滅致病微生物。而本研究結(jié)果表明射頻處理(70～90 ℃，0～5 min)對(duì)辣椒粉辣椒素類物質(zhì)及辣度沒(méi)有顯著影響，且不同初始水分活度對(duì)其影響也不顯著，因此，射頻殺菌技術(shù)在辣椒粉及其他粉狀調(diào)味品殺菌方面具有很大的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用潛力。

3 結(jié)論

本文重點(diǎn)研究射頻處理對(duì)不同初始水分活度辣椒粉中辣椒素類物質(zhì)含量及辣度的影響，結(jié)果表明射頻處理(70～90 ℃，0～5 min)不會(huì)對(duì)辣椒粉中辣椒素、二氫辣椒素和辣椒素類物質(zhì)含量造成顯著性影響，且不同初始水分活度對(duì)其影響也不顯著。辣椒素類物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)射頻處理不太敏感。本研究結(jié)果表明：射頻殺菌處理不會(huì)對(duì)辣椒粉辣度產(chǎn)生顯著影響，該研究對(duì)于建立辣椒粉射頻殺菌模型具有一定的指導(dǎo)意義。

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Research on Effects of Radio Frequency Heating Treatment on Pungency Degree of Red Chili Powder

HU Si-zhuo, XU Yuan-rong, LIAO Mei-ji, WANG Dan-feng, JIAO Shun-shan*

(Department of Food Science and Engineering,School of Agriculture and Biology,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China)

Investigate the effects of radio frequency heating treatment on capsaicin concentration and pungency degree of red chili powder, and further explore the influence of different initial water content of red chili powder. The results show that radio frequency treatment(70～90 ℃,0～5 min) has no significant (p>0.05) influence on capsaicin concentration and pungency degree of red chili powder, and different initial water content (0.40,0.54,0.71) of red chili powder also has no significant influence.It indicates that radio frequency treatment can retain the pungency degree of red chili powder well, and radio frequency pasteurization technology has great application potential to control pathogens in red chili powder.

red chili powder;radio frequency;water activity;capsaicin;pungency degree

2017-02-15 *通訊作者

國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(31401538)；教育部第48批留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目；上海交通大學(xué)青年教師科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目

胡思卓(1992-)，女，湖北孝感人，碩士，主要從事新型食品加工及貯藏技術(shù)方面的研究； 焦順山(1983-)，男，河南新鄉(xiāng)人，副教授，博士，主要從事新型食品加工及貯藏技術(shù)方面的研究。

TS264.2

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.07.001

1000-9973(2017)07-0001-05