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        基于非線性泛函理論的火鍋底料風(fēng)味特征組分分析

        2020-06-19 01:39:06
        中國調(diào)味品 2020年6期
        關(guān)鍵詞:底料醛類醇類

        吳 杰

        (重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院,重慶 402160)

        非線性泛函分析屬于數(shù)學(xué)中的新分支,近年來隨著科技進(jìn)步,非線性泛函分析發(fā)展迅速,并在科學(xué)研究中獲得了極為廣泛的應(yīng)用[1]。除了非線性泛函的數(shù)學(xué)手段之外,這一學(xué)科貫穿了哲學(xué)中的特殊與一般、對立與統(tǒng)一、量變與質(zhì)變、否定之否定的研究思想。本文對于火鍋底料物質(zhì)成分、含量的研究基于非線性泛函分析的思路來進(jìn)行[2,3]。通過對火鍋底料成分、火鍋底料風(fēng)味特征影響程度的大小確定主要特征成分。

        火鍋是我國獨(dú)特的一種美食,因?yàn)槌煞值牟煌蛊渚哂懈魇斤L(fēng)味?;疱佁貏e的口感和香味獲得了巨大的消費(fèi)群體[4]。在四川、重慶等地,更是具有大批的火鍋擁躉者。不同火鍋的風(fēng)味主要取決于湯鹵、烹煮工藝、油脂含量、香料等[5]。本文運(yùn)用蒸餾萃取法對火鍋中的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行提取,避免火鍋樣品在轉(zhuǎn)移過程中的溶劑損失,減小誤差;另外,還可以很大程度上節(jié)省萃取試劑,節(jié)約成本。從以往的文獻(xiàn)來看,Gracia P Blanch對果酒醋的成分進(jìn)行了分析,分離出61種揮發(fā)性成分;劉洋等對三鮮火鍋的湯料進(jìn)行研究,表明海底撈火鍋底料的香氣成分中含有90余種物質(zhì)[6]。本文采用主成分分析的方法,首先對影響火鍋底料成分較大的物質(zhì)進(jìn)行分類,選取了四川、重慶等地有代表性的火鍋底料進(jìn)行主成分分析,接下來對影響火鍋底料風(fēng)味特征的主要物質(zhì)提取,歸類后,作為火鍋底料的配制和風(fēng)味控制的理論依據(jù)和參考指標(biāo)[7]。

        1 材料與方法

        1.1 材料和儀器

        材料:渝城老媽紅湯底料(S1)、渝城老媽菜籽油底料(S2)、渝城紅湯紅香底料(S3)、四川丹丹菜籽油底料(S4)、川城麻辣底料(S5)、川德牛油底料(S6)。

        試劑:二氯甲烷(AID)、無水硫酸鈉(AID),青島市科龍?jiān)噭┯邢薰尽?/p>

        儀器:蒸餾-萃取設(shè)備 吉林通化器械設(shè)備有限公司;GC2010氣相色譜-質(zhì)譜儀 日本島津公司。

        1.2 提取方法

        采用SDE法分別對6種火鍋底料中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行提取。步驟如下:首先稱取90 mL樣品溶液,置于A端圓底燒瓶與盛有二氯甲烷的B端圓底燒瓶中,分別進(jìn)行加熱,樣品液需要煮沸加熱至120 ℃,萃取過程于水浴鍋中進(jìn)行,將樣品液加熱至65 ℃條件下進(jìn)行萃取[8]。萃取后的溶液用無水硫酸鈉進(jìn)行干燥,并將萃取液濃縮至2 mL容量,為后續(xù)的測定做準(zhǔn)備[9]。

        色譜條件:色譜柱型號Rtx-5,進(jìn)樣量1 mL,進(jìn)樣口溫度230 ℃,設(shè)定氦氣流速為1.0 mL/min,設(shè)定溫度初始值為60 ℃,升溫梯度設(shè)定為5 ℃/min,直至160 ℃,后續(xù)的升溫梯度設(shè)定為10 ℃/min,直至230 ℃為止,恒溫保存時(shí)間為10 min[10]。

        質(zhì)譜條件:EI離子源溫度為250 ℃;施加70 eV電子能量;掃描區(qū)間為40~350 m/z;分析延時(shí)4.5 min。

        本文采用兩個(gè)并列條件作為主成分的選取標(biāo)準(zhǔn):特征值大于1的成分;達(dá)到80%以上累積貢獻(xiàn)率的成分。將各主成分的得分?jǐn)?shù)值繪制成曲線以便直觀反映不同火鍋底料的風(fēng)味物質(zhì)信息。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 火鍋底料中揮發(fā)性物質(zhì)含量分析

        測定6種火鍋底料樣品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),通過GC-MS分析,在6種火鍋底料樣品中檢測出的共同物質(zhì)包括12種,分別為石竹烯、茴香腦、γ-萜品烯、3-亞甲基-6-(1-甲基乙基)環(huán)己烯、羅勒烯、莰烯、月桂烯、α-蒎烯、棕櫚酸甲酯、乙酸芳樟酯、(-)-4-萜品醇、芳樟醇。由于火鍋底料的配方差異、熬制條件的差異、香料加入量的差異造成了火鍋底料口味的不同,對各樣品中的風(fēng)味成分分析的結(jié)果如下:S1中包含7種特有成分α-衣蘭油烯、β-瑟林烯、3-環(huán)己二烯、1,3,5,5-四甲基-1 桂醛、2,3,4-三甲基正己烷、苯丙醛、十七醇;S2中包含2種特有成分3-呋喃甲醛、4-乙基環(huán)乙醇;S3中包含3種特有成分香茅烯、香葉基丙酮、桃金娘烯醛;S4中包含有8種特有成分十一烷、亞油脂乙酸、2-癸酮、2-莰酮、茴香醛、(E)-2-庚烯醛、γ-萜品烯、2-辛醇;S5中含有2種特有成分甲基丙烯基二硫醚、乙酸苯乙酯;S6中包含多達(dá)10種特有成分十三(碳)烯醛、2-苯基巴豆醛、肉豆蔻酸乙酯、2-庚醇、異丁酸香茅酯、對甲氧基肉桂酸乙酯、1-十四烯、α-長葉蒎烯、α-丁子香烯、欖香素。選取樣品3的成分制成離子流圖,見圖1。根據(jù)各類物質(zhì)進(jìn)行分類,揮發(fā)性物質(zhì)類別為醇類、醛類、酮類、酯類、烴類及其他有機(jī)化合物。

        圖1 樣品3中的揮發(fā)性物質(zhì)總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in Sample 3

        2.1.1 醇類化合物

        在眾多火鍋底料揮發(fā)性物質(zhì)中,醇類化合物是重要組分之一,火鍋底料中的脂肪類物質(zhì)進(jìn)行氧化分解就能生成醇類化合物。在所有6種火鍋底料中包含的醇類化合物主要有:(-)-4-萜品醇和芳樟醇,這兩種醇類化合物對火鍋風(fēng)味能夠產(chǎn)生一定作用,其中(-)-4-萜品醇有淡淡的胡椒香氣,主要存在于魚腥草、肉豆蔻等植物中;芳樟醇的香氣則類似于柑橘香和木青香氣,根據(jù)其揮發(fā)源的不同而有不同的香氣,芳樟醇主要存在于各類天然香料中。6種火鍋底料樣品中揮發(fā)性物質(zhì)種類見表1。

        表1 6種火鍋底料樣品中揮發(fā)性物質(zhì)種類一覽Table 1 A list of volatile components in six kinds of hotpot seasoning samples

        2.1.2 醛類化合物

        在6種火鍋底料樣品中的醛類化合物包括:檸檬醛、苯甲醛和反式-2,4-癸二烯醛。6個(gè)碳原子以上典型直鏈型醛類可由油脂類物質(zhì)中的脂肪酸經(jīng)過降解產(chǎn)生;而反式-2,4-癸二烯醛則是亞油酸類化合物經(jīng)過氧化反應(yīng)后的典型產(chǎn)物,該醛類帶有脂肪氣息;苯甲醛則能揮發(fā)出與杏仁、堅(jiān)果和水果等類似的香氣。主要揮發(fā)源來自于火鍋底料中的陳皮、肉桂、良姜和丁香等香料。

        2.1.3 酯類化合物

        酯類主要由酯化反應(yīng)生成,反應(yīng)物通常是醇類有機(jī)化合物與酸類化合物。在6種火鍋底料樣品中酯類化合物主要包括:乙酸芳樟酯及棕櫚酸甲酯兩種。在大部分的火鍋底料中通常都含有紅花椒物料,這種物料能產(chǎn)生乙酸芳樟酯,該物質(zhì)有濃郁的柑橘香味。在火鍋底料的熬制過程中會(huì)產(chǎn)生大量油脂,能夠產(chǎn)生高分子量酯類。棕櫚酸甲酯很可能通過甲酯化反應(yīng)而產(chǎn)生[11]。

        2.1.4 烴類及其他化合物

        6種火鍋底料所包含揮發(fā)性物質(zhì)中的烴類及其他化合物主要是萜烯類化合物,如石竹烯、γ-萜品烯、羅勒烯、月桂烯、3-亞甲基-6-(1-甲基乙基)環(huán)己烯、莰烯、α-蒎烯。它們的產(chǎn)生主要是由于脂肪酸中的烷氧自由基發(fā)生斷裂[12]。這類化合物對火鍋底料具有一定的風(fēng)味貢獻(xiàn)。烯烴類化合物閾值較低,對火鍋底料的風(fēng)味有一定影響。如γ-萜品烯帶有類似于柑橘和檸檬的香氣;草藥氣味則來自于α-蒎烯;莰烯能夠發(fā)出淡淡的熏臭味;3-亞甲基-6-(1-甲基乙基)環(huán)己烯主要在山奈中;能夠產(chǎn)生木香氣味的是月桂烯;而羅勒烯可以產(chǎn)生草藥和辛香味。在烴類化合物中還能發(fā)現(xiàn)有一些直鏈烴化合物存在,主要因?yàn)楦邷刈饔卯a(chǎn)生[13]。除此之外,茴香腦也存在于火鍋底料物質(zhì)中,此物質(zhì)主要來自于八角、小茴香等香料中;另外,還有一部分有機(jī)硫化合物以二烯丙基二硫形式存在于蔥屬植物中,因此,二烯丙基二硫也被稱為大蒜素。

        2.2 風(fēng)味物質(zhì)主成分分析

        表2 6種火鍋底料特有的揮發(fā)性物質(zhì)Table 2 The volatile components in six kinds of hotpot seasoning

        續(xù) 表

        由表2可知,火鍋底料中含有的風(fēng)味物質(zhì)主要有醇類、醛類、酮類、酯類、烴類及其他類?;衔锓N類不同,在火鍋底料中的含量也有所不同,為區(qū)別各類揮發(fā)性物質(zhì)在火鍋底料中風(fēng)味指標(biāo)的強(qiáng)度,在Minitab 15軟件中對各類物質(zhì)進(jìn)行主成分分析,分別計(jì)算特征值及方差貢獻(xiàn)率[14-16],具體數(shù)據(jù)見表3。

        由表3可知,前3個(gè)風(fēng)味物質(zhì)的特征值均大于1,因此在累積的方差貢獻(xiàn)率中起主要作用,前3個(gè)成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了79.9%,因此可以將前3個(gè)成分作為主成分進(jìn)行研究[17],其特征向量數(shù)據(jù)見表4。

        表3 6種火鍋底料樣品包含的風(fēng)味物質(zhì)的主成分分析Table 3 Principal component analysis of flavor components in six hotpot seasoning samples

        經(jīng)分析,主成分1代表的是烴類化合物、醛類化合物及其他化合物,由于|-0.594|>|-0.567|>|0.522|,故風(fēng)味大小程度關(guān)系為:其他化合物>醛類化合物>烴類化合物;主成分2是醇類及酮類化合物,由于|0.662|>|-0.460|,故酮類化合物對風(fēng)味的影響小于醇類化合物;主成分3是酯類化合物對風(fēng)味的影響。

        表4 前3個(gè)特征值所對應(yīng)的特征向量Table 4 The eigenvector corresponding to the first three eigenvalues

        為了更直觀地表示各風(fēng)味物質(zhì)對火鍋底料風(fēng)味的影響,將6種風(fēng)味物質(zhì)因子繪制成散點(diǎn)示意圖,通過各風(fēng)味物質(zhì)在各個(gè)象限不同的位置直觀展示各類物質(zhì)風(fēng)味的關(guān)系,見圖2。

        圖2 6種風(fēng)味物質(zhì)象限分布圖Fig.2 Quadrant distribution of six kinds of flavor components

        由圖2可知,醛類與其他化合物,酮類與酯類分別在同一象限內(nèi),醇類在單獨(dú)象限中[18-20]。表明其他類化合物與醛類分為一類,烴類分為一類,兩類風(fēng)味物質(zhì)共同組成第一主成分,而第二主成分中的醇類和酮類分別成為一類。

        3 結(jié)論

        本文采用SDE方法對四川、重慶地區(qū)的6種火鍋底料中含有的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了提取、分離、檢測。研究表明,在6種樣品中所含有的風(fēng)味物質(zhì)分為烴類、其他化合物、酯類、酮類、醛類、醇類等。所含的風(fēng)味物質(zhì)共計(jì)12種,分別為石竹烯、茴香腦、γ-萜品烯、羅勒烯、月桂烯、3-亞甲基-6-(1-甲基乙基)環(huán)己烯、莰烯、α-蒎烯、棕櫚酸甲酯、乙酸芳樟酯、(-)-4-萜品醇、芳樟醇。在此基礎(chǔ)上分析了不同類別的風(fēng)味物質(zhì)主成分,前3個(gè)主成分的火鍋風(fēng)味的累積方差貢獻(xiàn)率為80.7%,足夠反映火鍋底料的風(fēng)味信息和特征。通過各風(fēng)味物質(zhì)特征向量的對比分析,可知對火鍋底料的風(fēng)味產(chǎn)生影響的主要物質(zhì)分別是烴類、酮類、酯類、醛類、醇類化合物,以上化合物對火鍋底料的影響構(gòu)成了不同火鍋底料的風(fēng)味特色。

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