不同加工方法对白胡椒品质的影响

段宙位，何艾，王世萍，谢辉*

(1.海南省农业科学院农产品加工设计研究所，海口 571100；2.华中农业大学 食品科技学院，武汉 430070)

胡椒(PipernigrumLinnaeus)属胡椒科(Piperaceae)胡椒属(Piper)多年生常绿藤本植物，是世界上重要的热带香辛料作物[1]，现广泛栽培于热带、亚热带地区，在我国主要种植于海南、云南、广东及广西等地，其中以海南种植为主[2]。据统计，2019年海南胡椒产量约为3.3万吨，约占全国产量的90%以上。胡椒中含有酚类、醇类、挥发油、胡椒碱等多种营养成分[3]，具有抗癌、抗炎、抗惊厥、抗氧化、抗抑郁、免疫调节等多种功效[4-11]，应用前景广泛。近年来，海南胡椒价格持续走低，从2015年的84元/kg，降至2019年的30元/kg，主要是因为白胡椒品质较差，产品竞争力弱。胡椒是海南主要的经济作物，又是文昌、琼海农民的主要收入来源之一。持续低迷的价格，严重影响农民收入的提高和胡椒产业的健康发展。因此，改进胡椒初加工技术，生产香味浓郁、色泽洁白、品质高的白胡椒，满足生产与消费需要，具有非常重要的意义。

胡椒脱皮是白胡椒加工过程中的关键步骤。目前，国内围绕胡椒脱皮开展了一些研究，如史敏等[12]综述了传统水泡法和流水浸泡法脱除胡椒果皮流程，该方法存在耗水量大、时间长、效率低、异臭味与环境污染严重等问题；冯建成等[13]利用预冷、冷冻、机械辅助等方法，脱除胡椒果皮，该方法存在能耗大、胡椒破损率高等问题[14]；王梦杰等[15]利用固态发酵法脱除胡椒果皮，该方法存在发酵时间长、效率低、白度值低、成本高等问题；张容鹄等[16]利用果胶酶、植物水解酶，脱除胡椒果皮，该方法存在成本高、效率低、白度值低等问题。针对胡椒脱皮过程中存在的问题，项目组研发了胡椒机械脱皮法和酶辅助机械脱皮法，提高了胡椒的品质与生产效率，降低了生产成本，缩短了脱皮时间。为进一步确定胡椒最佳加工方法，探讨了不同加工方法对胡椒品质的影响，以期为白胡椒产业化生产加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

胡椒鲜果：采摘于海南省国营东路农场。

果胶酶(100000 U/g)：江苏锐阳生物科技有限公司；胡椒碱标准品：北京索莱宝科技有限公司；乙醚、乙醇等：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Ultra Scan XE 色度仪 美国Hunterlab公司；胡椒脱粒去梗机、烘干机、脱皮脱粒机、熟化机、生物燃烧机 昆明康立信电子机械有限公司；UV-1800型双光束紫外可见分光光度计 日本岛津公司。

1.3 实验方法

1.3.1 原料预处理

采摘成熟度80%～90%的胡椒，去枝、去叶、去泥后，待用。

1.3.2 胡椒加工方法1.3.2.1 传统水泡法

将鲜胡椒置于水中或直接放入水池中，浸泡7～14 d，至果皮腐烂可搓去皮为止，经搓揉，清洗3次，于烘干机中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.2.2 流水浸泡法

将鲜胡椒置于流动水中浸泡7～14 d，至果皮腐烂可搓去皮为止，经搓揉，清洗3次，于烘干机中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.2.3 机械脱皮法

用胡椒脱粒去梗机将胡椒鲜果脱梗、脱粒，置于熟化机中熟化12 min后，用脱皮脱粒机脱除胡椒果皮，自来水清洗3次，于烘干机中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.2.4 酶辅助机械脱皮法

用胡椒脱粒去梗机将胡椒鲜果脱梗、脱粒，置于熟化机中熟化12 min后，置于搅拌机以180 r/min的速度搅拌，向搅拌机中加入果胶酶，调整pH 至4，酶解30 min后，灭酶，用自来水清洗3次，于烘干机中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.3 胡椒理化指标检测

胡椒中水分含量、总灰分、挥发油、胡椒碱、不挥发性乙醚提取物、碎果率、黑果率，按照GB/T 7900-2018标准检测。

1.3.4 破损率测定

将白胡椒充分混合，称取样品m1(g)，选出表皮破损的白胡椒，称取其质量m2(g)，计算破损率D，破损率计算公式：D(%)= m2/m1×100。

1.3.5 胡椒白度测定

参考谢青青等的方法[17]，用色度仪测定其L*、a*、b*，其中L*表示样品亮度，a*表示红绿值，b*表示黄蓝值。白度值(W)按以下公式进行计算：

1.3.6 气味

选择10名感官评价专家，以香味和异臭味作为感官评价指标，作为气味评价依据。

1.3.7 加工方法的确定

通过比较白胡椒中水分含量、总灰分、挥发油、胡椒碱、不挥发性乙醚提取物等理化性质确定最佳的胡椒加工方法。

2 结果与分析

2.1 不同加工方法对白胡椒中水分含量的影响

由图1可知，不同加工方法制得的白胡椒水分含量无显著性差异，这是因为白胡椒中水分含量主要与其干燥温度、时间、铺料密度等条件有关。在相同干燥条件下，不同加工方法对白胡椒水分含量的影响不大。4种方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中对白胡椒中水分含量的判定要求。其中，酶辅助机械脱皮法制得的白胡椒中水分含量为13.14%±0.21%。

图1 不同加工方法对胡椒水分含量的影响Fig.1 Effect of different processing methods on the water content of white pepper

2.2 不同加工方法对白胡椒中总灰分含量的影响

由图2可知，不同加工方法制得的白胡椒总灰分无显著性差异，这是因为胡椒中有机物与无机物含量与原料中化合物组成有关，加工方法不同，不改变胡椒原料中化合物组成，对总灰分含量影响不大。4种方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中对白胡椒中总灰分的判定要求。其中，酶辅助机械脱皮法制得的白胡椒中总灰分含量为1.31%±0.08%，与陈晓龙等[18]测定的白胡椒中灰分含量略有不同，这可能是因为胡椒产地或待测胡椒的成熟度不同，引起胡椒中无机物与有机物的种类含量差异，进而引起总灰分含量的差异。

图2 不同加工方法对白胡椒中总灰分含量的影响Fig.2 Effect of different processing methods on the total ash content of white pepper

2.3 不同加工方法对白胡椒中挥发油含量的影响

由图3可知，不同加工方法制得的白胡椒中挥发油含量差异不显著，这是因为挥发油为脂溶性物质，“水沤”和蒸汽处理主要作用于胡椒果皮，对胡椒中脂溶性物质(挥发油)含量变化影响较小。4种方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中对白胡椒中挥发油的判定要求。其中，酶辅助机械脱皮法制得的白胡椒中挥发油含量为(2.31±0.16) mL/100 g，略高于刘笑[19]测定的白胡椒中挥发油含量。

图3 不同加工方法对白胡椒中挥发油含量的影响Fig.3 Effect of different processing methods on the volatile oil content of white pepper

2.4 不同加工方法对白胡椒中胡椒碱含量的影响

由图4可知，不同加工方法制得的白胡椒中胡椒碱含量差异不显著，这是因为胡椒碱溶于醇、酸，不溶于水，“水沤”和蒸汽处理主要作用于胡椒果皮，对胡椒碱溶出影响较小。4种方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中对胡椒碱的判定要求。其中，酶辅助机械脱皮法制得白胡椒中胡椒碱含量为5.42%±0.17%，与刘笑研究的胡椒碱含量占果实4%～9%的结果相符，高于丁成翠[20]测定的白胡椒中胡椒碱含量(4.91%)。

图4 不同加工方法对白胡椒中胡椒碱含量的影响Fig.4 Effect of different processing methods on the piperine content of white pepper

2.5 不同加工方法对白胡椒中不挥发性乙醚提取物含量的影响

由图5可知，不同加工方法制得的白胡椒中不挥发性乙醚提取物含量差异不大，这是因为白胡椒中不挥发性乙醚提取物主要为不挥发性脂溶性物质，传统水泡法和流水浸泡法因利用微生物，采用“水沤”方式脱除胡椒果皮，对不挥发性脂溶性物质溶出影响较小；机械脱皮法和酶辅助机械脱皮法，虽然经过蒸汽熟化过程，但熟化时间短，蒸汽对胡椒果实作用有限，对不挥发性脂溶性物质溶出影响较小。4种方法制得的白胡椒符合GB/T 7900-2018中对白胡椒中不挥发性乙醚提取物的判定要求。其中，酶辅助机械脱皮法制得的白胡椒中不挥发性乙醚提取物为7.08%±0.15%，略低于陈晓龙等测定的白胡椒中不挥发性乙醚提取物，这可能是因为胡椒产地与加工方法不同，引起白胡椒中不挥发性乙醚提取物含量的差异。

图5 不同加工方法对白胡椒中不挥发性乙醚提取物含量的影响Fig.5 Effect of different processing methods on the non-volatile ether extract content of white pepper

2.6 不同加工方法对白胡椒碎果率的影响

由图6可知，不同方法制得的白胡椒碎果率差异不显著，这是因为碎果由果实破裂引起，主要受胡椒果实大小、成熟度影响，同批次胡椒原料，果实大小与成熟度差别不大，进而引起碎果率差别不大。传统水泡法、流水浸泡法、机械脱皮法、酶辅助机械脱皮法制得白胡椒依次为1.85%±0.12%、1.83%±0.13%、1.81%±0.12%、1.76%±0.12%，符合GB/T 7900-2018中对白胡椒中碎果率的判定要求。

图6 不同加工方法对白胡椒碎果率的影响Fig.6 Effect of different processing methods on the broken fruit rate of white pepper

2.7 不同加工方法对白胡椒黑果率的影响

黑果越高，说明胡椒脱皮越不完全。由图7可知，黑果率：传统水泡法>流水浸泡法>机械脱皮法>酶辅助机械脱皮法，其中传统水泡法与流水浸泡法黑果率差异不显著；机械脱皮法与酶辅助机械脱皮法黑果率差异不显著；传统水泡法与流水浸泡法、机械脱皮法与酶辅助机械脱皮法之间黑果率差别显著。这是因为胡椒脱皮过程中，黑果是胡椒果皮未完全脱除产生，受“水沤”均匀性影响，传统水泡法与流水浸泡法不完全脱除果皮的胡椒相对较多，黑果率相对较高；机械脱皮法与酶辅助机械脱皮法因分别采用机械挤压与机械搅拌方式脱除胡椒果皮，鲜胡椒受机械作用力均匀，胡椒脱皮较完全，黑果率较低。传统水泡法、流水浸泡法、机械脱皮法、酶辅助机械脱皮法制得白胡椒的黑果率依次为8.66%±0.42%、8.25%±0.35%、2.52%±0.16%、2.35%±0.15%，均符合GB/T 7900-2018中对白胡椒黑果率的判定要求。

图7 不同加工方法对白胡椒黑果率的影响Fig.7 Effect of different processing methods on the black fruit rate of white pepper

2.8 不同加工方法对白胡椒白度值的影响

在胡椒加工过程中，胡椒色泽对其营养价值和风味无直接影响，但颜色影响消费者对产品的接受性[21]。受传统消费观念影响，通常颜色纯白的胡椒易被消费者接受。由图8可知，白度值：传统水泡法>流水浸泡法>酶辅助机械脱皮法>机械脱皮法，其中流水浸泡法与传统水泡法制得的白胡椒白度值差异不显著；流水浸泡法与传统水泡法、酶辅助机械脱皮法、机械脱皮法制得的白胡椒白度值差异显著。这是因为流水浸泡法与传统水泡法采用水泡微生物作用方式脱除胡椒果皮，对胡椒粒表皮损坏小。酶辅助机械脱皮法与机械脱皮法，因采用水蒸气(100 ℃)对胡椒果皮熟化，果皮对果实的保护作用被破坏，在空气中氧和多酚氧化酶作用下，果实中的酚类物质发生氧化反应，生成醌类等化合物，颜色逐渐变为褐色；同时，因机械脱皮法采用机械挤压方式脱除胡椒果皮，对胡椒表皮造成损坏，引起白度值进一步降低。传统水泡法、流水浸泡法、酶辅助机械脱皮法、机械脱皮法制得的白胡椒白度值依次为84.76±2.15，82.62±1.79，75.35±2.18，64.17±2.06。

图8 不同加工方法对白胡椒白度值的影响Fig.8 Effect of different processing methods on the whiteness value of white pepper

2.9 不同加工方法对白胡椒破损率的影响

破损率越高的胡椒，越难被消费者接受。由图9可知，传统水泡法、流水浸泡法、酶辅助机械脱皮法制得的白胡椒破损率差异不显著；机械脱皮法制得的白胡椒破损率较高，达到31.25%±2.12%。这是因为机械脱皮法采用机械挤压方式脱除胡椒果皮，胡椒粒之间成熟度与颗粒大小存在差异，成熟度稍低、颗粒稍小的胡椒粒，在同样强度机械作用力下，表皮易破损；其他3种方法因未采用机械挤压脱皮，对胡椒表皮损坏少。传统水泡法、流水浸泡法、机械脱皮法、酶辅助机械脱皮法制得的白胡椒破损率依次为3.54%±0.28%、3.35%±0.26%、31.25%±2.12%、3.68%±0.23%。

图9 不同加工方法对白胡椒破损率的影响Fig.9 Effect of different processing methods on the breakage rate of white pepper

2.10 不同加工方法对白胡椒气味的影响

由表1可知，传统浸泡法制得的白胡椒香味最轻，异臭味最严重；酶辅助机械脱皮法制得的白胡椒香味最浓郁，无异臭味。这是因为传统水泡法利用自然中微生物腐烂果皮，因胡椒长时间处在“水沤”状态，果皮腐烂产生浓厚的臭味；流水浸泡法因是利用流动水浸泡胡椒，腐烂的果皮被及时冲走，异臭味较传统浸泡法轻，香味较流水浸泡法提高；机械脱皮法和酶辅助机械脱皮法，因其机械作用脱除果皮，脱皮时间短，效率高，微生物作用时间短，无异臭味产生，香味浓郁。同时，因机械脱皮法脱除胡椒果皮果胶过程中，造成胡椒表皮破损，胡椒中香味物质得不到有效保护，引起部分香味物质挥发散失，香味不及酶辅助机械脱皮法制得的白胡椒。

表1 不同加工方法对白胡椒气味的影响Table 1 Effect of different processing methods on the flavor of white pepper

2.11 加工方法的确定

由2.1～2.10结果可知，不同方法加工的白胡椒水分含量、总灰分、不挥发性乙醚提取物、挥发油、胡椒碱、碎果率差异不显著；传统水泡法制得的白胡椒黑果率最高；传统水泡法制得的白胡椒白度值最高；机械脱皮法制得的白胡椒破损率最高；酶辅助机械法制得的白胡椒香味最浓郁，无异臭味。考虑到白度值对胡椒营养价值和风味并无直接影响，气味对胡椒品质影响很大，酶辅助机械脱皮法制得的白胡椒白度值低于流水浸泡法，其他指标均优于或与传统水泡法、流水浸泡法、机械脱皮法制得的白胡椒无显著差异，最终确定白胡椒的加工方法为酶辅助机械脱皮法。

3 结论

不同加工方法制得的白胡椒品质不同，为此研究了传统水泡法、流水浸泡法、机械脱皮法、酶辅助机械脱皮法对白胡椒水分含量、总灰分、挥发油、胡椒碱、不挥发性乙醚提取物、碎果率、黑果率、破损率、白度值、气味特性的影响，以期确定最优的白胡椒加工方法。结果表明，4种方法加工的白胡椒水分、总灰分、挥发油、胡椒碱、不挥发性乙醚提取物含量、碎果率差异不显著；传统水泡法加工的白胡椒白度值最高；酶辅助机械脱皮法加工的白胡椒黑果率最低，香味最浓郁，无异臭味。酶辅助机械脱皮法加工的白胡椒水分含量、总灰分、挥发油、胡椒碱、不挥发性乙醚提取物、碎果率、黑果率、白度值、破损率依次为13.14%±0.21%、1.31%±0.08%、(2.31±0.16)mL/100 g、5.42%±0.17%、7.08%±0.15%、1.76%±0.12%、2.35%±0.15%、75.35±2.18、3.68%±0.23%。综合来看，酶辅助机械脱皮法加工的白胡椒品质最优，白胡椒的加工宜采用酶辅助机械脱皮法。

采用酶辅助机械脱皮法加工白胡椒，不仅提高了生产效率，还提高了胡椒的品质。但酶辅助机械脱皮法制得的白胡椒色泽较传统水泡法差。进一步阐述胡椒脱皮机制，改进胡椒脱皮技术，生产白度值更高、品质更优的白胡椒，满足生产与消费的需要，这对促进胡椒产业健康发展具有非常重要的意义。