花椒籽油与花椒油风味及综合品质对比分析

刘玉兰，李 锦，王格平，孙国昊

（1.河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001；2.益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司，北京 100062）

花椒籽约占花椒整籽质量的60%[1-2]，是调味品花椒果皮生产的下脚料[3]，年产量超过300万 t[4]，花椒籽含油质量接近30%[5-6]，并且含有与花椒皮相似的挥发性风味成分[7-8]，是具有发展潜力的特色木本油料和油脂资源[9-10]。但作为花椒果皮生产的下脚料，花椒籽的利用一直没有得到足够重视[11-12]，加工出来的花椒籽如果不及时干燥就随意堆放贮存，会造成其中油脂的严重酸败以及整个花椒籽的品质劣变，以致其丧失加工利用价值而被废弃，甚至造成环境污染[13]。即使有企业将其中油脂提取出来，但因毛油酸价（以KOH计算）与过氧化值可分别达到38～65 mg/g、9.01～31.47 mmol/kg，且其感官呈棕褐色甚至黑色并带有强烈的酸败哈喇气味，综合品质太差，难以精炼成为合格的食用植物油[14-15]。这对花椒的高值化加工利用及产业发展造成不良影响。若能将花椒加工过程产生的花椒籽及时干燥、保质保鲜贮存，并以此为原料提取其中新鲜的花椒籽油，不仅能提升花椒籽油作为食用植物油的品质，还有可能保持花椒特有的麻辣香鲜风味，开发花椒籽风味油或调味油产品，替代或类同花椒油产品应用，大幅提升花椒籽的利用价值，促进花椒加工产业的发展。由于花椒籽制取风味油的研究鲜见报道，所以实验以新鲜花椒籽为原料，利用目前油脂工业大规模成熟应用的压榨法和浸出法技术提取花椒籽油，对其挥发性风味成分、酸价、过氧化值及酰胺类化合物含量进行检测及感官评价，并与市售商品花椒油的品质进行对比，分析研究新鲜花椒籽生产花椒籽风味油的可行性，以期为花椒籽高值化开发利用提供支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜的大红袍花椒籽实，产地陕西韩城，采摘后低温速运至实验室，冷藏备用；当年产干花椒皮，产地陕西韩城，网上采购；陈年产花椒籽，产地甘肃陇南，网上采购。

商品花椒油，不同品牌的样品8 个，其中6 个购于当地商超，1 个购自淘宝，1 个购自当地农贸市场的散装花椒油。8 个花椒油样品分别标识为XW、JLY、YY、YJ、CK、ZJ、JN、LTJ。

乙醚、冰乙酸、三氯甲烷、氢氧化钾、异丙醇、乙醇、硫代硫酸钠、甲醇、可溶性淀粉（均为分析纯）郑州新丰化验器材有限公司；正己烷（色谱纯） 美国VBS公司；花椒酰胺（纯度≥99%） 西安开来生物工程有限公司。

1.2 仪器与设备

7890B/5975B气相色谱-质谱联用仪、7890B气相色谱仪 美国Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取纤维头 美国Supelo公司；e2695-UV2475高效液相色谱仪 美国Waters公司；RE-52AA旋转蒸发器上海亚荣生化仪器厂有限公司；FW-100高速万能粉碎机北京市永光明医疗仪器厂；UV-1100型紫外-可见分光光度计 上海美普达仪器有限公司；6YZ-180型全自动液压榨油机 郑州八方机械设备有限公司；Milli-Q超纯水机 重庆Molecular公司。

1.3 方法

1.3.1 花椒籽油的制取和精炼

将新鲜采摘的花椒整籽在实验室低温条件风干，将花椒皮和花椒籽分离，取花椒籽制油。

花椒籽压榨取油：取新鲜花椒籽，经粉碎机粉碎后，称取500～1 000 g样品，用纱布包好后放入液压榨油机中，于室温（约25 ℃）、40～60 MPa压力的条件多次压榨，得到新鲜压榨花椒籽油，于冰箱中贮存备用，标识为花椒籽油A。

花椒籽浸出取油：称取粉碎后的新鲜花椒籽300 g，置于2 000 mL烧杯中，加入1 500 mL正己烷溶液，50 ℃水浴搅拌浸提8 h；抽滤，将混合油与固体物料分离，混合油旋转蒸发除去正己烷，得到新鲜的花椒籽浸出毛油，于冰箱中贮存备用，标识为花椒籽油B。

花椒籽油水化脱胶：称取一定质量的花椒籽毛油于烧杯中，放入水浴锅加热至85 ℃，根据花椒籽油中磷脂含量加入称量好的水。实验测定花椒籽油A、花椒籽油B中磷脂含量分别为1.52 mg/g和4.07 mg/g，根据磷脂含量计算水化脱胶加水量分别为0.30 g和0.66 g。加水后搅拌反应20 min，降低转速沉降10 min，待胶杂与油呈明显分离状态时停止搅拌加热，于室温、4 000 r/min离心20 min，得到水化脱胶油。

油脂碱炼脱酸：测定花椒籽油A、B的酸价（以KOH含量计）分别为6.05、7.45 mg/g，根据酸价计算理论加碱量，选择超量碱为油脂质量的0.1%，碱液浓度12 °Be’（质量分数8.07%），得花椒籽油A、B碱炼脱酸的加碱液总量分别为3.198、3.08 mL。将水化脱胶油置于烧杯中，在水浴锅中加热至30 ℃，加入预热的碱液，快速搅拌反应30 min，再以1 ℃/min升温至60 ℃，慢速搅拌10 min，见油、皂明显分离后停止搅拌，3 000 r/min离心15 min，取上层碱炼油转移至烧杯中，将其升温至95 ℃，加入油质量分数为15%的微沸水对碱炼油进行水洗，重复洗涤至洗涤水用pH试纸测试为中性，水洗后的油脂经真空加热干燥，得到精炼花椒籽油C、D。

1.3.2 花椒及花椒籽油的指标测定

水分含量测定：参照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》；粗脂肪含量测定：参照GB 5009.3—2016《食品中粗脂肪的测定》；粗蛋白含量测定：参照GB 5009.3—2016《食品中粗蛋白的测定》；酸价测定：参照GB 5009.229—2016《食品中酸价的测定》；过氧化值测定：参照GB 5009.227—2016《食品中过氧化值的测定》。

1.3.3 花椒籽油和花椒油中酰胺类化合物含量的测定

1.3.3.1 标准曲线的建立

将花椒酰胺类化合物标准品200 mg，用甲醇溶解并定容至500 mL容量瓶中作为花椒酰胺类化合物标准液。精确吸取标准液0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.6 mL分别置于6 支50 mL具塞比色管中，用甲醇定容至刻度线后，摇匀。在254 nm处测吸光度，建立吸光度-浓度曲线及回归方程。

1.3.3.2 样品中酰胺类化合物的测定

精确称取20 mg样品于50 mL比色管中，用甲醇溶解并定容至刻度，摇匀。在40 ℃恒温浸提4 h，浸提过程中每隔30 min取出摇动1 次。将浸提液转移至离心管中，于室温、4 500 r/min离心15 min，取离心后的上清液按照标准曲线相同方法测定吸光度，按照回归方程计算花椒酰胺类化合物含量，回归方程为y＝0.041x+0.007 7（R2＝0.999 8）。

1.3.4 花椒籽油和花椒油中挥发性风味成分测定

利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）联用技术对花椒籽油和花椒油中主要挥发性风味成分进行检测分析。

固相微萃取条件：称取5 g油脂置于20 mL顶空瓶中，60 ℃恒温预热20 min，将已老化（预先插入约200℃气相检测口处加热约10 min）的固相微萃取头插入顶空瓶，吸附40 min后取出萃取头立即插入气相色谱进样口，解吸3 min。

色谱条件：不分流模式进样；进样口温度，250 ℃；载气，氦气（纯度≥99.999%）；恒流模式，流速1.0 mL/min。

升温程序：40 ℃保持3 min，随后以4 ℃/min的速率升至230 ℃，保持8 min。

质谱条件：离子源温度230 ℃；传输线温度240 ℃；电子离子源；电子能量：70 eV；质量扫描范围：m/z30～500。

定性定量分析：将检测的各组分质谱信息与NIST质谱库进行匹配定性，仅报道正反匹配度均大于80且正反匹配度最大值为100的结果。各种化合物的相对含量采用峰面积归一化法计算。

1.3.5 花椒籽油和市售花椒油的感官评价

对实验室制取的4 个新鲜花椒籽油和采购的8 个花椒油样品采用定量描述分析（quantitative descriptive analysis，QDA）法进行风味感官评价，感官评价小组由10 名经过感觉灵敏度和辨别度筛选培训并具有1 年以上食用油品评经验的人员组成。感官评定员在独立的评价室对每个样品评分，气味强度采用油脂感官评定常用的9 点标度法表示，其中1～9代表从极弱到极强的区间变化。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2016、SPSS 20软件进行数据的统计分析，数据表示为±s。采用Duncan法对实验数据进行显著性分析。并用Origin 9.0做图。

2 结果与分析

2.1 花椒果实不同部位的主要组分含量

对花椒皮和花椒籽的粗脂肪和粗蛋白含量进行检测分析，结果见表1。

表1 花椒果实不同部位的主要组分含量Table 1 Contents of major components in different parts of Z.bungeanum fruit

从表1可以看出，新鲜采摘花椒籽实的花椒皮和花椒籽的水分含量都很高，尤其是花椒籽的水分含量很高，所以若不及时干燥，高含量的水分很容易造成花椒籽的发热和品质劣变。花椒籽中粗脂肪和粗蛋白含量均明显高于花椒皮，花椒籽中粗脂肪含量高于大豆含油量，达到了中等含油水平，是很好的木本油料资源。新鲜花椒籽与陈年花椒籽中粗脂肪和粗蛋白含量不同的原因可能为产地和品种的差异。但来自同一产地的新鲜花椒皮和干花椒皮的粗脂肪含量、粗蛋白含量也存在明显差异的原因可能为花椒品种或籽实采摘时期的不同，据报道[1,16]，花椒皮中脂肪含量受花椒品种、产地、当地气候及采摘成熟度等诸多因素的影响，质量分数在0.7%～11.0%的范围内波动。从表1可知，新鲜花椒皮比陈年花椒皮的脂肪含量要高，花椒皮和花椒籽虽均含有油脂，但花椒籽的油脂含量是花椒皮的2 倍以上，更适合作为食用植物油资源。

2.2 花椒籽油与市售花椒油的理化性质

对实验室制取的4 个花椒籽油及8 个市售花椒油的理化指标进行测定，结果见表2。

表2 花椒籽油与市售花椒油的品质指标Table 2 Acid value and peroxide value of Z.bungeanum seed oil and commercial Z.bungeanum oil

从表2可以看出，虽然花椒籽压榨毛油A和浸出毛油B的酸价均较高，超过了GB/T 2716—2018《植物油》中毛油酸价小于等于4 mg/g的指标，但却远低于陈花椒籽毛油的酸价。根据牛晓娜[17]报道陈花椒籽毛油酸价普遍较高（27.7～70.0 mg/g），刘玉兰等[18]报道花椒籽毛油的酸价为14.24～66.51 mg/g、过氧化值为9.01～31.47 mmol/kg。经过精炼的花椒籽油C、花椒籽油D的酸价和过氧化值均达到了GB/T 22479—2008《花椒籽油》中一级油指标要求（酸价1 mg/g；过氧化值6 mmol/kg）。8 个市售花椒油的酸值为0.52～2.72 mg/g、过氧化值为1.87～10.80 mmol/kg，参照DBS 51/008—2019《花椒油》中要求（酸价3 mg/g、过氧化值0.25 g/100 g，8 个市售花椒油均符合标准要求。

2.3 花椒籽油与市售花椒油中酰胺类化合物含量

对4 个花椒籽油及8 个市售花椒油中酰胺类化合物含量进行检测，结果见图1。

花椒属植物中的酰胺类物质大多为链状不饱和脂肪酸酰胺类物质，其中以山椒素为代表，是花椒及花椒油麻味物质的主要成分[19-20]。DBS 51/008—2019中规定酰胺类物质（以羟基-β-山椒素计）含量大于等于2.0 mg/g。从图1可知，4 个花椒籽油中酰胺类化合物含量最高的A为9.80 mg/g，最低的D为7.82 mg/g，平均含量为8.55 mg/g。精炼花椒籽油与花椒籽毛油相比，酰胺类化合物含量虽有所降低，但降幅不大，均达到并明显优于DBS 51/008—2019的指标要求。8 个市售花椒油的酰胺类化合物含量相差较大，含量最高的XW为19.11 mg/g，含量最低的YY为7.92 mg/g，平均含量为15.05 mg/g。从酰胺类化合物含量进行比较，4 个花椒籽油麻味指标达到了市售花椒油的水平。据杨瑞丽[21]报道，花椒中酰胺类化合物的种类及含量受花椒品种、产地、部位及成熟度的影响，且由于酰胺类化合物中含有大量的共轭三烯键，高温时极易通过氧化和水合作用生成更稳定的衍生物，使麻味物质含量降低。8 个市售花椒油中酰胺类化合物含量表现出的较大差异可能与其原料花椒品质以及制取工艺有很大关系，因为花椒品种和花椒油生产工艺比较多，譬如已被DBS 51/008—2019替代的DB 51/T 493—2005《贵州省地方标准 调味油》中对花椒油的定义为“应用超临界CO2萃取，有机溶剂萃取等萃取方法制得的花椒油树脂与食用油适量混合或直接用食用油浸泡花椒制成的具有麻味和香味的调味油”。而DBS 51/008—2019中定义花椒油为“以食用花椒、竹叶花椒或青椒以及植物油为主要原料，提取、调配、混匀、过滤、包装制成的花椒油”。

图1 花椒籽油与市售花椒油中酰胺类化合物含量Fig.1 Contents of amide compounds in Z.bungeanum seed oil and commercial Z.bungeanum oil

2.4 花椒籽油与市售花 椒油中挥发性风味成分的对比分析

对4 个花椒籽油及8 个花椒油样品中挥发性风味成分的种类和相对含量进行检测和对比分析，归类的结果如表3所示。4 个花椒籽油及8 个花椒油鉴定出的挥发性风味成分分别有58、41、55、46 种及82、61、57、75、61、57、65、67 种。12 个油样中有14 类挥发性风味物质，分别为醇类、烯烃类、烷烃类、酯类、酮类、酸类、醚类、醛类、呋喃类、卤代烃类、酚类、芳香烃类、吡嗪类及其他杂环类，12 个油样在挥发性风味成分的种类及含量上均存在着明显的差别，但含量最高的均为烯烃类化合物，其次为醇类化合物。4 个花椒籽油中烯烃类化合物和醇类化合物的总量为68.54%～87.70%，4 个样品中2 种化合物的平均总含量为77.14%。8 个花椒油中烯烃类化合物和醇类化合物的总量为65.70%～93.31%，平均总含量为79.16%。花椒籽油与花椒油的特征性风味成分一致，由此可知醇类和烯烃类化合物对花椒油和花椒籽油的风味贡献最大[22]。烯烃类化合物多具有辛香、木香、柑橘香、樟脑香、柠檬香及热带果香等香气[23]，大量的烯烃类化合物共同作用，赋予花椒油和花椒籽油特有的香气[24]，且烯烃类化合物气味强烈，呈味阈值也较低[25]，对花椒油和花椒籽油的风味有重要贡献。醇类虽呈味阈值较高[26]，但可与某些酸形成酯类物质，因此可赋予油脂清新的花草香气。

表3 花椒籽油和市售花椒风味油中挥发性风味成分的种类及相对含量Table 3 Types and relative percentages of flavor components in Z.bungeanum seed oil and commercial Z.bungeanum oil

除烯烃类和醇类外，8 个花椒油的酯类相对含量也较高，为1.09%～30.57%，芳香烃及酮类含量较低，其相对含量分别为0.08%～1.74%及0.08%～3.25%；而4 个花椒籽油中酮类相对含量较高，为5.01%～6.55%。酯类和芳香烃类化合物相对含量相对较低，分别为0.57%～7.37%、0.37%～0.91%。酯类化合物一般具有酒香、花香和典型的水果香气，是很重要的呈香物质，通常是由脂质代谢或酸类及醇类物质的酯化反应生成，且阈值较低[27]。田星等[28]发现酯类即使浓度很低也会严重影响食品的香味，而大多数花椒油中酯类化合物的含量稍高于花椒籽油，因此花椒油的香味更加浓郁。4 个花椒籽油中酮类的相对含量为5.01%～6.55%，而在8 个花椒油中，YY的酮类相对含量为3.25%，其余7 个花椒油的酮类含量均在1%以下。一般而言，酮类由美拉德反应或醛类的进一步氧化生成[29]，酮类的阈值虽然相对较高，但对整体风味也具有一定的影响，其主要功能是辅助风味成分使整体风味更加饱满，多数的酮类物质具有独特的清香、奶油香味或果香气味，香味优异持久。

除XW外，其他11 个油样中均鉴定出了醛类，花椒籽油醛类含量最高的是D，为17.20%。花椒油中相对含量最高的是CK，为3.94%。Brewer[30]发现醛类物质形成的主要原因是不饱和脂肪酸的氧化和Strecker降解，其中一些直链脂肪醛是典型的油脂氧化产物且阈值较低，呈青草香和甜香；而支链醛具有巧克力香和薄荷香，可能来源于Strecker降解[31]。田淑琳等[32]发现大多数醛类物质在浓度较低时，具备果香及清香的气味，只有在浓度过高时才会产生土腥味、金属味等一些令人不愉快的气味。导致D中醛类含量高的原因可能与油脂的溶剂萃取工艺有关。

烷烃类化合物主要来自脂肪酸烷氧自由基的均裂，但由于其阈值普遍较高[33]，可认为其对花椒油和花椒籽油的风味贡献较小。酸类的形成主要来自于脂肪的水解及氧化反应，大多数酸类是其他类型风味物质的前体或反应产物，因此对风味整体贡献不大[34]。酚类化合物检出种类较少且含量较低，由于其挥发性较小，因此对花椒籽油和花椒油的整体风味仅有微弱的调节作用。吡嗪类化合物是美拉德反应的中间产物，其阈值低，呈现烤香、类似坚果和烘焙香的风味特征[35]，但在油样中只有ZJ和YY鉴定出了1 种吡嗪类化合物，其相对含量不到1%，因此可认为吡嗪类化合物对花椒油籽和花椒油的整体风味贡献很小。被鉴定出的呋喃类化合物大多出现在花椒油中，且呋喃类化合物一般经过加热才会产生，这可能与市售花椒油制取时的加热温度有关，呋喃类和其他类化合物都属于杂环类化合物，一般都是美拉德反应的产物。这些物质大多数以较低的浓度存在，多数具有水果香味、焦糖味、烤肉香和坚果味等[36]。总体来看，烯烃类和醇类化合物是市售花椒油的特征性风味物质，花椒籽油与花椒油的挥发性风味成分大体一致，而压榨花椒籽油的挥发性风味成分呈现的油脂风味特征优于浸出花椒籽油。

2.5 花椒籽油和市售花椒油的感官评价

对花椒籽油和花椒油进行感官评价，分别制得风味雷达图如图2所示。

图2 花椒籽油（a）和市售花椒油（b）的风味雷达图Fig.2 Flavor profiles of Z.bungeanum seed oil (a) and commercial Z.bungeanum oil (b)

食品风味的分析是仪器分析与感官分析相结合的综合结果，感官评价在食品风味分析中极为重要[37]。采用风味轮描述产品的特性可直观地比较各样品之间的差异。从图2可知，各样品间的单个风味强度和总体风味强度间均存在明显不同。总体来看，花椒籽油和市售花椒油的整体风味特征表现为麻味及香味。4 个花椒籽油中总体风味强度最高的是A，C次之，D的总体风味强度最低，这是因为D是由正己烷萃取所得毛油B精炼所得，油脂制取和精炼过程造成了很多挥发性成分的损失。8 个花椒油中，总体风味较好的XW、JN、LTJ、XW及JN均表现出较高的麻味，LTJ表现出较高的香味，而LTJ及CK总体风味评价不高的原因是呈现出青草味和苦涩味。虽然A、C的总体风味强度不及XW、ZJ，但却优于YY、LTJ，且A、C感官评价的麻味强度要高于YY，这与酰胺类化合物含量的结果一致。坚果味强度较高的是CK、JN、LTJ及YY，这可能与这4 个油样含有呋喃类化合物或吡嗪类化合物有关。综上，新鲜花椒籽压榨油不仅香味浓郁，麻味也较为强烈，作为花椒籽风味油的开发大有潜力。

3 结 论

实验以新鲜花椒籽为原料，分别采用压榨法和浸出法提取新鲜花椒籽油，再经精炼得到对应的精炼油，对4 个花椒籽油与8 个市售花椒油进行品质检测，对比分析2 种油脂在风味及综合品质方面的差异，评价利用花椒籽生产花椒籽风味油的可行性。结果表明，新鲜花椒籽所制取毛油的酸价比一般花椒籽毛油的酸价低很多，经过一般的精炼处理后酸价和过氧化值均达到并优于GB/T 22479—2008中一级油的指标要求。花椒籽油中酰胺类化合物的平均含量为8.55 mg/g，达到并优于DBS 51/008—2019中的指标要求。与8 个市售的商品花椒油相比，新鲜花椒籽油在反映花椒油特征的酰胺类化合物含量和挥发性风味成分含量，及感官评价方面均具有高度相似性和一致性。综合比较，新鲜花椒籽压榨油不仅香味浓郁，麻味也很强烈，可以作为优良的花椒风味油进一步开发。