不同加工方法對白胡椒品質的影響

段宙位，何艾，王世萍，謝輝*

(1.海南省農業科學院農產品加工設計研究所，?？?571100；2.華中農業大學 食品科技學院，武漢 430070)

胡椒(PipernigrumLinnaeus)屬胡椒科(Piperaceae)胡椒屬(Piper)多年生常綠藤本植物，是世界上重要的熱帶香辛料作物[1]，現廣泛栽培于熱帶、亞熱帶地區，在我國主要種植于海南、云南、廣東及廣西等地，其中以海南種植為主[2]。據統計，2019年海南胡椒產量約為3.3萬噸，約占全國產量的90%以上。胡椒中含有酚類、醇類、揮發油、胡椒堿等多種營養成分[3]，具有抗癌、抗炎、抗驚厥、抗氧化、抗抑郁、免疫調節等多種功效[4-11]，應用前景廣泛。近年來，海南胡椒價格持續走低，從2015年的84元/kg，降至2019年的30元/kg，主要是因為白胡椒品質較差，產品競爭力弱。胡椒是海南主要的經濟作物，又是文昌、瓊海農民的主要收入來源之一。持續低迷的價格，嚴重影響農民收入的提高和胡椒產業的健康發展。因此，改進胡椒初加工技術，生產香味濃郁、色澤潔白、品質高的白胡椒，滿足生產與消費需要，具有非常重要的意義。

胡椒脫皮是白胡椒加工過程中的關鍵步驟。目前，國內圍繞胡椒脫皮開展了一些研究，如史敏等[12]綜述了傳統水泡法和流水浸泡法脫除胡椒果皮流程，該方法存在耗水量大、時間長、效率低、異臭味與環境污染嚴重等問題；馮建成等[13]利用預冷、冷凍、機械輔助等方法，脫除胡椒果皮，該方法存在能耗大、胡椒破損率高等問題[14]；王夢杰等[15]利用固態發酵法脫除胡椒果皮，該方法存在發酵時間長、效率低、白度值低、成本高等問題；張容鵠等[16]利用果膠酶、植物水解酶，脫除胡椒果皮，該方法存在成本高、效率低、白度值低等問題。針對胡椒脫皮過程中存在的問題，項目組研發了胡椒機械脫皮法和酶輔助機械脫皮法，提高了胡椒的品質與生產效率，降低了生產成本，縮短了脫皮時間。為進一步確定胡椒最佳加工方法，探討了不同加工方法對胡椒品質的影響，以期為白胡椒產業化生產加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

胡椒鮮果：采摘于海南省國營東路農場。

果膠酶(100000 U/g)：江蘇銳陽生物科技有限公司；胡椒堿標準品：北京索萊寶科技有限公司；乙醚、乙醇等：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

Ultra Scan XE 色度儀 美國Hunterlab公司；胡椒脫粒去梗機、烘干機、脫皮脫粒機、熟化機、生物燃燒機 昆明康立信電子機械有限公司；UV-1800型雙光束紫外可見分光光度計 日本島津公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 原料預處理

采摘成熟度80%～90%的胡椒，去枝、去葉、去泥后，待用。

1.3.2 胡椒加工方法1.3.2.1 傳統水泡法

將鮮胡椒置于水中或直接放入水池中，浸泡7～14 d，至果皮腐爛可搓去皮為止，經搓揉，清洗3次，于烘干機中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.2.2 流水浸泡法

將鮮胡椒置于流動水中浸泡7～14 d，至果皮腐爛可搓去皮為止，經搓揉，清洗3次，于烘干機中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.2.3 機械脫皮法

用胡椒脫粒去梗機將胡椒鮮果脫梗、脫粒，置于熟化機中熟化12 min后，用脫皮脫粒機脫除胡椒果皮，自來水清洗3次，于烘干機中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.2.4 酶輔助機械脫皮法

用胡椒脫粒去梗機將胡椒鮮果脫梗、脫粒，置于熟化機中熟化12 min后，置于攪拌機以180 r/min的速度攪拌，向攪拌機中加入果膠酶，調整pH 至4，酶解30 min后，滅酶，用自來水清洗3次，于烘干機中(60 ℃)干燥8 h，即得白胡椒。

1.3.3 胡椒理化指標檢測

胡椒中水分含量、總灰分、揮發油、胡椒堿、不揮發性乙醚提取物、碎果率、黑果率，按照GB/T 7900-2018標準檢測。

1.3.4 破損率測定

將白胡椒充分混合，稱取樣品m1(g)，選出表皮破損的白胡椒，稱取其質量m2(g)，計算破損率D，破損率計算公式：D(%)= m2/m1×100。

1.3.5 胡椒白度測定

參考謝青青等的方法[17]，用色度儀測定其L*、a*、b*，其中L*表示樣品亮度，a*表示紅綠值，b*表示黃藍值。白度值(W)按以下公式進行計算：

1.3.6 氣味

選擇10名感官評價專家，以香味和異臭味作為感官評價指標，作為氣味評價依據。

1.3.7 加工方法的確定

通過比較白胡椒中水分含量、總灰分、揮發油、胡椒堿、不揮發性乙醚提取物等理化性質確定最佳的胡椒加工方法。

2 結果與分析

2.1 不同加工方法對白胡椒中水分含量的影響

由圖1可知，不同加工方法制得的白胡椒水分含量無顯著性差異，這是因為白胡椒中水分含量主要與其干燥溫度、時間、鋪料密度等條件有關。在相同干燥條件下，不同加工方法對白胡椒水分含量的影響不大。4種方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中對白胡椒中水分含量的判定要求。其中，酶輔助機械脫皮法制得的白胡椒中水分含量為13.14%±0.21%。

圖1 不同加工方法對胡椒水分含量的影響Fig.1 Effect of different processing methods on the water content of white pepper

2.2 不同加工方法對白胡椒中總灰分含量的影響

由圖2可知，不同加工方法制得的白胡椒總灰分無顯著性差異，這是因為胡椒中有機物與無機物含量與原料中化合物組成有關，加工方法不同，不改變胡椒原料中化合物組成，對總灰分含量影響不大。4種方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中對白胡椒中總灰分的判定要求。其中，酶輔助機械脫皮法制得的白胡椒中總灰分含量為1.31%±0.08%，與陳曉龍等[18]測定的白胡椒中灰分含量略有不同，這可能是因為胡椒產地或待測胡椒的成熟度不同，引起胡椒中無機物與有機物的種類含量差異，進而引起總灰分含量的差異。

圖2 不同加工方法對白胡椒中總灰分含量的影響Fig.2 Effect of different processing methods on the total ash content of white pepper

2.3 不同加工方法對白胡椒中揮發油含量的影響

由圖3可知，不同加工方法制得的白胡椒中揮發油含量差異不顯著，這是因為揮發油為脂溶性物質，“水漚”和蒸汽處理主要作用于胡椒果皮，對胡椒中脂溶性物質(揮發油)含量變化影響較小。4種方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中對白胡椒中揮發油的判定要求。其中，酶輔助機械脫皮法制得的白胡椒中揮發油含量為(2.31±0.16) mL/100 g，略高于劉笑[19]測定的白胡椒中揮發油含量。

圖3 不同加工方法對白胡椒中揮發油含量的影響Fig.3 Effect of different processing methods on the volatile oil content of white pepper

2.4 不同加工方法對白胡椒中胡椒堿含量的影響

由圖4可知，不同加工方法制得的白胡椒中胡椒堿含量差異不顯著，這是因為胡椒堿溶于醇、酸，不溶于水，“水漚”和蒸汽處理主要作用于胡椒果皮，對胡椒堿溶出影響較小。4種方法制得的白胡椒均符合GB/T 7900-2018中對胡椒堿的判定要求。其中，酶輔助機械脫皮法制得白胡椒中胡椒堿含量為5.42%±0.17%，與劉笑研究的胡椒堿含量占果實4%～9%的結果相符，高于丁成翠[20]測定的白胡椒中胡椒堿含量(4.91%)。

圖4 不同加工方法對白胡椒中胡椒堿含量的影響Fig.4 Effect of different processing methods on the piperine content of white pepper

2.5 不同加工方法對白胡椒中不揮發性乙醚提取物含量的影響

由圖5可知，不同加工方法制得的白胡椒中不揮發性乙醚提取物含量差異不大，這是因為白胡椒中不揮發性乙醚提取物主要為不揮發性脂溶性物質，傳統水泡法和流水浸泡法因利用微生物，采用“水漚”方式脫除胡椒果皮，對不揮發性脂溶性物質溶出影響較??；機械脫皮法和酶輔助機械脫皮法，雖然經過蒸汽熟化過程，但熟化時間短，蒸汽對胡椒果實作用有限，對不揮發性脂溶性物質溶出影響較小。4種方法制得的白胡椒符合GB/T 7900-2018中對白胡椒中不揮發性乙醚提取物的判定要求。其中，酶輔助機械脫皮法制得的白胡椒中不揮發性乙醚提取物為7.08%±0.15%，略低于陳曉龍等測定的白胡椒中不揮發性乙醚提取物，這可能是因為胡椒產地與加工方法不同，引起白胡椒中不揮發性乙醚提取物含量的差異。

圖5 不同加工方法對白胡椒中不揮發性乙醚提取物含量的影響Fig.5 Effect of different processing methods on the non-volatile ether extract content of white pepper

2.6 不同加工方法對白胡椒碎果率的影響

由圖6可知，不同方法制得的白胡椒碎果率差異不顯著，這是因為碎果由果實破裂引起，主要受胡椒果實大小、成熟度影響，同批次胡椒原料，果實大小與成熟度差別不大，進而引起碎果率差別不大。傳統水泡法、流水浸泡法、機械脫皮法、酶輔助機械脫皮法制得白胡椒依次為1.85%±0.12%、1.83%±0.13%、1.81%±0.12%、1.76%±0.12%，符合GB/T 7900-2018中對白胡椒中碎果率的判定要求。

圖6 不同加工方法對白胡椒碎果率的影響Fig.6 Effect of different processing methods on the broken fruit rate of white pepper

2.7 不同加工方法對白胡椒黑果率的影響

黑果越高，說明胡椒脫皮越不完全。由圖7可知，黑果率：傳統水泡法>流水浸泡法>機械脫皮法>酶輔助機械脫皮法，其中傳統水泡法與流水浸泡法黑果率差異不顯著；機械脫皮法與酶輔助機械脫皮法黑果率差異不顯著；傳統水泡法與流水浸泡法、機械脫皮法與酶輔助機械脫皮法之間黑果率差別顯著。這是因為胡椒脫皮過程中，黑果是胡椒果皮未完全脫除產生，受“水漚”均勻性影響，傳統水泡法與流水浸泡法不完全脫除果皮的胡椒相對較多，黑果率相對較高；機械脫皮法與酶輔助機械脫皮法因分別采用機械擠壓與機械攪拌方式脫除胡椒果皮，鮮胡椒受機械作用力均勻，胡椒脫皮較完全，黑果率較低。傳統水泡法、流水浸泡法、機械脫皮法、酶輔助機械脫皮法制得白胡椒的黑果率依次為8.66%±0.42%、8.25%±0.35%、2.52%±0.16%、2.35%±0.15%，均符合GB/T 7900-2018中對白胡椒黑果率的判定要求。

圖7 不同加工方法對白胡椒黑果率的影響Fig.7 Effect of different processing methods on the black fruit rate of white pepper

2.8 不同加工方法對白胡椒白度值的影響

在胡椒加工過程中，胡椒色澤對其營養價值和風味無直接影響，但顏色影響消費者對產品的接受性[21]。受傳統消費觀念影響，通常顏色純白的胡椒易被消費者接受。由圖8可知，白度值：傳統水泡法>流水浸泡法>酶輔助機械脫皮法>機械脫皮法，其中流水浸泡法與傳統水泡法制得的白胡椒白度值差異不顯著；流水浸泡法與傳統水泡法、酶輔助機械脫皮法、機械脫皮法制得的白胡椒白度值差異顯著。這是因為流水浸泡法與傳統水泡法采用水泡微生物作用方式脫除胡椒果皮，對胡椒粒表皮損壞小。酶輔助機械脫皮法與機械脫皮法，因采用水蒸氣(100 ℃)對胡椒果皮熟化，果皮對果實的保護作用被破壞，在空氣中氧和多酚氧化酶作用下，果實中的酚類物質發生氧化反應，生成醌類等化合物，顏色逐漸變為褐色；同時，因機械脫皮法采用機械擠壓方式脫除胡椒果皮，對胡椒表皮造成損壞，引起白度值進一步降低。傳統水泡法、流水浸泡法、酶輔助機械脫皮法、機械脫皮法制得的白胡椒白度值依次為84.76±2.15，82.62±1.79，75.35±2.18，64.17±2.06。

圖8 不同加工方法對白胡椒白度值的影響Fig.8 Effect of different processing methods on the whiteness value of white pepper

2.9 不同加工方法對白胡椒破損率的影響

破損率越高的胡椒，越難被消費者接受。由圖9可知，傳統水泡法、流水浸泡法、酶輔助機械脫皮法制得的白胡椒破損率差異不顯著；機械脫皮法制得的白胡椒破損率較高，達到31.25%±2.12%。這是因為機械脫皮法采用機械擠壓方式脫除胡椒果皮，胡椒粒之間成熟度與顆粒大小存在差異，成熟度稍低、顆粒稍小的胡椒粒，在同樣強度機械作用力下，表皮易破損；其他3種方法因未采用機械擠壓脫皮，對胡椒表皮損壞少。傳統水泡法、流水浸泡法、機械脫皮法、酶輔助機械脫皮法制得的白胡椒破損率依次為3.54%±0.28%、3.35%±0.26%、31.25%±2.12%、3.68%±0.23%。

圖9 不同加工方法對白胡椒破損率的影響Fig.9 Effect of different processing methods on the breakage rate of white pepper

2.10 不同加工方法對白胡椒氣味的影響

由表1可知，傳統浸泡法制得的白胡椒香味最輕，異臭味最嚴重；酶輔助機械脫皮法制得的白胡椒香味最濃郁，無異臭味。這是因為傳統水泡法利用自然中微生物腐爛果皮，因胡椒長時間處在“水漚”狀態，果皮腐爛產生濃厚的臭味；流水浸泡法因是利用流動水浸泡胡椒，腐爛的果皮被及時沖走，異臭味較傳統浸泡法輕，香味較流水浸泡法提高；機械脫皮法和酶輔助機械脫皮法，因其機械作用脫除果皮，脫皮時間短，效率高，微生物作用時間短，無異臭味產生，香味濃郁。同時，因機械脫皮法脫除胡椒果皮果膠過程中，造成胡椒表皮破損，胡椒中香味物質得不到有效保護，引起部分香味物質揮發散失，香味不及酶輔助機械脫皮法制得的白胡椒。

表1 不同加工方法對白胡椒氣味的影響Table 1 Effect of different processing methods on the flavor of white pepper

2.11 加工方法的確定

由2.1～2.10結果可知，不同方法加工的白胡椒水分含量、總灰分、不揮發性乙醚提取物、揮發油、胡椒堿、碎果率差異不顯著；傳統水泡法制得的白胡椒黑果率最高；傳統水泡法制得的白胡椒白度值最高；機械脫皮法制得的白胡椒破損率最高；酶輔助機械法制得的白胡椒香味最濃郁，無異臭味?？紤]到白度值對胡椒營養價值和風味并無直接影響，氣味對胡椒品質影響很大，酶輔助機械脫皮法制得的白胡椒白度值低于流水浸泡法，其他指標均優于或與傳統水泡法、流水浸泡法、機械脫皮法制得的白胡椒無顯著差異，最終確定白胡椒的加工方法為酶輔助機械脫皮法。

3 結論

不同加工方法制得的白胡椒品質不同，為此研究了傳統水泡法、流水浸泡法、機械脫皮法、酶輔助機械脫皮法對白胡椒水分含量、總灰分、揮發油、胡椒堿、不揮發性乙醚提取物、碎果率、黑果率、破損率、白度值、氣味特性的影響，以期確定最優的白胡椒加工方法。結果表明，4種方法加工的白胡椒水分、總灰分、揮發油、胡椒堿、不揮發性乙醚提取物含量、碎果率差異不顯著；傳統水泡法加工的白胡椒白度值最高；酶輔助機械脫皮法加工的白胡椒黑果率最低，香味最濃郁，無異臭味。酶輔助機械脫皮法加工的白胡椒水分含量、總灰分、揮發油、胡椒堿、不揮發性乙醚提取物、碎果率、黑果率、白度值、破損率依次為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%。綜合來看，酶輔助機械脫皮法加工的白胡椒品質最優，白胡椒的加工宜采用酶輔助機械脫皮法。

采用酶輔助機械脫皮法加工白胡椒，不僅提高了生產效率，還提高了胡椒的品質。但酶輔助機械脫皮法制得的白胡椒色澤較傳統水泡法差。進一步闡述胡椒脫皮機制，改進胡椒脫皮技術，生產白度值更高、品質更優的白胡椒，滿足生產與消費的需要，這對促進胡椒產業健康發展具有非常重要的意義。