技术领域
本发明涉及植物提取技术领域，尤其涉及一种胡椒风味物质的制备方法。
背景技术
胡椒(Piper nigrum L.)是胡椒科、胡椒属多年生常绿藤本植物，胡椒原产于印度西海岸西高止山脉的热带雨林中，早在2000年前已有栽培，是世界重要的香辛料作物，药食同源。中医认为胡椒味辛、性热、无毒，能温中散寒、行气止痛，适用于中焦寒盛、宿食不消、脘腹冷痛、反胃呕吐、泄泻下痢等。在医学工业上胡椒可用作健胃剂、解热剂及支气管粘膜刺激剂等，可治疗消化不良、寒痰、咳嗽、肠炎、支气管炎、感冒和风湿病等，此外，在食品工业上还用作防腐剂。胡椒的种子含有挥发油、胡椒碱、粗脂肪、粗蛋白、木脂素类、生物碱类、黄酮类、芳香化合物及酰胺类化合物等。其中，胡椒碱2004年被中华人民共和国卫生部批准为食品添加剂，重点对癫痫、胃溃疡、动脉粥样硬化、抑郁症、免疫、脑功能等具有显著的辅助治疗和调节作用。近年来的研究表明，胡椒在镇痛、镇静、抗炎、抗惊厥、抑菌、杀虫、抗癌等多方面均具有活性，经生物工程改造后还可广泛应用于现代制药、戒烟、戒毒和军事等领域，用途广、经济价值高。
胡椒风味物质包括挥发性风味物质(以挥发油为主)和不挥发性风味物质(以胡椒辣味物质为主)，挥发性风味物质可通过水蒸汽蒸馏提取出来，不挥发性风味物质主要是通过溶剂萃取法将胡椒中的色、香、味等成分萃取出来，所得萃取液经过过滤、脱除溶剂、干燥等工艺而成。胡椒的水、醚或乙醇提取物具有杀灭绦虫、除臭、防腐和抗氧化作用。
目前，国内外提取胡椒风味物质的方法有溶剂浸提法、索氏抽提法、微波法、超声波法及超临界法等。其中对胡椒中芳香及呈味成分保留较好的方法是超临界法，而此法也有局限性：胡椒碱在其提取温度大量结晶，造成提取过程繁杂，而且提取成本高。相比之下，场效应加速的溶剂法提取过程显得快捷与方便，特别有利于较高极性且较高含量的黑胡椒呈味成分的提取分离。
但现有胡椒风味物质的制备全部以黑胡椒粉或者白胡椒粉为原料，要事先将胡椒鲜果、脱皮和干燥粉碎后才能用于提取，导致生产成本高和资源浪费，而且，经过上述一系列处理，胡椒鲜果原有的多酚类等活性物质基本损失，无法得到充分利用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种胡椒风味物质的制备方法。本发明提供的制备方法实现了对胡椒风味物质的完整提取，且胡椒不挥发性风味物质得率高，其中的胡椒碱含量也较高，制得的风味物质辣味足、芳香味更浓，品质更好。以胡椒鲜果为原料进行提取，大大降低了生产成本。
为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种胡椒风味物质的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：取胡椒鲜果加水打浆制成胡椒浆，经水蒸气蒸馏提取，获得油状物和水浆液；
步骤2：取步骤1的水浆液，加入乙醇水溶液混匀，经超声波-微波协同萃取、浓缩、干燥，获得膏状物；
步骤3：收集步骤1所述油状物和步骤2所述的膏状物，获得胡椒风味物质。
本发明以胡椒鲜果为原料提取胡椒风味物质，结合水蒸气蒸馏法、超声波-微波协同萃取法，对胡椒风味物质进行了完整提取，并明显提高了胡椒风味物质的得率，所得胡椒风味物质富含可挥发性和非挥发性营养物质。其中，所得胡椒风味物质中，油状物主要为3-蒈烯、柠檬烯、石竹烯等可挥发性风味物质，膏状物主要为多酚类物质和胡椒碱等非挥发性风味物质。
在一些具体实施例中，步骤1中水蒸汽蒸馏提取采用收集器收集挥发性风味物质，收集器为玻璃材质，既方便水蒸汽通过，又能收集冷凝下来的挥发性风味物质。冷凝管需通入冷凝液，使冷凝管温度保持在0～8℃方便及时冷却挥发性风味物质。所用到的器皿均为耐热玻璃，连接处均为磨口，使用前涂上凡士林保持整个蒸馏过程密封，防止挥发性风味物质损失。蒸馏时间为胡椒浆沸腾后开始计时，收集到的油状挥发性风味物质总含量不再增加为止。离心去除蒸馏过的胡椒浆中的水分，离心参数为3000～5000rpm，离心3～8min。挥发性风味物质的保存宜密封保存在4℃以下冰箱中，防止挥发。
本发明步骤1先制备胡椒浆，然后采用水蒸汽蒸馏法进行提取。在一些具体实施方案中，胡椒浆的制备方法为：选取无病虫害的带穗胡椒鲜果为原料，按照料液的质量比为1:1～2的比例加入水，用磨浆机研磨，制得胡椒浆。其中，带穗胡椒鲜果为保留果梗的胡椒鲜果。
在一些实施方案中，水蒸汽蒸馏提取的条件为：在胡椒浆中加入水，加热煮沸，蒸馏提取3～4h。在一些实施方案中，胡椒浆与水的质量比为1：3～6。
本发明步骤1对胡椒浆水蒸气蒸馏提取后分别获得挥发性的油状物和不挥发的水浆液。本发明步骤2对所述水浆液进行超声波-微波协同萃取。
在一些实施方案中，步骤2所述超声波-微波协同萃取中，超声波的功率为50W，频率为25～35KHz；微波功率为550～700W，微波频率为2500～3500MHz，萃取时间为15～30min，萃取温度为60～80℃。在一些具体实施例中，步骤2所述超声波-微波协同萃取中，超声波的功率为50W，频率为28KHz；微波功率为550，微波频率为3000MHz萃取时间为20min，萃取温度为70℃。
在一些实施方案中，步骤1中所述胡椒鲜果与水的质量比为1:4～10。在一些具体实施例中，步骤1中所述胡椒鲜果与水的质量比为1:6。在一些具体实施例中，步骤1中所述胡椒鲜果与水的质量比为1:8。
在一些实施方案中，步骤2所述乙醇水溶液中乙醇的体积分数为70～95％。在一些具体实施例中，步骤2所述乙醇水溶液中乙醇的体积分数为95％。
在一些实施方案中，步骤2所述浓缩具体为在真空度为0.1～0.9MPa，温度为35～60℃的条件下浓缩10～70min。在一些具体实施例中，步骤2所述浓缩具体为在真空度为0.3～0.5MPa，温度为40～50℃的条件下浓缩20～40min。
本发明还提供了上述的方法制备得到的胡椒风味物质。
本发明以胡椒鲜果为原料提取胡椒风味物质，结合水蒸气蒸馏法、超声波-微波协同萃取法，对胡椒风味物质进行了完整提取，并明显提高了胡椒风味物质的得率，所得胡椒风味物质辣味足、芳香味更浓，品质更好。同时，以胡椒鲜果为原料进行提取，减少了胡椒的加工工序，大大降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1胡椒风味物质中挥发性风味物质的总离子流图；
图2为对比例1胡椒风味物质中挥发性风味物质的总离子流图。
具体实施方式
本发明公开了一种胡椒风味物质的制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
对所公开的实施例的说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
本发明采用的试材皆为普通市售品，皆可于市场购得。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1
原料：带穗胡椒鲜果10份，去离子水60份，95％食用酒精350份。
制备方法：
(1)制备胡椒浆：选用无病虫害带穗胡椒鲜果为原料，且鲜果中有部分颜色变为黄色，取10份胡椒鲜果加10份去离子水，用磨浆机磨浆，使其浆液中无明显颗粒或梗穗；
(2)水蒸气蒸馏：在10份胡椒浆中加入50份水，加热煮沸，上接收集器和冷凝管，连接处保持密封；蒸馏3h后，收集油状胡椒风味物质，并用无水硫酸钠脱除水分，获得油状物和水浆液，其中，油状物的胡椒风味物质用棕色玻璃瓶密封保存。
(3)收集胡椒水浆液，在4000rpm下10℃离心5min去除大部分水分；在步骤(2)中离心后的水浆液中加入350份95％食用酒精；
(4)超声波-微波协同萃取，超声波功率/频率：50W/28KHz，微波功率：550W，微波频率：3000MHz，萃取时间为20min，萃取温度为70℃；
(5)过滤，采用真空抽滤快速过滤胡椒粉等肉眼可见物，滤膜孔径小于0.15mm，收集滤液；
(6)脱除溶剂，采用真空低温旋转浓缩脱除溶剂，真空度控制在0.05MPa，温度控制在40℃；
(7)干燥，真空干燥，真空度控制在0.08MPa，温度控制在50℃，获得胡椒浸膏；
(8)收集步胡椒油状物和胡椒浸膏，获得1.6份胡椒风味物质。
实施例2
原料：带穗胡椒鲜果10份，去离子水80份，95％食用酒精500份。
制备方法：
(1)制备胡椒浆：选用无病虫害带穗胡椒鲜果为原料，且鲜果中有部分颜色变为黄色，取10份胡椒鲜果加20份去离子水，用磨浆机磨浆，使其浆液中无明显颗粒或梗穗；
(2)水蒸气蒸馏：在10份胡椒浆中加入60份水，加热煮沸，上接收集器和冷凝管，连接处保持密封；蒸馏4h后，收集油状胡椒风味物质，并用无水硫酸钠脱除水分，获得油状物和水浆液，其中，油状物的胡椒风味物质用棕色玻璃瓶密封保存。
(3)收集胡椒水浆液，在5000rpm下10℃离心3min去除大部分水分；在步骤(2)中离心后的水浆液中加入500份95％食用酒精；
(4)超声波-微波协同萃取，超声波功率/频率：50W/30KHz，微波功率：600W，微波频率：2500MHz，协同萃取30min；
(5)过滤，采用真空抽滤快速过滤胡椒粉等肉眼可见物，滤膜孔径小于0.15mm，收集滤液；
(6)脱除溶剂，采用真空低温旋转浓缩脱除溶剂，真空度控制在0.05MPa，温度控制在45℃；
(7)干燥，真空干燥，真空度控制在0.08MPa，温度控制在50℃，获得胡椒浸膏；
(8)收集步胡椒油状物和胡椒浸膏，获得1.6份胡椒风味物质。
对比例1
本比较例采用胡椒干果提取胡椒风味物质，制备方法为：
(1)带穗胡椒鲜果，烘干至含水量小于12％，得胡椒干果，将胡椒干果粉碎过筛，粒度达到40目，获得胡椒粉；
(2)取10份胡椒粉用500份去离子水共水蒸馏4h，收集油状胡椒风味物质，并用无水硫酸钠脱除水分，获得油状物和水浆液，其中，油状物的胡椒风味物质用棕色玻璃瓶密封保存。
(3)收集胡椒水浆液，在4000rpm下10℃离心5min去除大部分水分；在步骤(2)中离心后的水浆液中加入350份95％食用酒精；
(4)超声波-微波协同萃取，超声波功率/频率：50W/40KHz，微波功率：300W，微波频率：2450MHz，协同萃取10min。
其他步骤同实施例1。
对比例2
原料：带穗胡椒鲜果10份，去离子水60份，95％食用酒精350份。
其制备方法的步骤(4)与实施例1不同，其他条件相同；
其中，步骤(4)：超声波-微波协同萃取，超声波功率/频率：50W/40KHz，微波功率：300W，微波频率：2450MHz，协同萃取20min。
实施例3胡椒风味物质中挥发性风味物质的检测分析
对实施例1和对比例1制得的胡椒风味物质样品进行GCMS检测分析，图1为实施例1胡椒风味物质的总离子流图，图2为对比例1制得的胡椒风味物质的总离子流图，样品的定量分析结果见表1。
表1不同胡椒样品中风味物质的相对含量(％)
由图1～2的结果可知，图1中样品的丰度响应值达到8×107，图2样品的丰度响应值为1.4×107，同时，图1色谱峰的数量远远高于图2的色谱峰数量。其中，响应值越高，峰面积越大，风味物质的相对百分比含量越大；色谱峰数量越多，说明风味化合物的数量越多。结合图1～2以及表1的结果可知，本发明实施例1制得的胡椒风味物质中可挥发性风味物质的种类及含量均明显优于对比例1。
实施例4不同提取方法对不挥发性风味物质的含量的影响
本实施例比较了以下几种提取方法获得的胡椒风味物质中不挥发性风味物质的得率以及不挥发性风味物质中总多酚和胡椒碱的含量，结果见表2，并比较了几种方法的提取成本，结果见表3。
热回流提取法：10份胡椒样品用烧瓶装，并加入100份体积比为95％乙醇提取，在85℃的水浴中保持溶液沸腾，烧瓶上接冷凝管，冷凝管内接冷却液，通过冷却循环泵输送冷却液，使其冷却液沸腾溶液产生的蒸汽经冷凝管冷凝至烧瓶中，如此反复，回流提取3h，最终回流提取的溶液经旋转蒸发仪浓缩并回收溶剂，浓缩液最后经过真空干燥，得不挥发性风味物质。
微波提取法：10份胡椒样品用烧瓶装，并加入100份体积比为95％乙醇提取，微波功率300W，使其溶液温度保持在80～90℃，烧瓶上接冷凝管，冷凝管内接冷却液，通过冷却循环泵输送冷却液，使其冷却液沸腾溶液产生的蒸汽经冷凝管冷凝至烧瓶中，如此反复，微波提取0.5h，最终提取的溶液经旋转蒸发仪浓缩并回收溶剂，浓缩液最后经过真空干燥，得不挥发性风味物质。
超声波提取法：10份胡椒样品用烧瓶装，并加入100份体积比为95％乙醇提取，在30℃的水浴中使用超声波提取，烧瓶上接冷凝管，冷凝管内接冷却液，通过冷却循环泵输送冷却液，使其冷却液沸腾溶液产生的蒸汽经冷凝管冷凝至烧瓶中，如此反复，超声波提取0.5h，最终提取的溶液经旋转蒸发仪浓缩并回收溶剂，浓缩液最后经过真空干燥，得不挥发性风味物质。
经检测，不挥发性风味物质的含量见表2。
表2不同提取方法对不挥发性风味物质的含量的影响
表3提取时间、成本比较结果
以上结果显示，本发明提取方法胡椒风味物质得率明显高于热回流提取法、微波提取法、超声波提取法以及对比例1～2的方法，且所得不挥发性风味物质的含量也明显较高。同时，相比其他方法，本发明提取方法获得100g胡椒风味物质所需原料少、耗电量低、用时较短。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。