辣椒發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分變化研究

歐陽晶 蘇 悟 陶湘林 蔣立文

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，湖南 長沙 410128；2.食品科學與生物技術(shù)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；3.湖南省發(fā)酵食品工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410128）

剁辣椒，又名發(fā)酵辣椒，是中國傳統(tǒng)的風味調(diào)味品，其味道鮮美，且具有促進食欲、解膩、助消化等保健功效［1］。傳統(tǒng)的發(fā)酵辣椒是利用附著在辣椒表面的微生物（主要是乳酸菌），配合大量食鹽的高滲透壓作用抑制雜菌的生長而發(fā)酵出來的。對于一種產(chǎn)品而言，風味成分是反應產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標［2，3］。而現(xiàn)代工業(yè)制作發(fā)酵辣椒多采用高鹽腌制加工成半成品，然后進行直接包裝或脫鹽二次發(fā)酵形成產(chǎn)品［4］。這種加工方法與傳統(tǒng)自然發(fā)酵辣椒相比風味明顯不足。目前發(fā)酵辣椒領(lǐng)域研究的重點集中在自然發(fā)酵過程中的優(yōu)勢微生物及微生態(tài)的變化，目的是使這一傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品能夠規(guī)?；?、標準化、可控化，大批量生產(chǎn)。因此測定傳統(tǒng)發(fā)酵辣椒在發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分，探索辣椒發(fā)酵過程中重要香氣物質(zhì)的形成與變化，推測辣椒風味的形成與原料營養(yǎng)成分或參與反應微生物及工藝控制形成的機理，將為發(fā)酵辣椒的生產(chǎn)工藝和風味的調(diào)控提供有價值的信息。

本試驗采用固相微萃取法和氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（solid phase micro－extraction and gas chromatography－mass spectrometry，SPME－GC－MS）對一種辣椒發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分進行了測定，以期為發(fā)酵辣椒風味形成機理和品質(zhì)調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料

新鮮紅辣椒：購買于湖南農(nóng)業(yè)大學東之源超市。

1.1.2 主要試驗儀器

磁力攪拌器：GL－3250型，海門市其林貝爾儀器制造有限公司；

固相微萃取裝置（手動固相微萃取進樣器、（DVB／CAR／PDMS）50／30μm 萃取頭、15 mL 頂空鉗口樣品瓶）：SPMEGC型，美國Supelco公司；

氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀：GC／MS－QP2010型，日本島津公司。

1.1.3 主要試驗試劑

堿性酒石酸銅甲和乙液、乙酸鋅、2，3，5－氯化三苯基四氮唑（TTC）、草酸、2，6－二氯靛酚、VC：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 方法

1.2.1 發(fā)酵辣椒的制備 挑選新鮮、肉厚、成熟度適宜、無蟲蛀、無疤痕的紅辣椒，洗凈、去蒂并瀝干，其后用刀將辣椒切成1cm2的小塊，加入食鹽8%、白酒2%、檸檬酸0.5%、氯化鈣0.5%，攪拌均勻后入壇，壓緊，壇外用水和鹽封存，放置室溫下進行發(fā)酵，以獲得品質(zhì)良好的發(fā)酵辣椒成品［5］。

1.2.2 水分含量的測定 直接干燥法，按GB／T 5009.3——2010執(zhí)行。

1.2.3 還原糖含量的測定 直接滴定法，按GB 5009.7——2003執(zhí)行。

1.2.4 VC含量的測定 2，6－二氯靛酚滴定法，按GB／T 6195——1986執(zhí)行。

1.2.5 揮發(fā)性成分分析 利用固相微萃取法和氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分別測定新鮮辣椒、發(fā)酵8d 的辣椒和發(fā)酵32d的辣椒的揮發(fā)性成分。

（1）萃取頭的活化：在固相微萃取之前，必須對萃取頭進行活化，以去除雜質(zhì)。將（DVB／CAR／PDMS）50／30μm 萃取頭在270 ℃下活化1h，直至色譜檢測無干擾峰出現(xiàn)。

（2）固相微萃?。⊿PME）：利用打漿機將辣椒樣品打成勻漿，取3g辣椒勻漿，加至20mL的頂空進樣瓶中，再加入6mL蒸餾水，用密封墊與鋁帽進行密封，密封后在70 ℃的條件下利用磁力攪拌器加熱平衡15min，將已活化的萃取頭通過隔墊插入頂空進樣品內(nèi)，推出纖維頭，使之距樣品液面約5mm，頂空吸附40min，插入GC 進樣口解析5min。將萃取的發(fā)酵辣椒揮發(fā)性成分利用GC／MS分析，將分析所得的各組分的質(zhì)譜與已知物質(zhì)的質(zhì)譜進行比較。

（3）色 譜 條 件：色 譜 柱：DB－5MS（30 m×0.25 mm，0.25μm）；載氣：He；流速：1 mL／min；進樣口溫度：250 ℃；進樣方式：不分流進樣；程序升溫：初溫40 ℃保持3min，然后以5 ℃／min升至150 ℃，接著以10 ℃／min升至250 ℃，保持10min，再以20 ℃／min升至270 ℃，保持1min。

（4）質(zhì)譜條件：離子源溫度：200 ℃；電離方式：EI；電子能量：70eV；燈絲電流：150μA；掃描質(zhì)量范圍33～500U。

2 結(jié)果與分析

2.1 新鮮辣椒水分、還原糖、VC 含量的測定結(jié)果

新鮮辣椒的水分含量為64%，還原糖為2.94mg／100g，VC為1.21mg／100g。

2.2 新鮮辣椒與發(fā)酵辣椒的揮發(fā)性成分

新鮮辣椒與發(fā)酵辣椒的揮發(fā)性成分質(zhì)譜圖見圖1。

新鮮辣椒與發(fā)酵辣椒的揮發(fā)性成分測定結(jié)果見表1。

3種樣品中共檢出82種揮發(fā)性成分，其中醇類17種、醛類13種、酯類23種、烷烴與烯烴類19種、其它類10種。

從新鮮辣椒中共檢出30種揮發(fā)性成分，主要揮發(fā)性風味成分包括反式－2－己烯－1－醇、桃醛、2－己烯醛、5－甲基鄰氨基苯甲酸、十八烷、2－異丁基－3－甲氧基吡嗪、反式－橙花叔醇、水楊酸甲酯等。

從發(fā)酵8d的辣椒中共檢出19種揮發(fā)性成分，主要揮發(fā)性風味成分包括乙醇、1－戊醇、乙酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸異戊酯等。

從發(fā)酵32d的辣椒中共檢出54種揮發(fā)性成分，主要揮發(fā)性風味成分包括乙醇、3－甲基－4－氧代戊酸、右旋萜二烯、1－戊醇、橙花醇、正己酸乙酯等。

圖1 新鮮辣椒與發(fā)酵辣椒所得揮發(fā)性物質(zhì)的GC－MS的總離子流色譜圖Figure 1 Total ions chromatogram of GC－MS of volatile compounds of fresh chili and fermented chili

表1 發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分變化Table 1 Change of volatile compounds during fermentation of chili

續(xù)表1

續(xù)表1

新鮮辣椒的風味物質(zhì)主要以醛類和醇類為主，烯烴烷烴類次之，酯類較少，且含有酸類化合物1種，雜環(huán)類化合物2種。其中反式－2－己烯－1－醇具有未成熟果實的香味；桃醛［6］具有強烈的桃香、果香和麝香香氣；水楊酸甲酯［7］具有類似鹿蹄草的氣味。5－甲基鄰氨基苯甲酸可能是辣椒中刺激性氣味之一，并且檢測結(jié)果中2－異丁基－3－甲氧基吡嗪、2－己烯醛、反式－橙花叔醇、芳樟醇、已醛是辣椒香氣成分中典型的化合物［8］，這些物質(zhì)在香氣成分中占據(jù)較大比例，對鮮椒的風味均具有一定的貢獻作用。

發(fā)酵8d的辣椒中的風味物質(zhì)主要以醇類與酯類為主，烷烴烯烴類、醛類、酸類、雜環(huán)化合物都有很大程度的減少，這可能與微生物作用和風味物質(zhì)揮發(fā)有關(guān)。新增加的主要風味物質(zhì)有乙醇、1－戊醇、乙酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸異戊酯等。其中含量最高的乙醇相對含量為29.77%；其次是1－戊醇，含量為20.63%，醇類物質(zhì)的增加可能是由發(fā)酵辣椒制作過程中加入了2%白酒與發(fā)酵過程中酵母菌、乳酸菌的代謝所致，而乙酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸異戊酯的產(chǎn)生可能與醇和酸發(fā)生酯化反應有關(guān)。乙醇與1－戊醇都具有生澀酒香味；乙酸乙酯呈現(xiàn)酯香、酒香，同樣具有新鮮水果的香氣；正乙酸乙酯、乙酸異戊酯具有強烈的如香蕉、生梨、蘋果甜的水果氣味［9］；這些物質(zhì)皆為發(fā)酵辣椒風味的重要組成部分。

發(fā)酵32d時，發(fā)酵辣椒中的各類成分在種類上都有不同程度的增加。醇類與酯類的含量較發(fā)酵8d時有所減少，醇類物質(zhì)的減少有利于降低辣椒中的單純的酒生澀味。醛類、酸類、雜環(huán)化合物有一定的增加并且新增了酮類、醚類等化合物。新增的主要風味物質(zhì)有右旋萜二烯、水楊酸甲酯、（E，E）－2，4－庚二烯醛、橙花醇、4－乙基愈創(chuàng)木酚、甲位紫羅蘭酮等。風味物質(zhì)種類的增多可能與微生物代謝活動或原料自身反應水解辣椒中的營養(yǎng)物質(zhì)生成相應雜環(huán)類、醛類、酮類、醚類等化合物有關(guān)。其中右旋萜二烯呈鮮花香氣；水楊酸甲酯呈冬青味；（E，E）－2，4－庚二烯醛呈青草、脂肪、水果和辛香料類似香；橙花醇有令人愉快的玫瑰和橙花的香氣；4－乙基愈創(chuàng)木酚呈現(xiàn)濃郁的醬香味；甲位紫羅蘭酮呈紫羅蘭、鳶尾花香氣。隨著這些物質(zhì)的增加，綜合了單純由醇類與酯類所帶來的果香與酒香，使經(jīng)發(fā)酵后的辣椒風味更加柔和，口感更佳。

3 結(jié)論

采用GC／MC 技術(shù)分別測定新鮮辣椒與發(fā)酵辣椒在不同發(fā)酵時間內(nèi)的揮發(fā)性成分。測定結(jié)果表明，隨著發(fā)酵的進行，起初辣椒中的烷烴烯烴類、酸類、醛類、雜環(huán)化合物的含量均有減少，同時醇類與酯類物質(zhì)含量有所增加，而后各類成分在種類上都有不同程度的增加，含量更趨近于平均，并新增酮類、醚類等風味物質(zhì)，使發(fā)酵辣椒風味成分逐漸形成。

但是由于每種揮發(fā)性香味成分的閾值相差很大，所以成分的相對含量并不能完全的反映出某種化合物在樣品中的風味貢獻，加之不同地區(qū)在飲食習慣、辣椒品種、發(fā)酵工藝、發(fā)酵條件等方面不盡相同，造就了不同風味的發(fā)酵辣椒。因此無法準確的判定某種組分對發(fā)酵辣椒風味的影響，這一點有待進一步深入研究。

1 丘加德.剁辣椒純菌種發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)［J］.辣椒雜志，2006，4（2）：38～41.

2 羅鳳蓮，歐陽建勛，夏延斌，等.發(fā)酵辣椒中主要風味物質(zhì)的研究進展［J］.食品工業(yè)科技，2009，30（7）：346～347.

3 盧翰，蘇愛軍，譚興和.辣椒醬發(fā)酵工藝研究［J］.食品與機械，2006，22（3）：126～129.

4 蔣立文，李宗軍，譚周進，等.剁辣椒的生產(chǎn)現(xiàn)狀及技術(shù)進展［J］.中國釀造，2006（2）：6～8.

5 周曉媛，鄧靖，李福枝，等.發(fā)酵辣椒揮發(fā)性成分分析復合香味劑調(diào)配［J］.中國食品學報，2007，7（3）：138～143.

6 丁寶維.桃醛合成工藝的優(yōu)化及其動力學研究［D］.天津：天津大學，2009.

7 周春明，袁海波，秦志榮，等.花香綠茶的香氣成分分析［J］.廣州食品工業(yè)科技，2004，20（2）：101～104.

8 Mazida M M，Salleh M M，Osman H，等.不同成熟階段辣椒揮發(fā)性香味物質(zhì)的固相微萃取分析［J］.辣椒雜志，2006，4（2）：42～46.

9 周曉媛，鄧靖，李福枝，等.發(fā)酵辣椒的揮發(fā)性風味成分分析［J］.食品與生物技術(shù)學報，2007，26（1）：54～59.