市售剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)的評價

張毅，楊成聰，佘雅倩，代凱文，余海忠，郭壯，*

（1.湖北文理學(xué)院食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北襄陽441053；2.當(dāng)陽市食品藥品監(jiān)督管理局，湖北宜昌444100）

剁辣椒是將新鮮辣椒剁碎采用高鹽腌制成鹽胚后，進行脫鹽調(diào)味并灌裝殺菌制得的一類常見的辣椒加工制品[1]。剁辣椒因含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，且具有特殊的辛辣味和香氣而受到消費者的喜愛[2]。近年來研究人員圍繞剁辣椒展開了廣泛的研究，探討了乳酸菌[3-4]、發(fā)酵條件[5]和護色工藝[6]對產(chǎn)品品質(zhì)的影響，但目前關(guān)于市售剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)評價方面的研究卻較少。

NY/T 1070-2006《辣椒醬》中要求采用感官檢驗的方法對剁辣椒的滋味和風(fēng)味品質(zhì)進行評價，但感官檢驗有其自身的局限性，易受主觀因素影響，目前研究人員常采用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）[7]和電子鼻[8]聯(lián)用技術(shù)對食品風(fēng)味品質(zhì)進行研究。GC-MS技術(shù)可以對食品中揮發(fā)性組分進行定性和定量研究，已經(jīng)在酒類[9]、海鮮[10]、茶類[11]和水果[12]品質(zhì)鑒定方面有著廣泛的應(yīng)用；電子鼻通過模仿人類嗅覺系統(tǒng)對食品中揮發(fā)性組分進行研究，具有檢測迅速和準(zhǔn)確等優(yōu)點，在食品發(fā)酵[13]、加工儲藏[14]、品質(zhì)鑒定[15]和指紋圖譜建立[16]等方面亦有著廣泛應(yīng)用。

本研究采用GC-MS和電子鼻聯(lián)用技術(shù)，并結(jié)合多元統(tǒng)計學(xué)方法對市售剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)進行研究，同時對市售剁辣椒中特征和差異性風(fēng)味物質(zhì)進行甄別，以期對后續(xù)剁辣椒品質(zhì)的改善提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

PEN3電子鼻（配備10個金屬氧化傳感器）、電子鼻進樣瓶（帶PTFE密封墊片）：德國Airsense公司；GCMS-QP2020氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，配電子轟擊電離源 EI、SH-Rtx-Wax（30 m×2.25 mm×0.25 μm）色譜柱和HS-20頂空進樣器：日本島津公司；TP-213型分析天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市友聯(lián)儀器研究所。

1.2 試驗方法

1.2.1 基于GC-MS技術(shù)剁辣椒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定

1.2.1.1 樣品前處理

準(zhǔn)確稱取10 g剁辣椒樣品和3 mL生理食鹽水置于20 mL頂空樣品瓶中，采用帶有聚四氟乙烯的鋁帽密封瓶口。在60℃的恒溫爐中保溫30 min，平衡15 min，進樣量1 μL，進樣口解析6 min后直接進入GC-MS分析。

1.2.1.2 GC條件

SH-Rtx-Wax（30 m×2.25 mm×0.25 μm）極性毛細(xì)管色譜柱；溫控程序：起始溫度35℃，保持5 min，以4℃/min上升到70℃，保持8 min，以10℃/min升到150℃，不保持，然后以15℃/min上升到200℃，保持5 min；傳輸線溫度：160℃，進樣口溫度180℃，載氣流速：線速度32.1 cm/s；進樣方式：分流進樣，分流比為10 ∶1。

1.2.1.3 MS條件

離子源：EI離子源；離子源溫度：220℃；連接口溫度：250℃；電子轟擊能量：70 eV；檢測器電壓：相對于調(diào)諧結(jié)果 0.2 kV；m/z范圍：33.00 amu～450 amu；數(shù)據(jù)采集方式：Q3 Scan；采用NIST14標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫和保留指數(shù)定性；采用峰面積歸一化法對樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量進行分析。

高郵湖地處蘇皖交界，北與洪澤湖水系相連接，南與長江水系相連通，東臨江蘇高郵，西接安徽天長，跨安徽省天長市和江蘇省高郵市、寶應(yīng)縣、金湖縣。高郵湖湖區(qū)主屬江蘇省，是江蘇省第三大湖，水域總面積為760.67 km2，在高郵市境內(nèi)水域面積392.82 km2，占高郵湖總水域面積的55.32%。高郵湖屬淺水型湖泊，由古瀉湖經(jīng)長期淤積和人類活動影響而成。

1.2.2 基于電子鼻技術(shù)剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)區(qū)分度研究

準(zhǔn)確稱取20 g剁辣椒于120 mL樣品瓶中，放置于60℃水浴鍋中保溫30 min后冷卻至室溫，采用電子鼻10個金屬氧化傳感器同時對其揮發(fā)性組分進行測定。電子鼻參數(shù)設(shè)置：樣品間等待時間1.5 min，清潔時間90 s，調(diào)零時間5 s，探頭插入時間5 s，進樣測定時間60 s，吸氣流量200 mL/min，進樣流量200 mL/min。金屬傳感器在45秒后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，選定49、50 s和51 s時的響應(yīng)值，計算其平均值，重復(fù)操作3次。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

使用主成分分析法（principal component analysis，PCA）、非加權(quán)組平均法（unweighted pair-group method with arithmetic means，UPGMA）聚類分析和多元方差分析（multivariate analysis of variance，MANOVA）對剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)進行評價；采用Mann-whiney test對不同聚類辣椒醬樣品間各傳感器的響應(yīng)值進行差異性分析。采用Matlab 2016b軟件進行數(shù)據(jù)分析和熱圖繪制，采用Origin 8.5軟件繪制其他圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 基于GC-MS技術(shù)剁辣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定

研究首先使用GC-MS技術(shù)對市售剁辣椒樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行數(shù)據(jù)采集。15個市售剁辣椒樣品中共檢測出81種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中酯類、醇類、酸類、烴類、醛酮類、醚類化合物分別為17種、18種、4種、23種、10種和6種，其平均相對含量分別為56.85%、25.32%、12.77%、2.22%、1.79%和 0.62%。由此可見，酯類、醇類和酸類化合物為剁辣椒中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。平均相對含量高于3.0%的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及相對含量如圖1所示。

由圖1可知，市售剁辣椒中共檢測出6種平均相對含量高于3%的揮發(fā)風(fēng)味物質(zhì)，分別為乙酸乙酯、乙醇、醋酸、異戊醇、乳酸乙酯和丙醇，其平均相對含量分別為49.44%、15.13%、12.62%、6.02%、3.38%和3.35%。大部分剁辣椒經(jīng)發(fā)酵制作而成，且制作過程中會加入適量白酒，這可能是導(dǎo)致其中乙醇含量相對偏高的主要原因[1]。

圖1 剁辣椒中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對強度圖Fig.1 The relative abundance of volatile components in chopped chili samples

2.2 基于電子鼻技術(shù)剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)區(qū)分度研究

進一步使用電子鼻對市售剁辣椒樣品風(fēng)味品質(zhì)進行了區(qū)分，基于電子鼻技術(shù)剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)的UPGMA聚類分析如圖2所示。

圖2 剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)的聚類分析Fig.2 Evaluation of the flavor profile characterization of chopped chili samples based on cluster analysis

由圖2可知，當(dāng)距離大于30.0時，15個樣品可劃分為 2 個聚類，其中 1、3、4、5、6、7、8、14 和 15 9 個樣品隸屬于聚類Ⅰ，而 2、9、10、11、12 和 13 6 個樣品則隸屬于聚類Ⅱ。經(jīng)MANOVA發(fā)現(xiàn)，隸屬于2個聚類的剁辣椒樣品其風(fēng)味品質(zhì)差異極顯著（P＜0.001）。進一步以聚類結(jié)果為分組依據(jù)，采用PCA和Mann-whiney test對剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)進行分析，進而對導(dǎo)致剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)存在差異的指標(biāo)進行甄別，PCA的方差貢獻(xiàn)率如表1所示。

表1 主成分的方差貢獻(xiàn)率Table 1 The variance contribution of principal components

由表2可知，主成分PC1和主成分PC2的方差貢獻(xiàn)率分別為86.41%和6.28%，其累計方差貢獻(xiàn)率為92.69%，說明主成分1和主成分2可以代表絕大部分原始變量的信息，通過PCA，本研究可以將市售剁辣椒的典型揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)類型由原始的10個降至2個，達(dá)到了降維目的?；陔娮颖羌夹g(shù)市售剁辣椒的PC1和PC2因子載荷圖如圖3所示。

圖3 基于主成分分析的PC1和PC2因子載荷圖Fig.3 Factor loading diagram of PC1 and PC2 based on principal coordinate analysis

由圖3可知，PC1主要是由W5C（對烷烴、芳香類物質(zhì)靈敏）、W5S（對氮氧化物靈敏）、W2W（對有機硫化物靈敏）、W2S（對乙醇靈敏）、W1S（對甲烷靈敏）和W1W（對有機硫化物、萜類物質(zhì)靈敏）等6個傳感器構(gòu)成，PC2主要是由 W6S（對氫氣有選擇性）、W3S（對烷烴靈敏）、W1C（對芳香類物質(zhì)靈敏）和W3C（對氨氣、芳香類物質(zhì)靈敏）4個傳感器構(gòu)成。PC1中載荷較高的正影響傳感器是W5C、W5S、W2W和W2S，其中W5C的載荷量最高為0.30；載荷較高的負(fù)影響傳感器是W1S和W1W，其中W1W的載荷量較高為-0.12。PC1主要集中在對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中烷烴、芳香類物質(zhì)和有機硫化物、萜類物質(zhì)的響應(yīng)差異。PC2中載荷較高的正影響傳感器是W3S和W6S，其中W3S的載荷量最高為0.29；載荷較高的負(fù)影響傳感器是W1C和W3C，其中W1C的載荷量較高為0.32。PC2主要集中在對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中烷烴和芳香類物質(zhì)的響應(yīng)差異。基于電子鼻技術(shù)市售剁辣椒的PC1和PC2因子得分圖如圖4所示。

圖4 基于主成分分析的PC1和PC2因子得分圖Fig.4 Factor scores diagram of PC1 and PC2 based on principal coordinate analysis

由圖4可知，隸屬于聚類Ⅰ中的樣品主要分布于第二或第三象限，而隸屬于聚類Ⅱ的樣品則全部分布于第一或第四象限，兩者呈現(xiàn)出明顯的分離趨勢。結(jié)合圖3可知越靠近X軸正方向其有機硫化物含量越高，而芳香類物質(zhì)的含量則越低。由此可見，聚類Ⅰ中的剁辣椒樣品風(fēng)味品質(zhì)較佳。本研究進一步使用Mann-whiney test對各傳感器對不同聚類剁辣椒響應(yīng)值的差異性進行了定量分析，結(jié)果如表2所示。

表2 電子鼻各傳感器對不同聚類剁辣椒樣品響應(yīng)值的差異性分析Table 2 Significance analysis of each sensor response in chopped chili samples belong to different clusters based on electronic nose

由表2可知，傳感器W1C、W3C和W5C對隸屬于聚類I的剁辣椒響應(yīng)值顯著偏高（P＜0.001），而金屬傳感器 W5S、W6S、W1S、W1W、W2S、W2W 和 W3S 則呈現(xiàn)出相反的趨勢（P＜0.05）。由此可知，隸屬于聚類Ⅰ的剁辣椒在芳香類物質(zhì)的含量上顯著高于聚類Ⅱ，而氮氧化物（具有不同程度毒性且感官閥值較高）、氫氣（感官閾值較高、香氣較弱）、甲烷（感官閾值較高、香氣較弱）、有機硫化物（具有一定的刺激性氣味）和乙醇（具有特殊香味，并略帶刺激）的含量顯著低于聚類Ⅱ，這進一步證實了隸屬于聚類Ⅰ的剁辣椒樣品風(fēng)味品質(zhì)較佳。

2.3 基于GC-MS技術(shù)剁辣椒揮發(fā)性風(fēng)味品質(zhì)的差異性分析

研究進一步利用GC-MS技術(shù)對導(dǎo)致剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)差異的揮發(fā)性物質(zhì)進行了分析，剁辣椒中相對平均含量大于1.0%揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對強度的熱圖如圖5所示。

圖5 剁辣椒主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對強度的熱圖Fig.5 Heat map of the relative abundance of major volatile components in chopped chili samples

由圖5可知，隸屬于聚類Ⅰ的樣品乙酸乙酯、乳酸乙酯和丙醇的相對含量顯著高于聚類Ⅱ（P＜0.05），而乙醇、醋酸和異戊醇的相對含量顯著低于聚類Ⅱ（P＜0.05）。乙酸乙酯有微帶果香的酒香，而乳酸乙酯具有較強的酒香氣味，由此可見，隸屬于聚類Ⅰ的剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)要優(yōu)于聚類Ⅱ，這亦與使用電子鼻技術(shù)得出的結(jié)論一致。

3 結(jié)論

使用GC-MS和電子鼻聯(lián)用技術(shù)對市售剁辣椒風(fēng)味品質(zhì)進行了評價，經(jīng)電子鼻分析發(fā)現(xiàn)風(fēng)味品質(zhì)較佳的剁辣椒應(yīng)具有較高的芳香類物質(zhì)且有機硫化物和乙醇含量偏低；經(jīng)GC-MS分析發(fā)現(xiàn)品質(zhì)較佳的剁辣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中乙酸乙酯和乳酸乙酯含量較高，而乙醇和醋酸含量相對較低。