不同原料對鲊廣椒品質(zhì)的影響

馬佳佳，葛東穎，尚雪嬌，張振東，袁曉黎，郭 壯

（湖北文理學院 食品科學技術(shù)學院 鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北 襄陽441053）

鲊廣椒的制作通常是以大米或玉米面為主要原料，輔以食鹽和鮮紅辣椒等配料，經(jīng)微生物室溫發(fā)酵15～30 d而成，因其口感酸辣、香氣濃郁而受到廣大消費者的喜愛[1]。我國湖北省、湖南省、貴州省和重慶市大部分地區(qū)居民均有制作和食用鲊廣椒的習俗[2]。由于種植糧食作物的不同，不同地區(qū)制作鲊廣椒的原料亦不同，使用的原料不同，所制作的鲊廣椒品質(zhì)亦可能存在不同[3-5]。

作為食品品質(zhì)的重要組成部分，滋味和氣味特征在很大程度上決定了消費者對食品的喜好程度[6]。食品的滋味主要由能溶于水且多不易揮發(fā)的物質(zhì)形成，其閾值比呈味物質(zhì)高的多[7]，可采用電子舌（electronic tongue，E-tongue）系統(tǒng)對其進行快速的數(shù)字化評價。目前，E-tongue在蜂蜜[8]、葡萄酒[9]和橄欖油[10]等食品評價中應(yīng)用廣泛。食品的風味主要由多種呈香物質(zhì)綜合產(chǎn)生，近年來興起的電子鼻（electronic nose，E-nose）技術(shù)可對揮發(fā)性風味物質(zhì)中的芳香類、烷烴類、有機硫化物和萜類等典型物質(zhì)類型進行評價[11]，其結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（gaschromatographic-mass spectrometry，GC-MS）技術(shù)后更是可對揮發(fā)性風味物質(zhì)中化合物的種類進行進一步解析[12]，目前兩者聯(lián)用技術(shù)在紅棗[13]、蘑菇[14]和咖啡豆[15]等食品風味品質(zhì)評價中被廣泛應(yīng)用。尹小慶等[16]采用頂空固相微萃取和GC-MS對2種鲊辣椒的香氣物質(zhì)進行定性定量分析發(fā)現(xiàn)，添加二荊條辣椒發(fā)酵的鲊廣椒中獨有的特征香氣成分是β-紫羅蘭酮，而添加牛角椒的為2-甲基丁酸乙酯、β-月桂烯、（+）-檸檬烯和橙花叔醇。

本研究分別以大米和玉米為原料制備鲊廣椒，采用電子舌、電子鼻分別對鲊廣椒的滋味、風味品質(zhì)進行評價，并結(jié)合GC-MS技術(shù)對鲊廣椒中揮發(fā)性風味物質(zhì)種類和含量進行解析，進而探討不同原料對鲊廣椒品質(zhì)的影響，以期為后續(xù)鲊廣椒的產(chǎn)業(yè)化推動提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

10個鲊廣椒樣品：湖北省襄陽市農(nóng)戶家；大米、玉米和辣椒（二荊條）：市售；陰離子溶液、陽離子溶液、預(yù)處理溶液、參比溶液、內(nèi)部溶液（均為分析純）：日本Insent公司；氯化鈉（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SA 402B電子舌：日本Insent公司；PEN3電子鼻：德國Airsense公司；GCMS-QP2020氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本島津公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 鲊廣椒樣品制備用菌體的收集

從湖北省襄陽市農(nóng)戶家采集10個鲊廣椒樣品，分別稱取100g鲊廣椒樣品，加入500 mL去離子水，攪拌均勻，400r/min離心10 min，取上清。上清液經(jīng)12 000 r/min離心10 min，收集菌體并加入20 mL生理鹽水振蕩均勻，備用。

1.3.2 鲊廣椒樣品的制備

稱取750 g磨碎的玉米粉和大米粉各10份、分別加入225 g切碎辣椒、3.15 g花椒、3.15 g白胡椒和75 g食鹽，將1.3.1菌懸液均分為2份并分別添加到玉米粉和大米粉中，攪拌均勻，密封，并在瓶口均勻噴灑3 mL白酒封口，于30 ℃發(fā)酵30 d[3]。

1.3.3 鲊廣椒樣品滋味品質(zhì)的測定

樣品處理：稱取20 g鲊廣椒樣品與80 mL超純水攪拌均勻后靜置30 min，抽濾，濾液于常溫下經(jīng)12 000 r/min離心10 min，取上清液待用。參照王玉榮等[17]的測定方法對鲊廣椒的酸味、苦味、澀味、鮮味、咸味、后味A（澀的回味）、后味B（苦的回味）和豐度（鮮的回味）進行測定。

1.3.4 鲊廣椒樣品風味品質(zhì)的測定

樣品處理：準確稱取20 g鲊廣椒樣品于電子鼻樣品瓶中，50 ℃保溫15 min后平衡10 min，插入電子鼻傳感器進行頂空測定。電子鼻參數(shù)設(shè)置[3]：樣品間隔時間90 s，自動清洗時間95 s，歸零時間5 s，插入時間5 s，測定時間90 s，吸氣流量230 mL/min，進樣流量230 mL/min。數(shù)據(jù)處理：選定69 s、70 s和71 s時傳感器的響應(yīng)值求平均值，每個樣品重復(fù)測定5次。

1.3.5 鲊廣椒中揮發(fā)性風味物質(zhì)的測定

樣品處理：準確稱取10 g鲊廣椒樣品后放入25 mL樣品瓶中，60 ℃預(yù)熱振蕩30 min，平衡5 min，進樣口解吸3 min后直接進入GC-MS分析。GC條件[18]：SH-Rtx-Wax色譜柱（30 m×2.25 mm×0.25 μm），進樣口溫度為250 ℃；分流進樣，分流比為15∶1；載氣為高純氦氣（He）（純度＞99.99%），流量為1.2 mL/min；升溫程序為起始溫度35 ℃，保持5 min，以5 ℃/min升至60 ℃，保持8 min，然后以10 ℃/min升溫至200 ℃，保持5 min。MS條件[18]：電子電離源（electron ionization，EI）離子源；離子源溫度為220 ℃；連接口溫度為250℃；電子轟擊能量為70eV；質(zhì)量掃描范圍為33～450 aum；采集方式為Q3 Scan；采用保留時間和美國國家標準與技術(shù)研究院（national institute of standards and technology，NIST）14標準質(zhì)譜庫定性，采用面積歸一化法進行定量。

1.3.6 統(tǒng)計學分析

采用多變量方差分析（multivariate analysis of variance，MANOVA）、配對t檢驗和典范對應(yīng)分析（canonical correspondence analysis，CCA）對鲊廣椒滋味和風味品質(zhì)的差異性進行分析；使用冗余分析（redundancy analysis，RDA）對導致大米和玉米制備鲊廣椒品質(zhì)存在顯著差異的關(guān)鍵性指標進行甄別。除RDA使用Cannoco 4.5軟件分析外，其他分析均采用Past 3軟件，使用Origin 2017軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 基于電子舌技術(shù)鲊廣椒滋味品質(zhì)分析

使用電子舌技術(shù)對以大米和玉米為原料制備的鲊廣椒滋味品質(zhì)進行評價，結(jié)果見圖1。

圖1 以大米和玉米為原料制備的鲊廣椒各滋味指標相對強度值的箱型圖Fig. 1 Box plot of relative intensity value of each taste indexes of Zhaguangjiao made by rice and corn as raw materials

由圖1可知，除后味A（澀的回味）、后味B（苦的回味）和豐度（鮮的回味）3個回味外，5個基本味在兩組鲊廣椒樣品上的相對強度值的極差值均＞1。由此可見，不同樣品在5個基本味上的差異通過感官鑒評的方法可以予以區(qū)分，而3個回味指標的差異則不能通過感官鑒評的方法予以區(qū)分[19]。由圖1亦可知，以大米為原料制備的鲊廣椒的酸味和澀味均顯著偏低（P＜0.05），咸味、鮮味和后味A則顯著高于玉米（P＜0.05）。

2.2 基于電子鼻和GC-MS技術(shù)鲊廣椒風味品質(zhì)分析

采用電子鼻對以大米和玉米為原料制備的鲊廣椒中的典型物質(zhì)類型進行測定，并使用配對t檢驗對不同金屬傳感器之間響應(yīng)值的差異性進行分析，結(jié)果見表1。

表1 以大米和玉米為原料制備的鲊廣椒樣品典型物質(zhì)類型的差異性分析Table 1 Difference analysis of typical substance types in Zhaguangjiao made by rice and corn as raw materials

由表1可知，雖然10個傳感器對不同原料制作的鲊廣椒響應(yīng)值均存在一定的差異，但經(jīng)配對t檢驗發(fā)現(xiàn)，差異均不顯著（P＞0.05）。進一步使用GC-MS技術(shù)對鲊廣椒樣品中的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行分析，結(jié)果見表2。

表2 以大米和玉米為原料制備的鲊廣椒中揮發(fā)性風味物質(zhì)分析Table 2 Analysis of volatile flavor substances in Zhaguangjiao made by rice and corn as raw materials

由表2可知，20個鲊廣椒樣品中共檢測出56種揮發(fā)性風味物質(zhì)，其中酯類、烴類、酮類、酸類、醛類、醇類和其他類化合物分別有6種、20種、5種、3種、3種、11種和8種，其平均相對含量分別為31.96%、51.41%、1.36%、0.57%、1.01%、11.40%和2.29%。由此可知，酯類、醇類和烴類物質(zhì)是鲊廣椒中主要揮發(fā)性風味物質(zhì)。經(jīng)配對t檢驗發(fā)現(xiàn)，以大米和玉米為原料制備的鲊廣椒樣品在6類化合物含量上的差異均不顯著（P＞0.05）。鲊廣椒中主要揮發(fā)性風味物質(zhì)共有7種，分別為苯甲酸芳樟酯、D-檸檬烯、檜烯、乙酸乙酯、香葉烯、γ-萜品烯和乙醇，其平均相對含量分別為24.43%、22.32%、8.61%、6.29%、5.36%、5.21%和3.96%，進一步對主要揮發(fā)性風味物質(zhì)的相對含量進行比較分析，結(jié)果見圖2。

由圖2可知，經(jīng)配對t檢驗發(fā)現(xiàn)，以不同原料為分組依據(jù)時，7種揮發(fā)性風味物質(zhì)差異均不顯著（P＞0.05）。由此可見，不同原料制作的鲊廣椒其風味物質(zhì)的構(gòu)成不存在差異，究其原因可能在于玉米和大米自身揮發(fā)性風味物質(zhì)較少，鲊廣椒中的揮發(fā)性風味物質(zhì)主要來源于辣椒、花椒、白胡椒、添加的白酒以及乳酸菌等微生物自身代謝產(chǎn)生的物質(zhì)，而原料自身對其影響較少。

圖2 以大米和玉米為原料制備的鲊廣椒中主要揮發(fā)性風味物質(zhì)箱型圖Fig. 2 Box plot of main volatile flavor substances in Zhaguangjiao made by rice and corn as raw materials

2.3 鲊廣椒產(chǎn)品品質(zhì)評價

基于典范對應(yīng)分析的鲊廣椒樣品空間排布見圖3，使用冗余分析對導致品質(zhì)存在差異的關(guān)鍵性指標進行了甄別，結(jié)果見圖4。

由圖3可知，以大米和玉米為原料制備的鲊廣椒在空間排布上呈現(xiàn)出明顯的分離趨勢，以大米為原料制備的鲊廣椒樣品分布在第一和第四象限，而以玉米為原料制備的鲊廣椒樣品則分布在第二和第三象限，且經(jīng)MANOVA發(fā)現(xiàn)，兩組樣品之間存在顯著差異（P＜0.05）。由此可知，不同原料制作的鲊廣椒品質(zhì)是存在明顯差異的。

圖3 基于典范對應(yīng)分析以大米和玉米原料制備的鲊廣椒樣品空間排布圖Fig. 3 Spatial layout of Zhaguangjiao samples made by rice and corn as raw materials based on canonical correspondence analysis

圖4 基于冗余分析鲊廣椒品質(zhì)差異關(guān)鍵指標分析Fig. 4 Analysis of key indexes caused Zhaguangjiao quality difference based on redundancy analysis

由圖4可知，通過對電子和和電子鼻共18個指標進行甄別發(fā)現(xiàn)，酸味、澀味、豐度、鮮味、咸味和后味A（澀的回味）6個滋味評價指標與RDA雙序圖約束軸上的樣品有良好的賦值相關(guān)，是代表兩組鲊廣椒總體品質(zhì)差異的關(guān)鍵評價指標。由圖4亦可知，豐度、鮮味、咸味和后味A（澀的回味）位于大米一側(cè)，酸味和澀味則位于玉米一側(cè)，說明不同的指標對兩組鲊廣椒樣品的貢獻不同。結(jié)合圖1可知，正是由于鮮味、后味A（澀的回味）、酸味和澀味存在顯著差異，導致了以大米和玉米制備的鲊廣椒品質(zhì)存在顯著差異。

3 結(jié)論

與玉米相比，以大米為原料制作的鲊廣椒咸味、鮮味和后味A（澀的回味）相對強度顯著較高（P＜0.05），而酸味和澀味顯著較低（P＜0.05）；兩種鲊廣椒的風味品質(zhì)及揮發(fā)性風味物質(zhì)的構(gòu)成差異不顯著（P＞0.05）；經(jīng)多元方差分析發(fā)現(xiàn)，以大米和玉米為原料制備的鲊廣椒品質(zhì)存在顯著差異（P＜0.05），經(jīng)冗余分析發(fā)現(xiàn)，這種差異主要是由豐度、鮮味、咸味、后味A（澀的回味）、酸味和澀味滋味指標導致的。