不同產(chǎn)地鲊?yán)苯凤L(fēng)味成分比較分析

張曼，湯艷燕，魏雪，鐘濤，闞建全，武運(yùn)，杜木英*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)2(中匈食品科學(xué)合作研究中心，重慶，400715) 3(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊，830052)

鲊?yán)苯罚址Q鲊海椒、鲊金椒，是我國一種特色鮮明的發(fā)酵辣椒制品[1]。鲊?yán)苯纷鳛檎{(diào)味品用途廣泛，色澤鮮艷，風(fēng)味獨(dú)特，頗受消費(fèi)者青睞[2]。但由于鲊?yán)苯肥堑胤教厣称罚鞣皇缴a(chǎn)居多，發(fā)酵周期長，發(fā)酵過程不穩(wěn)定，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)差異性大[3]，從而制約了鲊?yán)苯返墓I(yè)化生產(chǎn)。

風(fēng)味物質(zhì)作為評價(jià)鲊?yán)苯菲焚|(zhì)的重要指標(biāo)，受到多重因素影響，如辣椒原料、發(fā)酵菌種、發(fā)酵工藝等。陸寬等[4]發(fā)現(xiàn)不同辣椒品種發(fā)酵后的風(fēng)味能夠有效被電子鼻和GC-MS技術(shù)區(qū)分。宋煜婷等[5]發(fā)現(xiàn)接種體積分?jǐn)?shù)為2%的乳酸菌、添加50 g/L葡萄糖或30 g/L乳糖有利于促進(jìn)發(fā)酵液中乳酸菌的生長及的保持糟辣椒脆度。XU等[6]發(fā)現(xiàn)在紅辣椒自然發(fā)酵過程中，曲霉、芽孢桿菌、短桿菌與1-丁醇、3-甲基-乙酸酯的形成高度相關(guān)。張東亞等[7]發(fā)現(xiàn)采用新工藝配方制作的風(fēng)味糟辣椒更具商品價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)室前期也對發(fā)酵辣椒生物胺、不同品種鲊?yán)苯沸纬傻娘L(fēng)味物質(zhì)以及發(fā)酵過程中微生物群落結(jié)構(gòu)演替進(jìn)行了初步探究[8-10]。但研究僅限于特定辣椒品種且研究范圍較小，因此研究不同產(chǎn)地鲊?yán)苯凤L(fēng)味對其品質(zhì)提升是十分有必要的。

本實(shí)驗(yàn)以采自5個(gè)偏好辣味的地區(qū)(重慶武隆、重慶石柱、貴州遵義、湖南常德、湖北荊州)的鲊?yán)苯窞檠芯繉ο?，通過比較分析其理化指標(biāo)、有機(jī)酸、游離氨基酸以及揮發(fā)性成分的差異，旨在為鲊?yán)苯凤L(fēng)味改良提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為不同地區(qū)鲊?yán)苯菲焚|(zhì)評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)，對實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

5種鲊?yán)苯贩謩e采自重慶武隆、重慶石柱、貴州遵義、湖南常德、湖北荊州的農(nóng)貿(mào)市場，采集后低溫運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，4 ℃保存?zhèn)溆谩?種鲊?yán)苯肪捎脗鹘y(tǒng)自然發(fā)酵方式[11]制備而成。

3,5-二硝基水楊酸(分析純)，成都科龍化工試劑廠；有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)品，索萊寶生物科技有限公司；2-辛醇，上海阿拉丁生化股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

雷磁PHS-3C pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；L-8900氨基酸全自動(dòng)分析儀，日本日立公司；LC-20A高效液相色譜儀、GCMS-GP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司；100 μm聚二甲基硅氧烷固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME) 裝置，美國 Supleco公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯坊纠砘笜?biāo)測定

水分含量根據(jù)GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》，采用直接干燥法測定；pH根據(jù)GB 5009.237—2016《食品pH值的測定》，采用pH計(jì)測定；總酸根據(jù)GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》，采用中和滴定法測定；食鹽含量根據(jù)GB 5009.44—2016《食品中氯化物的測定》，采用直接沉淀法測定；還原糖采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定[12]；可溶性糖采用蒽酮法測定[12]。

1.3.2 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯酚袡C(jī)酸含量測定

有機(jī)酸含量的測定參考尹小慶等[10]方法，并進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化。

樣品前處理[13-14]：稱取2.5 g樣品，加入40 mL純水于超聲處理30 min(25 ℃)，冷卻后定容至50 mL，經(jīng)雙層濾紙過濾。取濾液20 mL加入1 mL 30%(體積分?jǐn)?shù))硫酸鋅溶液和1 mL 10.6%(體積分?jǐn)?shù))亞鐵氰化鉀溶液，搖勻后靜置30 min，離心后將上清液經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后上機(jī)分析。

色譜條件：色譜柱：Agilent C18(4.6 mm×150 mm，5 μm)；流動(dòng)相：V(體積分?jǐn)?shù)為1%的甲醇)∶V(0.06 mol/L KH2PO4)=1∶99，用磷酸調(diào)節(jié)pH值至2.5；流速：0.6 mL/min；進(jìn)樣量：15 μL；柱箱溫度：28 ℃；紫外檢測波長：210 nm。

1.3.3 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯酚坞x氨基酸含量測定

采用氨基酸全自動(dòng)分析儀測定鲊?yán)苯分杏坞x氨基酸種類和含量。

1.3.4 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯窊]發(fā)性成分測定

揮發(fā)性成分測定參考王巧碧等[15]的方法，并做適當(dāng)修改。

萃取方法：準(zhǔn)確稱取5 g鲊?yán)苯窐悠分糜?0 mL頂空進(jìn)樣瓶中，加入2-辛醇(10 μL 500 mg/L)，加蓋密封。然后將裝有100 μm聚二甲基硅氧烷萃取頭的手動(dòng)進(jìn)樣器插入瓶中，50 ℃頂空吸附40 min。吸附完成后，迅速拔出手動(dòng)進(jìn)樣器放置于氣相色譜儀進(jìn)樣口(250 ℃)，推出萃取頭解析5 min后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

GC條件：DB-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升溫程序：40 ℃保持2 min，以10 ℃/min升溫到150 ℃，保持2 min，再以4 ℃/min升溫到250 ℃，保持5 min；不分流進(jìn)樣；高純氮?dú)饬魉贋? mL/min。

MS條件：離子源溫度250 ℃；電子能量70 eV；接口溫度250 ℃；四極桿質(zhì)量分析器；質(zhì)量掃描范圍m/z為40～400。

以正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品的實(shí)際測量值校正保留時(shí)間[16]，通過NIST17 Library譜庫檢索所得揮發(fā)性成分(匹配度>80%)；再利用內(nèi)標(biāo)對各揮發(fā)性成分進(jìn)行定量分析。

1.3.5 香氣活度值的計(jì)算

采用香氣活度值(odor activity value，OAV)表征鲊?yán)苯分懈飨銡饣衔飳χ黧w香氣成分的貢獻(xiàn)。查閱相關(guān)文獻(xiàn)確定各揮發(fā)性成分的風(fēng)味閾值后按公式(1)計(jì)算OAV[17]：

(1)

式中：Ci為化合物的含量，μg/kg；Ti為該化合物的香氣閾值濃度，μg/kg。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均使用SPSS Statistic 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的線性回歸分析，熱圖采用R語言繪制，主成分分析圖采用SMICA 14.0軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯防砘笜?biāo)分析

由表1可知，不同產(chǎn)地鲊?yán)苯匪趾烤橛?0%～50%，符合DB S52/010—2016標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定水分≤70%的要求[18]。水分含量與微生物的生長代謝有著密切的關(guān)系。5種鲊?yán)苯返膒H值均<4.5，發(fā)酵過程中pH的降低能夠抑制部分腐敗微生物的生長繁殖，有利于提高鲊?yán)苯返陌踩訹19]。不同產(chǎn)地鲊?yán)苯返目偹岷坎町愶@著(P<0.05)，其中常德鲊?yán)苯返目偹岷孔罡?，達(dá)到0.981%，是遵義鲊?yán)苯返?.96倍。石柱鲊?yán)苯愤€原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，僅為0.12%，在發(fā)酵過程中還原糖為微生物提供碳源，其含量高低直接影響微生物的生長活動(dòng)。不同產(chǎn)地鲊?yán)苯分宣}含量均遠(yuǎn)低于辣椒制品地方標(biāo)準(zhǔn)[18]，符合消費(fèi)者的新興消費(fèi)需求。適宜的鹽濃度能夠抑制雜菌，為乳酸菌提供良好生長環(huán)境。

表1 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯返睦砘笜?biāo)Table 1 Physio-chemical indicators of zha-chili from different places

2.2 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯酚袡C(jī)酸分析

有機(jī)酸是衡量鲊?yán)苯凤L(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)。由表2可知，從樣品中共檢測到6種有機(jī)酸，各地區(qū)鲊?yán)苯酚袡C(jī)酸含量顯著差異(P<0.05)，其中常德鲊?yán)苯酚袡C(jī)酸含量最高，為(17.73±0.45) mg/g；武隆鲊?yán)苯泛孔畹?，僅為(4.86±0.21) mg/g。草酸和乳酸在5種鲊?yán)苯分芯粰z出，而檸檬酸未被檢出，可能是因?yàn)闄幟仕嶙鳛槿人嵫h(huán)中間產(chǎn)物一般不會在細(xì)胞內(nèi)積累[20]。石柱鲊?yán)苯分腥樗岷孔罡?，?5.73±0.04) mg/g，占總有機(jī)酸含量的53%，且僅在該樣品中檢測到蘋果酸。乳酸不僅能由糖酵解途徑產(chǎn)生，還可以直接由蘋果酸脫羧生成[21]。乙酸是其他鲊?yán)苯分泻孔罡叩挠袡C(jī)酸，分別占總有機(jī)酸含量的50.8%、58.8%、49.5%、40.6%。在鲊?yán)苯纷匀话l(fā)酵過程中，乙酸主要由異型乳酸發(fā)酵的乳酸菌生成[13]。乙酸的積累主要取決于糖代謝和發(fā)酵原料[22]。在石柱鲊?yán)苯分形礄z測到乙酸，可能是因?yàn)樵谧匀话l(fā)酵過程中乙酸與酵母代謝所產(chǎn)生的醇類物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)[23]。琥珀酸是典型的鮮味成分，能夠中和過量乙酸帶來的刺激性，使得鲊?yán)苯返目诟懈岷蚚13]。

表2 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯分杏袡C(jī)酸含量 單位：mg/g

2.3 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯酚坞x氨基酸分析

由表3可知，鲊?yán)苯分泄矙z出17種游離氨基酸，包括7種必需氨基酸和10種非必需氨基酸。不同地區(qū)總游離氨基酸含量從高到低為：荊州鲊?yán)苯?常德鲊?yán)苯?石柱鲊?yán)苯?遵義鲊?yán)苯?武隆鲊?yán)苯贰Ｆ渲形渎△嚴(yán)苯泛妥窳x鲊?yán)苯分斜匦璋被崴急壤^40%，營養(yǎng)價(jià)值更高[24]，且兩者氨基酸構(gòu)成比例近似，均以苦味氨基酸和甜味氨基酸為主。石柱、常德和荊州鲊?yán)苯分刑鹞栋被岷孔罡撸謩e占氨基酸總量的34%、71%和73%，鮮味和無味氨基酸所占比例均低于2%。相比其余樣品，武隆鲊?yán)苯返姆枷阕灏被嵴急茸罡?，?3%。芳香族氨基酸主要包括酪氨酸和苯丙氨酸，可作為前體物質(zhì)被相關(guān)酶催化形成酚類化合物[25]。

表3 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯分杏坞x氨基酸含量 單位：mg/kg

游離氨基酸對食品風(fēng)味的貢獻(xiàn)取決于它們在每種食品中的味覺活度值(taste activity value，TAV)。TAV是呈味化合物含量與該化合物閾值的比值[26]，反映了各呈味化合物對味道的貢獻(xiàn)，將TAV>1的化合物認(rèn)為是特征呈味物質(zhì)，值越大，代表貢獻(xiàn)越大。由表4可知，武隆鲊?yán)苯分杏坞x氨基酸組成相對均衡，但所有氨基酸的TAV<1，說明游離氨基酸對風(fēng)味的貢獻(xiàn)不大，但苦味氨基酸低于閾值可增強(qiáng)其他氨基酸呈味效應(yīng)[28]。石柱鲊?yán)苯泛妥窳x鲊?yán)苯返奶卣鞒饰栋被崾枪劝彼?，谷氨酸是最重要的呈鮮味氨基酸，其含量與鮮味程度高度相關(guān)[29]。絲氨酸和丙氨酸的TAV>1，所以常德鲊?yán)苯分饕尸F(xiàn)甜味。絲氨酸和谷氨酸對荊州鲊?yán)苯返娘L(fēng)味有貢獻(xiàn)，但由于絲氨酸的OAV值比谷氨酸的OAV值大，所以荊州鲊?yán)苯返奶鹞稄?qiáng)于鮮味。

表4 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯分杏坞x氨基酸的味覺活度值Table 4 TAVs of free amino acids in zha-chili from different places

2.4 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯窊]發(fā)性成分分析

在5種鲊?yán)苯分泄茶b定出79種揮發(fā)性物質(zhì)，其中酯類31種、萜類16種、碳?xì)漕?4種、醇類7種、酸類5種、醛類3種、酚類2種以及1種吡嗪類物質(zhì)。采用R語言繪制熱圖(圖1)，用不同的顏色表示每種揮發(fā)性成分的含量，藍(lán)色越深代表含量越少，紅色越深代表含量越多。不同產(chǎn)地鲊?yán)苯返膿]發(fā)物質(zhì)種類和含量存在較大差異，其中石柱鲊?yán)苯分袚]發(fā)性成分總相對含量最高(20 472.01 μg/kg)，荊州鲊?yán)苯分袚]發(fā)性成分總相對含量最低(2 580.84 μg/kg)。

在不同產(chǎn)地鲊?yán)苯分?，酯類含量較高且種類最為豐富，這與歐陽晶等[30]的研究結(jié)果相同，出現(xiàn)該結(jié)果可能與乳酸菌厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸與醇類形成酯類有關(guān)[15]。5種鲊?yán)苯饭灿械孽ヮ悡]發(fā)性物質(zhì)共有15種，包括乙酸戊酯、乙酸戊酯、月桂酸乙酯、棕櫚酸乙酯等，可賦予鲊?yán)苯坊ㄏ愫凸?。在武隆鲊?yán)苯分校孔疃嗟氖窃鹿鹚嵋阴?，具有脂肪、奶油香。棕櫚酸乙酯在其他鲊?yán)苯分泻孔罡?，具有陳油香氣，味醇甜。醇類不僅是芳香酯類前體物質(zhì)，還能夠抑制腐敗微生物生長[7]。苯乙醇是5種鲊?yán)苯饭灿谐煞?，主要呈現(xiàn)玫瑰香味。武隆鲊?yán)苯分?1,2-丁二醇的含量最高。正戊醇在石柱鲊?yán)苯?、荊州鲊?yán)苯泛统５瞒嚴(yán)苯分泻孔罡?，賦予鲊?yán)苯沸晾蔽?，但高級醇含量過高會對鲊?yán)苯菲焚|(zhì)產(chǎn)生不利影響。醛類香氣濃郁，但在鲊?yán)苯分袡z測出的醛類物質(zhì)種類和含量均較少，該結(jié)果與前人研究一致[7,10]。萜類化合物主要呈現(xiàn)花香和木香，其感官閾值比較低，能賦予鲊?yán)苯诽厥獾南銡?。萜類總含量僅次于酯類、碳?xì)漕?，?欖香烯、(-)-β-花柏烯、β-石竹烯、β-雪松烯、α-金合歡烯在5種鲊?yán)苯分芯鶛z出。碳?xì)漕惢衔锵鄬績H次于酯類，但因其閾值高，對風(fēng)味貢獻(xiàn)小。酸類只在武隆和石柱鲊?yán)苯分袡z出，但二者均未檢出酚類物質(zhì)。從聚類的層次分析，常德鲊?yán)苯泛颓G州鲊?yán)苯繁痪蹫橐活?，武隆鲊?yán)苯泛妥窳x鲊?yán)苯繁痪蹫橐活?，說明各自組內(nèi)香氣成分相對近似，石柱鲊?yán)苯窞閱为?dú)一類，說明其與其他地區(qū)鲊?yán)苯废銡獬煞植町愝^大。揮發(fā)性成分差異與各地鲊?yán)苯返睦苯菲贩N、原料生長環(huán)境、發(fā)酵溫度、發(fā)酵周期等因素密切相關(guān)。

2.5 揮發(fā)性成分主成分分析

主成分分析(principal component analysis，PCA)是研究發(fā)酵制品香氣成分的一種重要手段，目的是為了簡化變量和揭示變量之間的關(guān)系。圖2為不同產(chǎn)地鲊?yán)苯窊]發(fā)性成分的得分圖和載荷圖。由得分圖可知，5種不同產(chǎn)地鲊?yán)苯吩谥眯艆^(qū)間內(nèi)區(qū)分明顯，說明不同產(chǎn)地鲊?yán)苯返膿]發(fā)性成分存在明顯差異。結(jié)合載荷圖可發(fā)現(xiàn)，相比常德鲊?yán)苯泛颓G州鲊?yán)苯?，武隆鲊?yán)苯?、石柱鲊?yán)苯贰⒆窳x鲊?yán)苯窊]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成更豐富。與石柱鲊?yán)苯访芮邢嚓P(guān)的揮發(fā)性成分主要有羅勒烯、2-甲氧基-3-異丁基吡嗪等。與武隆鲊?yán)苯泛妥窳x鲊?yán)苯访芮邢嚓P(guān)的揮發(fā)性成分主要有α-金合歡烯、β-石竹烯等。與常德鲊?yán)苯泛颓G州鲊?yán)苯访芮邢嚓P(guān)的揮發(fā)性成分主要有4-乙基愈創(chuàng)木酚、反油酸乙酯等。但由于不同揮發(fā)性成分的感官閾值不同，對主體香氣成分的貢獻(xiàn)也有差異，因此還需結(jié)合香氣活度值進(jìn)一步分析。

2.6 香氣活度值分析

采用OAV表征鲊?yán)苯分懈飨銡饣衔飳χ黧w香氣成分的貢獻(xiàn)。當(dāng)OAV >1時(shí)，認(rèn)為該化合物對樣品的香氣有貢獻(xiàn)，當(dāng)OAV>10時(shí)，可認(rèn)為其是重要香氣成分[30]。從樣品中共鑒定出17種OAV >1的成分，包括7種酯類化合物，1種醇類化合物，8種萜類化合物和1種吡嗪類化合物。

2-甲氧基-3-異丁基吡嗪具有強(qiáng)烈的青椒味、蔬菜味，除武隆鲊?yán)苯吠?，其OAV值在其他4種鲊?yán)苯分芯鶠樽罡?，是鲊?yán)苯分饕銡獬煞种?。在武隆鲊?yán)苯分形礄z測到2-甲氧基-3-異丁基吡嗪，可能是因?yàn)樵摌悠钒l(fā)酵周期較短。尹小慶等[10]研究表明，2-甲氧基-3-異丁基吡嗪是在鲊?yán)苯钒l(fā)酵30 d之后生成的。5種鲊?yán)苯分幸宜峒乎ズ挺?金合歡烯的OAV值均>1，表明這2種成分也是構(gòu)成鲊?yán)苯凤L(fēng)味的主要物質(zhì)。

表5 不同產(chǎn)地鲊?yán)苯分兄饕煞值腛AV值Table 5 The OAVs of major aroma compounds in zha-chili from different places

3 結(jié)論

通過對來自不同產(chǎn)地的5種鲊?yán)苯愤M(jìn)行風(fēng)味比較分析發(fā)現(xiàn)，各地鲊?yán)苯防砘笜?biāo)均符合地方質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且均呈現(xiàn)低鹽特點(diǎn)，總酸差異顯著(P<0.05)，常德鲊?yán)苯房偹嶙罡?。不同產(chǎn)地鲊?yán)苯分杏袡C(jī)酸含量差異顯著(P<0.05)，石柱鲊?yán)苯芬匀樗釣橹?，其他鲊?yán)苯肪砸宜釣橹?。TAV分析結(jié)果顯示，武隆鲊?yán)苯窡o特征呈味氨基酸，石柱鲊?yán)苯泛妥窳x鲊?yán)苯分饕术r味，常德鲊?yán)苯泛颓G州鲊?yán)苯分饕侍鹞?。?種鲊?yán)苯分泄茶b定出79種揮發(fā)性物質(zhì)，確定了17種關(guān)鍵香氣成分(OAV>1)，其中2-甲氧基-3-異丁基吡嗪、乙酸己酯、α-合金歡烯是構(gòu)成鲊?yán)苯凤L(fēng)味的關(guān)鍵物質(zhì)。聚類分析顯示武隆鲊?yán)苯泛妥窳x鲊?yán)苯凤L(fēng)味相近，常德鲊?yán)苯泛颓G州鲊?yán)苯凤L(fēng)味相近，石柱鲊?yán)苯穭t單獨(dú)為一類。