不同加工方式對(duì)糟辣椒風(fēng)味物質(zhì)的影響

張洪禮，王倫興，吳義華，李正麗，毛建蘭，劉 芬,*

（1.遵義職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)系，貴州 遵義 563000；2.貴州省農(nóng)科院山茂園藝工程技術(shù)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550006）

糟辣椒是貴州富有地方民族特色的傳統(tǒng)調(diào)味品之一，通常以地方新鮮紅椒為主要原料，輔以適量姜、蒜等輔料，經(jīng)過(guò)剁碎、拌鹽、裝壇密封發(fā)酵而成，口感爽脆，酸辣鮮香[1-2]。在糟辣椒發(fā)酵過(guò)程中通過(guò)乳酸菌等微生物的作用，將辣椒中糖類及蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)分解成有機(jī)酸類、氨基酸類及揮發(fā)性芳香酯，從而賦予糟辣椒獨(dú)特的風(fēng)味[3-5]。因生產(chǎn)技術(shù)及加工設(shè)備限制，目前糟辣椒生產(chǎn)以自然發(fā)酵為主，產(chǎn)品風(fēng)味品質(zhì)差異較大，加之目前關(guān)于糟辣椒的開(kāi)發(fā)研究以加工及保藏為主，對(duì)不同工藝間產(chǎn)品風(fēng)味的變化研究尚未見(jiàn)報(bào)道[1,6]。

本文以“遵辣1號(hào)”辣椒為主要原料，采用自然發(fā)酵、乳酸菌發(fā)酵及增加姜蒜乳酸菌發(fā)酵方式制作糟辣椒，與市售糟辣椒進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)變化分析，探討不同加工方式對(duì)糟辣椒風(fēng)味品質(zhì)的影響，以期為糟辣椒的生產(chǎn)和配方優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

“遵辣1號(hào)”辣椒，貴州黔蔬聯(lián)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司；姜、蒜、團(tuán)蔥，市售；市售糟辣椒，貴三紅食品有限公司；白酒（酒精度52%），市售散酒；川秀泡菜酸菜乳酸菌發(fā)酵粉（植物乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、嗜熱鏈球菌），北京川秀國(guó)際貿(mào)易有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

HP6890/5975C GC/MS聯(lián)用儀、20 mL頂空鉗口樣品瓶，美國(guó)Agilent公司；手動(dòng)固相微萃取儀，2 cm-50/30μm DVB/CAR/PDMS StableFlex，美國(guó)Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 不同糟辣椒生產(chǎn)加工工藝流程

1.2.1.1 自然發(fā)酵工藝流程

鮮辣椒篩選→清洗→瀝干→剁碎→添加輔料（鹽7%、糖2.5%、白酒3%、姜2.5%、蒜2.5%、團(tuán)蔥2.5%）→裝壇→室溫密封發(fā)酵45 d→成品

1.2.1.2 乳酸菌發(fā)酵工藝流程

鮮辣椒篩選→清洗→瀝干→剁碎→添加輔料（鹽7%、糖2.5%、復(fù)合乳酸菌1.5%、白酒3%、姜2.5%、蒜2.5%、團(tuán)蔥2.5%）→裝壇→室溫密封發(fā)酵45 d→成品

1.2.1.3 增加姜蒜乳酸菌發(fā)酵工藝流程

鮮辣椒篩選→清洗→瀝干→剁碎→添加輔料（鹽7%、糖2.5%、復(fù)合乳酸菌1.5%、白酒3%、姜5%、蒜5%、團(tuán)蔥2.5%）→裝壇→室溫密封發(fā)酵45 d→成品

1.2.2 風(fēng)味物質(zhì)的萃取

旅居美國(guó)的哥哥來(lái)巴黎游玩，住在我家。有一天他夜游歸來(lái)，小區(qū)寂靜昏暗，從遠(yuǎn)處觀望，只看到一扇窗亮著。他發(fā)現(xiàn)，原來(lái)這是我家的窗戶！夜深人靜，我還在燈下閱讀寫(xiě)作。我告訴他，我要等孩子睡了，才能安心握筆直書(shū)。

分別稱取混勻糟辣椒樣品約4.0 g，置于10 mL固相微萃取儀采樣瓶中，插入裝有2 cm-50/30μm DVB/CAR/PDMS StableFlex纖維頭的手動(dòng)進(jìn)樣器，在60℃的平板加熱條件下頂空萃取60 min后，移出萃取頭并立即插入氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)樣口（溫度250℃）中，熱解吸5 min，進(jìn)樣[7-8]。

1.2.3 GC-MS分析

GC條件：采用HP-FFAP彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm），初始溫度42℃（保留2 min），以3.5℃/min升溫至154℃，再以6℃/min升溫至220℃，運(yùn)行時(shí)間55 min；汽化室溫度250℃，載氣為高純He（99.999%），柱前壓49.5 kPa，載氣流量1.0 mL/min，不分流，溶劑延遲時(shí)間3 min[9]。

MS條件：離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，電子能量70 eV，發(fā)射電流34.6μA，倍增器電壓1 623 V，接口溫度280℃，質(zhì)譜掃描范圍29～500 u[9]。

定性及定量分析：得到的總離子流圖中各峰經(jīng)質(zhì)譜計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及NIST 2017和Wiley 275標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖比對(duì)，同時(shí)采用化合物保留指數(shù)（Retention index，RI）進(jìn)行比對(duì)，確定揮發(fā)性化學(xué)成分，用峰面積歸一化法計(jì)算各化學(xué)物質(zhì)的相對(duì)含量。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2021軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及制圖，并采用SPSS17.0和TBtools對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加工方式的糟辣椒GC-MS分析結(jié)果

通過(guò)對(duì)4種加工方式糟辣椒風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行GC-MS分析，共鑒定出64種香氣成分，其中醇類15種、烯烴類15種、酯類17種、酸類2種、醛酮類6種、其他類9種。不同加工方式的糟辣椒香氣風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量詳見(jiàn)表1。

表1 不同加工方式糟辣椒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成與相對(duì)含量Table 1 Volatile flavor components and relative contents in different processing methods of fermented pepper

續(xù)表1 不同加工方式糟辣椒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成與相對(duì)含量Continue table 1 Volatile flavor components and relative contents in different processing methods of fermented pepper

由表1可以看出，不同加工方式對(duì)糟辣椒風(fēng)味物質(zhì)影響較大，自然發(fā)酵組共檢測(cè)出47種揮發(fā)性成分，其中醇類11種、烯烴類12種、酯類13種、酸類2種、醛酮類2種、其他類7種，以醇類物質(zhì)的相對(duì)含量最高，為83.413%，其次為酯類、烯烴類、其他類，分別為6.603%、3.531%、1.647%，酸類和醛酮類的相對(duì)含量最低，分別為0.854%及0.160%。菌種發(fā)酵組中共檢測(cè)出40種揮發(fā)性成分，其中醇類6種、烯烴類12種、酯類10種、酸類1種、醛酮類2種、其他類9種，以醇類物質(zhì)的相對(duì)含量最高，為85.492%，其次為酯類、其他類及烯烴類，分別為4.986%、3.562%及1.101%，醛酮類和酸類含量最低，分別為0.124%、0.042%。增加姜蒜乳酸菌發(fā)酵組中共檢測(cè)出37種揮發(fā)性成分，其中醇類11種、烯烴類10種、酯類9種、酸類1種、醛酮類2種、其他類4種，以醇類物質(zhì)的相對(duì)含量最高，為84.636%，其次為酯類、烯烴類及酸類，分別為5.169%、1.427%及1.381%，其他類和醛酮類的相對(duì)含量最低，分別為1.247%、0.597%。市售組中共檢測(cè)出34種揮發(fā)性成分，其中醇類8種、烯烴類13種、酯類10種、酸類1種、醛酮類1種、其他類1種，以醇類物質(zhì)的相對(duì)含量最高，為80.670%，其次為烯烴類、酯類及其他類，分別為9.720%、5.490%及0.881%，酸類和醛酮類的相對(duì)含量最低，分別為0.463%、0.145%。

2.2 不同加工方式糟辣椒的香氣特征分析

2.2.1 醇類物質(zhì)

醇類是糟辣椒香氣成分中的重要組成部分，大多具有較高的閾值，對(duì)糟辣椒風(fēng)味貢獻(xiàn)較少，其少部分不飽和醇風(fēng)味閾值較低，對(duì)糟辣椒風(fēng)味貢獻(xiàn)較大，如萜醇類物質(zhì)，賦予產(chǎn)品獨(dú)特的青果、花香以及蜜香香氣[10]。由表1可見(jiàn)，4種糟辣椒揮發(fā)性風(fēng)味成分中均含有乙醇、芳樟醇及橙花叔醇，其中以乙醇含量最高，在76.304%以上，其主要與糟辣椒發(fā)酵過(guò)程中白酒的添加有關(guān)，適量添加白酒不僅可以抑制前期發(fā)酵中腐敗微生物的生長(zhǎng)，還可作為芳香酯類的前體物質(zhì)。此外，4種糟辣椒的共有風(fēng)味物質(zhì)芳樟醇及橙花叔醇分別賦予了糟辣椒漿果和玫瑰的香氣及青香、木香和花香，進(jìn)一步豐富了糟辣椒的香味[11-12]。增加姜蒜含量的乳酸菌發(fā)酵組醇類物質(zhì)總體含量降低，種類較乳酸菌發(fā)酵組增加5種，表明添加姜蒜可以促進(jìn)糟辣椒醇類分解，對(duì)糟辣椒醇類物質(zhì)的生成具有一定的促進(jìn)作用。市售糟辣椒的醇類物質(zhì)含量最低，為80.670%，與自然發(fā)酵組接近，其種類差異較大，表明市售糟辣椒生產(chǎn)極可能是以自然發(fā)酵為主，但由于生產(chǎn)配方及工藝的差異，風(fēng)味成分差異較大。

2.2.2 烯烴類物質(zhì)

糟辣椒中的烯烴類物質(zhì)主要來(lái)源于脂肪酸烷氧自由基的斷裂，其風(fēng)味閾值較高，對(duì)糟辣椒風(fēng)味貢獻(xiàn)較小[13]，但有一些化合物是形成雜環(huán)化合物的重要中間體，對(duì)糟辣椒風(fēng)味具有不可忽視的作用[14]。由表1可知，4種產(chǎn)品中，烯烴類物質(zhì)含量以市售糟辣椒中含量最高，為9.720%，自然發(fā)酵組和增加姜蒜乳酸菌發(fā)酵組次之，分別為3.531%和1.427%，乳酸菌發(fā)酵組含量最低，為1.101%，表明乳酸菌發(fā)酵對(duì)烯烴類物質(zhì)含量影響較大。此外，Culleré等[15]研究發(fā)現(xiàn)，萜烯類物質(zhì)大多具有花香、甜香及水果香等比較柔和的氣味，起到中和噻吩類物質(zhì)刺激性氣味的作用。4組糟辣椒中均檢測(cè)出萜烯類物質(zhì)α-蒎烯，賦予糟辣椒獨(dú)特的木香氣及香辛料特殊氣味[16]。4組糟辣椒中均檢測(cè)出β-倍半苯乙烯。研究表明，倍半萜烯類的含氧衍生物大多具有較強(qiáng)的香氣和生物活性，是醫(yī)藥、食品、香料和化妝品工業(yè)的重要原料[17-18]。

2.2.3 酯類物質(zhì)

酯類物質(zhì)是由糟辣椒發(fā)酵過(guò)程中酯化反應(yīng)產(chǎn)生，大多具有水果香氣，因其嗅覺(jué)閾值一般較低，對(duì)糟辣椒風(fēng)味貢獻(xiàn)較大，并賦予糟辣椒不同的香氣特征，是糟辣椒主要的風(fēng)味物質(zhì)[19-20]。乙酸乙酯、醋酸牻牛兒酯、棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯、油酸乙酯、亞麻酸乙酯為4種糟辣椒共有物質(zhì)，其中乙酸乙酯具有水果香氣，棕櫚酸乙酯具有醇甜的陳油香氣，油酸乙酯具有花香氣味，酯類復(fù)合高級(jí)醇的大量存在賦予了糟辣椒芳香誘人的風(fēng)味。水楊酸甲酯僅在自然發(fā)酵和增加姜蒜乳酸菌發(fā)酵樣品中檢出，具有冬青葉香味，常用于蘭花、康乃馨、三葉草等香精的調(diào)和，可用于食品和醫(yī)藥中[10]。不同加工方式對(duì)酯類物質(zhì)含量的影響較大，其中以自然發(fā)酵組最高，為6.603%，市售和增加姜蒜乳酸菌發(fā)酵組次之，菌種發(fā)酵組較少，表明在發(fā)酵過(guò)程中，自然發(fā)酵的菌種相對(duì)較復(fù)雜，對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味酯類物質(zhì)的生成具有附加作用，且適當(dāng)增加姜蒜含量對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味中酯類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化具有加成作用。

2.2.4 醛、酮、酸類物質(zhì)

醛、酮、酸類化合物在4種糟辣椒揮發(fā)性香氣成分中所占比例雖然較低，但是因其閾值不同，對(duì)辣椒發(fā)酵后的風(fēng)味同樣起到重要作用。醛類物質(zhì)的香氣較濃烈，感官閾值較低，有花香和果香氣味[21]。4種加工方式糟辣椒產(chǎn)品中共有醛類物質(zhì)4種，每種產(chǎn)品差異較大，表明不同加工工藝對(duì)糟辣椒風(fēng)味的影響較大。酮類物質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定，并且香氣持久，一般具有花香氣味[10]。酸類物質(zhì)主要為糟辣椒發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生，乙酸具有刺激性氣味，不利于糟辣椒整體的香味特性。

2.2.5 其他類

除醇類、烯烴類物質(zhì)外，還有一些對(duì)糟辣椒發(fā)酵貢獻(xiàn)比較大的成分，如含硫化合物，具有強(qiáng)烈而愉快的香氣[22]。二烯丙基硫醚、二烯丙基二硫醚及二烯丙基三硫醚主要由大蒜中的蒜氨酸經(jīng)由酶催化和熱分解而來(lái)，其中二烯丙基三硫醚又稱大蒜素，是一種生物活性物質(zhì)，有護(hù)肝、抗菌等作用[23-24]。4種加工方式糟辣椒產(chǎn)品以乳酸菌發(fā)酵組含量較高，自然發(fā)酵及增加姜蒜乳酸菌發(fā)酵組次之，市售糟辣椒最少，其原因可能是由于微生物種類、發(fā)酵時(shí)間及輔料添加量的差異所致。

2.3 不同加工方式糟辣椒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主成分分析及聚類熱圖分析

為探究不同加工方式對(duì)糟辣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，對(duì)表1中64種香氣物質(zhì)進(jìn)行主成分分析及熱圖聚類分析，結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。從圖1可知，不同加工方式與糟辣椒揮發(fā)性香氣物質(zhì)分布在不同象限中，其中正己醇、茨醇、α-松油醇、反-香葉醇、β-水芹烯、香橙烯、(Z)-β-法尼烯、α-姜黃烯、α-法呢烯、β-倍半苯乙烯、乙酸仲戊酯、異己基異己酸酯、醋酸香茅酯、棕櫚酸乙酯、二烯丙基硫醚、烯丙基二硫化物、1,8-桉油精、二烯丙基二硫、二烯丙基三硫醚等分布在四個(gè)象限的最外圍，表明這些風(fēng)味物質(zhì)對(duì)糟辣椒整體風(fēng)味物質(zhì)的影響較大，是糟辣椒中主要的風(fēng)味物質(zhì)。

圖1 不同加工方式糟辣椒揮發(fā)性成分主成分分析Fig.1 Principal components analysis of volatile components in fermented pepper with different processing methods

不同加工方式糟辣椒中揮發(fā)性風(fēng)味成分聚類熱圖分析結(jié)果見(jiàn)圖2，不同的顏色表示各香氣化合物的含量差異，紅色表示含量較高，綠色表示含量較低?；谙銡饣衔锖窟M(jìn)行聚類，結(jié)果顯示，64種化合物在4種糟辣椒中可以聚類為5類。其中化合物含量A類＞E類＞B類＞D類＞C類，在4種糟辣椒中差異最顯著的是A類和E類化合物，包括乙醇、乙酸乙酯、反-香葉醇、姜烯、醋酸牻牛兒酯、二烯丙基二硫醚、棕櫚酸乙酯、乙酸、α-法呢烯、β-倍半苯乙烯、芳樟醇、1,8-桉油精，結(jié)合主成分分析結(jié)果表明，反-香葉醇、醋酸牻牛兒酯、二烯丙基二硫醚、棕櫚酸乙酯、α-法呢烯、β-倍半苯乙烯、1,8-桉油精等含量的高低直接決定糟辣椒風(fēng)味品質(zhì)。

圖2 不同加工方式糟辣椒揮發(fā)性成分含量聚類熱圖分析Fig.2 Cluster analysis of volatile components in fermented pepper with different processing methods

2.4 不同加工方式糟辣椒揮發(fā)性香氣成分韋恩分析

由圖3可知，4種糟辣椒中共檢出相同物質(zhì)19種，主要包括乙醇、沉香醇、橙花叔醇、α-蒎烯、莰烯、β-水芹烯、α-姜黃烯、α-法呢烯、β-甜沒(méi)藥烯、β-倍半苯乙烯、醋酸牻牛兒酯、棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯、油酸乙酯、亞麻酸乙酯、1,8-桉油精等，主成分結(jié)合聚類熱圖分析結(jié)果表明醋酸牻牛兒酯、棕櫚酸乙酯、α-法呢烯、β-倍半苯乙烯、1,8-桉油精為4種糟辣椒的主要風(fēng)味成分，構(gòu)成了糟辣椒揮發(fā)性風(fēng)味的骨架，這與張東亞等[1]得出的糟辣椒中風(fēng)味成分基本一致。

圖3 不同加工方式糟辣椒揮發(fā)性香氣成分韋恩圖分析Fig.3 Venn diagrams analysis of volatile components of fermented pepper in different processing methods

3 結(jié)論

采用SPME-GC-MS技術(shù)結(jié)合主成分分析，研究不同加工方式的糟辣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)變化規(guī)律。結(jié)果表明：4種糟辣椒中共檢出64種揮發(fā)性成分，其中醇類15種、烯烴類15種、酯類17種、酸類2種、醛酮類6種、其他類9種，以自然發(fā)酵糟辣椒的揮發(fā)性成分最多（47種），菌種發(fā)酵（40種）和增加姜蒜乳酸菌發(fā)酵組（37種）次之，市售糟辣椒最低（34種），通過(guò)外源性加入乳酸菌，可增強(qiáng)糟辣椒品質(zhì)的穩(wěn)定性，其風(fēng)味成分與自然發(fā)酵風(fēng)味接近，有效地減少了風(fēng)味的損失。此外，適當(dāng)增加姜蒜含量有利于糟辣椒中醇類及酯類風(fēng)味物質(zhì)的生成，提升糟辣椒的品質(zhì)。對(duì)4種糟辣椒揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行主成分及聚類熱圖分析，結(jié)果表明，反-香葉醇、醋酸牻牛兒酯、二烯丙基二硫醚、棕櫚酸乙酯、α-法呢烯、β-倍半苯乙烯、1,8-桉油精等是4種糟辣椒的主要風(fēng)味物質(zhì)，共同構(gòu)成糟辣椒揮發(fā)性香氣的基本骨架。綜上，不同加工方式對(duì)糟辣椒風(fēng)味具有一定影響，通過(guò)主成分分析可有效確定產(chǎn)品主要風(fēng)味物質(zhì)及其含量，為今后糟辣椒系列產(chǎn)品的研發(fā)和品質(zhì)追溯提供數(shù)據(jù)支撐。