低鈉鹽發酵剁辣椒的揮發性成分研究

王晶晶，王蓉蓉，劉成國，蔣立文，鄧放明，周 輝

（湖南農業大學食品科學技術學院，湖南省食品科學與生物技術重點實驗室，湖南長沙 410128）

低鈉鹽發酵剁辣椒的揮發性成分研究

王晶晶，王蓉蓉，劉成國，蔣立文，鄧放明，*周 輝

（湖南農業大學食品科學技術學院，湖南省食品科學與生物技術重點實驗室，湖南長沙 410128）

以新鮮紅線椒為原料，以10%氯化鈉腌制發酵作為對照，分別添加不同比例氯化鉀部分代替氯化鈉，采用氣相色譜-質譜聯用技術分析發酵剁辣椒的揮發性成分。研究結果表明，添加8%氯化鈉，1%氯化鉀，0.5%氯化鎂，0.5%氯化鈣，發酵剁辣椒具有較好的風味，更容易被消費者接受。

低鈉鹽；剁辣椒；氯化鉀；揮發性物質

Abstract：In this study，the fresh chili fermented with 10%sodium chloride as the control，and different contents of potassium chloride instead of sodium chloride，and the volatile components of fermented chopped pepper are analyzed by gas chromatography-mass spectrometry.The results show that the chopped pepper fermented with 8%sodium chloride，1%potassium chloride，0.5%magnesium chloride and 0.5%calcium chloride has a better flavor，and ias more acceptable by consumers.

Key words：lowsodiumsalt；chopped pepper；potassiumchloride；volatilecompounds

剁辣椒，又名發酵辣椒，是具有獨特地方特色的傳統風味調味品，深受大眾歡迎。傳統發酵剁辣椒的制作原理是切碎的辣椒在高鹽無氧密封的條件下，利用食鹽抑制辣椒生理作用使其熟化，利用辣椒表面附著的微生物發酵產生獨特風味[1]。目前，我國辣椒加工制品基本還在沿襲傳統加工工藝，主要是干制、高鹽腌制、高油泡制等，剁辣椒的鹽含量均超過10%，且在產品的保脆、護色、保鮮等方面依然存在技術難題[2]。根據國際研究結果，攝入過多的食鹽不僅易引發和加重高血壓，還更易引發腎臟疾病，加重糖尿病病情、加劇哮喘，引起消化系統的疾病、冠心病，甚至是癌癥[3-6]。食品低鹽化將會在一定程度上降低常食高鹽食品可能給人體帶來的危害，符合健康消費理念。由此，低鹽剁辣椒的研究成為一項重要課題。

固相微萃取法（SPME） 集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體，是目前較為理想的一種樣品預處理技術[7]，與傳統預處理方法相比，具有操作簡單、處理時間短、無需使用任何萃取溶劑的優點。氣相色譜-質譜聯用法（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS） 是目前應用最廣泛分離鑒定方法之一，它能實現多組分混合物的定性或定量分析，在食品風味研究中表現出了其獨特優勢[8-9]。

試驗采用氯化鉀部分代替氯化鈉，同時使用風味增強劑氯化鈣、氯化鎂進行剁辣椒研制，以10%氯化鈉腌制的剁辣椒作為對照，采用GC-MS技術對低鹽發酵剁辣椒進行揮發性風味成分的研究，以期為剁辣椒的綠色加工生產提供一定理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料

紅線椒、食鹽，購自湘樺連鎖超市（湖南農業大學）。

1.1.2 儀器與設備

YP-B5902型電子天平，上海光正醫療儀器有限公司產品；DNP-9272BS-Ⅲ型生化培養箱，上海新苗醫療器械制造有限公司產品；GL-3250型磁力攪拌器，海門市其林貝爾儀器制造有限公司產品；BCD-215KALM型冰箱，青島海爾股份有限公司產品；ATX224型電子天平、GC/MS2010型氣相色譜-質譜聯用儀，日本島津公司產品；WP-UP-WF-20型微量分析超純水機，四川沃特爾水處理設備有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 剁辣椒制備

剁辣椒的制備工藝：①選取肉質厚實、辣度適中、色澤紅亮、無病蟲害的新鮮紅線椒；②將所有用具（砧板、菜刀、筷子、不銹鋼盆和陶瓷壇） 洗凈，殺菌，烘干備用；③將紅線椒去蒂、洗凈、自然風干、剁碎備用；④按表1配方稱取相應比例的氯化鈉與不同替代鹽的混合物，混勻；再將上述混合物拌入③中剁碎的辣椒中充分拌勻；⑤以每壇1 500 g入壇，壓緊，壇外用水和腌制鹽封存，于室溫下發酵30 d，獲得發酵剁辣椒成品[10]。

腌制鹽的比例見表1。

表1 腌制鹽的比例/%

1.2.2 頂空固相微萃取

參考鐘燕青和Rodrigues F D等人[11-12]的方法。

（1） 原料制備。稱取3.000 0 g剁辣椒，放入20 mL干燥頂空進樣瓶中，加入1/3去離子水淹沒樣品，用密封墊與鋁帽密封。

（2）萃取吸附。將樣品瓶置入集熱式恒溫加熱磁力攬拌器，于70℃恒溫條件下預熱15 min。再插入萃取針，推出萃取纖維頭，使之距樣品液面約5 mm，于70℃恒溫下萃取30 min，然后縮回萃取纖維到萃取針中，最后將萃取纖維頭放入GC-MS聯用儀進樣口進行GC-MS分析5 min。

1.2.3 GC-MS分析

（1）活化萃取頭。將萃取纖維頭放入GC-MS聯用儀進樣口，于270℃條件下活化30 min，直至色譜檢測無干擾峰出現。

（2）氣相色譜條件。高純度氦氣；梯度升溫：初始階段（40℃，恒溫3 min），第2階段（5℃/min升溫至270℃，恒溫7 min），終末階段（10℃/min升溫至270℃，恒溫2 min）；柱箱溫度40℃，DB-5MS型彈性石英毛細管柱（30.0 m×0.25 mm，0.25 μm）；分流模式：壓力33.8 kPa，總流量124.1 mL/min，柱流量0.8 mL/min，線速度32.3 cm/sec，吹掃流量3.0 mL/min，分流比150.0；高壓進樣模式：關；載氣節省器：關；分流阻尼固定：關。

（3） 質譜條件。GC-MS接口溫度220℃，離子源溫度200℃，電離方式EI，電離電壓70 eV，質核比掃描范圍45～500 m/z。

2 結果與分析

2.1 剁辣椒揮發性風味成分分析

2.1.1 GC-MS總離子流圖

分別取發酵組Ⅰ，Ⅱ和對照組中剁辣椒按1.2.3的方法測定其揮發性風味物質。

揮發性風味成分的總離子流圖見圖1。

圖1 揮發性風味成分的總離子流圖

由圖1可知，剁辣椒中揮發性風味物質的保留時間處于10～40 min這個時間區間內，不同樣品發酵組的剁辣椒樣品中各物質的種類和相對含量均存在較大差異性。

2.1.2 不同組分總離子流圖的解析

剁辣椒的揮發性風味物質見表2。

表2 剁辣椒的揮發性風味物質

2.2 揮發性風味成分種數與相對含量的分析

揮發性風味物質的種類見圖2，揮發性物質的相對含量見圖3。

續表2

續表2

圖2 揮發性風味物質的種類

圖3 揮發性物質的相對含量

由圖2可知，隨著微生物發酵，不同樣品發酵組在發酵結束后剁辣椒揮發性風味成分的種類和數量上呈現出了較大差異，其主要呈現的物質有烴類、醇類、酸類、酯類、酮類、醚類、雜環類等。不同樣品發酵組中分離出揮發性風味成分總數由多到少的排列是Ⅰ組＞對照組＞Ⅱ組，Ⅰ組中共分離出23種、Ⅱ組中共分離出54種、對照組中共分離出52種，共有揮發性風味成分12種。

由圖3可知，在不同樣品發酵組中，剁辣椒揮發性風味成分中主要物質的相對含量從多到少依次排列如下：①Ⅰ組，醚類＞酸類＞酯類＞醇類＞醛類＞烴類＞其他類；②Ⅱ組，酯類＞酸類＞醇類＞其他類＞烴類＞醛類＞醚類；③對照組，醚類＞酯類＞醇類＞其他類＞烴類＞醛類＞酸類。

2.3 不同樣品發酵組剁辣椒揮發性風味成分分析比較

2.3.1 烴類物質

在不同樣品發酵組中的烴類物質，主要是烷烴類以及少量烯烴類。從種類上來看，其中Ⅱ組中種類最多共有11種、對照組9種、Ⅰ組中最少僅有2種。從相對含量上來看，不同發酵組之間差別較大，Ⅱ組中相對含量最高8.89%；對照組與Ⅰ組中較少，分別是3.57%，0.89%。Ⅰ組和對照組與羅鳳蓮、周曉媛、劉蓉[13-15]研究相比烴類物質的數量與相對含量都過低，其中主要的烴類物質有2-甲基十三烷、環辛四烯等。該類物質可能來源于辣椒原料，具有花香、果香和木香等相對柔和的香氣。

2.3.2 酸類物質

在2組低鹽剁辣椒的揮發性風味物質中，酸類物質的種數極少，但相對含量極高且不同樣品中差異較大。其中，Ⅰ組中的相對含量最高，Ⅱ組的種數最多；Ⅰ組僅有1種酸類物質占27.99%，Ⅱ組中的2種酸味物質共占21.04%。酸類物質是剁辣椒發酵過程中的重要產物，主要來源是微生物乳酸發酵的代謝產物，其主要組分有草酸、乙酸、β-甲基乙酰丙酸等，給予發酵蔬菜清新的酸味。需要注意的是對照組中酸類物質相對含量明顯異常，僅占0.14%。

2.3.3 酯類物質

酯類物質的揮發性風味成分種數最多、相對含量最高，其中Ⅱ組、對照組中均有19種，相對含量分別高達41.42%，34.57%；而Ⅰ組中僅有7種，且相對含量僅占6.65%。在后熟過程中，通過蔬菜發酵產生的酸和醇發生酯化反應，產生酯香物質，賦予發酵蔬菜特殊的酯香。酯類物質賦予剁辣椒的香氣十分重要，對產品風味貢獻極大。其主要組分有正己酸乙酯、乙酸異戊酯、水楊酸甲酯、棕櫚酸乙酯等，能產生令人愉悅的花香（玫瑰、鳶尾、丁香等）、果香、芳香等氣味。

2.3.4 醛類物質

各發酵組中醛類物質出現的種類和相對含量都很少，Ⅱ組的相對含量僅有0.29%，其主要醛類物質有壬醛、苯甲醛、肉豆蔻醛等。但是，醛類物質的風味閾值較低，賦予香氣的能力較強，主要呈現花香、木香、果香、巧克力香或油脂香味，主要來源為醇類物質氧化或脂肪降解、氧化[13]。

2.3.5 醇類物質

所有樣品共有的醇類物質有5種，其中Ⅱ組種數最多、相對含量最高，9種物質共占18.39%；Ⅰ組種數最少、相對含量最低，6種物質僅占6.06%。醇類物質可能源于酵母菌等微生物糖類酵解或辣椒原料。而在不同發酵組中醇類物質差異較大的原因可能是在某些發酵組中不斷產生醇類物質的同時，醇類物質作為合成其他物質、參與化學反應的成分被耗減，微生物也在不斷代謝醇類物質。主要醇類物質有正己醇、4-甲基-1-戊醇、異戊醇、芳樟醇以及α-松油醇等，醇類給剁辣椒帶來迷人的酒香、丁香等花香和果香。

2.3.6 醚類及其他類物質

醚類物質只在Ⅰ組與對照組中存在，且僅有二甲醚1種、相對含量極高，Ⅰ組中含有55.65%、對照組中含有43.33%。二甲醚是一種含硫化合物，可能來自于剁辣椒原料本身，賦予剁辣椒獨特的辛辣氣味。至于其他類物質，包括酮類（4-羥基-2-丁酮、β-紫羅酮和α-紫羅酮）、雜環類（2-甲氧基-2-戊基呋喃、3-異丁基吡嗪、2-丙基四氫吡喃、2,4,5-三甲基,1,3-二氧戊環）、酚類（對乙烯基愈瘡木酚）等。其中，酮類物質僅在Ⅱ組、對照組中存在少數微量，其相對含量低，但同樣風味閾值也低，賦予香氣的能力較強，主要呈現香甜的花香、果香或木香。酚類物質僅在Ⅱ組與對照組中出現1種且含量極少（乙烯基愈創木酚），其可能來自辣椒原料本身，也可能是木質素或阿魏酸的降解而成，具有丁香、煙氣香和藥草香味[16-17]。另外，在Ⅰ組與對照組中發現了微量的α-甲基萘，甚至在對照組中還有萘的存在，它們具有特殊氣味，可能存在一定的致癌影響，并不是研究人員在發酵蔬菜中所期望得到的物質。

3 結論

采用不同比例的氯化鉀部分代替氯化鈉進行剁辣椒的腌制，同時使用風味增強劑氯化鈣、氯化鎂調節，對不同低鈉鹽剁辣椒揮發性風味成分分析，期望對剁辣椒的加工工藝優化進行探索，以達到低鹽、健康、美味的效果。在3組不同剁辣椒樣品中，Ⅱ組（氯化鈉8%，氯化鉀1%，氯化鎂0.5%，氯化鈣0.5%）所分離出的揮發性風味成分在種數上優勢明顯，在各類揮發性風味物質相對含量上的比例高，相對其他發酵組也更為適宜。該樣品具有典型的剁辣椒風味，以及相對柔和的花香、果香和木香等；主要的酸類、醇類帶來了適宜的清新酸味、酒香、丁香；發酵蔬菜特殊的酯香濃郁；沒有出現不良物成分。研究結果證實，低鈉鹽剁辣椒具有一定的可操作性和實用性，為進一步開發出低鈉鹽的發酵蔬菜提供了一定理論依據。

[1]歐陽晶，陶湘林，李梓銘，等.高鹽辣椒發酵過程中主要成分及風味的變化 [J].食品科學，2014，35（4）：174-178.

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[5]佚名.低鹽飲食益健康 [J].老年大學，2010（3）：45.

[6]常怡勇.低鹽飲食益健康 [J].保健醫苑，2007（3）：50.

[7]羅鳳蓮，夏延斌，歐陽建勛.自然發酵剁辣椒的可揮發性物質分析 [J].湖南農業大學學報，2014，40（1）：101-107.

Volatile Compounds ofChopped Pepper with LowSodiumSalt

WANG Jingjing，WANG Rongrong，LIU Chengguo，JIANG Liwen，DENG Fangming，*ZHOU Hui
（Hu'nan Provincial Key Laboratory of Food Science and Biotechnology，College of Food Science and Technology，Hu'nan Agricultural University，Changsha，Hu'nan 410128，China）

TS264.9

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.09.036

1671-9646（2017） 09b-0032-05

2017-06-27

國家自然科學基金項目（31571811,31601525）；湖南省教育廳科學研究項目（16K043）。

王晶晶（1994— ），女，在讀碩士，研究方向為食品微生物學。

*通訊作者：周 輝（1980— ），男，博士，副教授，研究方向為食品微生物學。