市售剁辣椒風味品質的評價

張毅，楊成聰，佘雅倩，代凱文，余海忠，郭壯，*

（1.湖北文理學院食品科學技術學院鄂西北傳統發酵食品研究所，湖北襄陽441053；2.當陽市食品藥品監督管理局，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物質，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]、發酵條件[5]和護色工藝[6]對產品品質的影響，但目前關于市售剁辣椒風味品質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味品質進行評價，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-質譜（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）[7]和電子鼻[8]聯用技術對食品風味品質進行研究。GC-MS技術可以對食品中揮發性組分進行定性和定量研究，已經在酒類[9]、海鮮[10]、茶類[11]和水果[12]品質鑒定方面有著廣泛的應用；電子鼻通過模仿人類嗅覺系統對食品中揮發性組分進行研究，具有檢測迅速和準確等優點，在食品發酵[13]、加工儲藏[14]、品質鑒定[15]和指紋圖譜建立[16]等方面亦有著廣泛應用。

本研究采用GC-MS和電子鼻聯用技術，并結合多元統計學方法對市售剁辣椒風味品質進行研究，同時對市售剁辣椒中特征和差異性風味物質進行甄別，以期對后續剁辣椒品質的改善提供數據支撐。

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-質譜聯用儀，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有限公司；HH-4數顯恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市友聯儀器研究所。

1.2 試驗方法

1.2.1 基于GC-MS技術剁辣椒中揮發性風味物質的測定

1.2.1.1 樣品前處理

準確稱取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：相對于調諧結果 0.2 kV；m/z范圍：33.00 amu～450 amu；數據采集方式：Q3 Scan；采用NIST14標準質譜庫和保留指數定性；采用峰面積歸一化法對樣品中揮發性風味物質相對含量進行分析。

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、寶應縣、金湖縣。高郵湖湖區主屬江蘇省，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，由古瀉湖經長期淤積和人類活動影響而成。

1.2.2 基于電子鼻技術剁辣椒風味品質區分度研究

準確稱取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性組分進行測定。電子鼻參數設置：樣品間等待時間1.5 min，清潔時間90 s，調零時間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秒后達到穩定狀態，選定49、50 s和51 s時的響應值，計算其平均值，重復操作3次。

1.3 統計學分析

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

2 結果與分析

2.1 基于GC-MS技術剁辣椒揮發性風味物質的測定

研究首先使用GC-MS技術對市售剁辣椒樣品中揮發性風味物質進行數據采集。15個市售剁辣椒樣品中共檢測出81種揮發性風味物質，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性風味物質。平均相對含量高于3.0%的揮發性風味物質及相對含量如圖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%的揮發風味物質，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%。大部分剁辣椒經發酵制作而成，且制作過程中會加入適量白酒，這可能是導致其中乙醇含量相對偏高的主要原因[1]。

圖1 剁辣椒中主要揮發性風味物質相對強度圖Fig.1 The relative abundance of volatile components in chopped chili samples

2.2 基于電子鼻技術剁辣椒風味品質區分度研究

進一步使用電子鼻對市售剁辣椒樣品風味品質進行了區分，基于電子鼻技術剁辣椒風味品質的UPGMA聚類分析如圖2所示。

圖2 剁辣椒風味品質的聚類分析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MANOVA發現，隸屬于2個聚類的剁辣椒樣品其風味品質差異極顯著（P＜0.001）。進一步以聚類結果為分組依據，采用PCA和Mann-whiney test對剁辣椒風味品質進行分析，進而對導致剁辣椒風味品質存在差異的指標進行甄別，PCA的方差貢獻率如表1所示。

表1 主成分的方差貢獻率Table 1 The variance contribution of principal components

由表2可知，主成分PC1和主成分PC2的方差貢獻率分別為86.41%和6.28%，其累計方差貢獻率為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性風味物質類型由原始的10個降至2個，達到了降維目的。基于電子鼻技術市售剁辣椒的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、萜類物質靈敏）等6個傳感器構成，PC2主要是由 W6S（對氫氣有選擇性）、W3S（對烷烴靈敏）、W1C（對芳香類物質靈敏）和W3C（對氨氣、芳香類物質靈敏）4個傳感器構成。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主要集中在對揮發性風味物質中烷烴、芳香類物質和有機硫化物、萜類物質的響應差異。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主要集中在對揮發性風味物質中烷烴和芳香類物質的響應差異。基于電子鼻技術市售剁辣椒的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，兩者呈現出明顯的分離趨勢。結合圖3可知越靠近X軸正方向其有機硫化物含量越高，而芳香類物質的含量則越低。由此可見，聚類Ⅰ中的剁辣椒樣品風味品質較佳。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值的差異性進行了定量分析，結果如表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的剁辣椒樣品風味品質較佳。

2.3 基于GC-MS技術剁辣椒揮發性風味品質的差異性分析

研究進一步利用GC-MS技術對導致剁辣椒風味品質差異的揮發性物質進行了分析，剁辣椒中相對平均含量大于1.0%揮發性風味物質相對強度的熱圖如圖5所示。

圖5 剁辣椒主要揮發性風味物質相對強度的熱圖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的剁辣椒風味品質要優于聚類Ⅱ，這亦與使用電子鼻技術得出的結論一致。

3 結論

使用GC-MS和電子鼻聯用技術對市售剁辣椒風味品質進行了評價，經電子鼻分析發現風味品質較佳的剁辣椒應具有較高的芳香類物質且有機硫化物和乙醇含量偏低；經GC-MS分析發現品質較佳的剁辣椒揮發性風味物質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。