不同加工方式對糟辣椒風味物質的影響

張洪禮，王倫興，吳義華，李正麗，毛建蘭，劉 芬,*

（1.遵義職業(yè)技術學院現(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有限公司，貴州 貴陽 550006）

糟辣椒是貴州富有地方民族特色的傳統(tǒng)調味品之一，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)酵過程中通過乳酸菌等微生物的作用，將辣椒中糖類及蛋白質等大分子物質分解成有機酸類、氨基酸類及揮發(fā)性芳香酯，從而賦予糟辣椒獨特的風味[3-5]。因生產(chǎn)技術及加工設備限制，目前糟辣椒生產(chǎn)以自然發(fā)酵為主，產(chǎn)品風味品質差異較大，加之目前關于糟辣椒的開發(fā)研究以加工及保藏為主，對不同工藝間產(chǎn)品風味的變化研究尚未見報道[1,6]。

本文以“遵辣1號”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，與市售糟辣椒進行對比分析，通過對揮發(fā)性風味物質變化分析，探討不同加工方式對糟辣椒風味品質的影響，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 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

“遵辣1號”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），北京川秀國際貿(mào)易有限公司。

1.1.2 儀器與設備

HP6890/5975C GC/MS聯(lián)用儀、20 mL頂空鉗口樣品瓶，美國Agilent公司；手動固相微萃取儀，2 cm-50/30μm DVB/CAR/PDMS StableFlex，美國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%、復合乳酸菌1.5%、白酒3%、姜2.5%、蒜2.5%、團蔥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%、復合乳酸菌1.5%、白酒3%、姜5%、蒜5%、團蔥2.5%）→裝壇→室溫密封發(fā)酵45 d→成品

1.2.2 風味物質的萃取

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

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纖維頭的手動進樣器，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聯(lián)用儀進樣口（溫度250℃）中，熱解吸5 min，進樣[7-8]。

1.2.3 GC-MS分析

GC條件：采用HP-FFAP彈性石英毛細管柱（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℃，運行時間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)質譜計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及NIST 2017和Wiley 275標準質譜圖比對，同時采用化合物保留指數(shù)（Retention index，RI）進行比對，確定揮發(fā)性化學成分，用峰面積歸一化法計算各化學物質的相對含量。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2021軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析及制圖，并采用SPSS17.0和TBtools對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同加工方式的糟辣椒GC-MS分析結果

通過對4種加工方式糟辣椒風味物質進行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味物質相對含量詳見表1。

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

由表1可以看出，不同加工方式對糟辣椒風味物質影響較大，自然發(fā)酵組共檢測出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，以醇類物質的相對含量最高，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含量最低，分別為0.854%及0.160%。菌種發(fā)酵組中共檢測出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，以醇類物質的相對含量最高，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，以醇類物質的相對含量最高，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含量最低，分別為1.247%、0.597%。市售組中共檢測出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，以醇類物質的相對含量最高，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

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，對糟辣椒風味貢獻較少，其少部分不飽和醇風味閾值較低，對糟辣椒風味貢獻較大，如萜醇類物質，賦予產(chǎn)品獨特的青果、花香以及蜜香香氣[10]。由表1可見，4種糟辣椒揮發(fā)性風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)酵過程中白酒的添加有關，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，還可作為芳香酯類的前體物質。此外，4種糟辣椒的共有風味物質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糟辣椒醇類分解，對糟辣椒醇類物質的生成具有一定的促進作用。市售糟辣椒的醇類物質含量最低，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，風味成分差異較大。

2.2.2 烯烴類物質

糟辣椒中的烯烴類物質主要來源于脂肪酸烷氧自由基的斷裂，其風味閾值較高，對糟辣椒風味貢獻較小[13]，但有一些化合物是形成雜環(huán)化合物的重要中間體，對糟辣椒風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)酵對烯烴類物質含量影響較大。此外，Culleré等[15]研究發(fā)現(xiàn)，萜烯類物質大多具有花香、甜香及水果香等比較柔和的氣味，起到中和噻吩類物質刺激性氣味的作用。4組糟辣椒中均檢測出萜烯類物質α-蒎烯，賦予糟辣椒獨特的木香氣及香辛料特殊氣味[16]。4組糟辣椒中均檢測出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

酯類物質是由糟辣椒發(fā)酵過程中酯化反應產(chǎn)生，大多具有水果香氣，因其嗅覺閾值一般較低，對糟辣椒風味貢獻較大，并賦予糟辣椒不同的香氣特征，是糟辣椒主要的風味物質[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，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，酯類復合高級醇的大量存在賦予了糟辣椒芳香誘人的風味。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、三葉草等香精的調和，可用于食品和醫(yī)藥中[10]。不同加工方式對酯類物質含量的影響較大，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)酵過程中，自然發(fā)酵的菌種相對較復雜，對產(chǎn)品的風味酯類物質的生成具有附加作用，且適當增加姜蒜含量對產(chǎn)品風味中酯類物質的轉化具有加成作用。

2.2.4 醛、酮、酸類物質

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，對辣椒發(fā)酵后的風味同樣起到重要作用。醛類物質的香氣較濃烈，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4種，每種產(chǎn)品差異較大，表明不同加工工藝對糟辣椒風味的影響較大。酮類物質性質穩(wěn)定，并且香氣持久，一般具有花香氣味[10]。酸類物質主要為糟辣椒發(fā)酵過程中乳酸菌發(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、烯烴類物質外，還有一些對糟辣椒發(fā)酵貢獻比較大的成分，如含硫化合物，具有強烈而愉快的香氣[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，其中二烯丙基三硫醚又稱大蒜素，是一種生物活性物質，有護肝、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)性風味物質主成分分析及聚類熱圖分析

為探究不同加工方式對糟辣椒揮發(fā)性風味物質的影響，對表1中64種香氣物質進行主成分分析及熱圖聚類分析，結果見圖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象限的最外圍，表明這些風味物質對糟辣椒整體風味物質的影響較大，是糟辣椒中主要的風味物質。

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)性風味成分聚類熱圖分析結果見圖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。基于香氣化合物含量進行聚類，結果顯示，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，結合主成分分析結果表明，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味品質。

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，主成分結合聚類熱圖分析結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種糟辣椒的主要風味成分，構成了糟辣椒揮發(fā)性風味的骨架，這與張東亞等[1]得出的糟辣椒中風味成分基本一致。

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 結論

采用SPME-GC-MS技術結合主成分分析，研究不同加工方式的糟辣椒揮發(fā)性風味物質變化規(guī)律。結果表明：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），通過外源性加入乳酸菌，可增強糟辣椒品質的穩(wěn)定性，其風味成分與自然發(fā)酵風味接近，有效地減少了風味的損失。此外，適當增加姜蒜含量有利于糟辣椒中醇類及酯類風味物質的生成，提升糟辣椒的品質。對4種糟辣椒揮發(fā)性風味成分進行主成分及聚類熱圖分析，結果表明，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種糟辣椒的主要風味物質，共同構成糟辣椒揮發(fā)性香氣的基本骨架。綜上，不同加工方式對糟辣椒風味具有一定影響，通過主成分分析可有效確定產(chǎn)品主要風味物質及其含量，為今后糟辣椒系列產(chǎn)品的研發(fā)和品質追溯提供數(shù)據(jù)支撐。