辣椒發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分變化研究

歐陽晶 蘇 悟 陶湘林 蔣立文

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.食品科學(xué)與生物技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410128；3.湖南省發(fā)酵食品工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410128）

剁辣椒，又名發(fā)酵辣椒，是中國傳統(tǒng)的風(fēng)味調(diào)味品，其味道鮮美，且具有促進(jìn)食欲、解膩、助消化等保健功效［1］。傳統(tǒng)的發(fā)酵辣椒是利用附著在辣椒表面的微生物（主要是乳酸菌），配合大量食鹽的高滲透壓作用抑制雜菌的生長而發(fā)酵出來的。對(duì)于一種產(chǎn)品而言，風(fēng)味成分是反應(yīng)產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)［2，3］。而現(xiàn)代工業(yè)制作發(fā)酵辣椒多采用高鹽腌制加工成半成品，然后進(jìn)行直接包裝或脫鹽二次發(fā)酵形成產(chǎn)品［4］。這種加工方法與傳統(tǒng)自然發(fā)酵辣椒相比風(fēng)味明顯不足。目前發(fā)酵辣椒領(lǐng)域研究的重點(diǎn)集中在自然發(fā)酵過程中的優(yōu)勢(shì)微生物及微生態(tài)的變化，目的是使這一傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品能夠規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、可控化，大批量生產(chǎn)。因此測(cè)定傳統(tǒng)發(fā)酵辣椒在發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分，探索辣椒發(fā)酵過程中重要香氣物質(zhì)的形成與變化，推測(cè)辣椒風(fēng)味的形成與原料營養(yǎng)成分或參與反應(yīng)微生物及工藝控制形成的機(jī)理，將為發(fā)酵辣椒的生產(chǎn)工藝和風(fēng)味的調(diào)控提供有價(jià)值的信息。

本試驗(yàn)采用固相微萃取法和氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（solid phase micro－extraction and gas chromatography－mass spectrometry，SPME－GC－MS）對(duì)一種辣椒發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分進(jìn)行了測(cè)定，以期為發(fā)酵辣椒風(fēng)味形成機(jī)理和品質(zhì)調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)材料

新鮮紅辣椒：購買于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東之源超市。

1.1.2 主要試驗(yàn)儀器

磁力攪拌器：GL－3250型，海門市其林貝爾儀器制造有限公司；

固相微萃取裝置（手動(dòng)固相微萃取進(jìn)樣器、（DVB／CAR／PDMS）50／30μm 萃取頭、15 mL 頂空鉗口樣品瓶）：SPMEGC型，美國Supelco公司；

氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀：GC／MS－QP2010型，日本島津公司。

1.1.3 主要試驗(yàn)試劑

堿性酒石酸銅甲和乙液、乙酸鋅、2，3，5－氯化三苯基四氮唑（TTC）、草酸、2，6－二氯靛酚、VC：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 方法

1.2.1 發(fā)酵辣椒的制備 挑選新鮮、肉厚、成熟度適宜、無蟲蛀、無疤痕的紅辣椒，洗凈、去蒂并瀝干，其后用刀將辣椒切成1cm2的小塊，加入食鹽8%、白酒2%、檸檬酸0.5%、氯化鈣0.5%，攪拌均勻后入壇，壓緊，壇外用水和鹽封存，放置室溫下進(jìn)行發(fā)酵，以獲得品質(zhì)良好的發(fā)酵辣椒成品［5］。

1.2.2 水分含量的測(cè)定 直接干燥法，按GB／T 5009.3——2010執(zhí)行。

1.2.3 還原糖含量的測(cè)定 直接滴定法，按GB 5009.7——2003執(zhí)行。

1.2.4 VC含量的測(cè)定 2，6－二氯靛酚滴定法，按GB／T 6195——1986執(zhí)行。

1.2.5 揮發(fā)性成分分析 利用固相微萃取法和氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分別測(cè)定新鮮辣椒、發(fā)酵8d 的辣椒和發(fā)酵32d的辣椒的揮發(fā)性成分。

（1）萃取頭的活化：在固相微萃取之前，必須對(duì)萃取頭進(jìn)行活化，以去除雜質(zhì)。將（DVB／CAR／PDMS）50／30μm 萃取頭在270 ℃下活化1h，直至色譜檢測(cè)無干擾峰出現(xiàn)。

（2）固相微萃取（SPME）：利用打漿機(jī)將辣椒樣品打成勻漿，取3g辣椒勻漿，加至20mL的頂空進(jìn)樣瓶中，再加入6mL蒸餾水，用密封墊與鋁帽進(jìn)行密封，密封后在70 ℃的條件下利用磁力攪拌器加熱平衡15min，將已活化的萃取頭通過隔墊插入頂空進(jìn)樣品內(nèi)，推出纖維頭，使之距樣品液面約5mm，頂空吸附40min，插入GC 進(jìn)樣口解析5min。將萃取的發(fā)酵辣椒揮發(fā)性成分利用GC／MS分析，將分析所得的各組分的質(zhì)譜與已知物質(zhì)的質(zhì)譜進(jìn)行比較。

（3）色 譜 條 件：色 譜 柱：DB－5MS（30 m×0.25 mm，0.25μm）；載氣：He；流速：1 mL／min；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；程序升溫：初溫40 ℃保持3min，然后以5 ℃／min升至150 ℃，接著以10 ℃／min升至250 ℃，保持10min，再以20 ℃／min升至270 ℃，保持1min。

（4）質(zhì)譜條件：離子源溫度：200 ℃；電離方式：EI；電子能量：70eV；燈絲電流：150μA；掃描質(zhì)量范圍33～500U。

2 結(jié)果與分析

2.1 新鮮辣椒水分、還原糖、VC 含量的測(cè)定結(jié)果

新鮮辣椒的水分含量為64%，還原糖為2.94mg／100g，VC為1.21mg／100g。

2.2 新鮮辣椒與發(fā)酵辣椒的揮發(fā)性成分

新鮮辣椒與發(fā)酵辣椒的揮發(fā)性成分質(zhì)譜圖見圖1。

新鮮辣椒與發(fā)酵辣椒的揮發(fā)性成分測(cè)定結(jié)果見表1。

3種樣品中共檢出82種揮發(fā)性成分，其中醇類17種、醛類13種、酯類23種、烷烴與烯烴類19種、其它類10種。

從新鮮辣椒中共檢出30種揮發(fā)性成分，主要揮發(fā)性風(fēng)味成分包括反式－2－己烯－1－醇、桃醛、2－己烯醛、5－甲基鄰氨基苯甲酸、十八烷、2－異丁基－3－甲氧基吡嗪、反式－橙花叔醇、水楊酸甲酯等。

從發(fā)酵8d的辣椒中共檢出19種揮發(fā)性成分，主要揮發(fā)性風(fēng)味成分包括乙醇、1－戊醇、乙酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸異戊酯等。

從發(fā)酵32d的辣椒中共檢出54種揮發(fā)性成分，主要揮發(fā)性風(fēng)味成分包括乙醇、3－甲基－4－氧代戊酸、右旋萜二烯、1－戊醇、橙花醇、正己酸乙酯等。

圖1 新鮮辣椒與發(fā)酵辣椒所得揮發(fā)性物質(zhì)的GC－MS的總離子流色譜圖Figure 1 Total ions chromatogram of GC－MS of volatile compounds of fresh chili and fermented chili

表1 發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分變化Table 1 Change of volatile compounds during fermentation of chili

續(xù)表1

續(xù)表1

新鮮辣椒的風(fēng)味物質(zhì)主要以醛類和醇類為主，烯烴烷烴類次之，酯類較少，且含有酸類化合物1種，雜環(huán)類化合物2種。其中反式－2－己烯－1－醇具有未成熟果實(shí)的香味；桃醛［6］具有強(qiáng)烈的桃香、果香和麝香香氣；水楊酸甲酯［7］具有類似鹿蹄草的氣味。5－甲基鄰氨基苯甲酸可能是辣椒中刺激性氣味之一，并且檢測(cè)結(jié)果中2－異丁基－3－甲氧基吡嗪、2－己烯醛、反式－橙花叔醇、芳樟醇、已醛是辣椒香氣成分中典型的化合物［8］，這些物質(zhì)在香氣成分中占據(jù)較大比例，對(duì)鮮椒的風(fēng)味均具有一定的貢獻(xiàn)作用。

發(fā)酵8d的辣椒中的風(fēng)味物質(zhì)主要以醇類與酯類為主，烷烴烯烴類、醛類、酸類、雜環(huán)化合物都有很大程度的減少，這可能與微生物作用和風(fēng)味物質(zhì)揮發(fā)有關(guān)。新增加的主要風(fēng)味物質(zhì)有乙醇、1－戊醇、乙酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸異戊酯等。其中含量最高的乙醇相對(duì)含量為29.77%；其次是1－戊醇，含量為20.63%，醇類物質(zhì)的增加可能是由發(fā)酵辣椒制作過程中加入了2%白酒與發(fā)酵過程中酵母菌、乳酸菌的代謝所致，而乙酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸異戊酯的產(chǎn)生可能與醇和酸發(fā)生酯化反應(yīng)有關(guān)。乙醇與1－戊醇都具有生澀酒香味；乙酸乙酯呈現(xiàn)酯香、酒香，同樣具有新鮮水果的香氣；正乙酸乙酯、乙酸異戊酯具有強(qiáng)烈的如香蕉、生梨、蘋果甜的水果氣味［9］；這些物質(zhì)皆為發(fā)酵辣椒風(fēng)味的重要組成部分。

發(fā)酵32d時(shí)，發(fā)酵辣椒中的各類成分在種類上都有不同程度的增加。醇類與酯類的含量較發(fā)酵8d時(shí)有所減少，醇類物質(zhì)的減少有利于降低辣椒中的單純的酒生澀味。醛類、酸類、雜環(huán)化合物有一定的增加并且新增了酮類、醚類等化合物。新增的主要風(fēng)味物質(zhì)有右旋萜二烯、水楊酸甲酯、（E，E）－2，4－庚二烯醛、橙花醇、4－乙基愈創(chuàng)木酚、甲位紫羅蘭酮等。風(fēng)味物質(zhì)種類的增多可能與微生物代謝活動(dòng)或原料自身反應(yīng)水解辣椒中的營養(yǎng)物質(zhì)生成相應(yīng)雜環(huán)類、醛類、酮類、醚類等化合物有關(guān)。其中右旋萜二烯呈鮮花香氣；水楊酸甲酯呈冬青味；（E，E）－2，4－庚二烯醛呈青草、脂肪、水果和辛香料類似香；橙花醇有令人愉快的玫瑰和橙花的香氣；4－乙基愈創(chuàng)木酚呈現(xiàn)濃郁的醬香味；甲位紫羅蘭酮呈紫羅蘭、鳶尾花香氣。隨著這些物質(zhì)的增加，綜合了單純由醇類與酯類所帶來的果香與酒香，使經(jīng)發(fā)酵后的辣椒風(fēng)味更加柔和，口感更佳。

3 結(jié)論

采用GC／MC 技術(shù)分別測(cè)定新鮮辣椒與發(fā)酵辣椒在不同發(fā)酵時(shí)間內(nèi)的揮發(fā)性成分。測(cè)定結(jié)果表明，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，起初辣椒中的烷烴烯烴類、酸類、醛類、雜環(huán)化合物的含量均有減少，同時(shí)醇類與酯類物質(zhì)含量有所增加，而后各類成分在種類上都有不同程度的增加，含量更趨近于平均，并新增酮類、醚類等風(fēng)味物質(zhì)，使發(fā)酵辣椒風(fēng)味成分逐漸形成。

但是由于每種揮發(fā)性香味成分的閾值相差很大，所以成分的相對(duì)含量并不能完全的反映出某種化合物在樣品中的風(fēng)味貢獻(xiàn)，加之不同地區(qū)在飲食習(xí)慣、辣椒品種、發(fā)酵工藝、發(fā)酵條件等方面不盡相同，造就了不同風(fēng)味的發(fā)酵辣椒。因此無法準(zhǔn)確的判定某種組分對(duì)發(fā)酵辣椒風(fēng)味的影響，這一點(diǎn)有待進(jìn)一步深入研究。

1 丘加德.剁辣椒純菌種發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)［J］.辣椒雜志，2006，4（2）：38～41.

2 羅鳳蓮，歐陽建勛，夏延斌，等.發(fā)酵辣椒中主要風(fēng)味物質(zhì)的研究進(jìn)展［J］.食品工業(yè)科技，2009，30（7）：346～347.

3 盧翰，蘇愛軍，譚興和.辣椒醬發(fā)酵工藝研究［J］.食品與機(jī)械，2006，22（3）：126～129.

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