不同辣椒品種對發酵剁辣椒品質及風味的影響

江雪梅 王鋒 周書棟 蘇小軍 李清明 蔣立文 秦丹

摘要：為探究湖南不同辣椒品種對發酵剁辣椒品質及風味的影響，以13種辣椒為原料，對其風味及品質進行分析。研究結果表明不同品種剁辣椒品質差異較大，發酵后pH、蛋白質含量、L*降低，分別為4.63～4.88、5.53%～11.47%、31.92～38.88，總酸、氨基酸態氮含量上升，分別為1.45%～2.21%、0.36%～0.97%，色差在7.86～15.31之間，蛋白質含量和L*對感官品質有顯著影響。發酵成熟的剁辣椒嗅覺上不易區分香氣差異，但通過HS-SPME-GC-MS測定出揮發性成分差異較大，共檢測出162種，包括醇類31種、酯類43種、醛類15種、酚類7種、烴類47種、酮類10種、酸類5種、其他類4種，醇類和酯類為發酵剁辣椒中的主要呈香物質，所有品種中H12和H13揮發性化合物最豐富。PCA和聚類分析結果表明H10與其他品種相比風味差異大。供試品種H2、H7和H12不僅感官上色澤明亮，咀嚼性好，具有典型乳酸發酵香味，而且蛋白質、氨基酸態氮含量較高，揮發性風味成分豐富，適宜加工成剁辣椒。

關鍵詞：發酵；辣椒；品種；品質；風味；固相微萃取

中圖分類號：TS255.53? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1000-9973（2023）04-0001-06

Abstract： To explore the effects of different chili varieties in Hunan on the quality and flavor of fermented minced chili， 13 varieties of chili are used as raw materials to analyze the flavor and quality. The research results show that the quality of minced chili of different varieties differs greatly. After fermentation， pH， protein content and L* decrease to 4.63～4.88， 5.53%～11.47% and 31.92～38.88 respectively， the content of total acid and amino acid nitrogen increases to 1.45%～2.21%， 0.36%～0.97% respectively， the color difference is between 7.86 and 15.31， and protein content and L* have significant effect on the sensory quality. It is not easy to distinguish the difference in aroma of fermented and ripe minced chili， but the volatile components determined by HS-SPME-GC-MS are quite different. A total of 162 volatile components are detected， including 31 alcohols， 43 esters， 15 aldehydes， 7 phenols， 47 hydrocarbons， 10 ketones， 5 acids and 4 other varieties. Alcohols and esters are the main aroma substances in fermented minced chili. Among all the varieties， the volatile compounds are the most abundant in H12 and H13. The results of PCA and clustering analysis show that the flavor of H10 is greatly different from that of other varieties. The tested varieties H2， H7 and H12 not only have bright color， good chewiness， typical lactic acid fermentation flavor， but also have high protein and amino acid nitrogen content and rich volatile flavor components， which are suitable for processing into minced chili.

Key words： fermentation; chili; variety; quality; flavor; solid-phase microextraction

辣椒是全世界廣泛種植的一種經濟作物，既是蔬菜也是重要的調味品原料[1-2]。我國辣椒種植面積已超過2 300萬畝[3]，辣椒產量占全球的50%左右。發酵剁辣椒是湖南傳統辣椒加工方法，一般是將鮮辣椒洗凈晾干后剁成片狀，加適量食鹽密封發酵而成，色艷質脆而味鮮咸，且具有獨特的發酵風味[4]，是多種湘菜不可或缺的原料。

已有研究表明，不同辣椒品種對發酵辣椒制品的品質及風味具有很大影響，如彭粲等[5]探討了辣椒品種及復配豆瓣醬發酵前后有機酸、揮發性組分的變化，發現混配豆瓣醬品質和風味更佳；陸寬等[6]發現不同品種辣椒醬的風味能被很好地區分；孫小靜等[7]發現貴州不同品種辣椒醬理化品質存在差異。發酵剁辣椒是市場上少有的以單一辣椒為原料，且一定程度上保留原有脆性的產品，因此，原料的選擇尤為重要。目前，剁辣椒加工企業均非常重視原料品種及原料基地的建設。發酵辣椒主要從質地、顏色、滋味、香氣等方面評價[8]，本文通過比較關鍵性指標（pH、總酸、蛋白質、氨基酸態氮、色澤等）并采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術（HS-SPME-GC-MS）[9-12]分析發酵剁辣椒揮發性風味物質，分析不同辣椒風味相似度，綜合評價不同品種發酵剁辣椒的品質及風味差異，為發酵剁辣椒品種的選擇提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

13種辣椒樣品分別為20G10（H1）、寶慶朝天椒（H2）、M19-151（H3）、20G06（H4）、M19-131（H5）、20G05（H6）、博辣15（H7）、特辣（H8）、M19-36（H9）、20G24（H10）、20G39（H11）、博辣紅牛（H12）、20G159（H13）：采自湖南省蔬菜研究所高橋基地。

甲醛、氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、冰乙酸、硼酸鈉、亞硝酸鈉、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、鹽酸、濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀：均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

CP214電子天平、PHS-3C pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；JXFSTPRP-Ⅱ-01小型液氮冷凍低溫粉碎機、101-3ET電熱鼓風干燥箱 上海實驗儀器廠有限公司；SHZ-D（Ⅲ）循環水式多用真空泵 上海力辰邦西儀器科技有限公司；K9840自動凱氏定氮儀 山東海能科學儀器有限公司；SCIENTZ-18N冷凍干燥機 寧波新芝生物科技有限公司；CS-10色差儀 杭州彩譜科技有限公司；UV-2550紫外分光光度計、GCMS-QP2010 Ultra氣相色譜-質譜聯用儀 日本島津公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭 美國Sigma-Aldrich公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料處理方法

將辣椒洗凈晾干后剁碎，加入10%的食鹽，攪拌均勻入壇密封發酵9個月。

1.3.2 主要理化指標的測定

pH、總酸、氨基酸態氮含量的測定：參考GB 5009.235—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸態氮的測定》，采用酸度計法[13]；蛋白質含量的測定：參考GB 5009.5—2010《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》，采用凱氏定氮法[14]；色差的測定：用黑白板校正好手持色差計后，取3 g辣椒粉末平鋪于凹槽，蓋上鏡片，對準光源直接測定樣品的L*（明亮程度）、a*（紅綠程度）、b*（黃藍程度），并按照以下公式計算色差：

ΔE=ΔL*2+Δa*2+Δb*2。

式中：ΔL*、Δa*、Δb*分別為貯藏前后L*、a*、b*的差值。

1.3.3 發酵剁辣椒的感官評定

參考吳旋等[15]的方法并稍作修改。由10名食品專業相關人員組成感官評定小組，其中男生5名，女生5名，試驗前針對評價標準和試驗目的對小組成員培訓完成后，評鑒人員分別從發酵辣椒的色澤、質地、香氣、滋味方面對隨機編號的樣品進行打分，評分標準見表1。

1.3.4 剁辣椒揮發性成分的測定

頂空固相微萃取條件參考羅鳳蓮[16]的方法。

色譜條件：采用Rtx-5MS毛細管柱長度30.0 m，內徑0.25 mm，膜厚0.25 μm，柱箱溫度40 ℃，進樣口溫度250 ℃，選擇高純度氦氣作為載氣，采取不分流進樣，總流量為14.0 mL/min，柱流量為1 mL/min，采用程序升溫：以初始溫度40 ℃保持2 min，以4 ℃/min的速度升至80 ℃，保持1 min，再以3.5 ℃/min的速度升至240 ℃，保持4 min。

質譜條件：電離源：電子電離源，電子能量：70 eV，進樣口溫度：250 ℃，離子源溫度：230 ℃，質量掃描范圍（m/z）：45～500。

定性、定量分析：將MS中采集到的質譜圖通過NIST譜庫自動檢索各組色譜峰得到對應組分（相似度≥90），再通過面積歸一化法得到各組分的相對含量。

1.4 數據分析

使用Excel 進行基礎數據處理，數據以“平均值±標準偏差”的形式表示（n=3）；采用Origin 2017繪圖；采用最小顯著差法（LSD）進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種辣椒發酵前后pH和總酸的變化

pH和總酸是影響風味和口感的重要指標，同時也能反映發酵情況，測定結果見圖1。

由圖1中a可知，發酵前辣椒的pH在4.90～5.38之間，變異系數為2.30%，發酵后辣椒的pH在4.63～4.88之間，變異系數為1.78%。pH下降是由于檸檬酸、酒石酸等酸類物質在整個體系中不斷釋放以及微生物產酸[15]，同時pH下降可以抑制部分腐敗微生物的生長繁殖[16]。由圖1中b可知，發酵前總酸含量在1.26%～1.97%之間，變異系數為14.21%，發酵后總酸含量在1.45%～2.21%之間，變異系數為10.82%，H6發酵前后總酸含量都最低，其次為H4和H5，說明原料及剁辣椒中酸類物質較少，微生物代謝不如其他品種旺盛，可能與原料自身因素有關。總酸上升是因為在發酵過程中乳酸菌、酵母菌等產酸微生物不斷繁殖，且在代謝過程中不斷產生乳酸等酸類化合物，從而提高發酵辣椒的酸味，而酸類物質與醇類、醛類等化合物相互作用，使得發酵辣椒的風味物質復雜多樣[17]。

2.2 不同品種辣椒發酵前后蛋白質和氨基酸態氮含量的變化

蛋白質是反映辣椒營養品質的指標之一，同時在發酵辣椒的風味形成過程中起著重要作用，在發酵過程中，酸性環境使得蛋白質被水解產生多種呈味氨基酸和氨基酸態氮[18]，從而大大提高了發酵剁辣椒的鮮味，測定結果見圖2。

由圖2中a可知，發酵前蛋白質的相對含量在7.47%～16.67%之間，變異系數為26.55%，發酵后蛋白質含量在5.53%～11.47%之間，變異系數為22.44%，發酵后蛋白質含量降低，H2、H7、H12發酵前后的蛋白質含量均較高。由圖2中b可知，發酵后氨基酸態氮含量在0.36%～0.97%之間，變異系數為24.70%，H12發酵后氨基酸態氮含量最高，鮮味較好，與其他品種有顯著差異（P<0.05），其次是H2、H7、H10和H11。

2.3 不同品種辣椒發酵前后亮度和色差的變化

發酵剁辣椒的外觀受色澤的影響較大，剁辣椒易在發酵過程中發生酶促褐變和非酶促褐變[19]，從而色澤變暗。由圖3中a可知，辣椒發酵前L*值在37.10～47.21之間，發酵后L*值在31.92～38.88之間。由圖3中b可知，各品種的色差值均在7以上，表明不同品種辣椒色素穩定性差異較大，可能原因除了褐變程度不同以外，還與原料中類黃酮、葉綠素和類胡蘿卜素等色素含量變化有關，這些色素在酸性條件下不穩定[20]，H2、H3、H5、H6、H7和H12的色差值相對較小，在10以下，但相比之下H6亮度最低。

2.4 不同品種發酵剁辣椒感官評定分析

由表2可知，感官評分較高的是H2、H5、H7和H12，這5種發酵剁辣椒色澤鮮紅，有光澤度，組織結構好，果肉保存度好，細膩有嚼勁，且有發酵剁辣椒純正的香氣，發酵特性較好；H6、H10評分低，色澤暗紅，品質較差。由圖4可知，不同辣椒品種間的感官差異主要體現在色澤及質地方面，H6和H1的色澤差異較大，H4和H7的質地差異較大，發酵成熟（9個月）的剁辣椒的香氣評分差異較小，說明經過充分發酵，剁辣椒都具有典型的乳酸發酵香味，僅憑嗅覺不易區分香氣差異。

2.5 不同品種發酵剁辣椒品質指標相關性分析

對發酵剁辣椒理化指標和感官評分進行相關性分析，結果見圖5。

由圖5可知，pH與蛋白質含量呈顯著正相關（P<0.05），這可能與蛋白質被水解為氨基酸，而氨基酸在微生物作用下轉化為氨，使機制的pH升高有關[21]，蛋白質含量與氨基酸態氮含量呈極顯著正相關（P<0.01），表明蛋白質含量越高，氨基酸態氮含量越高，蛋白質、L*與質地、香氣、滋味都呈顯著或極顯著正相關，表明發酵剁辣椒的質地、香氣等與蛋白質、L*密切相關，L*與色澤評分呈極顯著正相關，表明發酵剁辣椒的色澤與L*密切相關，綜合理化指標和感官分析等方面考慮，認為發酵品質好的辣椒具有高蛋白質、高氨基酸態氮和色澤明亮的特點。

2.6 不同品種發酵剁辣椒揮發性成分分析

將GC-MS采集到的質譜圖通過NIST譜庫檢索得到162種化合物，對其進行分類統計，結果見表3。所有辣椒品種中H1檢測出的揮發性物質有38種，H2檢測出64種，H3檢測出49種，H4檢測出51種，H5檢測出52種，H6檢測出54種，H7檢測出62種，H8檢測出59種，H9檢測出59種，H10檢測出55種，H11檢測出57種，H12檢測出65種，H13檢測出65種。醇類和酯類物質是主要揮發性成分，所占比例分別在27.05%～62.70%和20.29%～58.67%之間，它們能賦予辣椒強烈的酒香味和果香味[22-25]，這與唐鑫等[26-27]、劉嘉等[28]的研究結果一致，除H10相對含量最高的為酯類， 所占比例為58.67%，其余品種相對含量最高的均為醇類，所占比例在27.05%～62.70%之間。

13種剁辣椒檢測出的醇類化合物種數范圍為10～17種，共有化合物7種，分別為異戊醇、2-甲基-1-丁醇、4-甲基-1-戊醇、正己醇、芳樟醇、苯乙醇、2-（4-甲基-3-環己烯基）-2-丙醇，H2和H8中4-甲基-1-戊醇相對含量最高，分別為10.43%和8.81%，4-甲基-1-戊醇具有杏仁味和燒烤香味。H9中正己醇相對含量最高，為10.13%，正己醇具有青草香味，可用于香精中增加青嫩氣息。H12中芳樟醇相似含量最高，為10.81%，芳樟醇具有柑橘和木香氣味。H1、H3、H4、H5、H6、H7、H10、H11和H13中異戊醇相對含量均最高，含量范圍在9.5%～38.22%之間，異戊醇帶有蘋果等水果香味。

酚類、醛類、酸類、酮類、其他類化合物雖然檢測出的數量不多，且在13種發酵剁辣椒揮發性成分中相對含量不高，但由于閾值不同，對發酵剁辣椒的風味也起著重要作用。 酚類化合物通常具有煙草的熏香和草藥味或者辛香味，檢測到的酚類化合物相對含量較高的是愈創木酚等，H12較其他品種酚類化合物最多，相對含量為16.11%，所占比例最高的是愈創木酚，為11.33%。愈創木酚具有奶油香味，可用作香料廣泛運用于香煙制作中。醛類化合物通常呈現出濃郁的花果香或巧克力香，檢測到的醛類化合物含量較高的是己醛，己醛能呈現果香味、青草香和油脂味，H2中己醛相對含量最高，為7.34%，但H1和H3未檢出。 酸類化合物中乙酸最豐富，在13種剁辣椒中均檢出，H9含有的乙酸相對含量最高，為8.31%，可能較其他品種產酸較多。3-羥基-2-丁酮作為主要的酮類物質，在H9中含量也最高，為5.47%。檢測到的其他類化合物共有5種，這些化合物與其他揮發性物質共同作用形成發酵剁辣椒的獨特風味，不同化合物在不同發酵剁辣椒中相對含量不同，如 2-正戊基呋喃和2-甲氧基-3-異丁基吡嗪，前者具有草藥味、果香味、生味、甜辣味和豆腥味[29]，后者具有烘烤香味，兩種物質僅在H2中檢出，相對含量分別為0.37%、0.46%，3-甲硫基丙醇具有洋蔥味、肉湯香味[30]，僅在H5和H13中檢出，相對含量分別為0.80%、0.64%。

檢測到的烴類、酯類化合物種類豐富，但對于烴類主要是烯烴類貢獻香氣，檢測到的烯烴有18種，香樹烯是烯烴中的主要成分，H13中香樹烯相對含量最高，為16.69%，具有抑菌、抗腫瘤的效果[31]。酯類化合物中乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、異戊酸乙酯、棕櫚酸乙酯這4種物質在所有品種中均檢出，H12中棕櫚酸乙酯相對含量較其余剁辣椒高，為5.91%，13種辣椒含有的酯類化合物中，除H12中棕櫚酸乙酯相對含量最高外，其余均是乙酸乙酯相對含量最高，不僅賦予其濃郁的花果香，還有一定保健性。

從揮發性化合物種數來看，H1、H2、H3、H4、H5、H7和H11醇類和烴類物質較多，H6、H8、H9、H10、H12和H13烴類和酯類物質較多；從相對含量來看，除H8和H13醇類和烴類相對含量較高外，其余品種發酵剁辣椒均為醇類和酯類相對含量較高。

2.7 不同品種剁辣椒揮發性成分的主成分分析和聚類分析

以剁辣椒的品種為變量，對辣椒的揮發性成分進行主成分分析，所得PCA圖見圖6中a，第一主成分的貢獻率為74.92%，第二主成分的貢獻率為10.74%，累計貢獻率達到85.66%，能體現樣本的主要信息。

可以將圖6中a的樣品分為4個部分，H10與其他樣品距離大，可單獨作為一部分，表明H10與其他品種辣椒風味差異大，可能是由于該樣品含有的乙酸乙酯相對含量最高，與其他品種差異突出。 H3、H4、H5、H7和H9距離較近，存在較小差異，表明這幾種剁辣椒成分較為相似。H2、H8、H11、H12和H13可以分為一部分，成分相似但也存在一定差異。H1和H6可以分為一部分，風味成分較為相似。為了驗證這一結果，將風味成分進行聚類分析（見圖6中b），歐氏距離為25時與PCA結果一致。

3 結論

不同品種辣椒原料差異較大，辣椒品種對剁辣椒品質指標及風味影響顯著。發酵過程中pH、總酸、蛋白質、氨基酸態氮和色差等均變化明顯，但發酵后各指標變異系數降低，品種間差異變小。

剁辣椒中蛋白質含量越高，其氨基酸態氮含量也越高，質地、香氣、滋味評分越高，蛋白質對感官品質形成有重要作用。

色澤直接刺激消費者的購買欲，感官評價試驗結果表明，剁辣椒的色澤評分差異較大，剁辣椒的L*值極顯著影響色澤評分。

發酵成熟的剁辣椒嗅覺上不易區分香氣差異，但通過HS-SPME-GC-MS測定出揮發性成分差異較大，共檢測出162種，共有的化合物有11種，其中 H2、 H7、H12、H13揮發性化合物較豐富，分別含有64，62，65，65種。醇類和酯類為發酵剁辣椒中的主要呈香物質，所占比例分別在27.05%～62.70%和20.29%～58.67%之間，賦予剁辣椒獨特花果清香，除了H10酯類相對含量最高外，其余均為醇類相對含量最高，風味差異顯著，與PCA和聚類分析結果一致。13種辣椒揮發性成分種數及相對含量差異較大，不同成分間相互作用構成發酵剁辣椒的獨特風味。

供試辣椒品種中，H2、H7和H12不僅感官上色澤明亮，咀嚼性好，具有典型乳酸發酵香味且蛋白質、氨基酸態氮含量較高，揮發性風味成分豐富，適宜加工成剁辣椒。

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