基于GC-IMS、電子鼻和電子舌聯用技術分析不同加工工藝辣椒對燒椒醬風味特性的影響

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2025.08.025

引文格式：，李昶甫等.基于GC-IMS、電子鼻和電子舌聯用技術分析不同加工工藝辣椒對燒椒醬風味特性的影響[J]. 中國調味品，2025，50（8）：184-191，202. WANG SJ，LICF，YUAN C，et al.Analysis of efect of chili processed by diferent processing techniques on flavor characteristicsof roasted chili saucebasedonGC-IMS，electronic nose andelectronic tongue combination technology[J]. China Condiment，2025，50（8）：184-191，202.

中圖分類號：TS264.24 文獻標志碼：A 文章編號：1000-9973（2025）08-0184-08

Abstract： Three analysis techniques such as electronic nose，electronic tongue and gas chromatography-ion mobility spectrometry （GC-IMS）are used to analyze the flavor of roasted chili sauce made of chili processed by diferent processing techniques （A stir frying，B electric roasting，C charcoal broiling）. The results show that the order of comprehensive sensory scores of roasted chili sauce by diferent processing techniques is Cgt;Agt;B . The results of electronic nose and electronic tongue show that there are significant differences in odor and flavor among roasted chili sauce by different processing techniques A， B and C. GC-IMS results show that a total of 52 volatile flavor substances are detected in the three samples，including 9 aldehydes，8 ketones，7 alcohols，6 esters，4 olefins，3 ethers，2 acids and 13 heterocyclic compounds.Acetic acid， 2-pentanol，2，3，5，6-tetramethylpyrazine，3-hydroxy-2-butanone and isobutyl propionate are the main characteristic flavor substances in roasted chili sauce.The GC-IMS fingerprint spectra show that the composition of volatile flavor substances in roasted chili sauce by three diferent processing techniques varies greatly. The characteristic flavor substances have their own characteristic peak regions，as well as common regions.This study has revealed the diferences in flavor among roasted chili sauce by diffrent processing techniques，and provided a certain theoretical basis for the development and improvement of roasted chili sauce.

Key words：roasted chili sauce;chili; processing technique; flavor substances

燒椒醬是一種源自中國四川省的傳統調味品，以其香辣可口和回味悠長的特點深受人們喜愛，作為一種風味獨特的調味品，不僅為菜肴增添了豐富的口感和香氣，而且體現了四川獨特的飲食文化和傳統制作工藝。辣椒（CapsicumannuumL.）系茄科辣椒屬植物，是一種重要的調味品，廣泛種植于熱帶和亞熱帶地區[]辣椒中含有多種生物活性物質如酚類和維生素C[2]，其維生素C含量在蔬菜中居首位，其果皮中含有辣椒素，能增進食欲，深受消費者喜愛[3]。四川辣椒種類繁多，成都及周圍各縣培育的二荊條辣椒，以其獨特的風味、醇香的口感等優點在消費者喜愛程度方面居全省前列，是正宗川菜中不可缺少的調味料，也是四川燒椒醬的最佳原料。

張洪禮等[4]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中揮發性風味物質的變化規律，結果表明不同加工方式對糟辣椒風味有一定影響，通過主成分分析可確定產品的主要風味物質和含量。杜勃峰等5采用SPME-GC-MS聯用技術檢測分析了不同加工方式下皺椒辣椒粉的香氣組成，結果表明壬醛、苯乙醛、己酸己酯等是皺椒辣椒粉重要的風味物質，電熱焙烤組辣椒粉的風味品質最高。肖克等[探究了不同初加工處理方法對阿拉比卡咖啡理化特性、風味和感官特性的影響，結果表明不同初級加工方法的總酚、總黃酮、有機酸和生物堿含量存在顯著性差異。張海茹等[分析了不同加工工藝鹵蛋的品質差異，結果表明不同加工工藝鹵蛋的水分分布、微觀結構、質構等均存在差異。可見不同加工方式對食品的風味特性有一定影響，因此，探究不同加工方式對燒椒醬風味特征的影響對于優化生產工藝和提升產品質量具有重要意義。

目前對燒椒醬的研究主要以工藝優化和傳統感官評價為主，對不同加工工藝下產品風味變化的研究尚未見報道。傳統感官評價方法有主觀性和局限性，電子鼻（electronicnose）、電子舌（electronictongue）和氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）已廣泛應用于飲料[8]、蔬菜[9]、調味品[10]、粗糧[11]、酒類[12]、肉制品[13]等揮發性風味物質的研究，并且通常將這3種技術結合應用于食品工業中[14-16]，能夠客觀、全面地評估食品的風味特征，彌補傳統方法的不足。

本研究中，二荊條辣椒作為燒椒醬的主要原料，其不同加工工藝可能對燒椒醬的品質和風味造成影響。因此，本文將GC-IMS技術與電子鼻、電子舌結合，通過主成分分析（principal component analysis，PCA）和雷達圖等考察3種不同加工工藝（炒制、電烤、碳烤）處理的二荊條辣椒對燒椒醬風味特性的影響，以期為燒椒醬等川味辣椒制品的發展和改進提供理論依據，并評價GC-IMS結合電子鼻和電子舌識別不同加工工藝燒椒醬的可行性。

1材料與方法

1.1材料

二荊條辣椒、獨頭蒜、食用鹽、味精等：購于四川省成都市龍泉驛區萬達永輝超市；菜籽油：益海嘉里金龍魚糧油食品集團股份有限公司。

樣品：A炒制 （1600W，25min）; B電烤 （180°C ，25min. ；C碳烤 25min 。

1.2 儀器與設備

FOX4000電子鼻、Astree電子舌法國AlphaMOS公司;FlavourSpec@氣相色譜-離子遷移譜聯用儀德國G.A.S.公司;C22-IH30E9 電磁爐浙江蘇泊爾家電制造有限公司；DKL-101L烤箱廣東德瑪仕智能廚房設備有限公司；SKJ373便攜折疊燒烤爐廣州俏妮日用品有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1燒椒醬的加工工藝燒椒醬的加工工藝見圖1。

圖1燒椒醬的加工工藝

Fig.1 Processing technology of roasted chili sauce 制作燒椒醬的原材料和配方參考文獻[17]。

1.3.2 感官評價

參考GB/T20293—2006《油辣椒》感官評價標準，由10名經食品感官評價培訓的食品專業學生組成評價小組，參與燒椒醬感官特性的評價。在專業感官評價實驗室對樣品進行感官評價，評價標準見表1。

表1不同加工工藝燒椒醬的感官評價標準

Table1 Sensory evaluation standards of roasted chili sauce by different processing techniques

1.3.3 電子鼻分析

樣品前處理：準確稱取 2g 不同加工工藝燒椒醬樣品，移至 10mL 樣品瓶中密封，頂空加熱溫度 70^°C ，頂空加熱時間 300s ，用進樣針吸取 500μL 頂空氣體手動進樣分析，每個樣品平行測定8次。電子鼻檢測條件：載氣為空氣，流速 150mL/s ，數據采集時間 120s ，延滯時間300s 。檢測結束后，以18個傳感器的穩定值進行統計分析。

1.3.4 電子舌分析

采用電子舌對燒椒醬的滋味進行分析。該電子舌配備7個電位傳感器和1個自動進樣器，其中傳感器對甜味（ANS）、咸味（CTS）、鮮味（NMS）、酸味（AHS）、苦味（SCS）具有高度特異性。

每個樣品準確稱量 10g ，移至 100mL 容量瓶中，用去離子水定容至 100mL ，然后超聲浸提 30min ，取上清液備用。將 80mL 上清液移至電子舌專用燒杯中進行測定。設定電子舌測定條件：數據采集時間 120s 采集周期1s，采集延遲 0s ，攪拌速度 1r/s 。每個樣品重復測定8次，取后3次的穩定值作為檢測結果。

1.3.5氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）分析

將3組不同加工工藝燒椒醬切細后，分別精準稱量 3g 樣品裝入 20mL 頂空瓶（IMS專用瓶）中，密封后編號待檢；每個樣品平行測定3次。

進樣條件：孵育轉速 500r/min ，孵育時間 30min 孵育溫度 80^°C ；頂空自動進樣量 300μL ，進樣針溫度65^°C 。

GC-IMS條件：色譜柱溫度保持在 45°C ，載氣為 N₂ （純度 ≥99.999% ，運行時間 30min 。載氣流速程序：初始流速 2mL/min ，持續 2min ，然后在 18min 內流速勻速升至 100mL/min ，總分析時間 30min 。漂移氣流速保持在 150mL/min ，IMS溫度 45°C 。

1.4 數據處理

利用軟件SPSS26.0進行方差分析；GC-IMS使用儀器配套的LAV（laboratoryanalyticalviewer）、GalleryPlot分析；采用GalleryPlot繪制指紋圖譜；采用SIMCA14.0對GC-IMS結果進行PCA；電子鼻、電子舌的雷達圖、主成分分析及制圖采用Origin2021。

2 結果與分析

2.1 不同加工工藝燒椒醬的感官評價

采用感官評價方法，分析不同加工工藝燒椒醬的感官特性。從色澤、香氣、滋味、組織狀態4個方面對樣品進行了評價，結果見表2。

表2不同加工工藝燒椒醬感官評分

Table2 Sensory scores of roasted chili sauce by different processing techniques

注：數值為平均值士標準差；同列不同小寫字母表示具有顯著性差異 （Plt;0.05） 。

由表2可知，不同加工工藝燒椒醬的感官綜合得分為 Cgt;Agt;B，A 色澤評分最高，可能是由于二荊條辣椒在炒制過程中更容易上色均勻。C滋味評分最高，可能是由于碳烤賦予燒椒醬獨特的碳燒風味。

2.2電子鼻對不同加工工藝燒椒醬的氣味分析

電子鼻主要通過各個敏感的傳感器來感受樣品的香氣，樣品中揮發性風味物質輕微的變化都能夠被區分開[18]。3種不同加工工藝燒椒醬的電子鼻雷達圖見圖2。

圖2電子鼻雷達圖

Fig.2 Electronic nose radar chart

由圖2可知，由于辣椒的加工工藝不同，3個燒椒醬樣品在多個傳感器上存在響應強度差異。P30/2、P4O/2、P30/1、PA/2等12個傳感器對燒椒醬揮發性風味物質有較強的響應值且整體氣味輪廓相似，表明不同加工工藝的燒椒醬中可能含有較高豐富度的烷烴、芳香族、有機化合物等。B與A、C在T30/1（對極性化合物靈敏）、P10/1（對非極性化合物靈敏）、P10/2（對烷烴靈敏）、P40/1（對氧化能力較強的氣體靈敏）、T70/2（對芳香族化合物靈敏）、PA/2（對有機化合物靈敏）、P30/1（對氧化能力較強的氣體靈敏）、P40/2（對氧化能力較強的氣體靈敏）、P30/2（對有機化合物靈敏）、T40/1（對氧化能力較強的氣體靈敏）、T40/2（對氧化能力較強的氣體靈敏）、TA/2（對有機化合物靈敏） LY2/gCT （對烷烴靈敏）、LY2/LG（對氧化能力較強的氣體靈敏）傳感器上存在顯著性差異（ Plt; 0.05）。C與A、B在 LY2/gCT1 （對胺類物質靈敏）、LY2/AA（對有機化合物靈敏）、LY2/Gh（對苯胺有選擇性）、LY2/G（對胺類物質靈敏）傳感器上存在顯著性差異（ Plt;0.05） 。值得注意的是，A、C比B在各個傳感器上的響應值更大，表明炒制和碳烤燒椒醬的氣味相較于電烤燒椒醬的氣味更濃郁。

雷達圖只能從傳感器信號強度的角度區分樣品，但無法解釋各樣品間的相似性和差異性，所以有必要進行主成分分析（PCA）。主成分分析可以清晰明了地展示數據組內的重復性和組間的差異性，評估數據的可重復性，發現可能存在的異常值[19]。橫坐標代表通過PCA轉換獲得的第一主成分（PC1），縱坐標代表第二主成分（PC2），其貢獻率越大，表明主成分能更好地反映多個原始指標的信息。不同加工工藝燒椒醬電子鼻主成分分析結果見圖3。

圖3不同加工工藝燒椒醬電子鼻主成分分析得分圖（a）和載荷圖（b）

Fig.3Principal componentanalysis score diagram（a）and load diagram（b）of electronic nose of roasted chili sauce by different processing techniques

由圖3可知，PC1和PC2分別貢獻了總方差的60.1% 和 34.1% ，涵蓋了樣品氣味的大部分信息，表明該模型能夠用于區分不同加工工藝燒椒醬的氣味特征。PC1與LY2/LG、LY2/AA、T40/2、T70/2、T40/1、TA/2，T30/1，P10/1，P40/1，P30/1，P10/2，P40/2，P30/2. PA/2.LY2/gCT1 傳感器呈正相關，與LY2/G、LY2/Gh、LY2/gCT 傳感器呈負相關。

由圖3中a可知，不同加工工藝的燒椒醬在得分圖中被分離開，圖中圓圈表示 95% 的置信度。A樣品和C樣品位于PC2的正軸，與其呈正相關，而B樣品位于PC2的負軸，與其呈負相關。樣品A、B、C都位于不同象限，說明不同加工工藝的燒椒醬整體氣味輪廓具有一定差異。樣品A與C距離最遠，說明A與C的氣味差異相對較大。結合圖3中b可知，傳感器

LY2/G（甲胺）、LY2/Gh（苯胺）、TA/2（己醛）、T40/1（二甲基二硫醚）對B樣品的貢獻較大，表明該樣品中這些物質的豐富度更高。而LY2/AA（戊醛）、T70/2（二甲苯）、T40/2（糠硫醇）、P10/1（正辛烷）等傳感器可能對C樣品的貢獻更大。結果表明電子鼻可以有效地區分不同加工工藝燒椒醬的氣味物質。

2.3電子舌對不同加工工藝燒椒醬的滋味分析

電子舌能夠通過電子傳感器模擬人類的味覺來感知待測物的味覺特征，可應用于質量控制和味覺化合物的描述[20]。為進一步區分不同加工工藝燒椒醬之間的滋味差異，采用電子舌對燒椒醬的甜味、鮮味、苦味、咸味和酸味進行分析，結果見圖4。

圖4電子舌味覺指標雷達圖

Fig.4Radar chart ofelectronic tongue taste indexes

由圖4可知，3個燒椒醬樣品在酸味、苦味、甜味、鮮味和咸味上存在顯著性差異，其中A的酸味最大，苦味和咸味最小；B的鮮味最大，甜味最小；C的苦味、甜味和咸味最大，鮮味和酸味最小。

主成分分析的目的是在由主成分定義的簡化代表空間中對問題進行可視化處理[21]。不同加工工藝燒椒醬電子舌主成分分析結果見圖5。

圖5不同加工工藝燒椒醬的電子舌主成分分析得分圖（a）和載荷圖（b）

由圖5中a可知，PC1和PC2方差貢獻率分別為92.9% 和 6.9% ，累計貢獻率為 99.8% ，說明PC1和PC2基本包含了樣品的所有信息，能夠反映出3個燒椒醬樣品的整體滋味。3個燒椒醬樣品數據在圖中有特定的分布區域且互不重疊，可見3個燒椒醬樣品在滋味上各不相同，存在明顯的差異，并說明主成分分析法適用于不同加工工藝燒椒醬的揮發性成分分析。PC1與苦味、酸味、咸味、鮮味呈正相關，與甜味呈負相關。3個燒椒醬樣品（A、B、C）都位于不同象限，B位于PC1正軸，A、C位于PC1負軸。且樣品A和C距離最遠，說明A和C的滋味差異最大，這一結論與電子鼻結果一致。結合圖5中b可知，B樣品與咸味（CTS）和苦味（SCS）傳感器相關性較大，C樣品與酸味（AHS）、鮮味（NMS）和甜味（ANS）傳感器相關性較大。

2.4不同加工工藝燒椒醬的GC-IMS分析

不同加工工藝燒椒醬的GC-IMS三維圖譜見圖6，通過離子相對遷移時間和離子峰強度對每種組分進行定性分析[22]。圖中 X 軸表示遷移時間，Y軸表示保留時間，Z軸表示離子峰信號強度[23]，峰的顏色越深表示信號越豐富[24]

圖6 GC-IMS三維譜圖

Fig.6 Three-dimensional spectra of GC-IMS

圖7 GC-IMS二維譜圖

Fig.7 Two-dimensional spectra of GC-IMS

將圖6的三維GC-IMS譜圖投影到二維平面上的俯視圖見圖7，可以更清楚地看出不同加工工藝燒椒醬的風味物質差異。由圖6和圖7可知，不同加工工藝燒椒醬樣品特征揮發性成分具有各不相同的GC-IMS特征譜信息，其中C與A、B的特征性風味物質存在明顯差異。由圖7中的畫圈部分可看出，A樣品和B樣品揮發性風味物質的濃度大體相似，而C樣品的揮發性風味物質明顯多于A、B樣品。

為進一步探究不同加工工藝燒椒醬揮發性風味物質的差異，采用歸一化法對燒椒醬樣品中鑒定出的風味物質進行定性分析，結果見表3。

表3GC-IMS分析不同加工工藝燒椒醬揮發性風味物質

Table3Analysis of volatileflavor substances in roasted chili saucebydifferent processing techniques by GC-IMS

續表

注：M表示單聚體，D表示二聚體。

由表3可知，從3個燒椒醬樣品中共檢測出52種已知揮發性化合物，包括醛類9種 （6.99%～14.27%） 、酮類8種 （9.79%～11.09%） 、醇類7種（ 15.46%～18.58%） ！酯類6種 （9.92%～14.82%） 、烯烴類4種 （7.19%～16.75%） 1醚類3種 （4.69%～8.25% 、酸類2種 （3.18%～4.57%） 、雜環類13種 （23.52%～32.91%） 。乙酸、2-戊醇、2，3，5，6-四甲基吡嗪、3-羥基-2-丁酮、丙酸異丁酯是燒椒醬中主要的特征性風味物質，表明它們可能為燒椒醬的風味做出貢獻，但乙酸在C樣品中的含量明顯低于A、B樣品。

共鑒定出9種醛類，其主要來自脂肪酸的氧化降解和美拉德反應，且醛類的閾值普遍較低[25]，所以通常被認為是食品的主要風味來源。其中，C樣品的醛類物質含量（6.99%） 比A樣品 （14.27% 、B樣品 （12.98%） 低；共鑒定出8種酮類，其中3-羥基-2-丁酮和4-甲基環己酮含量在A、B和C樣品之間差異顯著；共鑒定出6種酯類，酯類物質主要由酸類和醇類酯化而成，呈甜香、水果香和蘋果香。其中，C樣品的酯類物質含量 （14.82%） 比A樣品（10. 11% ）、B樣品 （9.92%） 高。此外，烯烴類和醇類物質含量相對較高，燒椒醬中的烯烴類物質可能主要來源于香料，而醇類物質主要由醛類的還原及脂質的氧化和降解產生，且直鏈飽和醇的閾值一般較高[26]，對食品風味的貢獻不大。值得注意的是，燒椒醬中雜環類物質含量最高 （23.52%～32.91%） ，主要為呋喃類和吡嗪類物質，吡嗪通常由Strecker降解反應產生的 α -氨基酸與 α -二基縮合而成，主要提供烘烤風味。C樣品中的雜環類物質相對含量最高32.91% ）。

為了更加全面地對比不同樣品間揮發性風味物質的差異，可選取譜圖中所有的待分析峰，自動生成指紋圖譜，結果見圖8。

不同加工工藝燒椒醬特征性風味物質GC-IMS指紋圖譜見圖8，每行表示一個樣品中選取的所有信號峰，每列代表不同樣品中相同揮發性風味物質的信號峰，M和D后綴分別表示單聚體和二聚體[27]。顏色反映了揮發性風味物質的濃度，顏色越深，濃度越高；顏色越淺，濃度越低[28]

由圖8可知，3種不同加工工藝燒椒醬的揮發性風味物質組成變化較大，特征性風味物質各自有特征峰區域，同時也有共同區域。在I區，A、B的大部分揮發性風味物質在C樣品中不存在或者含量很低；在Ⅱ區，C樣品中的揮發性風味物質在A、B樣品中不存在或者含量很低；在ⅢI區，A、B、C樣品中大部分揮發性風味物質區別不大。

I區為A、B樣品共有的風味物質區域，主要特征物質包括1-辛烯-3-醇、2，3，5，6-四甲基吡嗪、3-甲硫基丙醛、反-2-辛烯醛、壬醛、（E）-2-庚烯醛、環己酮、丙酮醇、1-辛烯-3-酮、辛醛等19種。Ⅱ區為C樣品特有的風味物質區域，主要特征物質包括 α，α-5 三甲基-5-乙烯基四氫化呋喃-2-甲醇、哌嗪、葉醇、4-甲基環己酮、乙二醇單乙醚、丙酸、2，3-二甲基吡嗪、2-甲基吡啶、羅勒烯、3-己烯酸乙酯。ⅢI區為A、B、C樣品共有的風味物質區域，主要特征物質包括三乙胺、莰烯、玫瑰醚、異丁酸乙酯、己醛、丁醛、乙酸甲酯、1-戊烯-3-酮等23種。

3結論

綜上所述，不同加工工藝燒椒醬的風味物質存在明顯差異，C（碳烤）相對于A（炒制）B（電烤）差異較大。不同加工工藝燒椒醬的感官綜合得分為 Cgt;Agt;B 。

電子鼻結果顯示，不同加工工藝燒椒醬整體氣味輪廓具有一定差異，其中可能含有較高豐富度的烷烴、芳香族、有機化合物等。

電子舌結果顯示，3個燒椒醬樣品在酸味、苦味、甜味、鮮味和咸味上存在顯著性差異，其中A的酸味最大，B的鮮味最大，C的苦味、甜味和咸味最大。在得分圖中，3個燒椒醬樣品（A、B、C）都位于不同象限，樣品A和C距離最遠，說明樣品A和C的滋味差異最大。

GC-IMS結果顯示，樣品C與樣品A、B的特征性風味物質存在明顯差異。3個樣品中共檢測到52種揮發性化合物，包括醛類9種、酮類8種、醇類7種、酯類6種、烯烴類4種、醚類3種、酸類2種、雜環類13種。乙酸、2-戊醇、2，3，5，6-四甲基吡嗪、3-羥基-2-丁酮、丙酸異丁酯是燒椒醬中主要的特征性風味物質。指紋圖譜顯示，3種不同加工工藝燒椒醬的揮發性風味物質組成變化較大，特征性風味物質各自有特征峰區域，同時也有共同區域。A、B樣品主要特征物質包括1-辛烯-3-醇、2，3，5，6-四甲基吡嗪、3-甲硫基丙醛、反-2-辛烯醛、壬醛、（E）-2-庚烯醛、環己酮、丙酮醇、1-辛烯-3-酮、辛醛等19種。C樣品主要特征物質包括 α，α-5? 三甲基-5-乙烯基四氫化呋喃-2-甲醇、哌嗪、葉醇、4-甲基環己酮、乙二醇單乙醚、丙酸、2，3-二甲基吡嗪、2-甲基吡啶、羅勒烯、3-已烯酸乙酯。A、B、C樣品主要特征物質包括三乙胺、莰烯、玫瑰醚、異丁酸乙酯、己醛、丁醛、乙酸甲酯、1-戊烯-3-酮等23種。

該研究表明不同加工工藝辣椒對燒椒醬風味具有一定影響，并揭示了不同加工工藝燒椒醬之間風味的差異，為燒椒醬的發展和改進提供了一定的理論依據。

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