低钠盐发酵剁辣椒的挥发性成分研究

王晶晶，王蓉蓉，刘成国，蒋立文，邓放明，周 辉

（湖南农业大学食品科学技术学院，湖南省食品科学与生物技术重点实验室，湖南长沙 410128）

低钠盐发酵剁辣椒的挥发性成分研究

王晶晶，王蓉蓉，刘成国，蒋立文，邓放明，*周 辉

（湖南农业大学食品科学技术学院，湖南省食品科学与生物技术重点实验室，湖南长沙 410128）

以新鲜红线椒为原料，以10%氯化钠腌制发酵作为对照，分别添加不同比例氯化钾部分代替氯化钠，采用气相色谱-质谱联用技术分析发酵剁辣椒的挥发性成分。研究结果表明，添加8%氯化钠，1%氯化钾，0.5%氯化镁，0.5%氯化钙，发酵剁辣椒具有较好的风味，更容易被消费者接受。

低钠盐；剁辣椒；氯化钾；挥发性物质

Abstract：In this study，the fresh chili fermented with 10%sodium chloride as the control，and different contents of potassium chloride instead of sodium chloride，and the volatile components of fermented chopped pepper are analyzed by gas chromatography-mass spectrometry.The results show that the chopped pepper fermented with 8%sodium chloride，1%potassium chloride，0.5%magnesium chloride and 0.5%calcium chloride has a better flavor，and ias more acceptable by consumers.

Key words：lowsodiumsalt；chopped pepper；potassiumchloride；volatilecompounds

剁辣椒，又名发酵辣椒，是具有独特地方特色的传统风味调味品，深受大众欢迎。传统发酵剁辣椒的制作原理是切碎的辣椒在高盐无氧密封的条件下，利用食盐抑制辣椒生理作用使其熟化，利用辣椒表面附着的微生物发酵产生独特风味[1]。目前，我国辣椒加工制品基本还在沿袭传统加工工艺，主要是干制、高盐腌制、高油泡制等，剁辣椒的盐含量均超过10%，且在产品的保脆、护色、保鲜等方面依然存在技术难题[2]。根据国际研究结果，摄入过多的食盐不仅易引发和加重高血压，还更易引发肾脏疾病，加重糖尿病病情、加剧哮喘，引起消化系统的疾病、冠心病，甚至是癌症[3-6]。食品低盐化将会在一定程度上降低常食高盐食品可能给人体带来的危害，符合健康消费理念。由此，低盐剁辣椒的研究成为一项重要课题。

固相微萃取法（SPME） 集采样、萃取、浓缩、进样于一体，是目前较为理想的一种样品预处理技术[7]，与传统预处理方法相比，具有操作简单、处理时间短、无需使用任何萃取溶剂的优点。气相色谱-质谱联用法（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS） 是目前应用最广泛分离鉴定方法之一，它能实现多组分混合物的定性或定量分析，在食品风味研究中表现出了其独特优势[8-9]。

试验采用氯化钾部分代替氯化钠，同时使用风味增强剂氯化钙、氯化镁进行剁辣椒研制，以10%氯化钠腌制的剁辣椒作为对照，采用GC-MS技术对低盐发酵剁辣椒进行挥发性风味成分的研究，以期为剁辣椒的绿色加工生产提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 原料

红线椒、食盐，购自湘桦连锁超市（湖南农业大学）。

1.1.2 仪器与设备

YP-B5902型电子天平，上海光正医疗仪器有限公司产品；DNP-9272BS-Ⅲ型生化培养箱，上海新苗医疗器械制造有限公司产品；GL-3250型磁力搅拌器，海门市其林贝尔仪器制造有限公司产品；BCD-215KALM型冰箱，青岛海尔股份有限公司产品；ATX224型电子天平、GC/MS2010型气相色谱-质谱联用仪，日本岛津公司产品；WP-UP-WF-20型微量分析超纯水机，四川沃特尔水处理设备有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 剁辣椒制备

剁辣椒的制备工艺：①选取肉质厚实、辣度适中、色泽红亮、无病虫害的新鲜红线椒；②将所有用具（砧板、菜刀、筷子、不锈钢盆和陶瓷坛） 洗净，杀菌，烘干备用；③将红线椒去蒂、洗净、自然风干、剁碎备用；④按表1配方称取相应比例的氯化钠与不同替代盐的混合物，混匀；再将上述混合物拌入③中剁碎的辣椒中充分拌匀；⑤以每坛1 500 g入坛，压紧，坛外用水和腌制盐封存，于室温下发酵30 d，获得发酵剁辣椒成品[10]。

腌制盐的比例见表1。

表1 腌制盐的比例/%

1.2.2 顶空固相微萃取

参考钟燕青和Rodrigues F D等人[11-12]的方法。

（1） 原料制备。称取3.000 0 g剁辣椒，放入20 mL干燥顶空进样瓶中，加入1/3去离子水淹没样品，用密封垫与铝帽密封。

（2）萃取吸附。将样品瓶置入集热式恒温加热磁力揽拌器，于70℃恒温条件下预热15 min。再插入萃取针，推出萃取纤维头，使之距样品液面约5 mm，于70℃恒温下萃取30 min，然后缩回萃取纤维到萃取针中，最后将萃取纤维头放入GC-MS联用仪进样口进行GC-MS分析5 min。

1.2.3 GC-MS分析

（1）活化萃取头。将萃取纤维头放入GC-MS联用仪进样口，于270℃条件下活化30 min，直至色谱检测无干扰峰出现。

（2）气相色谱条件。高纯度氦气；梯度升温：初始阶段（40℃，恒温3 min），第2阶段（5℃/min升温至270℃，恒温7 min），终末阶段（10℃/min升温至270℃，恒温2 min）；柱箱温度40℃，DB-5MS型弹性石英毛细管柱（30.0 m×0.25 mm，0.25 μm）；分流模式：压力33.8 kPa，总流量124.1 mL/min，柱流量0.8 mL/min，线速度32.3 cm/sec，吹扫流量3.0 mL/min，分流比150.0；高压进样模式：关；载气节省器：关；分流阻尼固定：关。

（3） 质谱条件。GC-MS接口温度220℃，离子源温度200℃，电离方式EI，电离电压70 eV，质核比扫描范围45～500 m/z。

2 结果与分析

2.1 剁辣椒挥发性风味成分分析

2.1.1 GC-MS总离子流图

分别取发酵组Ⅰ，Ⅱ和对照组中剁辣椒按1.2.3的方法测定其挥发性风味物质。

挥发性风味成分的总离子流图见图1。

图1 挥发性风味成分的总离子流图

由图1可知，剁辣椒中挥发性风味物质的保留时间处于10～40 min这个时间区间内，不同样品发酵组的剁辣椒样品中各物质的种类和相对含量均存在较大差异性。

2.1.2 不同组分总离子流图的解析

剁辣椒的挥发性风味物质见表2。

表2 剁辣椒的挥发性风味物质

2.2 挥发性风味成分种数与相对含量的分析

挥发性风味物质的种类见图2，挥发性物质的相对含量见图3。

续表2

续表2

图2 挥发性风味物质的种类

图3 挥发性物质的相对含量

由图2可知，随着微生物发酵，不同样品发酵组在发酵结束后剁辣椒挥发性风味成分的种类和数量上呈现出了较大差异，其主要呈现的物质有烃类、醇类、酸类、酯类、酮类、醚类、杂环类等。不同样品发酵组中分离出挥发性风味成分总数由多到少的排列是Ⅰ组＞对照组＞Ⅱ组，Ⅰ组中共分离出23种、Ⅱ组中共分离出54种、对照组中共分离出52种，共有挥发性风味成分12种。

由图3可知，在不同样品发酵组中，剁辣椒挥发性风味成分中主要物质的相对含量从多到少依次排列如下：①Ⅰ组，醚类＞酸类＞酯类＞醇类＞醛类＞烃类＞其他类；②Ⅱ组，酯类＞酸类＞醇类＞其他类＞烃类＞醛类＞醚类；③对照组，醚类＞酯类＞醇类＞其他类＞烃类＞醛类＞酸类。

2.3 不同样品发酵组剁辣椒挥发性风味成分分析比较

2.3.1 烃类物质

在不同样品发酵组中的烃类物质，主要是烷烃类以及少量烯烃类。从种类上来看，其中Ⅱ组中种类最多共有11种、对照组9种、Ⅰ组中最少仅有2种。从相对含量上来看，不同发酵组之间差别较大，Ⅱ组中相对含量最高8.89%；对照组与Ⅰ组中较少，分别是3.57%，0.89%。Ⅰ组和对照组与罗凤莲、周晓媛、刘蓉[13-15]研究相比烃类物质的数量与相对含量都过低，其中主要的烃类物质有2-甲基十三烷、环辛四烯等。该类物质可能来源于辣椒原料，具有花香、果香和木香等相对柔和的香气。

2.3.2 酸类物质

在2组低盐剁辣椒的挥发性风味物质中，酸类物质的种数极少，但相对含量极高且不同样品中差异较大。其中，Ⅰ组中的相对含量最高，Ⅱ组的种数最多；Ⅰ组仅有1种酸类物质占27.99%，Ⅱ组中的2种酸味物质共占21.04%。酸类物质是剁辣椒发酵过程中的重要产物，主要来源是微生物乳酸发酵的代谢产物，其主要组分有草酸、乙酸、β-甲基乙酰丙酸等，给予发酵蔬菜清新的酸味。需要注意的是对照组中酸类物质相对含量明显异常，仅占0.14%。

2.3.3 酯类物质

酯类物质的挥发性风味成分种数最多、相对含量最高，其中Ⅱ组、对照组中均有19种，相对含量分别高达41.42%，34.57%；而Ⅰ组中仅有7种，且相对含量仅占6.65%。在后熟过程中，通过蔬菜发酵产生的酸和醇发生酯化反应，产生酯香物质，赋予发酵蔬菜特殊的酯香。酯类物质赋予剁辣椒的香气十分重要，对产品风味贡献极大。其主要组分有正己酸乙酯、乙酸异戊酯、水杨酸甲酯、棕榈酸乙酯等，能产生令人愉悦的花香（玫瑰、鸢尾、丁香等）、果香、芳香等气味。

2.3.4 醛类物质

各发酵组中醛类物质出现的种类和相对含量都很少，Ⅱ组的相对含量仅有0.29%，其主要醛类物质有壬醛、苯甲醛、肉豆蔻醛等。但是，醛类物质的风味阈值较低，赋予香气的能力较强，主要呈现花香、木香、果香、巧克力香或油脂香味，主要来源为醇类物质氧化或脂肪降解、氧化[13]。

2.3.5 醇类物质

所有样品共有的醇类物质有5种，其中Ⅱ组种数最多、相对含量最高，9种物质共占18.39%；Ⅰ组种数最少、相对含量最低，6种物质仅占6.06%。醇类物质可能源于酵母菌等微生物糖类酵解或辣椒原料。而在不同发酵组中醇类物质差异较大的原因可能是在某些发酵组中不断产生醇类物质的同时，醇类物质作为合成其他物质、参与化学反应的成分被耗减，微生物也在不断代谢醇类物质。主要醇类物质有正己醇、4-甲基-1-戊醇、异戊醇、芳樟醇以及α-松油醇等，醇类给剁辣椒带来迷人的酒香、丁香等花香和果香。

2.3.6 醚类及其他类物质

醚类物质只在Ⅰ组与对照组中存在，且仅有二甲醚1种、相对含量极高，Ⅰ组中含有55.65%、对照组中含有43.33%。二甲醚是一种含硫化合物，可能来自于剁辣椒原料本身，赋予剁辣椒独特的辛辣气味。至于其他类物质，包括酮类（4-羟基-2-丁酮、β-紫罗酮和α-紫罗酮）、杂环类（2-甲氧基-2-戊基呋喃、3-异丁基吡嗪、2-丙基四氢吡喃、2,4,5-三甲基,1,3-二氧戊环）、酚类（对乙烯基愈疮木酚）等。其中，酮类物质仅在Ⅱ组、对照组中存在少数微量，其相对含量低，但同样风味阈值也低，赋予香气的能力较强，主要呈现香甜的花香、果香或木香。酚类物质仅在Ⅱ组与对照组中出现1种且含量极少（乙烯基愈创木酚），其可能来自辣椒原料本身，也可能是木质素或阿魏酸的降解而成，具有丁香、烟气香和药草香味[16-17]。另外，在Ⅰ组与对照组中发现了微量的α-甲基萘，甚至在对照组中还有萘的存在，它们具有特殊气味，可能存在一定的致癌影响，并不是研究人员在发酵蔬菜中所期望得到的物质。

3 结论

采用不同比例的氯化钾部分代替氯化钠进行剁辣椒的腌制，同时使用风味增强剂氯化钙、氯化镁调节，对不同低钠盐剁辣椒挥发性风味成分分析，期望对剁辣椒的加工工艺优化进行探索，以达到低盐、健康、美味的效果。在3组不同剁辣椒样品中，Ⅱ组（氯化钠8%，氯化钾1%，氯化镁0.5%，氯化钙0.5%）所分离出的挥发性风味成分在种数上优势明显，在各类挥发性风味物质相对含量上的比例高，相对其他发酵组也更为适宜。该样品具有典型的剁辣椒风味，以及相对柔和的花香、果香和木香等；主要的酸类、醇类带来了适宜的清新酸味、酒香、丁香；发酵蔬菜特殊的酯香浓郁；没有出现不良物成分。研究结果证实，低钠盐剁辣椒具有一定的可操作性和实用性，为进一步开发出低钠盐的发酵蔬菜提供了一定理论依据。

[1]欧阳晶，陶湘林，李梓铭，等.高盐辣椒发酵过程中主要成分及风味的变化 [J].食品科学，2014，35（4）：174-178.

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[5]佚名.低盐饮食益健康 [J].老年大学，2010（3）：45.

[6]常怡勇.低盐饮食益健康 [J].保健医苑，2007（3）：50.

[7]罗凤莲，夏延斌，欧阳建勋.自然发酵剁辣椒的可挥发性物质分析 [J].湖南农业大学学报，2014，40（1）：101-107.

Volatile Compounds ofChopped Pepper with LowSodiumSalt

WANG Jingjing，WANG Rongrong，LIU Chengguo，JIANG Liwen，DENG Fangming，*ZHOU Hui
（Hu'nan Provincial Key Laboratory of Food Science and Biotechnology，College of Food Science and Technology，Hu'nan Agricultural University，Changsha，Hu'nan 410128，China）

TS264.9

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.09.036

1671-9646（2017） 09b-0032-05

2017-06-27

国家自然科学基金项目（31571811,31601525）；湖南省教育厅科学研究项目（16K043）。

王晶晶（1994— ），女，在读硕士，研究方向为食品微生物学。

*通讯作者：周 辉（1980— ），男，博士，副教授，研究方向为食品微生物学。