不同加工方式对糟辣椒风味物质的影响

张洪礼，王伦兴，吴义华，李正丽，毛建兰，刘 芬,*

（1.遵义职业技术学院现代农业系，贵州 遵义 563000；2.贵州省农科院山茂园艺工程技术有限公司，贵州 贵阳 550006）

糟辣椒是贵州富有地方民族特色的传统调味品之一，通常以地方新鲜红椒为主要原料，辅以适量姜、蒜等辅料，经过剁碎、拌盐、装坛密封发酵而成，口感爽脆，酸辣鲜香[1-2]。在糟辣椒发酵过程中通过乳酸菌等微生物的作用，将辣椒中糖类及蛋白质等大分子物质分解成有机酸类、氨基酸类及挥发性芳香酯，从而赋予糟辣椒独特的风味[3-5]。因生产技术及加工设备限制，目前糟辣椒生产以自然发酵为主，产品风味品质差异较大，加之目前关于糟辣椒的开发研究以加工及保藏为主，对不同工艺间产品风味的变化研究尚未见报道[1,6]。

本文以“遵辣1号”辣椒为主要原料，采用自然发酵、乳酸菌发酵及增加姜蒜乳酸菌发酵方式制作糟辣椒，与市售糟辣椒进行对比分析，通过对挥发性风味物质变化分析，探讨不同加工方式对糟辣椒风味品质的影响，以期为糟辣椒的生产和配方优化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

“遵辣1号”辣椒，贵州黔蔬联生态农业发展有限公司；姜、蒜、团葱，市售；市售糟辣椒，贵三红食品有限公司；白酒（酒精度52%），市售散酒；川秀泡菜酸菜乳酸菌发酵粉（植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、嗜热链球菌），北京川秀国际贸易有限公司。

1.1.2 仪器与设备

HP6890/5975C GC/MS联用仪、20 mL顶空钳口样品瓶，美国Agilent公司；手动固相微萃取仪，2 cm-50/30μm DVB/CAR/PDMS StableFlex，美国Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 不同糟辣椒生产加工工艺流程

1.2.1.1 自然发酵工艺流程

鲜辣椒筛选→清洗→沥干→剁碎→添加辅料（盐7%、糖2.5%、白酒3%、姜2.5%、蒜2.5%、团葱2.5%）→装坛→室温密封发酵45 d→成品

1.2.1.2 乳酸菌发酵工艺流程

鲜辣椒筛选→清洗→沥干→剁碎→添加辅料（盐7%、糖2.5%、复合乳酸菌1.5%、白酒3%、姜2.5%、蒜2.5%、团葱2.5%）→装坛→室温密封发酵45 d→成品

1.2.1.3 增加姜蒜乳酸菌发酵工艺流程

鲜辣椒筛选→清洗→沥干→剁碎→添加辅料（盐7%、糖2.5%、复合乳酸菌1.5%、白酒3%、姜5%、蒜5%、团葱2.5%）→装坛→室温密封发酵45 d→成品

1.2.2 风味物质的萃取

旅居美国的哥哥来巴黎游玩，住在我家。有一天他夜游归来，小区寂静昏暗，从远处观望，只看到一扇窗亮着。他发现，原来这是我家的窗户！夜深人静，我还在灯下阅读写作。我告诉他，我要等孩子睡了，才能安心握笔直书。

分别称取混匀糟辣椒样品约4.0 g，置于10 mL固相微萃取仪采样瓶中，插入装有2 cm-50/30μm DVB/CAR/PDMS StableFlex纤维头的手动进样器，在60℃的平板加热条件下顶空萃取60 min后，移出萃取头并立即插入气质联用仪进样口（温度250℃）中，热解吸5 min，进样[7-8]。

1.2.3 GC-MS分析

GC条件：采用HP-FFAP弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm），初始温度42℃（保留2 min），以3.5℃/min升温至154℃，再以6℃/min升温至220℃，运行时间55 min；汽化室温度250℃，载气为高纯He（99.999%），柱前压49.5 kPa，载气流量1.0 mL/min，不分流，溶剂延迟时间3 min[9]。

MS条件：离子源温度230℃，四极杆温度150℃，电子能量70 eV，发射电流34.6μA，倍增器电压1 623 V，接口温度280℃，质谱扫描范围29～500 u[9]。

定性及定量分析：得到的总离子流图中各峰经质谱计算机数据系统检索及NIST 2017和Wiley 275标准质谱图比对，同时采用化合物保留指数（Retention index，RI）进行比对，确定挥发性化学成分，用峰面积归一化法计算各化学物质的相对含量。

1.2.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2021软件对试验数据进行分析及制图，并采用SPSS17.0和TBtools对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同加工方式的糟辣椒GC-MS分析结果

通过对4种加工方式糟辣椒风味物质进行GC-MS分析，共鉴定出64种香气成分，其中醇类15种、烯烃类15种、酯类17种、酸类2种、醛酮类6种、其他类9种。不同加工方式的糟辣椒香气风味物质相对含量详见表1。

表1 不同加工方式糟辣椒中挥发性风味物质组成与相对含量Table 1 Volatile flavor components and relative contents in different processing methods of fermented pepper

续表1 不同加工方式糟辣椒中挥发性风味物质组成与相对含量Continue table 1 Volatile flavor components and relative contents in different processing methods of fermented pepper

由表1可以看出，不同加工方式对糟辣椒风味物质影响较大，自然发酵组共检测出47种挥发性成分，其中醇类11种、烯烃类12种、酯类13种、酸类2种、醛酮类2种、其他类7种，以醇类物质的相对含量最高，为83.413%，其次为酯类、烯烃类、其他类，分别为6.603%、3.531%、1.647%，酸类和醛酮类的相对含量最低，分别为0.854%及0.160%。菌种发酵组中共检测出40种挥发性成分，其中醇类6种、烯烃类12种、酯类10种、酸类1种、醛酮类2种、其他类9种，以醇类物质的相对含量最高，为85.492%，其次为酯类、其他类及烯烃类，分别为4.986%、3.562%及1.101%，醛酮类和酸类含量最低，分别为0.124%、0.042%。增加姜蒜乳酸菌发酵组中共检测出37种挥发性成分，其中醇类11种、烯烃类10种、酯类9种、酸类1种、醛酮类2种、其他类4种，以醇类物质的相对含量最高，为84.636%，其次为酯类、烯烃类及酸类，分别为5.169%、1.427%及1.381%，其他类和醛酮类的相对含量最低，分别为1.247%、0.597%。市售组中共检测出34种挥发性成分，其中醇类8种、烯烃类13种、酯类10种、酸类1种、醛酮类1种、其他类1种，以醇类物质的相对含量最高，为80.670%，其次为烯烃类、酯类及其他类，分别为9.720%、5.490%及0.881%，酸类和醛酮类的相对含量最低，分别为0.463%、0.145%。

2.2 不同加工方式糟辣椒的香气特征分析

2.2.1 醇类物质

醇类是糟辣椒香气成分中的重要组成部分，大多具有较高的阈值，对糟辣椒风味贡献较少，其少部分不饱和醇风味阈值较低，对糟辣椒风味贡献较大，如萜醇类物质，赋予产品独特的青果、花香以及蜜香香气[10]。由表1可见，4种糟辣椒挥发性风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，其主要与糟辣椒发酵过程中白酒的添加有关，适量添加白酒不仅可以抑制前期发酵中腐败微生物的生长，还可作为芳香酯类的前体物质。此外，4种糟辣椒的共有风味物质芳樟醇及橙花叔醇分别赋予了糟辣椒浆果和玫瑰的香气及青香、木香和花香，进一步丰富了糟辣椒的香味[11-12]。增加姜蒜含量的乳酸菌发酵组醇类物质总体含量降低，种类较乳酸菌发酵组增加5种，表明添加姜蒜可以促进糟辣椒醇类分解，对糟辣椒醇类物质的生成具有一定的促进作用。市售糟辣椒的醇类物质含量最低，为80.670%，与自然发酵组接近，其种类差异较大，表明市售糟辣椒生产极可能是以自然发酵为主，但由于生产配方及工艺的差异，风味成分差异较大。

2.2.2 烯烃类物质

糟辣椒中的烯烃类物质主要来源于脂肪酸烷氧自由基的断裂，其风味阈值较高，对糟辣椒风味贡献较小[13]，但有一些化合物是形成杂环化合物的重要中间体，对糟辣椒风味具有不可忽视的作用[14]。由表1可知，4种产品中，烯烃类物质含量以市售糟辣椒中含量最高，为9.720%，自然发酵组和增加姜蒜乳酸菌发酵组次之，分别为3.531%和1.427%，乳酸菌发酵组含量最低，为1.101%，表明乳酸菌发酵对烯烃类物质含量影响较大。此外，Culleré等[15]研究发现，萜烯类物质大多具有花香、甜香及水果香等比较柔和的气味，起到中和噻吩类物质刺激性气味的作用。4组糟辣椒中均检测出萜烯类物质α-蒎烯，赋予糟辣椒独特的木香气及香辛料特殊气味[16]。4组糟辣椒中均检测出β-倍半苯乙烯。研究表明，倍半萜烯类的含氧衍生物大多具有较强的香气和生物活性，是医药、食品、香料和化妆品工业的重要原料[17-18]。

2.2.3 酯类物质

酯类物质是由糟辣椒发酵过程中酯化反应产生，大多具有水果香气，因其嗅觉阈值一般较低，对糟辣椒风味贡献较大，并赋予糟辣椒不同的香气特征，是糟辣椒主要的风味物质[19-20]。乙酸乙酯、醋酸牻牛儿酯、棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯、油酸乙酯、亚麻酸乙酯为4种糟辣椒共有物质，其中乙酸乙酯具有水果香气，棕榈酸乙酯具有醇甜的陈油香气，油酸乙酯具有花香气味，酯类复合高级醇的大量存在赋予了糟辣椒芳香诱人的风味。水杨酸甲酯仅在自然发酵和增加姜蒜乳酸菌发酵样品中检出，具有冬青叶香味，常用于兰花、康乃馨、三叶草等香精的调和，可用于食品和医药中[10]。不同加工方式对酯类物质含量的影响较大，其中以自然发酵组最高，为6.603%，市售和增加姜蒜乳酸菌发酵组次之，菌种发酵组较少，表明在发酵过程中，自然发酵的菌种相对较复杂，对产品的风味酯类物质的生成具有附加作用，且适当增加姜蒜含量对产品风味中酯类物质的转化具有加成作用。

2.2.4 醛、酮、酸类物质

醛、酮、酸类化合物在4种糟辣椒挥发性香气成分中所占比例虽然较低，但是因其阈值不同，对辣椒发酵后的风味同样起到重要作用。醛类物质的香气较浓烈，感官阈值较低，有花香和果香气味[21]。4种加工方式糟辣椒产品中共有醛类物质4种，每种产品差异较大，表明不同加工工艺对糟辣椒风味的影响较大。酮类物质性质稳定，并且香气持久，一般具有花香气味[10]。酸类物质主要为糟辣椒发酵过程中乳酸菌发酵产生，乙酸具有刺激性气味，不利于糟辣椒整体的香味特性。

2.2.5 其他类

除醇类、烯烃类物质外，还有一些对糟辣椒发酵贡献比较大的成分，如含硫化合物，具有强烈而愉快的香气[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经由酶催化和热分解而来，其中二烯丙基三硫醚又称大蒜素，是一种生物活性物质，有护肝、抗菌等作用[23-24]。4种加工方式糟辣椒产品以乳酸菌发酵组含量较高，自然发酵及增加姜蒜乳酸菌发酵组次之，市售糟辣椒最少，其原因可能是由于微生物种类、发酵时间及辅料添加量的差异所致。

2.3 不同加工方式糟辣椒中挥发性风味物质主成分分析及聚类热图分析

为探究不同加工方式对糟辣椒挥发性风味物质的影响，对表1中64种香气物质进行主成分分析及热图聚类分析，结果见图1、图2。从图1可知，不同加工方式与糟辣椒挥发性香气物质分布在不同象限中，其中正己醇、茨醇、α-松油醇、反-香叶醇、β-水芹烯、香橙烯、(Z)-β-法尼烯、α-姜黄烯、α-法呢烯、β-倍半苯乙烯、乙酸仲戊酯、异己基异己酸酯、醋酸香茅酯、棕榈酸乙酯、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个象限的最外围，表明这些风味物质对糟辣椒整体风味物质的影响较大，是糟辣椒中主要的风味物质。

图1 不同加工方式糟辣椒挥发性成分主成分分析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挥发性风味成分聚类热图分析结果见图2，不同的颜色表示各香气化合物的含量差异，红色表示含量较高，绿色表示含量较低。基于香气化合物含量进行聚类，结果显示，64种化合物在4种糟辣椒中可以聚类为5类。其中化合物含量A类＞E类＞B类＞D类＞C类，在4种糟辣椒中差异最显著的是A类和E类化合物，包括乙醇、乙酸乙酯、反-香叶醇、姜烯、醋酸牻牛儿酯、二烯丙基二硫醚、棕榈酸乙酯、乙酸、α-法呢烯、β-倍半苯乙烯、芳樟醇、1,8-桉油精，结合主成分分析结果表明，反-香叶醇、醋酸牻牛儿酯、二烯丙基二硫醚、棕榈酸乙酯、α-法呢烯、β-倍半苯乙烯、1,8-桉油精等含量的高低直接决定糟辣椒风味品质。

图2 不同加工方式糟辣椒挥发性成分含量聚类热图分析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挥发性香气成分韦恩分析

由图3可知，4种糟辣椒中共检出相同物质19种，主要包括乙醇、沉香醇、橙花叔醇、α-蒎烯、莰烯、β-水芹烯、α-姜黄烯、α-法呢烯、β-甜没药烯、β-倍半苯乙烯、醋酸牻牛儿酯、棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯、油酸乙酯、亚麻酸乙酯、1,8-桉油精等，主成分结合聚类热图分析结果表明醋酸牻牛儿酯、棕榈酸乙酯、α-法呢烯、β-倍半苯乙烯、1,8-桉油精为4种糟辣椒的主要风味成分，构成了糟辣椒挥发性风味的骨架，这与张东亚等[1]得出的糟辣椒中风味成分基本一致。

图3 不同加工方式糟辣椒挥发性香气成分韦恩图分析Fig.3 Venn diagrams analysis of volatile components of fermented pepper in different processing methods

3 结论

采用SPME-GC-MS技术结合主成分分析，研究不同加工方式的糟辣椒挥发性风味物质变化规律。结果表明：4种糟辣椒中共检出64种挥发性成分，其中醇类15种、烯烃类15种、酯类17种、酸类2种、醛酮类6种、其他类9种，以自然发酵糟辣椒的挥发性成分最多（47种），菌种发酵（40种）和增加姜蒜乳酸菌发酵组（37种）次之，市售糟辣椒最低（34种），通过外源性加入乳酸菌，可增强糟辣椒品质的稳定性，其风味成分与自然发酵风味接近，有效地减少了风味的损失。此外，适当增加姜蒜含量有利于糟辣椒中醇类及酯类风味物质的生成，提升糟辣椒的品质。对4种糟辣椒挥发性风味成分进行主成分及聚类热图分析，结果表明，反-香叶醇、醋酸牻牛儿酯、二烯丙基二硫醚、棕榈酸乙酯、α-法呢烯、β-倍半苯乙烯、1,8-桉油精等是4种糟辣椒的主要风味物质，共同构成糟辣椒挥发性香气的基本骨架。综上，不同加工方式对糟辣椒风味具有一定影响，通过主成分分析可有效确定产品主要风味物质及其含量，为今后糟辣椒系列产品的研发和品质追溯提供数据支撑。