尚雪娇，雷炎，代凯文，梅成强，田琦，郭壮，*

（1.湖北文理学院食品科学技术学院鄂西北传统发酵食品研究所，湖北襄阳441053；2.当阳市食品药品监督管理局，湖北宜昌444100；3.当阳市产品质量检验检测中心，湖北宜昌444100）

鲊广椒又叫鲊海椒、鲊胡椒或鲊辣椒，是一类以红辣椒和玉米粉或大米为原料经厌氧发酵制成的具有较强地域特色的传统发酵食品[1]，常作为辅料用于腊肉、肥肠和鱼类的烹饪中。虽然鲊广椒在我国湖北和湖南等华中地区及云南、贵州、四川和重庆等西南地区的少数民族居住区有着广泛的食用人群，然而目前关于鲊广椒的研究尚少，仅有少数研究对重庆地区产鲊广椒的香气组分[2-3]、滋味品质[4]、功能成分[5-6]、发酵工艺优化[7]和原料对产品品质的影响[8-9]进行了探究。鲊广椒作为我国传统发酵食品的组成部分，亦是我国饮食文化的重要载体，然而目前尚存在农户自制占主流地位、缺乏标准的生产工艺、缺乏卫生条件及技术标准保障和尚存在无成熟产业化产品的不足之处。积极开展不同产地、不同原料和不同工艺制作鲊广椒产品品质的评价可能是推动鲊广椒产业化生产亟待解决的首要问题。

食品的色泽、滋味和气味等感官指标是描述和判断产品质量最直观的指标[10]，研究人员常通过感官鉴评的方法对食品上述指标进行评价，然而该方法存在对专业人员要求高和结果受主观因素影响大的不足。近年来，随着现代科学技术和科学理念的发展，色度仪[11]、电子舌[12]和电子鼻[13]技术在食品品质评价中有了广泛的应用，气相色谱质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）技术[14]亦广泛的应用于食品的挥发性风味物质种类及含量的解析中。由此可见，上述技术在食品研究领域中的应用为鲊广椒品质的评价提供了新的手段和技术参考。

本研究采用色度仪、电子舌、高效液相色谱仪（high performance liquid chromatograph，HPLC）、电子鼻和GC-MS技术对采集自湖北省当阳市的10个鲊广椒样品的色泽、滋味和气味品质进行了初步评价，进而对不同样品间各品质指标的差异性进行解析，以期对华中地区鲊广椒相关产品的开发利用提供科学的依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲊广椒：采集自湖北省当阳市草埠湖镇，均由红辣椒（二荆条）和大米发酵制备；阴离子溶液、阳离子溶液、内部溶液、参比溶液：日本Insent公司；氯化钠、盐酸、硼酸、硫酸、氢氧化钠、硫酸钾、邻苯二甲酸氢钾、磷酸二氢钾、酚酞、硝酸银、铬酸钾、硫酸铜（均为分析纯）：成都市科龙化工试剂厂；草酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸、乙酸（均为优级纯）：西陇科学股份有限公司；乙腈、异丙醇（均为色谱纯）：国药集团化学试剂有限公司。

3-18k离心机：德国SIGMA实验室离心机股份有限公司；PHS-25型数显pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；K1100全自动凯氏定氮仪：济南海能仪器股份有限公司；UltraScan PRO色度仪：美国HunterLab公司；SA402B 电子舌 （配备 AAE、CT0、CA0、AE1 和C00等5个测试传感器和2个参比传感器）：日本Insent公司；LC-20ADXR高效液相色谱仪（配备Inertsil C18液相色谱柱，4.6 mm×250 mm，5 μm）：日本岛津公司；PEN3 电子鼻（配备 W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W 和 W3S 10 个金属氧化传感器）：德国Airsense公司；GCMS-QP2020气相色谱-质谱联用仪（配HS-20顶空进样器）、电子轰击电离源EI、SH-Rtx-Wax（30 m×0.25 mm×0.25 μm）色谱柱：日本岛津公司。

1.2 试验方法

1.2.1 当阳鲊广椒常规理化指标测定

采用GB 5009.237-2016《食品安全国家标准食品pH值的测定》中约束的方法对鲊广椒pH值进行测定；采用GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》中约束的酸碱滴定法对鲊广椒总酸含量进行测定；参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中约束的凯氏定氮法，使用全自动凯氏定氮仪对鲊广椒中蛋白质的含量进行测定；采用GB/T 12457-2008《食品中氯化钠的测定》中约束的间接沉淀滴定法对鲊广椒中氯化钠的含量进行测定。

1.2.2 当阳鲊广椒色度的测定

使用光阱和白板对色度仪校正后，将鲊广椒装入50 mm×50 mm的石英比色皿中，采用反射模式对样品的 L*（亮度值）、a*（红度值）和 b*（黄度值）进行测定，每个样品平行测定3次。

1.2.3 当阳鲊广椒滋味品质的评价

将50 g鲊广椒加入150 mL去离子水浸泡30 min后，12 000 r/min离心10 min取上清，参照文献[15]中方法对其酸味、苦味、涩味、咸味、鲜味、后味A（涩的回味）、后味B（苦的回味）和丰度（鲜的回味）进行测定。

1.2.4 当阳鲊广椒有机酸含量的测定

称取20.00 g鲊广椒至100 mL的容量瓶中，用0.01 mol/L的磷酸二氢钾溶液定容后浸泡30 min，浸泡液12 000 r/min离心10 min取上清液过0.45 μm微孔纤维素滤膜，滤液备用。参照文献[16]中方法在绘制草酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸和乙酸7种有机酸标准曲线的基础上，进行鲊广椒中有机酸含量测定，即：检测器为二极管阵列紫外-可见光检测器，检测波长215 nm，进样量20 μL，流动相为磷酸二氢钾溶液（浓度为0.01 mol/L，pH值为2.30），流速为1.0 mL/min，柱温为25℃。

1.2.5 基于电子鼻技术当阳鲊广椒风味品质的评价

称取10 g鲊广椒于样品瓶中，60℃水浴保温20 min后室温平衡10 min，参照文献[17]中方法对鲊广椒风味品质进行评价。即：进样吸气流量200 mL/min，传感器清洁时间90 s，调零时间5 s，测定时间60 s，选取49、50、51 s时的响应值求平均后进行分析，样品间间隔1.5 min。

1.2.6 基于GC-MS技术当阳鲊广椒挥发性风味物质种类和相对含量的分析

称取8 g鲊广椒和2 g氯化钠搅拌均匀后放入25 mL样品瓶，60℃振荡预热30 min后平衡5 min，进样口解析3 min后进入GC-MS分析，参照文献[18]中条件进行挥发性风味物质测定。即：起始温度30℃，保持6 min，以5℃/min升至50℃，保持8 min，然后以15℃/min升温至200℃，保持8 min；采用分流进样模式，分流比为10∶1；采用保留时间和NIST14标准质谱库定性，采用面积归一化法对样品中挥发性风味物质相对含量进行分析。

1.2.7 统计分析

使用皮尔森相关性分析法（Pearson correlation analysis）对电子舌各滋味指标相对强度与常规理化指标的相关性进行分析，并使用热图（Heatmap）对相关系数的大小进行展示；使用Matlab 2010b软件进行数据分析和热图绘制，使用Origin 2017软件绘制箱形图。

2 结果与讨论

2.1 当阳鲊广椒理化指标及色度的分析

当阳鲊广椒各理化和色度指标的分析如表1所示。

表1 鲊广椒各理化和色度指标的分析（n=10）Table 1 The analysis of each physicochemical index and chroma index in Zhaguangjiao samples（n=10）

由表1可知，纳入本研究的10个当阳鲊广椒样品在pH值和蛋白质含量指标上的差异性较小，变异值分别为8.10%和8.61%，而在总酸和氯化钠含量上的差异性较大，其变异值分别为71.52%和50.89%。由表1亦可知，当阳鲊广椒样品在红绿度指标上的差异性较大，变异值为62.37%，而在明亮度和黄蓝度上的差异较小，其变异值分别为4.38%和16.65%。鲊广椒在制作过程中通常会加入食盐，加入食盐的量不同是导致样品在氯化钠含量上差异性较大的主要原因。此外，当阳地区鲊广椒在制作过程中通常以大米和鲜红辣椒为主要原料，辣椒的成熟度可能亦会对产品的色泽产生影响。

2.2 当阳鲊广椒滋味品质及有机酸的分析

在对鲊广椒理化指标和色度进行评价的基础上，本研究进一步使用电子舌对鲊广椒各滋味指标的相对强度进行了评价，结果如表2所示。

表2 鲊广椒各滋味指标相对强度的分析（n=10）Table 2 The analysis of relative intensity of each taste index in Zhaguangjiao samples（n=10）

由表2可知，鲊广椒样品后味A（涩的回味）和丰度（鲜的回味）相对强度值的极差小于1，由此可见，不同鲊广椒样品在上述2个指标上的差异通过感官鉴评的方法无法予以区分[19]。由表2亦可知，当阳鲊广椒样品在酸味上的差异性最大，其变异值为51.51%，本研究进一步采用高效液相色谱法对当阳鲊广椒中有机酸含量进行了测定，结果如图1所示。

图1 当阳鲊广椒中各有机酸含量的箱形图（n=10）Fig.1 The box plot of content of organic acid in Zhaguangjiao samples collected from Dangyang（n=10）

由图1可知，当阳鲊广椒中的有机酸主要为乳酸，其平均含量为26.62 g/kg，虽然亦含有琥珀酸、草酸、苹果酸和乙酸，但其平均含量分别为7.00、1.42、1.73 g/kg和2.44 g/kg。本研究团队曾使用单分子实时测序技术对3个采集自当阳的鲊广椒样品细菌多样性进行了解析，结果发现Lactobacillus（乳酸杆菌属）的相对含量高达94.25%[20]。由此可见，含有大量的乳酸菌可能是导致当阳鲊广椒中乳酸含量较高的主要原因。

2.3 当阳鲊广椒理化指标和滋味品质的关联性分析

在对当阳鲊广椒理化指标和各滋味指标进行评价的基础上，本研究进一步对两者的相关性进行了分析，其结果如图2所示。

图2 当阳鲊广椒理化指标和滋味指标相关性的热图Fig.2 Correlation heat map of physicochemical and taste indexes of Zhaguangjiao collected from Dangyang

由图2可知，经Pearson相关性分析发现，鲊广椒酸味强度与总酸呈显著正相关（p＜0.05），其相关系数为0.727，而与pH值呈非常显著负相关（p＜0.01），其相关系数为-0.872；鲊广椒的苦味强度与食盐含量呈显著正相关（R=0.950，p＜0.05），而涩味强度与蛋白质含量呈非常显著正相关（R=0.966，p＜0.01）；鲊广椒咸味和后味B（苦的回味）与氯化钠含量均呈显著正相关（p＜0.05），其相关系数分别为0.612和0.910。

2.4 基于电子鼻和GC-MS技术当阳鲊广椒挥发性风味物质的分析

本研究采用电子鼻和GC-MS联用技术对当阳鲊广椒风味品质进行了评价，电子鼻各传感器对当阳鲊广椒响应值的差异性分析如表3所示。

表3 各传感器对当阳鲊广椒响应值的差异性分析Table 3 Significance analysis of each sensor response of Zhaguangjiao samples collected from Dangyang

由表 3可知，传感器 W5S、W1S、W1W、W2S和W2W对当阳鲊广椒的响应值偏大，其平均响应值在16.47～83.67之间，而传感器W1C、W3C、W5C和W3S响应值偏小，其平均响应值在0.11～2.20之间，响应值为电子鼻传感器测定鲊广椒与测定空气时产生电阻值的比值，其值越大则说明鲊广椒中该传感器对应的挥发性风味物质的浓度就越大[22]。由此可见，较之乙醇含量，鲊广椒中其他芳香类物质的含量相对较少，因而后续当阳鲊广椒的风味品质还亟待提升。值得一提的是，除传感器W6S外，其他9个传感器对鲊广椒的响应值差异均较大，变异值均超过了30%。本研究使用GC-MS技术对10个当阳鲊广椒样品中挥发性风味物质种类及含量进行了测定，共检测出了33种挥发性风味物质，其中酸类、醛类、醇类、酯类和酮类分别为1、2、6、21、3种，平均相对含量分别为 27.57%、2.67%、32.27%、36.16%、1.34%。由此可知，当阳鲊广椒中主要挥发性风味物质为酯类、醇类和酸类化合物，当阳鲊广椒挥发性风味物质的相对含量如表4所示。

表4 当阳鲊广椒挥发性风味物质的相对含量Table 4 The relative abundance of volatile components in Zhaguangjiao collected from Dangyang%

由表4可知，当阳鲊广椒中平均相对含量大于5.0%的挥发性风味物质主要为醋酸、己酸乙酯、乙醇、乙酸乙酯、丙醇和2-丁醇，其平均相对含量分别为27.57%、12.53%、12.34%、11.06%、7.55%和5.38%，其中每个样品中均含有乙醇和乙酸乙酯两种挥发性风味物质。本研究团队采用Miseq高通量测序技术对采集自当阳10个鲊广椒样品真菌微生物群落结构进行了解析，结果发现样品中 Pichia（毕赤酵母属）、Debaryomyces（德巴利氏酵母属）和Guehomyces（久浩酵母属）的平均含量分别为11.19%、1.50%和1.01%[23]。由此可见，一定量酵母菌的存在可能是导致当阳鲊广椒挥发性风味物质中含有乙醇的主要原因。本研究亦发现，酵母菌含量过高可能不利于鲊广椒滋味品质的形成[23]，因而在后续鲊广椒产业化生产过程中通过加强车间环境改善、对发酵器皿采取必要的灭菌和制备乳酸菌高密度发酵剂进而减少酵母菌对产品的污染是极为必要的。

3 结论

从当阳农户家中采集了10个鲊广椒样品，采用色度仪、电子舌、HPLC、电子鼻和GC-MS技术对其品质进行了初步评价，结果发现乳酸为鲊广椒中的主要有机酸，且不同样品在总酸含量、氯化钠含量、红绿度和酸味上的差异性较大，虽然醋酸、己酸乙酯、乙醇和乙酸乙酯为当阳鲊广椒中主要挥发性风味物质，然而较之乙醇含量，鲊广椒中其他芳香类物质的含量相对较少。由此可见，不同农户家制作的鲊广椒品质存在较大差异，制定标准化的生产工艺和技术保障标准是提升鲊广椒品质亟待解决的问题。