张曼，汤艳燕，魏雪，钟涛，阚建全，武运，杜木英*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)2(中匈食品科学合作研究中心，重庆，400715) 3(新疆农业大学 食品科学与药学学院，新疆 乌鲁木齐，830052)

鲊辣椒，又称鲊海椒、鲊金椒，是我国一种特色鲜明的发酵辣椒制品[1]。鲊辣椒作为调味品用途广泛，色泽鲜艳，风味独特，颇受消费者青睐[2]。但由于鲊辣椒是地方特色食品，作坊式生产居多，发酵周期长，发酵过程不稳定，导致产品品质差异性大[3]，从而制约了鲊辣椒的工业化生产。

风味物质作为评价鲊辣椒品质的重要指标，受到多重因素影响，如辣椒原料、发酵菌种、发酵工艺等。陆宽等[4]发现不同辣椒品种发酵后的风味能够有效被电子鼻和GC-MS技术区分。宋煜婷等[5]发现接种体积分数为2%的乳酸菌、添加50 g/L葡萄糖或30 g/L乳糖有利于促进发酵液中乳酸菌的生长及的保持糟辣椒脆度。XU等[6]发现在红辣椒自然发酵过程中，曲霉、芽孢杆菌、短杆菌与1-丁醇、3-甲基-乙酸酯的形成高度相关。张东亚等[7]发现采用新工艺配方制作的风味糟辣椒更具商品价值。本实验室前期也对发酵辣椒生物胺、不同品种鲊辣椒形成的风味物质以及发酵过程中微生物群落结构演替进行了初步探究[8-10]。但研究仅限于特定辣椒品种且研究范围较小，因此研究不同产地鲊辣椒风味对其品质提升是十分有必要的。

本实验以采自5个偏好辣味的地区(重庆武隆、重庆石柱、贵州遵义、湖南常德、湖北荆州)的鲊辣椒为研究对象，通过比较分析其理化指标、有机酸、游离氨基酸以及挥发性成分的差异，旨在为鲊辣椒风味改良提供基础数据，为不同地区鲊辣椒品质评价提供科学依据，对实现其工业化生产具有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

5种鲊辣椒分别采自重庆武隆、重庆石柱、贵州遵义、湖南常德、湖北荆州的农贸市场，采集后低温运回实验室，4 ℃保存备用。5种鲊辣椒均采用传统自然发酵方式[11]制备而成。

3,5-二硝基水杨酸(分析纯)，成都科龙化工试剂厂；有机酸标准品，索莱宝生物科技有限公司；2-辛醇，上海阿拉丁生化股份有限公司。

1.2 仪器与设备

雷磁PHS-3C pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；L-8900氨基酸全自动分析仪，日本日立公司；LC-20A高效液相色谱仪、GCMS-GP2010气相色谱-质谱联用仪，日本岛津公司；100 μm聚二甲基硅氧烷固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME) 装置，美国 Supleco公司。

1.3 试验方法

1.3.1 不同产地鲊辣椒基本理化指标测定

水分含量根据GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》，采用直接干燥法测定；pH根据GB 5009.237—2016《食品pH值的测定》，采用pH计测定；总酸根据GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》，采用中和滴定法测定；食盐含量根据GB 5009.44—2016《食品中氯化物的测定》，采用直接沉淀法测定；还原糖采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定[12]；可溶性糖采用蒽酮法测定[12]。

1.3.2 不同产地鲊辣椒有机酸含量测定

有机酸含量的测定参考尹小庆等[10]方法，并进行适当优化。

样品前处理[13-14]：称取2.5 g样品，加入40 mL纯水于超声处理30 min(25 ℃)，冷却后定容至50 mL，经双层滤纸过滤。取滤液20 mL加入1 mL 30%(体积分数)硫酸锌溶液和1 mL 10.6%(体积分数)亚铁氰化钾溶液，摇匀后静置30 min，离心后将上清液经0.45 μm滤膜过滤后上机分析。

色谱条件：色谱柱：Agilent C18(4.6 mm×150 mm，5 μm)；流动相：V(体积分数为1%的甲醇)∶V(0.06 mol/L KH2PO4)=1∶99，用磷酸调节pH值至2.5；流速：0.6 mL/min；进样量：15 μL；柱箱温度：28 ℃；紫外检测波长：210 nm。

1.3.3 不同产地鲊辣椒游离氨基酸含量测定

采用氨基酸全自动分析仪测定鲊辣椒中游离氨基酸种类和含量。

1.3.4 不同产地鲊辣椒挥发性成分测定

挥发性成分测定参考王巧碧等[15]的方法，并做适当修改。

萃取方法：准确称取5 g鲊辣椒样品置于20 mL顶空进样瓶中，加入2-辛醇(10 μL 500 mg/L)，加盖密封。然后将装有100 μm聚二甲基硅氧烷萃取头的手动进样器插入瓶中，50 ℃顶空吸附40 min。吸附完成后，迅速拔出手动进样器放置于气相色谱仪进样口(250 ℃)，推出萃取头解析5 min后进行数据采集。

GC条件：DB-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升温程序：40 ℃保持2 min，以10 ℃/min升温到150 ℃，保持2 min，再以4 ℃/min升温到250 ℃，保持5 min；不分流进样；高纯氮气流速为1 mL/min。

MS条件：离子源温度250 ℃；电子能量70 eV；接口温度250 ℃；四极杆质量分析器；质量扫描范围m/z为40～400。

以正构烷烃标准品的实际测量值校正保留时间[16]，通过NIST17 Library谱库检索所得挥发性成分(匹配度>80%)；再利用内标对各挥发性成分进行定量分析。

1.3.5 香气活度值的计算

采用香气活度值(odor activity value，OAV)表征鲊辣椒中各香气化合物对主体香气成分的贡献。查阅相关文献确定各挥发性成分的风味阈值后按公式(1)计算OAV[17]：

(1)

式中：Ci为化合物的含量，μg/kg；Ti为该化合物的香气阈值浓度，μg/kg。

1.3.6 数据分析

所有数据均使用SPSS Statistic 20.0软件进行数据的线性回归分析，热图采用R语言绘制，主成分分析图采用SMICA 14.0软件绘制。

2 结果与分析

2.1 不同产地鲊辣椒理化指标分析

由表1可知，不同产地鲊辣椒水分含量均介于40%～50%，符合DB S52/010—2016标准中规定水分≤70%的要求[18]。水分含量与微生物的生长代谢有着密切的关系。5种鲊辣椒的pH值均<4.5，发酵过程中pH的降低能够抑制部分腐败微生物的生长繁殖，有利于提高鲊辣椒的安全性[19]。不同产地鲊辣椒的总酸含量差异显著(P<0.05)，其中常德鲊辣椒的总酸含量最高，达到0.981%，是遵义鲊辣椒的1.96倍。石柱鲊辣椒还原糖质量分数最低，仅为0.12%，在发酵过程中还原糖为微生物提供碳源，其含量高低直接影响微生物的生长活动。不同产地鲊辣椒中盐含量均远低于辣椒制品地方标准[18]，符合消费者的新兴消费需求。适宜的盐浓度能够抑制杂菌，为乳酸菌提供良好生长环境。

表1 不同产地鲊辣椒的理化指标Table 1 Physio-chemical indicators of zha-chili from different places

2.2 不同产地鲊辣椒有机酸分析

有机酸是衡量鲊辣椒风味品质的重要指标。由表2可知，从样品中共检测到6种有机酸，各地区鲊辣椒有机酸含量显著差异(P<0.05)，其中常德鲊辣椒有机酸含量最高，为(17.73±0.45) mg/g；武隆鲊辣椒含量最低，仅为(4.86±0.21) mg/g。草酸和乳酸在5种鲊辣椒中均被检出，而柠檬酸未被检出，可能是因为柠檬酸作为三羧酸循环中间产物一般不会在细胞内积累[20]。石柱鲊辣椒中乳酸含量最高，为(5.73±0.04) mg/g，占总有机酸含量的53%，且仅在该样品中检测到苹果酸。乳酸不仅能由糖酵解途径产生，还可以直接由苹果酸脱羧生成[21]。乙酸是其他鲊辣椒中含量最高的有机酸，分别占总有机酸含量的50.8%、58.8%、49.5%、40.6%。在鲊辣椒自然发酵过程中，乙酸主要由异型乳酸发酵的乳酸菌生成[13]。乙酸的积累主要取决于糖代谢和发酵原料[22]。在石柱鲊辣椒中未检测到乙酸，可能是因为在自然发酵过程中乙酸与酵母代谢所产生的醇类物质发生酯化反应[23]。琥珀酸是典型的鲜味成分，能够中和过量乙酸带来的刺激性，使得鲊辣椒的口感更柔和[13]。

表2 不同产地鲊辣椒中有机酸含量 单位：mg/g

2.3 不同产地鲊辣椒游离氨基酸分析

由表3可知，鲊辣椒中共检出17种游离氨基酸，包括7种必需氨基酸和10种非必需氨基酸。不同地区总游离氨基酸含量从高到低为：荆州鲊辣椒>常德鲊辣椒>石柱鲊辣椒>遵义鲊辣椒>武隆鲊辣椒。其中武隆鲊辣椒和遵义鲊辣椒中必需氨基酸所占比例均超过40%，营养价值更高[24]，且两者氨基酸构成比例近似，均以苦味氨基酸和甜味氨基酸为主。石柱、常德和荆州鲊辣椒中甜味氨基酸含量最高，分别占氨基酸总量的34%、71%和73%，鲜味和无味氨基酸所占比例均低于2%。相比其余样品，武隆鲊辣椒的芳香族氨基酸占比最高，为13%。芳香族氨基酸主要包括酪氨酸和苯丙氨酸，可作为前体物质被相关酶催化形成酚类化合物[25]。

表3 不同产地鲊辣椒中游离氨基酸含量 单位：mg/kg

游离氨基酸对食品风味的贡献取决于它们在每种食品中的味觉活度值(taste activity value，TAV)。TAV是呈味化合物含量与该化合物阈值的比值[26]，反映了各呈味化合物对味道的贡献，将TAV>1的化合物认为是特征呈味物质，值越大，代表贡献越大。由表4可知，武隆鲊辣椒中游离氨基酸组成相对均衡，但所有氨基酸的TAV<1，说明游离氨基酸对风味的贡献不大，但苦味氨基酸低于阈值可增强其他氨基酸呈味效应[28]。石柱鲊辣椒和遵义鲊辣椒的特征呈味氨基酸是谷氨酸，谷氨酸是最重要的呈鲜味氨基酸，其含量与鲜味程度高度相关[29]。丝氨酸和丙氨酸的TAV>1，所以常德鲊辣椒主要呈现甜味。丝氨酸和谷氨酸对荆州鲊辣椒的风味有贡献，但由于丝氨酸的OAV值比谷氨酸的OAV值大，所以荆州鲊辣椒的甜味强于鲜味。

表4 不同产地鲊辣椒中游离氨基酸的味觉活度值Table 4 TAVs of free amino acids in zha-chili from different places

2.4 不同产地鲊辣椒挥发性成分分析

在5种鲊辣椒中共鉴定出79种挥发性物质，其中酯类31种、萜类16种、碳氢类14种、醇类7种、酸类5种、醛类3种、酚类2种以及1种吡嗪类物质。采用R语言绘制热图(图1)，用不同的颜色表示每种挥发性成分的含量，蓝色越深代表含量越少，红色越深代表含量越多。不同产地鲊辣椒的挥发物质种类和含量存在较大差异，其中石柱鲊辣椒中挥发性成分总相对含量最高(20 472.01 μg/kg)，荆州鲊辣椒中挥发性成分总相对含量最低(2 580.84 μg/kg)。

在不同产地鲊辣椒中，酯类含量较高且种类最为丰富，这与欧阳晶等[30]的研究结果相同，出现该结果可能与乳酸菌厌氧发酵产酸与醇类形成酯类有关[15]。5种鲊辣椒共有的酯类挥发性物质共有15种，包括乙酸戊酯、乙酸戊酯、月桂酸乙酯、棕榈酸乙酯等，可赋予鲊辣椒花香和果香。在武隆鲊辣椒中，含量最多的是月桂酸乙酯，具有脂肪、奶油香。棕榈酸乙酯在其他鲊辣椒中含量最高，具有陈油香气，味醇甜。醇类不仅是芳香酯类前体物质，还能够抑制腐败微生物生长[7]。苯乙醇是5种鲊辣椒共有成分，主要呈现玫瑰香味。武隆鲊辣椒中,1,2-丁二醇的含量最高。正戊醇在石柱鲊辣椒、荆州鲊辣椒和常德鲊辣椒中含量最高，赋予鲊辣椒辛辣味，但高级醇含量过高会对鲊辣椒品质产生不利影响。醛类香气浓郁，但在鲊辣椒中检测出的醛类物质种类和含量均较少，该结果与前人研究一致[7,10]。萜类化合物主要呈现花香和木香，其感官阈值比较低，能赋予鲊辣椒特殊的香气。萜类总含量仅次于酯类、碳氢类，β-榄香烯、(-)-β-花柏烯、β-石竹烯、β-雪松烯、α-金合欢烯在5种鲊辣椒中均检出。碳氢类化合物相对含量仅次于酯类，但因其阈值高，对风味贡献小。酸类只在武隆和石柱鲊辣椒中检出，但二者均未检出酚类物质。从聚类的层次分析，常德鲊辣椒和荆州鲊辣椒被聚为一类，武隆鲊辣椒和遵义鲊辣椒被聚为一类，说明各自组内香气成分相对近似，石柱鲊辣椒为单独一类，说明其与其他地区鲊辣椒香气成分差异较大。挥发性成分差异与各地鲊辣椒的辣椒品种、原料生长环境、发酵温度、发酵周期等因素密切相关。

2.5 挥发性成分主成分分析

主成分分析(principal component analysis，PCA)是研究发酵制品香气成分的一种重要手段，目的是为了简化变量和揭示变量之间的关系。图2为不同产地鲊辣椒挥发性成分的得分图和载荷图。由得分图可知，5种不同产地鲊辣椒在置信区间内区分明显，说明不同产地鲊辣椒的挥发性成分存在明显差异。结合载荷图可发现，相比常德鲊辣椒和荆州鲊辣椒，武隆鲊辣椒、石柱鲊辣椒、遵义鲊辣椒挥发性风味物质组成更丰富。与石柱鲊辣椒密切相关的挥发性成分主要有罗勒烯、2-甲氧基-3-异丁基吡嗪等。与武隆鲊辣椒和遵义鲊辣椒密切相关的挥发性成分主要有α-金合欢烯、β-石竹烯等。与常德鲊辣椒和荆州鲊辣椒密切相关的挥发性成分主要有4-乙基愈创木酚、反油酸乙酯等。但由于不同挥发性成分的感官阈值不同，对主体香气成分的贡献也有差异，因此还需结合香气活度值进一步分析。

2.6 香气活度值分析

采用OAV表征鲊辣椒中各香气化合物对主体香气成分的贡献。当OAV >1时，认为该化合物对样品的香气有贡献，当OAV>10时，可认为其是重要香气成分[30]。从样品中共鉴定出17种OAV >1的成分，包括7种酯类化合物，1种醇类化合物，8种萜类化合物和1种吡嗪类化合物。

2-甲氧基-3-异丁基吡嗪具有强烈的青椒味、蔬菜味，除武隆鲊辣椒外，其OAV值在其他4种鲊辣椒中均为最高，是鲊辣椒主要香气成分之一。在武隆鲊辣椒中未检测到2-甲氧基-3-异丁基吡嗪，可能是因为该样品发酵周期较短。尹小庆等[10]研究表明，2-甲氧基-3-异丁基吡嗪是在鲊辣椒发酵30 d之后生成的。5种鲊辣椒中乙酸己酯和α-金合欢烯的OAV值均>1，表明这2种成分也是构成鲊辣椒风味的主要物质。

表5 不同产地鲊辣椒中主要成分的OAV值Table 5 The OAVs of major aroma compounds in zha-chili from different places

3 结论

通过对来自不同产地的5种鲊辣椒进行风味比较分析发现，各地鲊辣椒理化指标均符合地方质量标准，且均呈现低盐特点，总酸差异显著(P<0.05)，常德鲊辣椒总酸最高。不同产地鲊辣椒中有机酸含量差异显著(P<0.05)，石柱鲊辣椒以乳酸为主，其他鲊辣椒均以乙酸为主。TAV分析结果显示，武隆鲊辣椒无特征呈味氨基酸，石柱鲊辣椒和遵义鲊辣椒主要呈鲜味，常德鲊辣椒和荆州鲊辣椒主要呈甜味。从5种鲊辣椒中共鉴定出79种挥发性物质，确定了17种关键香气成分(OAV>1)，其中2-甲氧基-3-异丁基吡嗪、乙酸己酯、α-合金欢烯是构成鲊辣椒风味的关键物质。聚类分析显示武隆鲊辣椒和遵义鲊辣椒风味相近，常德鲊辣椒和荆州鲊辣椒风味相近，石柱鲊辣椒则单独为一类。