杨创创 何建文 张正海 于海龙 冯锡刚 曹亚从* 王立浩

（1 中国农业科学院蔬菜花卉研究所，蔬菜生物育种全国重点实验室，北京 100081；2 贵州省农业科学院辣椒研究所，贵州贵阳 550006）

辣椒起源于南美洲的秘鲁和中美洲的墨西哥一带，有5 个栽培种：一年生辣椒（Capsicum annuumL.）、中国辣椒（Capsicum chinense）、下垂辣椒（Capsicum baccatum）、绒毛辣椒（Capsicum pubescens）、灌木辣椒（Capsicum frutescens）（刘文明 等，2005），目前在全世界范围内广泛种植。辣椒是一种重要的蔬菜作物，我国是辣椒生产大国和消费大国（王立浩 等，2021），据FAO 统计数据，2020年我国辣椒收获面积为73.75 万 hm2，约占全世界辣椒收获面积的35.6%，约占我国蔬菜总面积的9%（邹学校 等，2020；邹学校和朱凡，2022）。辣椒独特的风味深受我国消费者的喜爱，随着社会经济和生活水平的提高，消费者对优质辣椒的评定标准已不仅仅局限于营养品质和外观品质，对其风味品质亦提出了更高的要求。

干辣椒作为一种调味品在世界各地的菜肴中广泛应用。挥发性香味成分是干辣椒风味形成的重要因素。由于食品中挥发性香味成分众多，含量较少，因此研究风味物质的工作比较复杂。目前，气相色谱-质谱联用法（GC-MS）常被用于检测挥发性物质的成分及相对含量，适宜检测干辣椒的挥发性香味物质（熊学斌 等，2012；高瑞萍 等，2013；Ko et al.，2014；吴丹枫 等，2018；Reale et al.，2021）。我国贵州、四川、河南等地干辣椒品质优良，生产加工产业较发达（滕有德，2008；牟玉梅等，2020；桑爱云 等，2020），本试验主要以这些地区的优质辣椒为研究对象，分析其主要风味物质并比较不同辣椒风味物质的差异。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试13份干辣椒材料中，贵州灯笼椒、贵州遵辣、贵州子弹头、贵州二荆条、贵州艳椒均由四川翠宏食品有限公司提供，为贵州生产材料；河南内黄新一代干辣椒、四川灯笼椒、河南子弹头、重庆艳椒、四川牧马山二荆条、河南天鹰椒均为市售，由当地生产；朗县牛角辣椒由西藏自治区林芝市朗县农业农村局提供，贵州黄杨小米辣由贵州省遵义市绥阳县农业农村局提供。挑选无机械损伤、无病虫害的干辣椒，去除果梗、果柄，使用研磨机研磨至粉末状，存入自封袋，待检测。

1.2 试验方法

1.2.1 挥发性物质含量测定 挥发性物质含量测定参照Qi 等（2020）的方法。

将2 g 干辣椒粉末和0.6 g 氯化钠混合均匀，放入20 mL 顶空萃取瓶（thermo scientific）中；取2.5 μL 的2 - 壬酮（0.82 g·mL-1，25 ℃）加入到100 mL 水中，配制2 - 壬酮稀释液，向顶空萃取瓶中加入10 μL 的2 - 壬酮稀释液作为内标，采用固相微萃取（SPME）进行样品富集，使用前先将DVB/CAR/PDMS 萃取纤维头（sigma）在气相色谱仪的进样口老化，老化温度为250 ℃，老化时间为10 min，50 ℃下顶空萃取40 min 后，在进样口250 ℃下解析10 min，然后进行色谱分析。采用安捷伦7890B-5977A 气相色谱 - 质谱联用仪（GCMS）进行挥发性物质定性及定量分析，色谱柱型号HP-5MS（安捷伦，30 m × 250 μm × 0.25 μm）。色谱程序：40 ℃保持5 min，以2 ℃·min-1的速度将温度提高至120 ℃，再以10 ℃·min-1升至210℃，最后以30 ℃·min-1的速度提高至280 ℃，并保持1 min。载气为氦气，载气流速1 mL·min-1，分流比2∶1，进样口温度为250 ℃，进样量1 μL，质谱范围（m/z）为 35～750。将采集的质谱信息与美国国家标准与技术研究所（NIST 17）数据库进行比对，对干辣椒挥发性化合物进行定性分析；采用内标法进行挥发性物质定量，3 次生物学重复。

挥发性物质含量（ng·g-1）=挥发性物质峰面积 ×102.5/2 - 壬酮峰面积

1.2.2 数据分析 利用代谢物数据库（https：//www.femaflavor.org/，https：//www.flavornet.org，https：//mffi.sjtu.edu.cn）和相关文献（徐年军 等，2006；贾洪锋，2007；梁丹，2009；曹雁平和张东，2011；连建伟 等，2011；刘莉 等，2011；熊学斌，2012；刘艳敏 等，2013；王永晓 等，2019；邬亚红 等，2019；尹小庆 等，2019；陈臣 等，2020；Chen et al.，2020；Ge et al.，2020；程晓齐，2021；马玥，2021；Ni et al.，2021；赵四清 等，2021；史婷 等，2022）获得挥发性物质的感官信息；利用Excel 2021 软件绘制挥发性物质类别雷达图；利用R 软件包绘制相关的热图、柱形图，并对标准化挥发性物质含量进行主成分分析（PCA）。

2 结果与分析

2.1 13份干辣椒主要挥发性风味物质成分及含量分析

由表1 可知，13份干辣椒材料中共检测到108种挥发性物质，包括萜烯类13 种、醛类14 种、酯类12 种、有机酸类5 种、烯烃类7 种、烷烃类15 种、酮类8 种、芳香烃类6 种、醇类19 种、呋喃类2种以及其他挥发性组分7 种（表1）。其中，17 种挥发性物质在13份干辣椒中均含有，53 种挥发性物质是除贵州黄杨小米辣外的干辣椒共同特有。在13份干辣椒中含量较高的挥发性物质有萜烯类、酯类、烷烃类、芳香烃类、醇类（图1）。

图1 13份干辣椒中主要挥发性物质类别雷达图

根据相关资料，从检测到的108 种化合物中确定40 种能够产生令人愉悦香气的物质为主要优良挥发性物质，其中萜烯类8 种、醛类11 种、酯类7 种、有机酸类4 种、酮类4 种、醇类4 种、呋喃类1 种、其他类1 种，对每份辣椒材料的优良挥发性物质含量标准化后绘制热图（图2）。从表1、图2-a 中可以看出，除贵州黄杨小米辣外，其余12份干辣椒的优良挥发性物质主要是柠檬烯、香橙烯、乙酸乙酯，在各份材料中的含量均远高于其他物质。与其他材料相比，贵州黄杨小米辣含有一些独有物质和一些含量突出的物质，其中含量最高的挥发性代谢物是β-罗勒烯，为1 419.05 ng·g-1。

图2 13份干辣椒中40 种优良挥发性物质热图

2.2 不同干辣椒挥发性风味物质的差异

从40 种优良挥发性组分进行标准化绘制的热图（图2-b）和挥发性物质PCA 分析图（图3）中均可看出，贵州黄杨小米辣和贵州子弹头与其他材料所含挥发性风味物质明显不同。贵州黄杨小米辣中，β-罗勒烯、反式-β-罗勒烯、顺式石竹烯、异戊酸的含量明显更高，贵州子弹头中，柠檬烯、异丁酸己酯、2-甲基丁酸戊酯、水杨酸甲酯、异戊酸叶醇酯、2-甲基丁酸己酯、2-甲基丁酸、芳樟醇等含量较高。此外，在贵州艳椒、河南内黄新一代干辣椒、四川牧马山二荆条、河南子弹头、朗县牛角辣椒和河南天鹰椒中也有某一种或几种物质的含量明显更高，如贵州艳椒中的己醛、庚醛、植物醇，河南内黄新一代干辣椒中的2-壬烯醛，四川牧马山二荆条中的2，3-丁二醇，河南子弹头中的二乙缩醛，朗县牛角辣椒中的β-月桂烯、萜品油烯、糠醛、3-羟基-2-丁酮、3-庚烯-2-酮、2-乙酰呋喃，河南天鹰椒中的反式-2-己烯醛、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、甲基庚烯酮、1-辛烯-3-醇。

图3 13份干辣椒中挥发性化合物主成分分析结果

由图3、表2 可知，主成分1 可以解释方差的39.6%，主要包含异戊酸、顺式石竹烯、双（2-乙基己基）己二酸酯、四氢呋喃、乙酸乙酯，主成分2 可以解释方差的18.6%，主要包含2-甲基丁酸、柠檬烯、水杨酸甲酯、2-甲基丁酸己酯、α-水芹烯。贵州黄杨小米辣和贵州子弹头分别在主成分1和主成分2 上与其他干辣椒分离，分别由异戊酸、顺式石竹烯和2-甲基丁酸、柠檬烯发挥主要效应，这与40 种主要优良挥发性物质热图（图2-b）结果类似。

表2 部分挥发性化合物主成分分析载荷矩阵

2.3 不同种植区域干辣椒挥发性风味物质差异

在13份干辣椒中，贵州黄杨小米辣的挥发性物质成分差异较大，将除贵州黄杨小米辣以外的其他12 份干辣椒分为贵州（5 份）和非贵州（7 份）种植的两组，对其主要的3 种挥发性物质（柠檬烯、香橙稀和乙酸乙酯）进行比较分析，结果如表3所示：贵州种植的干辣椒3 种挥发性物质的平均值总和为2 474.27 ng·g-1，高于非贵州种植的材料（2 421.65 ng·g-1）。其中，贵州种植的干辣椒柠檬烯、乙酸乙酯平均含量分别为629.52、383.39 ng·g-1，分别是非贵州种植干辣椒的1.90 倍和1.33 倍；香橙烯含量均值为1 461.36 ng·g-1，是非贵州种植干辣椒的0.81 倍。

表3 不同种植区域干辣椒的3 种主要挥发性物质含量比较 ng·g-1

在13份干辣椒材料中，去除果形与其他材料有差异的河南子弹头和贵州子弹头，将相同类型的干辣椒分组后进行对比，贵州灯笼椒和四川灯笼椒、贵州艳椒和重庆艳椒、贵州遵辣和河南内黄新一代干椒、贵州二荆条和四川牧马山二荆条为4 组相同类型的材料，根据种植区域分为贵州种植和非贵州种植，计算38 种优良挥发性物质总含量（反式-β-罗勒烯和顺式石竹烯仅存在于贵州黄杨小米辣中，故排除）。从图4 可以看出，贵州种植的干辣椒中3 种主要挥发性香味物质（柠檬烯、香橙烯、乙酸乙酯）总含量均高于非贵州种植的干辣椒。

2.4 干辣椒材料风味的整体评价

基于40 种优良挥发性风味物质的含量及气味阈值（van Gemert，2011；尹含靓 等，2022），对13份干辣椒中挥发性物质总含量进行排序（表4），其中贵州子弹头的优良挥发性风味物质含量最高，为供试材料中最优干辣椒，贵州艳椒次之。由表1、4 可知，贵州黄杨小米辣挥发性物质种类较少，β-罗勒烯含量明显高于其他物质，且具有较小的气味阈值，因此认为β-罗勒烯是贵州黄杨小米辣的主要呈香物质。在其余12 份干辣椒中，柠檬烯、乙酸乙酯具有高含量、低气味阈值的特征，是干辣椒主要的呈香物质。一般认为，烷烃、烯烃类物质的呈味阈值较高，对风味贡献不大，芳香族化合物、有机酸类物质也不是主要的风味物质，醛类、萜烯类、酯类、醇类挥发性物质是主要的风味物质。香橙烯在12 份干辣椒中含量较高，属于萜烯类物质，萜烯类通常呈味阈值低，是主要的风味物质，推测香橙烯对辣椒的香气也具有重要影响。

表4 13份干辣椒中40 种优良挥发性风味物质含量 ng·g-1

3 小结

根据13份干辣椒挥发性物质测定结果分析，贵州黄杨小米辣主要的挥发性风味物质是β-罗勒烯，其他12 份辣椒材料主要的挥发性风味物质是柠檬烯、香橙烯、乙酸乙酯。贵州种植的干辣椒相较于其他地区的干辣椒整体上有一定优势，尤其是贵州子弹头，其柠檬烯、乙酸乙酯含量及40 种优良挥发性风味物质总含量在13 份辣椒中均排在第1 位。贵州黄杨小米辣的挥发性风味物质种类和含量与其他试验材料不同，这种差异决定了贵州黄杨小米辣具有独特的风味，难以被其他辣椒所替代。本试验通过检测干辣椒的挥发性风味物质，对其香气风味进行了评价，为辣椒加工产业材料的筛选提供了一定依据。