13份干辣椒揮發(fā)性風味品質(zhì)評價

楊創(chuàng)創(chuàng) 何建文 張正海 于海龍 馮錫剛 曹亞從* 王立浩

（1 中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，蔬菜生物育種全國重點實驗室，北京 100081；2 貴州省農(nóng)業(yè)科學院辣椒研究所，貴州貴陽 550006）

辣椒起源于南美洲的秘魯和中美洲的墨西哥一帶，有5 個栽培種：一年生辣椒（Capsicum annuumL.）、中國辣椒（Capsicum chinense）、下垂辣椒（Capsicum baccatum）、絨毛辣椒（Capsicum pubescens）、灌木辣椒（Capsicum frutescens）（劉文明 等，2005），目前在全世界范圍內(nèi)廣泛種植。辣椒是一種重要的蔬菜作物，我國是辣椒生產(chǎn)大國和消費大國（王立浩 等，2021），據(jù)FAO 統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年我國辣椒收獲面積為73.75 萬 hm2，約占全世界辣椒收獲面積的35.6%，約占我國蔬菜總面積的9%（鄒學校 等，2020；鄒學校和朱凡，2022）。辣椒獨特的風味深受我國消費者的喜愛，隨著社會經(jīng)濟和生活水平的提高，消費者對優(yōu)質(zhì)辣椒的評定標準已不僅僅局限于營養(yǎng)品質(zhì)和外觀品質(zhì)，對其風味品質(zhì)亦提出了更高的要求。

干辣椒作為一種調(diào)味品在世界各地的菜肴中廣泛應(yīng)用。揮發(fā)性香味成分是干辣椒風味形成的重要因素。由于食品中揮發(fā)性香味成分眾多，含量較少，因此研究風味物質(zhì)的工作比較復雜。目前，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）常被用于檢測揮發(fā)性物質(zhì)的成分及相對含量，適宜檢測干辣椒的揮發(fā)性香味物質(zhì)（熊學斌 等，2012；高瑞萍 等，2013；Ko et al.，2014；吳丹楓 等，2018；Reale et al.，2021）。我國貴州、四川、河南等地干辣椒品質(zhì)優(yōu)良，生產(chǎn)加工產(chǎn)業(yè)較發(fā)達（滕有德，2008；牟玉梅等，2020；桑愛云 等，2020），本試驗主要以這些地區(qū)的優(yōu)質(zhì)辣椒為研究對象，分析其主要風味物質(zhì)并比較不同辣椒風味物質(zhì)的差異。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試13份干辣椒材料中，貴州燈籠椒、貴州遵辣、貴州子彈頭、貴州二荊條、貴州艷椒均由四川翠宏食品有限公司提供，為貴州生產(chǎn)材料；河南內(nèi)黃新一代干辣椒、四川燈籠椒、河南子彈頭、重慶艷椒、四川牧馬山二荊條、河南天鷹椒均為市售，由當?shù)厣a(chǎn)；朗縣牛角辣椒由西藏自治區(qū)林芝市朗縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局提供，貴州黃楊小米辣由貴州省遵義市綏陽縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局提供。挑選無機械損傷、無病蟲害的干辣椒，去除果梗、果柄，使用研磨機研磨至粉末狀，存入自封袋，待檢測。

1.2 試驗方法

1.2.1 揮發(fā)性物質(zhì)含量測定 揮發(fā)性物質(zhì)含量測定參照Qi 等（2020）的方法。

將2 g 干辣椒粉末和0.6 g 氯化鈉混合均勻，放入20 mL 頂空萃取瓶（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 - 壬酮稀釋液，向頂空萃取瓶中加入10 μL 的2 - 壬酮稀釋液作為內(nèi)標，采用固相微萃?。⊿PME）進行樣品富集，使用前先將DVB/CAR/PDMS 萃取纖維頭（sigma）在氣相色譜儀的進樣口老化，老化溫度為250 ℃，老化時間為10 min，50 ℃下頂空萃取40 min 后，在進樣口250 ℃下解析10 min，然后進行色譜分析。采用安捷倫7890B-5977A 氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用儀（GCMS）進行揮發(fā)性物質(zhì)定性及定量分析，色譜柱型號HP-5MS（安捷倫，30 m × 250 μm × 0.25 μm）。色譜程序：40 ℃保持5 min，以2 ℃·min-1的速度將溫度提高至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。載氣為氦氣，載氣流速1 mL·min-1，分流比2∶1，進樣口溫度為250 ℃，進樣量1 μL，質(zhì)譜范圍（m/z）為 35～750。將采集的質(zhì)譜信息與美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST 17）數(shù)據(jù)庫進行比對，對干辣椒揮發(fā)性化合物進行定性分析；采用內(nèi)標法進行揮發(fā)性物質(zhì)定量，3 次生物學重復。

揮發(fā)性物質(zhì)含量（ng·g-1）=揮發(fā)性物質(zhì)峰面積 ×102.5/2 - 壬酮峰面積

1.2.2 數(shù)據(jù)分析 利用代謝物數(shù)據(jù)庫（https：//www.femaflavor.org/，https：//www.flavornet.org，https：//mffi.sjtu.edu.cn）和相關(guān)文獻（徐年軍 等，2006；賈洪鋒，2007；梁丹，2009；曹雁平和張東，2011；連建偉 等，2011；劉莉 等，2011；熊學斌，2012；劉艷敏 等，2013；王永曉 等，2019；鄔亞紅 等，2019；尹小慶 等，2019；陳臣 等，2020；Chen et al.，2020；Ge et al.，2020；程曉齊，2021；馬玥，2021；Ni et al.，2021；趙四清 等，2021；史婷 等，2022）獲得揮發(fā)性物質(zhì)的感官信息；利用Excel 2021 軟件繪制揮發(fā)性物質(zhì)類別雷達圖；利用R 軟件包繪制相關(guān)的熱圖、柱形圖，并對標準化揮發(fā)性物質(zhì)含量進行主成分分析（PCA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 13份干辣椒主要揮發(fā)性風味物質(zhì)成分及含量分析

由表1 可知，13份干辣椒材料中共檢測到108種揮發(fā)性物質(zhì)，包括萜烯類13 種、醛類14 種、酯類12 種、有機酸類5 種、烯烴類7 種、烷烴類15 種、酮類8 種、芳香烴類6 種、醇類19 種、呋喃類2種以及其他揮發(fā)性組分7 種（表1）。其中，17 種揮發(fā)性物質(zhì)在13份干辣椒中均含有，53 種揮發(fā)性物質(zhì)是除貴州黃楊小米辣外的干辣椒共同特有。在13份干辣椒中含量較高的揮發(fā)性物質(zhì)有萜烯類、酯類、烷烴類、芳香烴類、醇類（圖1）。

圖1 13份干辣椒中主要揮發(fā)性物質(zhì)類別雷達圖

根據(jù)相關(guān)資料，從檢測到的108 種化合物中確定40 種能夠產(chǎn)生令人愉悅香氣的物質(zhì)為主要優(yōu)良揮發(fā)性物質(zhì)，其中萜烯類8 種、醛類11 種、酯類7 種、有機酸類4 種、酮類4 種、醇類4 種、呋喃類1 種、其他類1 種，對每份辣椒材料的優(yōu)良揮發(fā)性物質(zhì)含量標準化后繪制熱圖（圖2）。從表1、圖2-a 中可以看出，除貴州黃楊小米辣外，其余12份干辣椒的優(yōu)良揮發(fā)性物質(zhì)主要是檸檬烯、香橙烯、乙酸乙酯，在各份材料中的含量均遠高于其他物質(zhì)。與其他材料相比，貴州黃楊小米辣含有一些獨有物質(zhì)和一些含量突出的物質(zhì)，其中含量最高的揮發(fā)性代謝物是β-羅勒烯，為1 419.05 ng·g-1。

圖2 13份干辣椒中40 種優(yōu)良揮發(fā)性物質(zhì)熱圖

2.2 不同干辣椒揮發(fā)性風味物質(zhì)的差異

從40 種優(yōu)良揮發(fā)性組分進行標準化繪制的熱圖（圖2-b）和揮發(fā)性物質(zhì)PCA 分析圖（圖3）中均可看出，貴州黃楊小米辣和貴州子彈頭與其他材料所含揮發(fā)性風味物質(zhì)明顯不同。貴州黃楊小米辣中，β-羅勒烯、反式-β-羅勒烯、順式石竹烯、異戊酸的含量明顯更高，貴州子彈頭中，檸檬烯、異丁酸己酯、2-甲基丁酸戊酯、水楊酸甲酯、異戊酸葉醇酯、2-甲基丁酸己酯、2-甲基丁酸、芳樟醇等含量較高。此外，在貴州艷椒、河南內(nèi)黃新一代干辣椒、四川牧馬山二荊條、河南子彈頭、朗縣牛角辣椒和河南天鷹椒中也有某一種或幾種物質(zhì)的含量明顯更高，如貴州艷椒中的己醛、庚醛、植物醇，河南內(nèi)黃新一代干辣椒中的2-壬烯醛，四川牧馬山二荊條中的2，3-丁二醇，河南子彈頭中的二乙縮醛，朗縣牛角辣椒中的β-月桂烯、萜品油烯、糠醛、3-羥基-2-丁酮、3-庚烯-2-酮、2-乙酰呋喃，河南天鷹椒中的反式-2-己烯醛、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、甲基庚烯酮、1-辛烯-3-醇。

圖3 13份干辣椒中揮發(fā)性化合物主成分分析結(jié)果

由圖3、表2 可知，主成分1 可以解釋方差的39.6%，主要包含異戊酸、順式石竹烯、雙（2-乙基己基）己二酸酯、四氫呋喃、乙酸乙酯，主成分2 可以解釋方差的18.6%，主要包含2-甲基丁酸、檸檬烯、水楊酸甲酯、2-甲基丁酸己酯、α-水芹烯。貴州黃楊小米辣和貴州子彈頭分別在主成分1和主成分2 上與其他干辣椒分離，分別由異戊酸、順式石竹烯和2-甲基丁酸、檸檬烯發(fā)揮主要效應(yīng)，這與40 種主要優(yōu)良揮發(fā)性物質(zhì)熱圖（圖2-b）結(jié)果類似。

表2 部分揮發(fā)性化合物主成分分析載荷矩陣

2.3 不同種植區(qū)域干辣椒揮發(fā)性風味物質(zhì)差異

在13份干辣椒中，貴州黃楊小米辣的揮發(fā)性物質(zhì)成分差異較大，將除貴州黃楊小米辣以外的其他12 份干辣椒分為貴州（5 份）和非貴州（7 份）種植的兩組，對其主要的3 種揮發(fā)性物質(zhì)（檸檬烯、香橙稀和乙酸乙酯）進行比較分析，結(jié)果如表3所示：貴州種植的干辣椒3 種揮發(fā)性物質(zhì)的平均值總和為2 474.27 ng·g-1，高于非貴州種植的材料（2 421.65 ng·g-1）。其中，貴州種植的干辣椒檸檬烯、乙酸乙酯平均含量分別為629.52、383.39 ng·g-1，分別是非貴州種植干辣椒的1.90 倍和1.33 倍；香橙烯含量均值為1 461.36 ng·g-1，是非貴州種植干辣椒的0.81 倍。

表3 不同種植區(qū)域干辣椒的3 種主要揮發(fā)性物質(zhì)含量比較 ng·g-1

在13份干辣椒材料中，去除果形與其他材料有差異的河南子彈頭和貴州子彈頭，將相同類型的干辣椒分組后進行對比，貴州燈籠椒和四川燈籠椒、貴州艷椒和重慶艷椒、貴州遵辣和河南內(nèi)黃新一代干椒、貴州二荊條和四川牧馬山二荊條為4 組相同類型的材料，根據(jù)種植區(qū)域分為貴州種植和非貴州種植，計算38 種優(yōu)良揮發(fā)性物質(zhì)總含量（反式-β-羅勒烯和順式石竹烯僅存在于貴州黃楊小米辣中，故排除）。從圖4 可以看出，貴州種植的干辣椒中3 種主要揮發(fā)性香味物質(zhì)（檸檬烯、香橙烯、乙酸乙酯）總含量均高于非貴州種植的干辣椒。

2.4 干辣椒材料風味的整體評價

基于40 種優(yōu)良揮發(fā)性風味物質(zhì)的含量及氣味閾值（van Gemert，2011；尹含靚 等，2022），對13份干辣椒中揮發(fā)性物質(zhì)總含量進行排序（表4），其中貴州子彈頭的優(yōu)良揮發(fā)性風味物質(zhì)含量最高，為供試材料中最優(yōu)干辣椒，貴州艷椒次之。由表1、4 可知，貴州黃楊小米辣揮發(fā)性物質(zhì)種類較少，β-羅勒烯含量明顯高于其他物質(zhì)，且具有較小的氣味閾值，因此認為β-羅勒烯是貴州黃楊小米辣的主要呈香物質(zhì)。在其余12 份干辣椒中，檸檬烯、乙酸乙酯具有高含量、低氣味閾值的特征，是干辣椒主要的呈香物質(zhì)。一般認為，烷烴、烯烴類物質(zhì)的呈味閾值較高，對風味貢獻不大，芳香族化合物、有機酸類物質(zhì)也不是主要的風味物質(zhì)，醛類、萜烯類、酯類、醇類揮發(fā)性物質(zhì)是主要的風味物質(zhì)。香橙烯在12 份干辣椒中含量較高，屬于萜烯類物質(zhì)，萜烯類通常呈味閾值低，是主要的風味物質(zhì)，推測香橙烯對辣椒的香氣也具有重要影響。

表4 13份干辣椒中40 種優(yōu)良揮發(fā)性風味物質(zhì)含量 ng·g-1

3 小結(jié)

根據(jù)13份干辣椒揮發(fā)性物質(zhì)測定結(jié)果分析，貴州黃楊小米辣主要的揮發(fā)性風味物質(zhì)是β-羅勒烯，其他12 份辣椒材料主要的揮發(fā)性風味物質(zhì)是檸檬烯、香橙烯、乙酸乙酯。貴州種植的干辣椒相較于其他地區(qū)的干辣椒整體上有一定優(yōu)勢，尤其是貴州子彈頭，其檸檬烯、乙酸乙酯含量及40 種優(yōu)良揮發(fā)性風味物質(zhì)總含量在13 份辣椒中均排在第1 位。貴州黃楊小米辣的揮發(fā)性風味物質(zhì)種類和含量與其他試驗材料不同，這種差異決定了貴州黃楊小米辣具有獨特的風味，難以被其他辣椒所替代。本試驗通過檢測干辣椒的揮發(fā)性風味物質(zhì)，對其香氣風味進行了評價，為辣椒加工產(chǎn)業(yè)材料的篩選提供了一定依據(jù)。