辣椒发酵过程中挥发性成分变化研究

欧阳晶 苏 悟 陶湘林 蒋立文

（1.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128；3.湖南省发酵食品工程技术研究中心，湖南 长沙 410128）

剁辣椒，又名发酵辣椒，是中国传统的风味调味品，其味道鲜美，且具有促进食欲、解腻、助消化等保健功效［1］。传统的发酵辣椒是利用附着在辣椒表面的微生物（主要是乳酸菌），配合大量食盐的高渗透压作用抑制杂菌的生长而发酵出来的。对于一种产品而言，风味成分是反应产品品质的重要指标［2，3］。而现代工业制作发酵辣椒多采用高盐腌制加工成半成品，然后进行直接包装或脱盐二次发酵形成产品［4］。这种加工方法与传统自然发酵辣椒相比风味明显不足。目前发酵辣椒领域研究的重点集中在自然发酵过程中的优势微生物及微生态的变化，目的是使这一传统发酵产品能够规模化、标准化、可控化，大批量生产。因此测定传统发酵辣椒在发酵过程中挥发性成分，探索辣椒发酵过程中重要香气物质的形成与变化，推测辣椒风味的形成与原料营养成分或参与反应微生物及工艺控制形成的机理，将为发酵辣椒的生产工艺和风味的调控提供有价值的信息。

本试验采用固相微萃取法和气相色谱－质谱联用技术（solid phase micro－extraction and gas chromatography－mass spectrometry，SPME－GC－MS）对一种辣椒发酵过程中挥发性成分进行了测定，以期为发酵辣椒风味形成机理和品质调控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验材料

新鲜红辣椒：购买于湖南农业大学东之源超市。

1.1.2 主要试验仪器

磁力搅拌器：GL－3250型，海门市其林贝尔仪器制造有限公司；

固相微萃取装置（手动固相微萃取进样器、（DVB／CAR／PDMS）50／30μm 萃取头、15 mL 顶空钳口样品瓶）：SPMEGC型，美国Supelco公司；

气相色谱－质谱联用仪：GC／MS－QP2010型，日本岛津公司。

1.1.3 主要试验试剂

碱性酒石酸铜甲和乙液、乙酸锌、2，3，5－氯化三苯基四氮唑（TTC）、草酸、2，6－二氯靛酚、VC：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 方法

1.2.1 发酵辣椒的制备 挑选新鲜、肉厚、成熟度适宜、无虫蛀、无疤痕的红辣椒，洗净、去蒂并沥干，其后用刀将辣椒切成1cm2的小块，加入食盐8%、白酒2%、柠檬酸0.5%、氯化钙0.5%，搅拌均匀后入坛，压紧，坛外用水和盐封存，放置室温下进行发酵，以获得品质良好的发酵辣椒成品［5］。

1.2.2 水分含量的测定 直接干燥法，按GB／T 5009.3——2010执行。

1.2.3 还原糖含量的测定 直接滴定法，按GB 5009.7——2003执行。

1.2.4 VC含量的测定 2，6－二氯靛酚滴定法，按GB／T 6195——1986执行。

1.2.5 挥发性成分分析 利用固相微萃取法和气相色谱－质谱联用技术分别测定新鲜辣椒、发酵8d 的辣椒和发酵32d的辣椒的挥发性成分。

（1）萃取头的活化：在固相微萃取之前，必须对萃取头进行活化，以去除杂质。将（DVB／CAR／PDMS）50／30μm 萃取头在270 ℃下活化1h，直至色谱检测无干扰峰出现。

（2）固相微萃取（SPME）：利用打浆机将辣椒样品打成匀浆，取3g辣椒匀浆，加至20mL的顶空进样瓶中，再加入6mL蒸馏水，用密封垫与铝帽进行密封，密封后在70 ℃的条件下利用磁力搅拌器加热平衡15min，将已活化的萃取头通过隔垫插入顶空进样品内，推出纤维头，使之距样品液面约5mm，顶空吸附40min，插入GC 进样口解析5min。将萃取的发酵辣椒挥发性成分利用GC／MS分析，将分析所得的各组分的质谱与已知物质的质谱进行比较。

（3）色 谱 条 件：色 谱 柱：DB－5MS（30 m×0.25 mm，0.25μm）；载气：He；流速：1 mL／min；进样口温度：250 ℃；进样方式：不分流进样；程序升温：初温40 ℃保持3min，然后以5 ℃／min升至150 ℃，接着以10 ℃／min升至250 ℃，保持10min，再以20 ℃／min升至270 ℃，保持1min。

（4）质谱条件：离子源温度：200 ℃；电离方式：EI；电子能量：70eV；灯丝电流：150μA；扫描质量范围33～500U。

2 结果与分析

2.1 新鲜辣椒水分、还原糖、VC 含量的测定结果

新鲜辣椒的水分含量为64%，还原糖为2.94mg／100g，VC为1.21mg／100g。

2.2 新鲜辣椒与发酵辣椒的挥发性成分

新鲜辣椒与发酵辣椒的挥发性成分质谱图见图1。

新鲜辣椒与发酵辣椒的挥发性成分测定结果见表1。

3种样品中共检出82种挥发性成分，其中醇类17种、醛类13种、酯类23种、烷烃与烯烃类19种、其它类10种。

从新鲜辣椒中共检出30种挥发性成分，主要挥发性风味成分包括反式－2－己烯－1－醇、桃醛、2－己烯醛、5－甲基邻氨基苯甲酸、十八烷、2－异丁基－3－甲氧基吡嗪、反式－橙花叔醇、水杨酸甲酯等。

从发酵8d的辣椒中共检出19种挥发性成分，主要挥发性风味成分包括乙醇、1－戊醇、乙酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸异戊酯等。

从发酵32d的辣椒中共检出54种挥发性成分，主要挥发性风味成分包括乙醇、3－甲基－4－氧代戊酸、右旋萜二烯、1－戊醇、橙花醇、正己酸乙酯等。

图1 新鲜辣椒与发酵辣椒所得挥发性物质的GC－MS的总离子流色谱图Figure 1 Total ions chromatogram of GC－MS of volatile compounds of fresh chili and fermented chili

表1 发酵过程中挥发性成分变化Table 1 Change of volatile compounds during fermentation of chili

续表1

续表1

新鲜辣椒的风味物质主要以醛类和醇类为主，烯烃烷烃类次之，酯类较少，且含有酸类化合物1种，杂环类化合物2种。其中反式－2－己烯－1－醇具有未成熟果实的香味；桃醛［6］具有强烈的桃香、果香和麝香香气；水杨酸甲酯［7］具有类似鹿蹄草的气味。5－甲基邻氨基苯甲酸可能是辣椒中刺激性气味之一，并且检测结果中2－异丁基－3－甲氧基吡嗪、2－己烯醛、反式－橙花叔醇、芳樟醇、已醛是辣椒香气成分中典型的化合物［8］，这些物质在香气成分中占据较大比例，对鲜椒的风味均具有一定的贡献作用。

发酵8d的辣椒中的风味物质主要以醇类与酯类为主，烷烃烯烃类、醛类、酸类、杂环化合物都有很大程度的减少，这可能与微生物作用和风味物质挥发有关。新增加的主要风味物质有乙醇、1－戊醇、乙酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸异戊酯等。其中含量最高的乙醇相对含量为29.77%；其次是1－戊醇，含量为20.63%，醇类物质的增加可能是由发酵辣椒制作过程中加入了2%白酒与发酵过程中酵母菌、乳酸菌的代谢所致，而乙酸乙酯、正己酸乙酯、乙酸异戊酯的产生可能与醇和酸发生酯化反应有关。乙醇与1－戊醇都具有生涩酒香味；乙酸乙酯呈现酯香、酒香，同样具有新鲜水果的香气；正乙酸乙酯、乙酸异戊酯具有强烈的如香蕉、生梨、苹果甜的水果气味［9］；这些物质皆为发酵辣椒风味的重要组成部分。

发酵32d时，发酵辣椒中的各类成分在种类上都有不同程度的增加。醇类与酯类的含量较发酵8d时有所减少，醇类物质的减少有利于降低辣椒中的单纯的酒生涩味。醛类、酸类、杂环化合物有一定的增加并且新增了酮类、醚类等化合物。新增的主要风味物质有右旋萜二烯、水杨酸甲酯、（E，E）－2，4－庚二烯醛、橙花醇、4－乙基愈创木酚、甲位紫罗兰酮等。风味物质种类的增多可能与微生物代谢活动或原料自身反应水解辣椒中的营养物质生成相应杂环类、醛类、酮类、醚类等化合物有关。其中右旋萜二烯呈鲜花香气；水杨酸甲酯呈冬青味；（E，E）－2，4－庚二烯醛呈青草、脂肪、水果和辛香料类似香；橙花醇有令人愉快的玫瑰和橙花的香气；4－乙基愈创木酚呈现浓郁的酱香味；甲位紫罗兰酮呈紫罗兰、鸢尾花香气。随着这些物质的增加，综合了单纯由醇类与酯类所带来的果香与酒香，使经发酵后的辣椒风味更加柔和，口感更佳。

3 结论

采用GC／MC 技术分别测定新鲜辣椒与发酵辣椒在不同发酵时间内的挥发性成分。测定结果表明，随着发酵的进行，起初辣椒中的烷烃烯烃类、酸类、醛类、杂环化合物的含量均有减少，同时醇类与酯类物质含量有所增加，而后各类成分在种类上都有不同程度的增加，含量更趋近于平均，并新增酮类、醚类等风味物质，使发酵辣椒风味成分逐渐形成。

但是由于每种挥发性香味成分的阈值相差很大，所以成分的相对含量并不能完全的反映出某种化合物在样品中的风味贡献，加之不同地区在饮食习惯、辣椒品种、发酵工艺、发酵条件等方面不尽相同，造就了不同风味的发酵辣椒。因此无法准确的判定某种组分对发酵辣椒风味的影响，这一点有待进一步深入研究。

1 丘加德.剁辣椒纯菌种发酵生产技术［J］.辣椒杂志，2006，4（2）：38～41.

2 罗凤莲，欧阳建勋，夏延斌，等.发酵辣椒中主要风味物质的研究进展［J］.食品工业科技，2009，30（7）：346～347.

3 卢翰，苏爱军，谭兴和.辣椒酱发酵工艺研究［J］.食品与机械，2006，22（3）：126～129.

4 蒋立文，李宗军，谭周进，等.剁辣椒的生产现状及技术进展［J］.中国酿造，2006（2）：6～8.

5 周晓媛，邓靖，李福枝，等.发酵辣椒挥发性成分分析复合香味剂调配［J］.中国食品学报，2007，7（3）：138～143.

6 丁宝维.桃醛合成工艺的优化及其动力学研究［D］.天津：天津大学，2009.

7 周春明，袁海波，秦志荣，等.花香绿茶的香气成分分析［J］.广州食品工业科技，2004，20（2）：101～104.

8 Mazida M M，Salleh M M，Osman H，等.不同成熟阶段辣椒挥发性香味物质的固相微萃取分析［J］.辣椒杂志，2006，4（2）：42～46.

9 周晓媛，邓靖，李福枝，等.发酵辣椒的挥发性风味成分分析［J］.食品与生物技术学报，2007，26（1）：54～59.