低鈉鹽發(fā)酵剁辣椒的揮發(fā)性成分研究

王晶晶，王蓉蓉，劉成國(guó)，蔣立文，鄧放明，周 輝

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南省食品科學(xué)與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410128）

低鈉鹽發(fā)酵剁辣椒的揮發(fā)性成分研究

王晶晶，王蓉蓉，劉成國(guó)，蔣立文，鄧放明，*周 輝

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南省食品科學(xué)與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410128）

以新鮮紅線椒為原料，以10%氯化鈉腌制發(fā)酵作為對(duì)照，分別添加不同比例氯化鉀部分代替氯化鈉，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析發(fā)酵剁辣椒的揮發(fā)性成分。研究結(jié)果表明，添加8%氯化鈉，1%氯化鉀，0.5%氯化鎂，0.5%氯化鈣，發(fā)酵剁辣椒具有較好的風(fēng)味，更容易被消費(fèi)者接受。

低鈉鹽；剁辣椒；氯化鉀；揮發(fā)性物質(zhì)

Abstract：In this study，the fresh chili fermented with 10%sodium chloride as the control，and different contents of potassium chloride instead of sodium chloride，and the volatile components of fermented chopped pepper are analyzed by gas chromatography-mass spectrometry.The results show that the chopped pepper fermented with 8%sodium chloride，1%potassium chloride，0.5%magnesium chloride and 0.5%calcium chloride has a better flavor，and ias more acceptable by consumers.

Key words：lowsodiumsalt；chopped pepper；potassiumchloride；volatilecompounds

剁辣椒，又名發(fā)酵辣椒，是具有獨(dú)特地方特色的傳統(tǒng)風(fēng)味調(diào)味品，深受大眾歡迎。傳統(tǒng)發(fā)酵剁辣椒的制作原理是切碎的辣椒在高鹽無氧密封的條件下，利用食鹽抑制辣椒生理作用使其熟化，利用辣椒表面附著的微生物發(fā)酵產(chǎn)生獨(dú)特風(fēng)味[1]。目前，我國(guó)辣椒加工制品基本還在沿襲傳統(tǒng)加工工藝，主要是干制、高鹽腌制、高油泡制等，剁辣椒的鹽含量均超過10%，且在產(chǎn)品的保脆、護(hù)色、保鮮等方面依然存在技術(shù)難題[2]。根據(jù)國(guó)際研究結(jié)果，攝入過多的食鹽不僅易引發(fā)和加重高血壓，還更易引發(fā)腎臟疾病，加重糖尿病病情、加劇哮喘，引起消化系統(tǒng)的疾病、冠心病，甚至是癌癥[3-6]。食品低鹽化將會(huì)在一定程度上降低常食高鹽食品可能給人體帶來的危害，符合健康消費(fèi)理念。由此，低鹽剁辣椒的研究成為一項(xiàng)重要課題。

固相微萃取法（SPME） 集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體，是目前較為理想的一種樣品預(yù)處理技術(shù)[7]，與傳統(tǒng)預(yù)處理方法相比，具有操作簡(jiǎn)單、處理時(shí)間短、無需使用任何萃取溶劑的優(yōu)點(diǎn)。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS） 是目前應(yīng)用最廣泛分離鑒定方法之一，它能實(shí)現(xiàn)多組分混合物的定性或定量分析，在食品風(fēng)味研究中表現(xiàn)出了其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[8-9]。

試驗(yàn)采用氯化鉀部分代替氯化鈉，同時(shí)使用風(fēng)味增強(qiáng)劑氯化鈣、氯化鎂進(jìn)行剁辣椒研制，以10%氯化鈉腌制的剁辣椒作為對(duì)照，采用GC-MS技術(shù)對(duì)低鹽發(fā)酵剁辣椒進(jìn)行揮發(fā)性風(fēng)味成分的研究，以期為剁辣椒的綠色加工生產(chǎn)提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 原料

紅線椒、食鹽，購(gòu)自湘樺連鎖超市（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)）。

1.1.2 儀器與設(shè)備

YP-B5902型電子天平，上海光正醫(yī)療儀器有限公司產(chǎn)品；DNP-9272BS-Ⅲ型生化培養(yǎng)箱，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司產(chǎn)品；GL-3250型磁力攪拌器，海門市其林貝爾儀器制造有限公司產(chǎn)品；BCD-215KALM型冰箱，青島海爾股份有限公司產(chǎn)品；ATX224型電子天平、GC/MS2010型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司產(chǎn)品；WP-UP-WF-20型微量分析超純水機(jī)，四川沃特爾水處理設(shè)備有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 剁辣椒制備

剁辣椒的制備工藝：①選取肉質(zhì)厚實(shí)、辣度適中、色澤紅亮、無病蟲害的新鮮紅線椒；②將所有用具（砧板、菜刀、筷子、不銹鋼盆和陶瓷壇） 洗凈，殺菌，烘干備用；③將紅線椒去蒂、洗凈、自然風(fēng)干、剁碎備用；④按表1配方稱取相應(yīng)比例的氯化鈉與不同替代鹽的混合物，混勻；再將上述混合物拌入③中剁碎的辣椒中充分拌勻；⑤以每壇1 500 g入壇，壓緊，壇外用水和腌制鹽封存，于室溫下發(fā)酵30 d，獲得發(fā)酵剁辣椒成品[10]。

腌制鹽的比例見表1。

表1 腌制鹽的比例/%

1.2.2 頂空固相微萃取

參考鐘燕青和Rodrigues F D等人[11-12]的方法。

（1） 原料制備。稱取3.000 0 g剁辣椒，放入20 mL干燥頂空進(jìn)樣瓶中，加入1/3去離子水淹沒樣品，用密封墊與鋁帽密封。

（2）萃取吸附。將樣品瓶置入集熱式恒溫加熱磁力攬拌器，于70℃恒溫條件下預(yù)熱15 min。再插入萃取針，推出萃取纖維頭，使之距樣品液面約5 mm，于70℃恒溫下萃取30 min，然后縮回萃取纖維到萃取針中，最后將萃取纖維頭放入GC-MS聯(lián)用儀進(jìn)樣口進(jìn)行GC-MS分析5 min。

1.2.3 GC-MS分析

（1）活化萃取頭。將萃取纖維頭放入GC-MS聯(lián)用儀進(jìn)樣口，于270℃條件下活化30 min，直至色譜檢測(cè)無干擾峰出現(xiàn)。

（2）氣相色譜條件。高純度氦氣；梯度升溫：初始階段（40℃，恒溫3 min），第2階段（5℃/min升溫至270℃，恒溫7 min），終末階段（10℃/min升溫至270℃，恒溫2 min）；柱箱溫度40℃，DB-5MS型彈性石英毛細(xì)管柱（30.0 m×0.25 mm，0.25 μm）；分流模式：壓力33.8 kPa，總流量124.1 mL/min，柱流量0.8 mL/min，線速度32.3 cm/sec，吹掃流量3.0 mL/min，分流比150.0；高壓進(jìn)樣模式：關(guān)；載氣節(jié)省器：關(guān)；分流阻尼固定：關(guān)。

（3） 質(zhì)譜條件。GC-MS接口溫度220℃，離子源溫度200℃，電離方式EI，電離電壓70 eV，質(zhì)核比掃描范圍45～500 m/z。

2 結(jié)果與分析

2.1 剁辣椒揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

2.1.1 GC-MS總離子流圖

分別取發(fā)酵組Ⅰ，Ⅱ和對(duì)照組中剁辣椒按1.2.3的方法測(cè)定其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

揮發(fā)性風(fēng)味成分的總離子流圖見圖1。

圖1 揮發(fā)性風(fēng)味成分的總離子流圖

由圖1可知，剁辣椒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的保留時(shí)間處于10～40 min這個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，不同樣品發(fā)酵組的剁辣椒樣品中各物質(zhì)的種類和相對(duì)含量均存在較大差異性。

2.1.2 不同組分總離子流圖的解析

剁辣椒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)見表2。

表2 剁辣椒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

2.2 揮發(fā)性風(fēng)味成分種數(shù)與相對(duì)含量的分析

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類見圖2，揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)含量見圖3。

續(xù)表2

續(xù)表2

圖2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類

圖3 揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)含量

由圖2可知，隨著微生物發(fā)酵，不同樣品發(fā)酵組在發(fā)酵結(jié)束后剁辣椒揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類和數(shù)量上呈現(xiàn)出了較大差異，其主要呈現(xiàn)的物質(zhì)有烴類、醇類、酸類、酯類、酮類、醚類、雜環(huán)類等。不同樣品發(fā)酵組中分離出揮發(fā)性風(fēng)味成分總數(shù)由多到少的排列是Ⅰ組＞對(duì)照組＞Ⅱ組，Ⅰ組中共分離出23種、Ⅱ組中共分離出54種、對(duì)照組中共分離出52種，共有揮發(fā)性風(fēng)味成分12種。

由圖3可知，在不同樣品發(fā)酵組中，剁辣椒揮發(fā)性風(fēng)味成分中主要物質(zhì)的相對(duì)含量從多到少依次排列如下：①Ⅰ組，醚類＞酸類＞酯類＞醇類＞醛類＞烴類＞其他類；②Ⅱ組，酯類＞酸類＞醇類＞其他類＞烴類＞醛類＞醚類；③對(duì)照組，醚類＞酯類＞醇類＞其他類＞烴類＞醛類＞酸類。

2.3 不同樣品發(fā)酵組剁辣椒揮發(fā)性風(fēng)味成分分析比較

2.3.1 烴類物質(zhì)

在不同樣品發(fā)酵組中的烴類物質(zhì)，主要是烷烴類以及少量烯烴類。從種類上來看，其中Ⅱ組中種類最多共有11種、對(duì)照組9種、Ⅰ組中最少僅有2種。從相對(duì)含量上來看，不同發(fā)酵組之間差別較大，Ⅱ組中相對(duì)含量最高8.89%；對(duì)照組與Ⅰ組中較少，分別是3.57%，0.89%。Ⅰ組和對(duì)照組與羅鳳蓮、周曉媛、劉蓉[13-15]研究相比烴類物質(zhì)的數(shù)量與相對(duì)含量都過低，其中主要的烴類物質(zhì)有2-甲基十三烷、環(huán)辛四烯等。該類物質(zhì)可能來源于辣椒原料，具有花香、果香和木香等相對(duì)柔和的香氣。

2.3.2 酸類物質(zhì)

在2組低鹽剁辣椒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中，酸類物質(zhì)的種數(shù)極少，但相對(duì)含量極高且不同樣品中差異較大。其中，Ⅰ組中的相對(duì)含量最高，Ⅱ組的種數(shù)最多；Ⅰ組僅有1種酸類物質(zhì)占27.99%，Ⅱ組中的2種酸味物質(zhì)共占21.04%。酸類物質(zhì)是剁辣椒發(fā)酵過程中的重要產(chǎn)物，主要來源是微生物乳酸發(fā)酵的代謝產(chǎn)物，其主要組分有草酸、乙酸、β-甲基乙酰丙酸等，給予發(fā)酵蔬菜清新的酸味。需要注意的是對(duì)照組中酸類物質(zhì)相對(duì)含量明顯異常，僅占0.14%。

2.3.3 酯類物質(zhì)

酯類物質(zhì)的揮發(fā)性風(fēng)味成分種數(shù)最多、相對(duì)含量最高，其中Ⅱ組、對(duì)照組中均有19種，相對(duì)含量分別高達(dá)41.42%，34.57%；而Ⅰ組中僅有7種，且相對(duì)含量?jī)H占6.65%。在后熟過程中，通過蔬菜發(fā)酵產(chǎn)生的酸和醇發(fā)生酯化反應(yīng)，產(chǎn)生酯香物質(zhì)，賦予發(fā)酵蔬菜特殊的酯香。酯類物質(zhì)賦予剁辣椒的香氣十分重要，對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味貢獻(xiàn)極大。其主要組分有正己酸乙酯、乙酸異戊酯、水楊酸甲酯、棕櫚酸乙酯等，能產(chǎn)生令人愉悅的花香（玫瑰、鳶尾、丁香等）、果香、芳香等氣味。

2.3.4 醛類物質(zhì)

各發(fā)酵組中醛類物質(zhì)出現(xiàn)的種類和相對(duì)含量都很少，Ⅱ組的相對(duì)含量?jī)H有0.29%，其主要醛類物質(zhì)有壬醛、苯甲醛、肉豆蔻醛等。但是，醛類物質(zhì)的風(fēng)味閾值較低，賦予香氣的能力較強(qiáng)，主要呈現(xiàn)花香、木香、果香、巧克力香或油脂香味，主要來源為醇類物質(zhì)氧化或脂肪降解、氧化[13]。

2.3.5 醇類物質(zhì)

所有樣品共有的醇類物質(zhì)有5種，其中Ⅱ組種數(shù)最多、相對(duì)含量最高，9種物質(zhì)共占18.39%；Ⅰ組種數(shù)最少、相對(duì)含量最低，6種物質(zhì)僅占6.06%。醇類物質(zhì)可能源于酵母菌等微生物糖類酵解或辣椒原料。而在不同發(fā)酵組中醇類物質(zhì)差異較大的原因可能是在某些發(fā)酵組中不斷產(chǎn)生醇類物質(zhì)的同時(shí)，醇類物質(zhì)作為合成其他物質(zhì)、參與化學(xué)反應(yīng)的成分被耗減，微生物也在不斷代謝醇類物質(zhì)。主要醇類物質(zhì)有正己醇、4-甲基-1-戊醇、異戊醇、芳樟醇以及α-松油醇等，醇類給剁辣椒帶來迷人的酒香、丁香等花香和果香。

2.3.6 醚類及其他類物質(zhì)

醚類物質(zhì)只在Ⅰ組與對(duì)照組中存在，且僅有二甲醚1種、相對(duì)含量極高，Ⅰ組中含有55.65%、對(duì)照組中含有43.33%。二甲醚是一種含硫化合物，可能來自于剁辣椒原料本身，賦予剁辣椒獨(dú)特的辛辣氣味。至于其他類物質(zhì)，包括酮類（4-羥基-2-丁酮、β-紫羅酮和α-紫羅酮）、雜環(huán)類（2-甲氧基-2-戊基呋喃、3-異丁基吡嗪、2-丙基四氫吡喃、2,4,5-三甲基,1,3-二氧戊環(huán)）、酚類（對(duì)乙烯基愈瘡木酚）等。其中，酮類物質(zhì)僅在Ⅱ組、對(duì)照組中存在少數(shù)微量，其相對(duì)含量低，但同樣風(fēng)味閾值也低，賦予香氣的能力較強(qiáng)，主要呈現(xiàn)香甜的花香、果香或木香。酚類物質(zhì)僅在Ⅱ組與對(duì)照組中出現(xiàn)1種且含量極少（乙烯基愈創(chuàng)木酚），其可能來自辣椒原料本身，也可能是木質(zhì)素或阿魏酸的降解而成，具有丁香、煙氣香和藥草香味[16-17]。另外，在Ⅰ組與對(duì)照組中發(fā)現(xiàn)了微量的α-甲基萘，甚至在對(duì)照組中還有萘的存在，它們具有特殊氣味，可能存在一定的致癌影響，并不是研究人員在發(fā)酵蔬菜中所期望得到的物質(zhì)。

3 結(jié)論

采用不同比例的氯化鉀部分代替氯化鈉進(jìn)行剁辣椒的腌制，同時(shí)使用風(fēng)味增強(qiáng)劑氯化鈣、氯化鎂調(diào)節(jié)，對(duì)不同低鈉鹽剁辣椒揮發(fā)性風(fēng)味成分分析，期望對(duì)剁辣椒的加工工藝優(yōu)化進(jìn)行探索，以達(dá)到低鹽、健康、美味的效果。在3組不同剁辣椒樣品中，Ⅱ組（氯化鈉8%，氯化鉀1%，氯化鎂0.5%，氯化鈣0.5%）所分離出的揮發(fā)性風(fēng)味成分在種數(shù)上優(yōu)勢(shì)明顯，在各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量上的比例高，相對(duì)其他發(fā)酵組也更為適宜。該樣品具有典型的剁辣椒風(fēng)味，以及相對(duì)柔和的花香、果香和木香等；主要的酸類、醇類帶來了適宜的清新酸味、酒香、丁香；發(fā)酵蔬菜特殊的酯香濃郁；沒有出現(xiàn)不良物成分。研究結(jié)果證實(shí)，低鈉鹽剁辣椒具有一定的可操作性和實(shí)用性，為進(jìn)一步開發(fā)出低鈉鹽的發(fā)酵蔬菜提供了一定理論依據(jù)。

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Volatile Compounds ofChopped Pepper with LowSodiumSalt

WANG Jingjing，WANG Rongrong，LIU Chengguo，JIANG Liwen，DENG Fangming，*ZHOU Hui
（Hu'nan Provincial Key Laboratory of Food Science and Biotechnology，College of Food Science and Technology，Hu'nan Agricultural University，Changsha，Hu'nan 410128，China）

TS264.9

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.09.036

1671-9646（2017） 09b-0032-05

2017-06-27

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31571811,31601525）；湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目（16K043）。

王晶晶（1994— ），女，在讀碩士，研究方向?yàn)槭称肺⑸飳W(xué)。

*通訊作者：周 輝（1980— ），男，博士，副教授，研究方向?yàn)槭称肺⑸飳W(xué)。