尚雪嬌，雷炎，代凱文，梅成強，田琦，郭壯，*

（1.湖北文理學(xué)院食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院鄂西北傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究所，湖北襄陽441053；2.當(dāng)陽市食品藥品監(jiān)督管理局，湖北宜昌444100；3.當(dāng)陽市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心，湖北宜昌444100）

鲊廣椒又叫鲊海椒、鲊胡椒或鲊?yán)苯?，是一類以紅辣椒和玉米粉或大米為原料經(jīng)厭氧發(fā)酵制成的具有較強地域特色的傳統(tǒng)發(fā)酵食品[1]，常作為輔料用于臘肉、肥腸和魚類的烹飪中。雖然鲊廣椒在我國湖北和湖南等華中地區(qū)及云南、貴州、四川和重慶等西南地區(qū)的少數(shù)民族居住區(qū)有著廣泛的食用人群，然而目前關(guān)于鲊廣椒的研究尚少，僅有少數(shù)研究對重慶地區(qū)產(chǎn)鲊廣椒的香氣組分[2-3]、滋味品質(zhì)[4]、功能成分[5-6]、發(fā)酵工藝優(yōu)化[7]和原料對產(chǎn)品品質(zhì)的影響[8-9]進行了探究。鲊廣椒作為我國傳統(tǒng)發(fā)酵食品的組成部分，亦是我國飲食文化的重要載體，然而目前尚存在農(nóng)戶自制占主流地位、缺乏標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)工藝、缺乏衛(wèi)生條件及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)保障和尚存在無成熟產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品的不足之處。積極開展不同產(chǎn)地、不同原料和不同工藝制作鲊廣椒產(chǎn)品品質(zhì)的評價可能是推動鲊廣椒產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)亟待解決的首要問題。

食品的色澤、滋味和氣味等感官指標(biāo)是描述和判斷產(chǎn)品質(zhì)量最直觀的指標(biāo)[10]，研究人員常通過感官鑒評的方法對食品上述指標(biāo)進行評價，然而該方法存在對專業(yè)人員要求高和結(jié)果受主觀因素影響大的不足。近年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和科學(xué)理念的發(fā)展，色度儀[11]、電子舌[12]和電子鼻[13]技術(shù)在食品品質(zhì)評價中有了廣泛的應(yīng)用，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）技術(shù)[14]亦廣泛的應(yīng)用于食品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及含量的解析中。由此可見，上述技術(shù)在食品研究領(lǐng)域中的應(yīng)用為鲊廣椒品質(zhì)的評價提供了新的手段和技術(shù)參考。

本研究采用色度儀、電子舌、高效液相色譜儀（high performance liquid chromatograph，HPLC）、電子鼻和GC-MS技術(shù)對采集自湖北省當(dāng)陽市的10個鲊廣椒樣品的色澤、滋味和氣味品質(zhì)進行了初步評價，進而對不同樣品間各品質(zhì)指標(biāo)的差異性進行解析，以期對華中地區(qū)鲊廣椒相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)利用提供科學(xué)的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鲊廣椒：采集自湖北省當(dāng)陽市草埠湖鎮(zhèn)，均由紅辣椒（二荊條）和大米發(fā)酵制備；陰離子溶液、陽離子溶液、內(nèi)部溶液、參比溶液：日本Insent公司；氯化鈉、鹽酸、硼酸、硫酸、氫氧化鈉、硫酸鉀、鄰苯二甲酸氫鉀、磷酸二氫鉀、酚酞、硝酸銀、鉻酸鉀、硫酸銅（均為分析純）：成都市科龍化工試劑廠；草酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、乙酸（均為優(yōu)級純）：西隴科學(xué)股份有限公司；乙腈、異丙醇（均為色譜純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

3-18k離心機：德國SIGMA實驗室離心機股份有限公司；PHS-25型數(shù)顯pH計：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；K1100全自動凱氏定氮儀：濟南海能儀器股份有限公司；UltraScan PRO色度儀：美國HunterLab公司；SA402B 電子舌 （配備 AAE、CT0、CA0、AE1 和C00等5個測試傳感器和2個參比傳感器）：日本Insent公司；LC-20ADXR高效液相色譜儀（配備Inertsil C18液相色譜柱，4.6 mm×250 mm，5 μm）：日本島津公司；PEN3 電子鼻（配備 W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W 和 W3S 10 個金屬氧化傳感器）：德國Airsense公司；GCMS-QP2020氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（配HS-20頂空進樣器）、電子轟擊電離源EI、SH-Rtx-Wax（30 m×0.25 mm×0.25 μm）色譜柱：日本島津公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 當(dāng)陽鲊廣椒常規(guī)理化指標(biāo)測定

采用GB 5009.237-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品pH值的測定》中約束的方法對鲊廣椒pH值進行測定；采用GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》中約束的酸堿滴定法對鲊廣椒總酸含量進行測定；參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》中約束的凱氏定氮法，使用全自動凱氏定氮儀對鲊廣椒中蛋白質(zhì)的含量進行測定；采用GB/T 12457-2008《食品中氯化鈉的測定》中約束的間接沉淀滴定法對鲊廣椒中氯化鈉的含量進行測定。

1.2.2 當(dāng)陽鲊廣椒色度的測定

使用光阱和白板對色度儀校正后，將鲊廣椒裝入50 mm×50 mm的石英比色皿中，采用反射模式對樣品的 L*（亮度值）、a*（紅度值）和 b*（黃度值）進行測定，每個樣品平行測定3次。

1.2.3 當(dāng)陽鲊廣椒滋味品質(zhì)的評價

將50 g鲊廣椒加入150 mL去離子水浸泡30 min后，12 000 r/min離心10 min取上清，參照文獻[15]中方法對其酸味、苦味、澀味、咸味、鮮味、后味A（澀的回味）、后味B（苦的回味）和豐度（鮮的回味）進行測定。

1.2.4 當(dāng)陽鲊廣椒有機酸含量的測定

稱取20.00 g鲊廣椒至100 mL的容量瓶中，用0.01 mol/L的磷酸二氫鉀溶液定容后浸泡30 min，浸泡液12 000 r/min離心10 min取上清液過0.45 μm微孔纖維素濾膜，濾液備用。參照文獻[16]中方法在繪制草酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、蘋果酸、乳酸和乙酸7種有機酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的基礎(chǔ)上，進行鲊廣椒中有機酸含量測定，即：檢測器為二極管陣列紫外-可見光檢測器，檢測波長215 nm，進樣量20 μL，流動相為磷酸二氫鉀溶液（濃度為0.01 mol/L，pH值為2.30），流速為1.0 mL/min，柱溫為25℃。

1.2.5 基于電子鼻技術(shù)當(dāng)陽鲊廣椒風(fēng)味品質(zhì)的評價

稱取10 g鲊廣椒于樣品瓶中，60℃水浴保溫20 min后室溫平衡10 min，參照文獻[17]中方法對鲊廣椒風(fēng)味品質(zhì)進行評價。即：進樣吸氣流量200 mL/min，傳感器清潔時間90 s，調(diào)零時間5 s，測定時間60 s，選取49、50、51 s時的響應(yīng)值求平均后進行分析，樣品間間隔1.5 min。

1.2.6 基于GC-MS技術(shù)當(dāng)陽鲊廣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和相對含量的分析

稱取8 g鲊廣椒和2 g氯化鈉攪拌均勻后放入25 mL樣品瓶，60℃振蕩預(yù)熱30 min后平衡5 min，進樣口解析3 min后進入GC-MS分析，參照文獻[18]中條件進行揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測定。即：起始溫度30℃，保持6 min，以5℃/min升至50℃，保持8 min，然后以15℃/min升溫至200℃，保持8 min；采用分流進樣模式，分流比為10∶1；采用保留時間和NIST14標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫定性，采用面積歸一化法對樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量進行分析。

1.2.7 統(tǒng)計分析

使用皮爾森相關(guān)性分析法（Pearson correlation analysis）對電子舌各滋味指標(biāo)相對強度與常規(guī)理化指標(biāo)的相關(guān)性進行分析，并使用熱圖（Heatmap）對相關(guān)系數(shù)的大小進行展示；使用Matlab 2010b軟件進行數(shù)據(jù)分析和熱圖繪制，使用Origin 2017軟件繪制箱形圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 當(dāng)陽鲊廣椒理化指標(biāo)及色度的分析

當(dāng)陽鲊廣椒各理化和色度指標(biāo)的分析如表1所示。

表1 鲊廣椒各理化和色度指標(biāo)的分析（n=10）Table 1 The analysis of each physicochemical index and chroma index in Zhaguangjiao samples（n=10）

由表1可知，納入本研究的10個當(dāng)陽鲊廣椒樣品在pH值和蛋白質(zhì)含量指標(biāo)上的差異性較小，變異值分別為8.10%和8.61%，而在總酸和氯化鈉含量上的差異性較大，其變異值分別為71.52%和50.89%。由表1亦可知，當(dāng)陽鲊廣椒樣品在紅綠度指標(biāo)上的差異性較大，變異值為62.37%，而在明亮度和黃藍度上的差異較小，其變異值分別為4.38%和16.65%。鲊廣椒在制作過程中通常會加入食鹽，加入食鹽的量不同是導(dǎo)致樣品在氯化鈉含量上差異性較大的主要原因。此外，當(dāng)陽地區(qū)鲊廣椒在制作過程中通常以大米和鮮紅辣椒為主要原料，辣椒的成熟度可能亦會對產(chǎn)品的色澤產(chǎn)生影響。

2.2 當(dāng)陽鲊廣椒滋味品質(zhì)及有機酸的分析

在對鲊廣椒理化指標(biāo)和色度進行評價的基礎(chǔ)上，本研究進一步使用電子舌對鲊廣椒各滋味指標(biāo)的相對強度進行了評價，結(jié)果如表2所示。

表2 鲊廣椒各滋味指標(biāo)相對強度的分析（n=10）Table 2 The analysis of relative intensity of each taste index in Zhaguangjiao samples（n=10）

由表2可知，鲊廣椒樣品后味A（澀的回味）和豐度（鮮的回味）相對強度值的極差小于1，由此可見，不同鲊廣椒樣品在上述2個指標(biāo)上的差異通過感官鑒評的方法無法予以區(qū)分[19]。由表2亦可知，當(dāng)陽鲊廣椒樣品在酸味上的差異性最大，其變異值為51.51%，本研究進一步采用高效液相色譜法對當(dāng)陽鲊廣椒中有機酸含量進行了測定，結(jié)果如圖1所示。

圖1 當(dāng)陽鲊廣椒中各有機酸含量的箱形圖（n=10）Fig.1 The box plot of content of organic acid in Zhaguangjiao samples collected from Dangyang（n=10）

由圖1可知，當(dāng)陽鲊廣椒中的有機酸主要為乳酸，其平均含量為26.62 g/kg，雖然亦含有琥珀酸、草酸、蘋果酸和乙酸，但其平均含量分別為7.00、1.42、1.73 g/kg和2.44 g/kg。本研究團隊曾使用單分子實時測序技術(shù)對3個采集自當(dāng)陽的鲊廣椒樣品細菌多樣性進行了解析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Lactobacillus（乳酸桿菌屬）的相對含量高達94.25%[20]。由此可見，含有大量的乳酸菌可能是導(dǎo)致當(dāng)陽鲊廣椒中乳酸含量較高的主要原因。

2.3 當(dāng)陽鲊廣椒理化指標(biāo)和滋味品質(zhì)的關(guān)聯(lián)性分析

在對當(dāng)陽鲊廣椒理化指標(biāo)和各滋味指標(biāo)進行評價的基礎(chǔ)上，本研究進一步對兩者的相關(guān)性進行了分析，其結(jié)果如圖2所示。

圖2 當(dāng)陽鲊廣椒理化指標(biāo)和滋味指標(biāo)相關(guān)性的熱圖Fig.2 Correlation heat map of physicochemical and taste indexes of Zhaguangjiao collected from Dangyang

由圖2可知，經(jīng)Pearson相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，鲊廣椒酸味強度與總酸呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），其相關(guān)系數(shù)為0.727，而與pH值呈非常顯著負相關(guān)（p＜0.01），其相關(guān)系數(shù)為-0.872；鲊廣椒的苦味強度與食鹽含量呈顯著正相關(guān)（R=0.950，p＜0.05），而澀味強度與蛋白質(zhì)含量呈非常顯著正相關(guān)（R=0.966，p＜0.01）；鲊廣椒咸味和后味B（苦的回味）與氯化鈉含量均呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），其相關(guān)系數(shù)分別為0.612和0.910。

2.4 基于電子鼻和GC-MS技術(shù)當(dāng)陽鲊廣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的分析

本研究采用電子鼻和GC-MS聯(lián)用技術(shù)對當(dāng)陽鲊廣椒風(fēng)味品質(zhì)進行了評價，電子鼻各傳感器對當(dāng)陽鲊廣椒響應(yīng)值的差異性分析如表3所示。

表3 各傳感器對當(dāng)陽鲊廣椒響應(yīng)值的差異性分析Table 3 Significance analysis of each sensor response of Zhaguangjiao samples collected from Dangyang

由表 3可知，傳感器 W5S、W1S、W1W、W2S和W2W對當(dāng)陽鲊廣椒的響應(yīng)值偏大，其平均響應(yīng)值在16.47～83.67之間，而傳感器W1C、W3C、W5C和W3S響應(yīng)值偏小，其平均響應(yīng)值在0.11～2.20之間，響應(yīng)值為電子鼻傳感器測定鲊廣椒與測定空氣時產(chǎn)生電阻值的比值，其值越大則說明鲊廣椒中該傳感器對應(yīng)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的濃度就越大[22]。由此可見，較之乙醇含量，鲊廣椒中其他芳香類物質(zhì)的含量相對較少，因而后續(xù)當(dāng)陽鲊廣椒的風(fēng)味品質(zhì)還亟待提升。值得一提的是，除傳感器W6S外，其他9個傳感器對鲊廣椒的響應(yīng)值差異均較大，變異值均超過了30%。本研究使用GC-MS技術(shù)對10個當(dāng)陽鲊廣椒樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及含量進行了測定，共檢測出了33種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中酸類、醛類、醇類、酯類和酮類分別為1、2、6、21、3種，平均相對含量分別為 27.57%、2.67%、32.27%、36.16%、1.34%。由此可知，當(dāng)陽鲊廣椒中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)為酯類、醇類和酸類化合物，當(dāng)陽鲊廣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量如表4所示。

表4 當(dāng)陽鲊廣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量Table 4 The relative abundance of volatile components in Zhaguangjiao collected from Dangyang%

由表4可知，當(dāng)陽鲊廣椒中平均相對含量大于5.0%的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要為醋酸、己酸乙酯、乙醇、乙酸乙酯、丙醇和2-丁醇，其平均相對含量分別為27.57%、12.53%、12.34%、11.06%、7.55%和5.38%，其中每個樣品中均含有乙醇和乙酸乙酯兩種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。本研究團隊采用Miseq高通量測序技術(shù)對采集自當(dāng)陽10個鲊廣椒樣品真菌微生物群落結(jié)構(gòu)進行了解析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品中 Pichia（畢赤酵母屬）、Debaryomyces（德巴利氏酵母屬）和Guehomyces（久浩酵母屬）的平均含量分別為11.19%、1.50%和1.01%[23]。由此可見，一定量酵母菌的存在可能是導(dǎo)致當(dāng)陽鲊廣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中含有乙醇的主要原因。本研究亦發(fā)現(xiàn)，酵母菌含量過高可能不利于鲊廣椒滋味品質(zhì)的形成[23]，因而在后續(xù)鲊廣椒產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)過程中通過加強車間環(huán)境改善、對發(fā)酵器皿采取必要的滅菌和制備乳酸菌高密度發(fā)酵劑進而減少酵母菌對產(chǎn)品的污染是極為必要的。

3 結(jié)論

從當(dāng)陽農(nóng)戶家中采集了10個鲊廣椒樣品，采用色度儀、電子舌、HPLC、電子鼻和GC-MS技術(shù)對其品質(zhì)進行了初步評價，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乳酸為鲊廣椒中的主要有機酸，且不同樣品在總酸含量、氯化鈉含量、紅綠度和酸味上的差異性較大，雖然醋酸、己酸乙酯、乙醇和乙酸乙酯為當(dāng)陽鲊廣椒中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，然而較之乙醇含量，鲊廣椒中其他芳香類物質(zhì)的含量相對較少。由此可見，不同農(nóng)戶家制作的鲊廣椒品質(zhì)存在較大差異，制定標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝和技術(shù)保障標(biāo)準(zhǔn)是提升鲊廣椒品質(zhì)亟待解決的問題。