杜勃峰，李達(dá)，肖仕蕓，陳思奇，丁筑紅，*

（1.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；2.天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300350）

辣椒是常用蔬菜和調(diào)味品[1]。目前辣椒是我國栽培面積最大的三大蔬菜之一[2]，而貴州是我國的辣椒種植大省，貴州省辣椒研究所整理的貴州現(xiàn)有辣椒品種資源材料共400余份[3]，根據(jù)產(chǎn)地的地理氣候不同形成了很多具有地方特色的優(yōu)勢辣椒品種[4]，這些地方品種辣椒香氣濃郁、營養(yǎng)成分含量高，是辣椒加工的優(yōu)質(zhì)原料。

獨特的香氣成分對果蔬及其加工產(chǎn)品的風(fēng)味有極其重要的影響[5]，探討研究辣椒的香氣成分，了解不同辣椒的香氣品質(zhì)，有助于篩選優(yōu)化辣椒加工原料，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)辣椒調(diào)味品。而目前對貴州地方辣椒研究報道主要集中在氨基酸、VC、辣椒堿[6-7]等方面，其風(fēng)味物質(zhì)及風(fēng)味特征分析少見報道。因此本文通過頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspacesolid-phasemicroextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）聯(lián)用法對5種貴州典型地方干辣椒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析比較，用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析，構(gòu)建干辣椒香氣品質(zhì)的評價模型，結(jié)合主成分得分分布圖對結(jié)果進(jìn)行分析，旨在為辣椒的篩選加工提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

朝天椒：產(chǎn)自貴州省遵義市；米椒：產(chǎn)自貴州省綏陽縣；平板椒：產(chǎn)自貴陽市花溪區(qū)；皺椒：產(chǎn)自貴州省獨山縣；線椒：產(chǎn)自貴州省大方縣。選擇充分成熟、無腐爛變質(zhì)辣椒樣品，電熱鼓風(fēng)干燥箱60℃烘干至恒重，去梗去籽，粉碎后備用。

蒽酮、石油醚（沸程60℃～90℃）、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品、甲醇、乙醇、硫酸鉀、濃硫酸、硼酸、硫酸銅、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、鹽酸、硝酸鋁、三氯化鋁等，以上試劑均為分析純。

1.2 儀器

手動固相微萃取裝置（萃取纖維為：2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMSStableFlex）：美國Supelco公司；HP6890/5975C型GC/MS聯(lián)用儀：美國安捷倫公司；RE-5298型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠；3 000 W電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海實驗儀器總廠。

1.3 方法

萃取方法[8]：稱取混勻樣品8 g，置于10 mL固相微萃取儀采樣瓶中，在磁力攪拌器上水浴加熱，轉(zhuǎn)速200 r/min溫度80℃，加熱5 min后，插入裝有2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex纖維頭的手動進(jìn)樣器，繼續(xù)加熱，頂空萃取40 min時間后，移出萃取頭并立即插入氣相色譜儀進(jìn)樣口（溫度250℃）中，熱解析3 min進(jìn)樣。

色譜柱條件[9]：色譜柱為HP-5MS5%Phenyl Methyl Siloxane（30 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細(xì)管柱，柱溫45℃（保留0.5 min），以5℃/min升溫至290℃，保持2 min；汽化室溫度250℃；載氣為高純He（99.999%）；柱前壓 7.62 psi，載氣流量 1.0 mL/min；分流比 20∶1。

離子源為EI源；離子源溫度230℃；四極桿溫度150℃；電子能量70 eV；發(fā)射電流34.6 μA；倍增器電壓1 037 V；接口溫度280℃；質(zhì)量范圍20 u～550 u。

1.4 定性與定量分析

GC-MS測定各揮發(fā)性組分結(jié)果通過NIST 2005和Wiley 275圖庫檢索，確認(rèn)各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的化學(xué)組成，當(dāng)正反匹配度均大于800[10]，鑒定結(jié)果才予以確認(rèn)。并用峰面積歸一法進(jìn)行定量分析[11]，測算各化學(xué)成分的相對百分含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS19.0軟件作數(shù)據(jù)分析并進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同辣椒揮發(fā)性化合物檢測結(jié)果分析

采用HS-SPME-GC-MS分別對5種干辣椒的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，結(jié)果如表1。

表1 不同品種辣椒中的揮發(fā)性物質(zhì)成分及相對含量Table 1 The composition and relative content of volatile compounds in different peppers

續(xù)表1 不同品種辣椒中的揮發(fā)性物質(zhì)成分及相對含量Continue table 1 The composition and relative content of volatile compounds in different peppers

續(xù)表1 不同品種辣椒中的揮發(fā)性物質(zhì)成分及相對含量Continue table 1 The composition and relative content of volatile compounds in different peppers

采用HS-SPME-GC-MS對貴州5種干辣椒的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，共檢出62種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組分，其中，朝天椒有23種、米椒有33種、平板椒有29種、皺椒有36種、線椒有31種。根據(jù)辣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成不同可將這些物質(zhì)歸類為烴類、酯類、醛類、醇類、酮類、吡嗪類、其他類化合物。每類物質(zhì)的數(shù)量和相對含量如表2所示。

烴類化合物是干辣椒揮發(fā)性成分中種類最多、相對含量最高的一類化合物，分為烷烴類化合物和烯烴類化合物。烷烴類化合物分子量較大，風(fēng)味閾值較高，且烷烴類物質(zhì)一般香氣較弱或無氣味[12]。對辣椒果實風(fēng)味貢獻(xiàn)較小[13]。烯烴類化合物主要包括萜烯類和烯烴類化合物，萜烯類化合物大都閾值較低，且具有花香、水果香，對風(fēng)味貢獻(xiàn)較大[14]。熊學(xué)斌等[15]報道萜烯類物質(zhì)是干辣椒的香氣主要成分，5種干辣椒中都檢測出 δ-3-蒈烯、α-雪松烯、γ-雪松烯、5-倍半萜烯，說明烯烴類物質(zhì)是辣椒的香氣主要成分。倍半萜烯類的含氧衍生物大部分都具有較強的生物活性和香氣，是食品、醫(yī)藥、化妝品和香料的重要原料[16-17]。但烯烴類物質(zhì)的閾值未見相關(guān)報道，無法確定烯烴類物質(zhì)對干辣椒香氣的貢獻(xiàn)度，但不可否認(rèn)烯烴類物質(zhì)對干辣椒風(fēng)味的貢獻(xiàn)。

表2 不同品種辣椒中主要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和相對含量Table 2 Chemical groups and amounts of aroma compounds in different dried peppers

醇類、醛類、酯類也是構(gòu)成辣椒揮發(fā)性成分的重要組成成分[13]。線椒揮發(fā)性物質(zhì)中醇類、酯類物質(zhì)相對其余4個品種較高，相對含量分為34.11%、16.48%。羰基化合物還原或脂肪氧化分解生成醇類化合物[18]。醇類化合物大都具有令人愉快的香氣，對辣椒的揮發(fā)性風(fēng)味起著重要的作用[19]。朝天椒、米椒、平板椒中檢測出芳樟醇，相對含量分別為3.95%、1.54%、4.28%，芳樟醇呈現(xiàn)帶甜的濃青香和木青香香氣[20]。米椒檢測出苯乙醇，相對含量為2.95%，苯乙醇呈現(xiàn)花香和玫瑰香[21]。線椒中有較多含量的呋喃甲醇，相對含量為21.97%，呋喃甲醇能夠產(chǎn)生令人愉快的焦甜香韻和花果香韻且效果持久[22]。醛類化合物的感官閾值較低，香氣濃烈，多為花香及果香氣味[23]。5種干辣椒中均檢測出壬醛，相對含量分別為6.54%、4.31%、3.82%、3.96%、0.37%，壬醛賦予辣椒玫瑰、柑橘等香氣和油脂氣味[24]。米椒中檢測出E-檸檬醛，相對含量為5.35%，E-檸檬醛能夠使人感到愉悅的檸檬氣息[25]。線椒中檢測出相對含量較高的5-甲基糠醛，5-甲基糠醛是天然香料[26]，賦予線椒獨特的果香味。酯類化合物具有水果香，是水果成熟度的一個重要指標(biāo)[13]，線椒中檢測出γ-丁內(nèi)酯，相對含量為12.15%。γ-丁內(nèi)酯具有牛奶、奶油的香氣[27]，米椒、平板椒、皺椒、線椒中戊酸乙酯的相對含量分別為0.65%、4.61%、4.21%、0.34%，戊酸乙酯賦予辣椒一定的甜香味[28]。

酮類、吡嗪類、其他類化合物雖然含量不高，但對干辣椒的風(fēng)味也有不可替代的作用。線椒中酮類物質(zhì)的相對含量較高于其他4種辣椒，為5.58%。酮類性質(zhì)穩(wěn)定，并且香氣持久，一般具有花香氣味[29]，對食品風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。吡嗪化合物具有較低的香氣閾值，是烤香味的重要成分[30]，平板椒和線椒中檢測出樟腦，相對含量分別為1.58%、1.1%，樟腦具有清涼的草藥味道，有抗菌、抗氧化、降壓等作用[31]，這些化合物對辣椒的風(fēng)味有一定的貢獻(xiàn)。

線椒中的醇類、酯類和酮類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對含量較高于其他4種辣椒，這幾類揮發(fā)性物質(zhì)是辣椒揮發(fā)性成分重要組成成分[13]。線椒中相對含量較高的5-甲基糠醛和獨有的呋喃甲醇賦予線椒獨特的香氣。不同品種辣椒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量差異，在一定程度上反映了辣椒風(fēng)味的差異。

2.2 不同品種辣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的主成分分析

對5種辣椒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行主成分分析，所得相關(guān)特征值見表3。主成分的特征向量與載荷矩陣見表4。

表3 主成分的特征值及其貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalues and contribution rates of first three principal components

如表3所示，選取特征值大于1的成分作為主成分，可見有3個主成分，并且這3個主成分的方差累計貢獻(xiàn)率達(dá)93.934%，能夠較好的代表干辣椒香氣的成分信息，因此，選擇這3個主成分代表所有香氣因子進(jìn)行風(fēng)味品質(zhì)分析。

表4 主成分的特征向量與載荷矩陣Table 4 Eigenvectors and loading matrix of first three principal components

由表3和表4可知，第1主成分的貢獻(xiàn)率為46.965%，主要反映烴類、醇類和酮類這3種風(fēng)味成分的信息；第2主成分的貢獻(xiàn)率為32.375%，主要反映醛類、酯類這2種風(fēng)味成分的信息；第3主成分的貢獻(xiàn)率為14.595%，主要反映吡嗪類、烴類這2類風(fēng)味成分的信息。

2.3 基于主成分分析結(jié)果建立香氣品質(zhì)綜合評價模型

由表3、4，以及3個成分代表7類風(fēng)味成分所表述的信息，建立干辣椒風(fēng)味品質(zhì)的評價模型，得出如下干辣椒風(fēng)味成分的線性關(guān)系式，式中X1～X7為原始變量標(biāo)準(zhǔn)化后的值，Y1、Y2和Y3表示3個主成分的得分值，得分值相對越大，干辣椒風(fēng)味品質(zhì)越好。

將表4中的特征向量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，與對應(yīng)的3個主成分方差貢獻(xiàn)率做內(nèi)積，得到綜合風(fēng)味品質(zhì)的評價函數(shù)Y，Y的表達(dá)式為Y=0.469 7Y1+0.323 8Y2+0.146 0Y3，根據(jù)各式得到的風(fēng)味評價綜合得分值及排序，見表5。

表5 標(biāo)準(zhǔn)化后主成分綜合得分Table 5 Overall scores of principal components after standardization

由表5可知，第1主成分得分最高的是線椒，其次為米椒。第2主成分得分最高的是平板椒，第3主成分得分最高的也是平板椒。結(jié)合圖1和圖2，在風(fēng)味品質(zhì)綜合評價得分中可以更加直觀地看出，線椒得分最高，為0.947，其次為平板椒、朝天椒、皺椒、米椒。綜合以上分析，線椒的風(fēng)味評價最好，平板椒、朝天椒、皺椒、米椒次之。

圖1 不同干辣椒的主成分得分圖Fig.1 PCA score plot of different dried peppers

圖2 不同干辣椒香氣得分坐標(biāo)圖Fig.2 Aroma scores of different dried peppers

3 結(jié)論

通過HS-SPME-GC-MS聯(lián)用對5種貴州典型品種干辣椒的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析，共鑒定出62種揮發(fā)性化合物，其中，朝天椒有23種、米椒有33種、平板椒有29種、皺椒有36種、線椒有31種。主要有烴類、酯類、醛類、醇類、酮類、吡嗪類、其他類化合物等揮發(fā)性物質(zhì)。

主成分分析結(jié)果表明，酯類、醇類、酮類物質(zhì)載荷值較高，是影響干辣椒香氣成分的主要因素。利用主成分分析結(jié)果建立風(fēng)味品質(zhì)綜合評價模型，計算出不同品種干辣椒綜合得分，根據(jù)得分的高低判斷不同品種干辣椒整體風(fēng)味的高低，計算得出線椒的綜合得分最高，結(jié)合HS-SPME-GC-MS檢測分析結(jié)果可知，5種干辣椒中線椒的品質(zhì)依次優(yōu)于平板椒、朝天椒、皺椒、米椒。辣椒的香氣與生長地理環(huán)境、采收時間、辣椒干制方式等都有關(guān)系，特征風(fēng)味成分的鑒定是一個復(fù)雜的過程。本文通過探討5種典型辣椒的香氣成分，為為企業(yè)加工篩選原料提供理論依據(jù)。