蓬桂華，王永平，李文馨，孫小靜，陸 敏

（貴州省農(nóng)科院辣椒研究所，貴州貴陽 550009）

貴州是辣椒種植大省，2020 年種植面積達(dá)545 萬畝，預(yù)計產(chǎn)量700 萬噸，產(chǎn)值約230 億元，交易額達(dá)720 億元[1]，辣椒已經(jīng)成為貴州決勝脫貧攻堅的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。

貴州辣椒“香辣協(xié)調(diào)、品味溫純”，圍繞著辣椒品質(zhì)，科研人員開展了大量研究工作。鞏雪峰等[2]對109 份辣椒種質(zhì)資源的辣椒素、色價、總糖及干物質(zhì)進(jìn)行分析與評估；蓬桂華等[3]分析了貴州93 份辣椒資源的辣椒素、粗纖維、粗脂肪、蛋白質(zhì)等品質(zhì)，并運(yùn)用隸屬函數(shù)對辣椒品質(zhì)進(jìn)行分類；王雪雅等[4]分析了5 個貴州地方辣椒品種的果實(shí)品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)及揮發(fā)性成分；Gruber 等[5]分析了云南9 種青椒的維生素C、類胡蘿卜素及總酚含量；張建等[6]分析了貴州遵義辣椒礦質(zhì)元素（K、Ca、Mg、P、S、Fe、Mn、Zn、Cu、Mo、Ni、Co）與辣椒品質(zhì)相關(guān)性。以上研究解析了不同辣椒品種間理化指標(biāo)的差異，為辣椒品質(zhì)評價提供了科學(xué)依據(jù)。但是，基于智能感官分析技術(shù)整體分析辣椒色、香、味品質(zhì)差異的研究較少，尤其是在流通量較大的辣椒干上。

智能感官分析技術(shù)在食品風(fēng)味比較與評價[7-11]、溯源與質(zhì)量分級[12-15]、摻偽鑒別[16-18]等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。本研究以湖南省農(nóng)科院、云南省農(nóng)科院、四川省農(nóng)科院、貴州省農(nóng)科院辣椒研究所選育的干鮮兩用辣椒品種為對象，利用測色儀、電子鼻、電子舌等現(xiàn)代電子設(shè)備分析不同辣椒品種整體的色、香、味差異，并進(jìn)行評價，以期為不同品種、不同產(chǎn)地辣椒干整體感官差異與評價提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

辣椒 共25 個品種（詳見表1），由湖南省農(nóng)科院、云南省農(nóng)科院、四川省農(nóng)科院、貴州省農(nóng)科院辣椒研究所提供，于2018 年定植于貴州省農(nóng)科院辣椒研究所官莊基地；有機(jī)肥 有機(jī)質(zhì)≥45%，水分≤30%，貴州稼欣康盛生物科技有限公司；硫酸鉀型復(fù)合肥（N-P2O5-K2O=15:15:15）山東史丹利化肥股份有限公司。

表1 25 份辣椒品種基本信息Table 1 Basic information of 25 pepper varieties

HunterLab UltraScan PRO 臺式測色儀 美國亨特立公司；PEN 3 電子鼻 德國Airsense 公司；SA402B電子舌 日本Insent 公司；FA2004 電子分析天平上海良平儀器儀表有限公司；DHG-9240A 電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海煜南儀器有限公司；KQ-700DB 超聲波清洗機(jī) 昆山市超聲儀器有限公司；SL-150 高速多功能粉碎機(jī) 浙江省永康市松青五金廠；標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩 紹興市上虞瑞志儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備 所有辣椒品種定植于貴州省農(nóng)科院辣椒研究所官莊基地，隨機(jī)排列，不設(shè)重復(fù)。定植前，每畝地施入有機(jī)肥100 kg，史丹利復(fù)合肥50 kg，廂面寬80 cm，溝寬40 cm，廂面雙溝定植，每穴定植1 株，株距40 cm，每個品種定植200 株。采收第三、四層充分老熟且無病蟲害的果實(shí)，經(jīng)60 ℃熱風(fēng)烘至恒重，去掉果柄粉碎，過20 和40 目組合篩，取40 目篩上面的樣品裝入黑色自封袋內(nèi)，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 色澤測定方法 采用色差儀進(jìn)行測定，選擇大孔徑RSIN-包括鏡面反射模式，經(jīng)光阱、白板校準(zhǔn)。在小樣品杯中放入制備的辣椒粉，測定L*、a*、b*值，每個樣品三次重復(fù)。依據(jù)a*、b*值計算綜合色度指標(biāo)色度角H=tan-1（b*/a*）和飽和度

1.2.3 香味測定方法 采用電子鼻進(jìn)行測定，其金屬傳感器類型及特異性響應(yīng)氣體類型[20]依次為W1C/R1（芳香成分）、W5S/R2（氮氧化合物）、W3C/R3（氨類和芳香型化合物）、W6S/R4（氫氣）、W5C/R5（烷烴芳香成分）、W1S/R6（甲基類）、W1W/R7（無機(jī)硫化物）、W2S/ R8（醇類與醛酮類）、W2W/R9（有機(jī)硫化物）、W3S/R10（烷烴）。準(zhǔn)確稱取辣椒樣品（2.0±0.1 ）g 于50 mL 頂空瓶中，于26 ℃環(huán)境中靜置30 min 后，將電子鼻探頭插入頂空瓶，測定揮發(fā)性物質(zhì)，三次重復(fù)。電子鼻參數(shù)設(shè)置為：樣品間隔時間1 s，清洗時間60 s，歸零時間10 s，樣品準(zhǔn)備時間5 s，測定時間70 s，載氣流速200 mL/min，進(jìn)樣流量為200 mL/min。傳感信號50 s 后基本穩(wěn)定，選定采集信號時間69 s。測定結(jié)果利用電子鼻軟件Winmuster進(jìn)行響應(yīng)值（G/G0）與貢獻(xiàn)率（Loading）分析。

1.2.4 滋味檢測方法 采用電子舌進(jìn)行測定，其AAE、CT0、CA0、C00 和AL1 傳感器響應(yīng)特性對應(yīng)鮮味、咸味、酸味、苦味和澀味。稱取樣品（20.0±0.1）g于三角瓶中，按照5 倍稀釋法加入蒸餾水100 mL，超聲波處理（條件）30 min，三層紗布過濾，將濾液分別裝入電子舌專用燒杯中，三次重復(fù)。酸、苦、澀、鮮、咸等五味采用Sample_Measurement（2 steps_washing）程序測定，平行測定2 次。電子舌檢測結(jié)果利用Taste analysis application 軟件轉(zhuǎn)化出滋味味覺值，以參比液作為對照（Interpolating addition process）進(jìn)行數(shù)值修正，選擇Foodstuff Evaluation.ece 進(jìn)行味覺值轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個品種三次重復(fù)，取平均值進(jìn)行計算；采用WPS 教育進(jìn)行數(shù)據(jù)整理；應(yīng)用Origin 2018 進(jìn)行繪圖及主成分分析,IBM SPSS Statistics 20.0 進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同辣椒品種干辣椒粉色澤分析

在國際照明委員會（CIE）的CIE1976L*，a*，b*色度系統(tǒng)中，L*值表示光澤的明亮度，L*值越大，亮度越高；a*值為色度中的紅綠色差指標(biāo)，正值越大，紅色越深；b*值表示色度中的黃藍(lán)色差指標(biāo)，正值越大，黃色越深[21]；H 為色調(diào)參數(shù)中的色度角，變化幅度0～180 之間，H＜50 時，H 值越小，紅色越深[19]；C 為飽和度，又稱純度，表示含色的多少，低飽和度意味著色澤稀疏暗淡，高飽和度則表示飽滿、強(qiáng)烈的顏色[22]。25 份辣椒粉的色澤如表2 所示，L*在51.15～58.51之間，最高的品種為P13，最低的品種為P3；a*在24.43～31.02 之間，最高的品種為P12，最低的品種為P15；b*在25.74～36.31 之間，最高的品種為P13，最低的品種為P30；H 在43.37～53.76 之間，紅色最深的品種為P3，最淡的品種為P13，這與表1 中P13 為橘紅色相一致；C 值在36.98～45.98 之間，最高的品種為12，最低的品種為P30。五個色澤指標(biāo)變異系數(shù)依次為b*＞a*＞C＞H＞L*，說明品種之間的色澤差異主要表現(xiàn)在b*和a*上。

表2 不同辣椒品種色澤統(tǒng)計Table 2 Statistics of color of different peppers

2.2 不同辣椒品種干辣椒粉氣味分析

圖1 反應(yīng)了25 個辣椒品種干辣椒粉在69 s 處的氣味強(qiáng)度（G/G0）。由圖1 可知，R6 甲基類、R7 無機(jī)硫化物類、R8 醇醛酮類、R9 有機(jī)硫化物類傳感器響應(yīng)值變化明顯。通過電子鼻數(shù)據(jù)軟件對10 個傳感器進(jìn)行載荷分析（見圖2），第一主成分（PC1）貢獻(xiàn)率高達(dá)91.32%，包含了絕大部分信息，而R7、R9 號傳感器在PC1 上分布最遠(yuǎn)，說明無機(jī)硫化物類（R7）、有機(jī)硫化物類（R9）是不同品種干辣椒粉的主要風(fēng)味物質(zhì)。

圖1 不同品種干辣椒粉電子鼻氣味響應(yīng)值雷達(dá)圖Fig.1 Radar chart of electronic nose response value of different varieties of dried pepper powder

圖2 電子鼻10 個傳感器響應(yīng)值的載荷分析Fig.2 Load analysis of response values of electronic nose’s 10 sensors

2.3 不同辣椒品種干辣椒粉滋味分析

圖3 反應(yīng)了25 個辣椒品種干辣椒粉在酸味、苦味、澀味、鮮味及咸味的變化。由圖3 可知，所有品種的酸味均為負(fù)值；而苦味、鮮味變化較大。通過電子舌數(shù)據(jù)分析軟件將苦味、澀味、鮮味及咸味的味覺值進(jìn)行PCA 分析（見表3），發(fā)現(xiàn)第一、第二主成分累計貢獻(xiàn)率達(dá)到85.92%，說明已包含了滋味品質(zhì)的絕大部分信息。其中，第一主成分特征值較大的是鮮味和咸味，第二主成分特征值較大的是鮮味和苦味，說明不同辣椒品種干辣椒粉在鮮味、苦味、咸味上差異較大。

表3 干辣椒粉滋味的主成分分析Table 3 Main component analysis of the taste of dried chili powder

圖3 不同辣椒品種干辣椒粉味覺值雷達(dá)圖Fig.3 Radar chart of taste value of different pepper varieties’ dried powder

2.4 不同辣椒品種干辣椒粉感官品質(zhì)主成分分析

選擇a*、b*、R7、R9、苦味、鮮味、咸味等7 個感官品質(zhì)變化較大的指標(biāo)進(jìn)行主成分分析（表4）。從表4 中可以看出，25 個辣椒品種干辣椒粉7 個感官指標(biāo)可綜合為3 個主成分，累計貢獻(xiàn)率為86.31%，說明已包含了感官品質(zhì)性狀的絕大部分信息。其中，第一主成分貢獻(xiàn)率為46.37%，特征值為3.24568，該主成分中R9 號傳感器的特征值最高，其次是R7 號傳感器，均由氣味構(gòu)成，因此將第一主成分定義為氣味因子。第二主成分貢獻(xiàn)率為24.12%，特征值為1.68813，該主成分中咸味的特征值最高，因此將第二主成分定義為咸味因子。第三主成分貢獻(xiàn)率為15.83%，特征值為1.10779，該主成分中苦味的特征值最高，因此將第三主成分定義為苦味因子。

2.5 不同辣椒品種干辣椒粉聚類分析

對25 份辣椒品種7 個感官品質(zhì)性狀測試結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換后，采用歐氏距離、組間連接法進(jìn)行系統(tǒng)聚類[3]，結(jié)果如圖4 所示。在歐式距離D=14.5 處，將25 份辣椒品種聚為4 大類群。結(jié)合表5可以看出，第Ⅰ類群有11 個辣椒品種，其特點(diǎn)是在四個類型中a*最高，鮮味最強(qiáng)，香氣最弱；第Ⅱ類群有10 個辣椒品種，其特點(diǎn)是在四個類型中咸味最強(qiáng)，a*較高，鮮味、香氣較強(qiáng)；第Ⅲ類群有3 個辣椒品種，其特點(diǎn)是在四個類型中b*最高，a*最低，苦味、咸味最弱；第Ⅳ類群僅有1 個辣椒品種，其特點(diǎn)是在四個類型中香氣、苦味最強(qiáng)，而b*最低，鮮味最弱。

表5 不同類型色、香、味差異統(tǒng)計Table 5 Statistics of different types of color,fragrance and taste

圖4 25 個辣椒品種色、香、味聚類分析圖Fig.4 Cluster analysis of color,aroma and taste of 25 pepper varieties

2.6 不同辣椒品種干辣椒粉綜合評價

以X1～ X7分別代表標(biāo)準(zhǔn)化的a*、b*、R7、R9、苦味、鮮味、咸味的數(shù)值，依據(jù)表4 的特征值獲得3 個主成分因子得分公式：

表4 干辣椒粉主要感官品質(zhì)的主成分分析Table 4 Principal component analysis of main sensory quality of dried pepper powder

依據(jù)3 個主成分的貢獻(xiàn)率（0.4637、02412、0.1583）計算出感官品質(zhì)綜合得分公式：F=0.4637F1 +0.2412F2+0.1583F3。

根據(jù)上述公式計算出綜合得分（F），對25 份不同辣椒品種干辣椒粉色、香、味品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合評價，其中前10 名的品種如表6 所示，依次是博辣紅帥（P3）、博辣8 號（P7）、紅泰664（P12）、艷椒506（P9）、博辣新紅秀（P22）、CT117（P4）、艷椒465（P2）、17CG2（P28）、艷椒11 號（P6）和15～41（P5）。

表6 干辣椒粉色、香、味品質(zhì)性狀綜合評價Table 6 Comprehensive evaluation of color,aroma and taste quality of dried pepper powder

3 討論與結(jié)論

根據(jù)辣椒種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[23]，辣椒紅熟果色主要有黃、橙黃、橘紅、鮮紅、暗紅和紫紅。本文研究發(fā)現(xiàn)，25 份干辣椒粉L*、a*、b*均為正值，不同品種間數(shù)值有一定差異，變異系數(shù)最大的是b*，其次是a*。崔桂娟等[24]分析了18 種辣椒的表皮色澤，發(fā)現(xiàn)呈色差異主要取決于a*值，產(chǎn)生差異的原因一是實(shí)驗(yàn)選擇的干鮮兩用辣椒主要以紅色為主，二是檢測對象為干辣椒粉，包含有黃色的辣椒種子粉末，而不同品種間辣椒種子含量差異較大。辣椒果實(shí)顏色是由于積累不同類胡蘿卜素組分和含量形成的，包括α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、葉黃素、玉米黃質(zhì)、紫黃質(zhì)、新黃質(zhì)以及辣椒紅素等[25]，今后可以將色澤與成分分析、色澤與加工用途相結(jié)合，構(gòu)建對應(yīng)的評價體系。

電子鼻不能檢測出揮發(fā)性物質(zhì)的具體組分，但可以檢測出樣品整體的特征香氣類型[26]。利用電子鼻分析25 份干辣椒粉的整體風(fēng)味發(fā)現(xiàn)，10 個金屬傳感器對干辣椒粉風(fēng)味響應(yīng)不一，W1S（甲基類）、W1W（無機(jī)硫化物類）、W2S（醇醛酮類）及W2W（有機(jī)硫化物類）傳感器響應(yīng)值變化明顯，通過載荷分析發(fā)現(xiàn)無機(jī)硫化物類、有機(jī)硫化物類是不同品種干辣椒粉的主要風(fēng)味物質(zhì)，且不同品種間具有一定差異。這與紅熟鮮椒[27]的主要風(fēng)味特征有一定的差異，可能的原因一是電子鼻風(fēng)味測定體系不同、二是辣椒干燥中改變了辣椒的風(fēng)味。

電子舌檢測系統(tǒng)通過感應(yīng)待測液體樣品中酸、甜、苦、咸、鮮5 種味覺差異，并用多變量數(shù)據(jù)處理方式將獲得的味覺差異信息綜合起來，從而判別分析不同產(chǎn)品間的口感差異[28]。通過PCA 分析，25 份干辣椒粉的滋味差異主要表現(xiàn)在鮮味、苦味和咸味上。辣椒果實(shí)中含有豐富的維生素和礦物質(zhì)、辣椒素、二氫辣椒素、類胡蘿卜色素，此外辣椒籽中還含有楊梅酮、棟精、堪非黃酮醇等具有抗氧化活性的黃酮類物質(zhì)和龍葵堿、龍葵胺、茄堿及茄邊堿等生物堿[29]，這些物質(zhì)與辣椒表現(xiàn)的滋味還需進(jìn)一步分析。

PCA 是考察多個變量間相關(guān)性的一種統(tǒng)計方法，能將所獲取的多指標(biāo)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換和降維，得出貢獻(xiàn)率最大和最主要的因子。通過PCA 分析，25 個辣椒品種干辣椒粉7 個感官指標(biāo)可綜合為3 個主成分，累計貢獻(xiàn)率為86.31%，第一主成分為R9、R7 號傳感器，第二主成分為咸味，第三主成分為苦味。在歐式距離D=14.5 處，將25 份辣椒品種聚為4 大類群，第Ⅰ類群a*最高，鮮味最強(qiáng)，香氣最弱；第Ⅱ類群咸味最強(qiáng)，a*較高，鮮味、香氣較強(qiáng)；第Ⅲ類群b*最高，a*最低、苦味、咸味最弱；第Ⅳ類群香氣、苦味最強(qiáng)，而b*最低。

在應(yīng)用電子鼻、電子舌傳感器響應(yīng)值評價辣椒的香氣與滋味時，應(yīng)該建立在相同的測試體系上，如取樣量、容器大小、稀釋倍數(shù)、提取時間、儀器參數(shù)等條件都必須相同。同時，感官指標(biāo)數(shù)值的大小與辣椒品質(zhì)的優(yōu)劣并非線性關(guān)系，在今后的研究中，應(yīng)根據(jù)辣椒加工用途（如鮮食、發(fā)酵、制干、油制、工業(yè)提取等）與人工感官評價相結(jié)合，建立辣椒優(yōu)劣與電子分析技術(shù)的辣椒感官評價模型，從而實(shí)現(xiàn)辣椒感官評價電子化。