吳 旋，闞曉波，徐懷德，李 梅

（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 陜西楊凌 712100）

辣椒，又稱海椒、辣角，屬于茄科辣椒屬植物，被認(rèn)為是礦物質(zhì)、類胡蘿卜素、維生素A、維生素C 和酚類化合物的良好來源[1]，具有降糖、降脂[2]、鎮(zhèn)痛止癢[3]、消炎抑菌[4]、抗氧化[5]、抗癌[6]等功效。發(fā)酵辣椒是一種傳統(tǒng)的發(fā)酵調(diào)味品，在我國貴州、云南、四川、陜西等地食用廣泛，其味酸辣可口，香氣濃郁，在發(fā)酵過程中，以乳酸菌為主的微生物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，不僅能保留辣椒原有的營養(yǎng)物質(zhì)，還能明顯增加酒石酸、芳樟醇及乙酸乙酯等成分的含量[7-8]，使氨基酸比例趨于平衡，產(chǎn)品風(fēng)味更加突出[9]。

傳統(tǒng)發(fā)酵方式雖加工工藝簡單，但發(fā)酵周期長，結(jié)果不可控[10]。采用純種植物乳桿菌發(fā)酵，不僅能大大縮短發(fā)酵周期，還能提高安全品質(zhì)[11]。韓江雪等[12]采用不同乳酸菌強(qiáng)化接種發(fā)酵辣椒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用發(fā)酵乳桿菌、乳酸片球菌以及植物乳桿菌強(qiáng)化發(fā)酵得到的產(chǎn)品較自然發(fā)酵辣椒產(chǎn)品風(fēng)味品質(zhì)更加突出。賈洪鋒等[13]對比了小米椒與其它辣椒在發(fā)酵時(shí)的風(fēng)味物質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)小米椒發(fā)酵后風(fēng)味物質(zhì)的種類更加豐富，酯和醚類等物質(zhì)所占比例較其它產(chǎn)品有明顯的增大。

目前，對于發(fā)酵辣椒的研究多集中在發(fā)酵條件的優(yōu)化、發(fā)酵菌種的篩選及風(fēng)味物質(zhì)的變化上，而對不同地區(qū)辣椒在發(fā)酵過程中的品質(zhì)差異鮮有研究報(bào)道[14-15]。本文采用純菌種接種發(fā)酵技術(shù)，對陜西、四川、云南3 個(gè)地區(qū)種植的小米椒進(jìn)行發(fā)酵，測定其發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量、pH 值、辣素含量、揮發(fā)性成分和脆度的變化規(guī)律，并對發(fā)酵產(chǎn)品進(jìn)行感官評定。通過比較不同地區(qū)辣椒發(fā)酵產(chǎn)品的品質(zhì)，為小米椒發(fā)酵產(chǎn)品的選擇和工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）由西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供，辣椒樣品選取陜西、四川、云南當(dāng)?shù)胤N植的小米椒。

1.2 儀器與設(shè)備

SPME 手動(dòng)進(jìn)樣手柄、50/30 μm DVB/PDMS萃取頭，美國Supelco 公司；GC-MS-QP2010 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、UV-1750 紫外分光光度計(jì)，島津儀器有限公司；BXM-50VE 立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司；TA-XT 質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro System 公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 植物乳桿菌的活化與擴(kuò)培 培養(yǎng)基制備：參照樊康等[16]的方法制備MRS 固體培養(yǎng)基和MRS 液體培養(yǎng)基；植物乳桿菌的活化與擴(kuò)培：將滅菌完成的MRS 固體培養(yǎng)基進(jìn)行紫外消毒，倒平板，用-80 ℃下保存的純種植物乳桿菌進(jìn)行平板劃線接種，并在37 ℃下恒溫培養(yǎng)24 h，待活化完成后，接種到MRS 液體培養(yǎng)基進(jìn)行擴(kuò)培，最后放入冷凍高速離心機(jī)中離心（轉(zhuǎn)速5 000 r/min，溫度4℃），倒去上清液，再加入無菌生理鹽水，密封放入4 ℃冰箱備用。

1.3.2 辣椒發(fā)酵 工藝流程：新鮮辣椒挑選→洗凈→去蒂→切塊→裝瓶→加水→接種→密封→30℃下發(fā)酵→殺菌→成品→檢驗(yàn)。

操作要點(diǎn)：選用新鮮小米椒，洗去泥土灰塵，去蒂，切成2 m×2 cm 左右小塊。不同地區(qū)小米椒各取4 份，每份30 g，分別放入100 mL 發(fā)酵瓶中，參照賴曉英[17]的發(fā)酵條件進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)發(fā)酵配方為：小米椒∶食鹽水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%）=1∶2，植物乳桿菌接種量6%，白糖添加量4%，恒溫30 ℃發(fā)酵15 d。

1.3.3 發(fā)酵辣椒品質(zhì)指標(biāo)的測定 將陜西辣椒記作SX，四川辣椒記作SC，云南辣椒記作YN，分別測定發(fā)酵第0，5，10，15 天辣椒的亞硝酸鹽含量、pH 值、辣素含量、揮發(fā)性成分及脆度。

1.3.3.1 亞硝酸鹽含量的測定 參照GB 5009.33-2016[18]中的鹽酸萘乙二胺法測定亞硝酸鹽含量。

1.3.3.2 pH 值的測定 使用pH 計(jì)直接測定。

1.3.3.3 辣素含量的測定 采用紫外-可見分光光度法[19]測定辣素含量。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：準(zhǔn)確稱取天然辣椒堿（CAS：404-86-4）25 mg，用甲醇溶解，定容得到1.00 mg/mL 標(biāo)準(zhǔn)貯備液，并稀釋配成質(zhì)量濃度為0.02，0.04，0.06，0.08，0.10，0.12 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以試劑空白做參比，用紫外分光光度計(jì)測定其吸光度 （波長為280 nm），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

樣品中辣素含量測定：稱取5 g 樣品，用甲醇溶解提取辣素，離心后將上清液移至50 mL 容量瓶中，用甲醇定容，振蕩，靜置10 min。用紫外分光光度計(jì)測其吸光度，計(jì)算辣素含量。

艾滋病又稱人類免疫缺陷性的病毒感染(HIV)。艾滋病具有非常強(qiáng)的傳染性,蔓延速度非常快,病死率也非常高。主要的傳播途徑有性接觸傳播、母嬰傳播以及血液傳播。艾滋病如今在全球的蔓延速度非常快,而且近幾年我國艾滋病患者也在直線上升。艾滋病患者的機(jī)會(huì)性感染已經(jīng)高達(dá)百分之九十幾,機(jī)會(huì)性感染是因?yàn)槿梭w的免疫功能下降,寄生在人體中的一些非致病性病原微生物引起的疾病,或者由于機(jī)體對自身環(huán)境中的致病性病原微生物產(chǎn)生容易感染且增加所引起的機(jī)體感染,而正常免疫功能的人對這些微生物一般不會(huì)造成感染。

1.3.3.4 揮發(fā)性成分測定 采用頂空固相微萃取法和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析發(fā)酵辣椒的揮發(fā)性成分[20]。

頂空固相微萃?。悍Q取5.00 g 樣品于15 mL頂空進(jìn)樣瓶中，在40 ℃環(huán)境中平衡30 min，插入裝有50/30 μm DVB /PDMS 萃取頭的手動(dòng)進(jìn)樣手柄，萃取30 min 后，在GC 進(jìn)樣口解吸5 min。

氣相色譜條件：HP-5 石英毛細(xì)管柱 （30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持3 min，以4 ℃/min 升至120 ℃，無保留，以6 ℃/min 升至240 ℃，保持9 min；進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣為He；流速為1.00 mL/min；分流進(jìn)樣，分流比為6∶1。

質(zhì)譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；接口溫度230 ℃；掃描質(zhì)譜范圍為m/z 45～550 u。

1.3.3.5 脆度測定 參考謝靚等[21]的方法利用質(zhì)構(gòu)儀（Texture profile analysis，TPA）測定發(fā)酵辣椒的脆度。

1.3.4 感官評定 成立10 人感官評定小組，對發(fā)酵結(jié)束的產(chǎn)品進(jìn)行觀察品嘗，評價(jià)結(jié)果分為4 個(gè)等級。

評價(jià)方法：稱取5 g 發(fā)酵結(jié)束的樣品于白色器皿中，在自然光線下評價(jià)其形態(tài)、色澤、風(fēng)味和口感，評價(jià)時(shí)要在口中充分咀嚼后咽入，用溫水漱口，按照表1標(biāo)準(zhǔn)[22]進(jìn)行評定。

表1 感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The standard of sensory evaluation

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 2018 軟件作圖，IBM SPSS Statistics 25 統(tǒng)計(jì)軟件分析試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”（±s，n=3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量的變化

由圖1可知，發(fā)酵辣椒的亞硝酸鹽含量在前10 d 內(nèi)急速上升，尤其以四川辣椒上升速度最快，到第10 天左右達(dá)到峰值，隨后開始下降，并在第15 天時(shí)降至2.0 mg/kg 左右。由于發(fā)酵初期植物乳桿菌生長快，發(fā)酵環(huán)境中的pH 值較高，硝酸還原酶活性較強(qiáng)，菌株將辣椒中的硝酸鹽大量還原成亞硝酸鹽，從而亞硝酸鹽含量逐漸達(dá)到最大值；然而隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，植物乳桿菌生物量不斷增大，產(chǎn)酸能力逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)致環(huán)境的pH 值不斷下降，菌株分解亞硝酸鹽的能力增強(qiáng)；同時(shí)植物乳桿菌也可以產(chǎn)生亞硝酸還原酶，進(jìn)一步降解亞硝酸鹽，因此在發(fā)酵中后期亞硝酸鹽含量迅速下降至較低水平并趨于穩(wěn)定[23-24]。亞硝酸鹽作為強(qiáng)致癌物，在腌菜中的限量值為20 mg/kg[25]，應(yīng)盡量避免在含量較高時(shí)期食用。

圖1 不同地區(qū)小米椒經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后亞硝酸鹽含量的變化Fig.1 Changes of nitrite content in pepper fermented by Lactobacillus plantarum from different regions

2.2 辣椒發(fā)酵過程中pH 值的變化

pH 值是衡量辣椒是否發(fā)酵成熟的一個(gè)重要標(biāo)志。由圖2可知，3 個(gè)地區(qū)的辣椒在發(fā)酵過程中pH 值均呈前期迅速下降，5 d 之后逐漸趨于平穩(wěn)的特點(diǎn)，并在第15 天時(shí)發(fā)酵成熟可食用，其中云南辣椒前期下降速度最快，后期較為平緩，陜西辣椒在第15 天時(shí)pH 值降低至3.2 左右，略低于四川和云南辣椒。前期pH 值大幅度下降可能是因?yàn)榧冎参锶闂U菌接種發(fā)酵，快速主導(dǎo)發(fā)酵過程，產(chǎn)生大量乳酸，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，酸度升高，氧氣被耗盡，造成菌株部分死亡從而抑制其進(jìn)一步產(chǎn)酸，導(dǎo)致發(fā)酵后期pH 值下降緩慢[26]。

圖2 不同地區(qū)小米椒經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后pH 值的變化Fig.2 Changes of pH value in pepper fermented by Lactobacillus plantarum from different regions

2.3 辣椒發(fā)酵過程中辣素含量的變化

由圖3可知，3 個(gè)地區(qū)的辣椒在發(fā)酵過程中，前5 d 辣素含量均有下降，在5～10 d 時(shí)由于植物乳桿菌的作用，辣素含量有所上升，到最后5 d 時(shí)辣素含量繼續(xù)下降。對比不同地區(qū)辣椒發(fā)酵過程中的辣素含量的變化，四川辣椒要明顯高于其它2 個(gè)地區(qū)的辣椒，云南辣椒在5～10 d 時(shí)辣素含量快速增加，超過了陜西辣椒，第15 天時(shí)陜西辣椒的辣素含量最低，約為0.15 mg/g。

圖3 不同地區(qū)小米椒經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后辣素含量的變化Fig.3 Changes of capsaicin content in pepper fermented by Lactobacillus plantarum from different regions

2.4 辣椒發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分的變化

如表2所示，3 種發(fā)酵辣椒中共檢測出82 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中酯類18 種，醚類8 種，醇類13 種，醛類6 種，酮類4 種，烯類11 種，烷烴類14種，苯酚類7 種及炔類1 種。從種類上來看，酯類、醇類及烷烴類占比較多，然而在含量上，醇類、醚類及酯類含量更高。

表2 不同地區(qū)辣椒發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分的變化（相對百分含量/%）Table 2 Changes of volatile components of pepper from different regions during fermentation （relative percentage/%）

（續(xù)表2）

（續(xù)表2）

不同地區(qū)辣椒在發(fā)酵過程中其風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量及變化情況都有所不同。四川辣椒的風(fēng)味物質(zhì)中酯類、烷烴和烯烴種類較多，在發(fā)酵過程中酯類和烯烴類的種類明顯增加，烷烴種類卻顯著減少，在第15 天時(shí)數(shù)量降為0，顯然其在發(fā)酵過程中烷烴轉(zhuǎn)化為其它風(fēng)味物質(zhì)；在含量上，四川辣椒的醇類物質(zhì)含量在發(fā)酵過程中明顯增加，由31.92%增長為62.29%，這可能是發(fā)酵過程中植物乳桿菌代謝的結(jié)果；烷烴類含量顯著降低，由34.80%降至0%，其它成分變化較不明顯，表明發(fā)酵前期的風(fēng)味物質(zhì)主要是烷烴，而在發(fā)酵過程中逐漸轉(zhuǎn)化為醚類、烯烴等成分，導(dǎo)致含量下降。陜西辣椒和四川辣椒的風(fēng)味物質(zhì)中在種類及變化上相似，然而其烷烴的種類大幅度增加，由1 種變?yōu)?1 種，烯烴的種類也由2 種變?yōu)?0 種。烷烴類物質(zhì)大多香氣較弱或無氣味[27]，烯烴類物質(zhì)是辣椒風(fēng)味物質(zhì)中種類較多、含量相對較高的化合物[28]，對辣椒風(fēng)味有一定貢獻(xiàn)，如檸檬烯能賦予辣椒好聞的檸檬香味；異松油烯有松木樹脂似的香氣。與其它地區(qū)相比，云南辣椒的風(fēng)味物質(zhì)的種類及含量有所不同，其醇類、酮和酚類物質(zhì)的種類較其它地區(qū)多，其烷烴種類少，并沒有檢出烯烴和炔烴類物質(zhì)。在發(fā)酵過程中云南辣椒風(fēng)味物質(zhì)在含量上變化不大，醚類和醇類物質(zhì)含量極高，約占總量的65%～75%，是主要的風(fēng)味物質(zhì)，其次是醛類物質(zhì)，約占總量的13%，其它風(fēng)味物質(zhì)總含量較低，約占總量的13%。

2.5 辣椒發(fā)酵過程中脆度的變化

辣椒的脆度受辣椒品種、水分分布情況等因素的影響，辣椒在發(fā)酵過程中，微生物會(huì)分泌果膠酶水解果膠，同時(shí)食鹽水會(huì)通過滲透作用使細(xì)胞組織失水，從而軟化組織，使脆度降低。由圖4可知，3 個(gè)地區(qū)的辣椒在發(fā)酵過程中脆度呈直線下降的趨勢，其中云南辣椒脆度下降幅度最大，在第15 天時(shí)其最大承受壓力僅為3 142 g，四川辣椒和陜西辣椒分別為3 695 g 和3 966 g，由此可知，發(fā)酵后陜西辣椒的脆度最好，四川辣椒次之，云南辣椒脆度最差。

圖4 不同地區(qū)小米椒經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后脆度的變化Fig.4 Changes of crispness in pepper fermented by Lactobacillus plantarum from different regions

2.6 感官評定結(jié)果

從表3可以看出，云南、陜西、四川的感官評定的平均分分別是72.20，83.90，71.10，3 種發(fā)酵辣椒的感官評分結(jié)果為陜西>云南>四川，陜西辣椒經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵的產(chǎn)品色澤自然鮮艷，酸度、咸度適中，風(fēng)味濃厚，口感清爽，無論是形態(tài)、色澤還是口感風(fēng)味均優(yōu)于四川、云南辣椒。

表3 不同地區(qū)發(fā)酵辣椒的感官評價(jià)結(jié)果Table 3 Sensory evaluation of fermented pepper from different regions

3 結(jié)論

通過分析陜西、四川、云南3 個(gè)地區(qū)的小米椒在植物乳桿菌發(fā)酵過程中的品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)3 種辣椒的亞硝酸鹽含量和pH 值在發(fā)酵過程中無明顯差異；陜西辣椒經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后其脆度的最大承受壓力要明顯高于其它兩地的發(fā)酵辣椒，在口感上表現(xiàn)為更脆；四川辣椒經(jīng)發(fā)酵后辣素含量最高，其次是云南辣椒、陜西辣椒；發(fā)酵結(jié)束時(shí)陜西辣椒的揮發(fā)性成分種類更多，酯類、醇類的相對含量在第15 天時(shí)明顯高于其它2 個(gè)地區(qū)，其香味更優(yōu)于另外2 個(gè)地區(qū)的辣椒產(chǎn)品；結(jié)合感官評定結(jié)果可知，陜西小米椒經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后口感最佳，發(fā)酵產(chǎn)品最受歡迎，其次是云南小米椒、四川小米椒。本研究為我國傳統(tǒng)的辣椒發(fā)酵制品的開發(fā)提供了一定的理論參考。目前對發(fā)酵辣椒的研究集中在發(fā)酵條件優(yōu)化、風(fēng)味物質(zhì)的變化上，對于發(fā)酵辣椒的生理功效還有待進(jìn)一步研究。