蓬桂華，陳 菊，殷 勇，李文馨，何建文

（貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所，貴州 貴陽(yáng) 550009)

辣椒（L.）為1年或有限多年生草本植物，原產(chǎn)于墨西哥，明朝末年傳入中國(guó)，至乾隆年間，貴州地區(qū)開(kāi)始栽培并食用辣椒，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期自然選擇，形成了許多品質(zhì)優(yōu)良的地方品種，如大方皺椒、黃平線椒、獨(dú)山線椒、花溪辣椒、遵義朝天椒等。經(jīng)檢測(cè)，貴州地方辣椒品種粗纖維含量在22.99%～44.06%，粗脂肪含量在11.49%～27.46%，蛋白質(zhì)含量在12.81%～22.97%，辣椒素含量在0.28～7.61 mg/g，貴州百宜平面椒干物質(zhì)含量全國(guó)第1（22.2%）、福泉長(zhǎng)線椒維生素C全國(guó)第2（3.500 5 g/kg），優(yōu)良的辣椒品質(zhì)成就了貴州獨(dú)具魅力的辣椒產(chǎn)業(yè)。

在貴州辣椒產(chǎn)業(yè)穩(wěn)固發(fā)展的同時(shí)，人們開(kāi)始關(guān)注貴州辣椒的香味評(píng)價(jià)，蓬桂華等依據(jù)辣椒的色、香、味差異，將25份辣椒品種分為4大類(lèi)群，第Ⅰ類(lèi)群：紅綠色差指標(biāo)（a*）、鮮味最強(qiáng)，香氣最弱；第Ⅱ類(lèi)群：咸味最強(qiáng)，紅綠色差指標(biāo)、鮮味、香氣較強(qiáng)；第Ⅲ類(lèi)群：黃藍(lán)色差指標(biāo)（b*）最強(qiáng)，紅綠色差指標(biāo)、苦味、咸味最弱；第Ⅳ類(lèi)群：香氣、苦味最強(qiáng)，而黃藍(lán)色差指標(biāo)、鮮味最弱；王雪雅等分析了5份貴州名優(yōu)辣椒鮮椒醬的風(fēng)味成分，共檢測(cè)出128種揮發(fā)性成分；李達(dá)等分析了貴州地區(qū)不同品種辣椒粉產(chǎn)品風(fēng)味物質(zhì)差異，發(fā)現(xiàn)雪松烯是貴州辣椒風(fēng)味物質(zhì)中的重要化合物，且在各品種中都有較高的含量；杜勃峰等基于頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（HS-SPME-GC-MS）分析及主成分分析（PCA）綜合評(píng)價(jià)貴州典型辣椒品種香氣品質(zhì)，得出線椒的風(fēng)味最好，其次是平板椒、朝天椒、皺椒，均優(yōu)于米椒。目前對(duì)同一品種，尤其是地理標(biāo)志辣椒品種在不同種植區(qū)域的風(fēng)味變化還少有報(bào)道，本試驗(yàn)以3個(gè)地理標(biāo)志品種及1個(gè)三系雜交品種為試驗(yàn)材料，在統(tǒng)一種苗、統(tǒng)一栽培物資、統(tǒng)一栽培技術(shù)、統(tǒng)一采樣的基礎(chǔ)上，運(yùn)用電子鼻分析技術(shù)探索不同辣椒品種在不同種植區(qū)的整體風(fēng)味差異，以期為解析貴州辣椒風(fēng)味特征提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試品種

地理標(biāo)志辣椒品種有大方皺椒（DF）、黃平線椒（HP）、黃楊小米辣（HY），以三系雜交種黔椒8號(hào)（QJ）為對(duì)照，各品種特性及來(lái)源如表1所示（地理標(biāo)志品種的特征特性通過(guò)“全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志查詢(xún)系統(tǒng)”獲取）。

表1 供試品種特征特性及來(lái)源

1.1.2 儀器設(shè)備

PEN 3型電子鼻（德國(guó)AIRSENSE公司），10根傳感器分別對(duì)一類(lèi)或幾類(lèi)物質(zhì)敏感，詳見(jiàn)表2；DHG9240B立式恒溫鼓風(fēng)干燥箱（杭州聚同電子有限公司）；BSA224S-CW電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；SL-150型高速多功能粉碎機(jī)（浙江永康市松青五金廠）；標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩（紹興市上虞瑞志儀器廠）。

表2 電子鼻傳感器名稱(chēng)與其響應(yīng)物質(zhì)

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照“統(tǒng)一育苗、統(tǒng)一技術(shù)、統(tǒng)一物資、統(tǒng)一采收”原則，分別在3個(gè)地理標(biāo)志辣椒品種的地理標(biāo)志區(qū)域（大方縣：D；黃平縣：H；綏陽(yáng)縣：S）及貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所貴陽(yáng)基地（貴陽(yáng)：G。貴陽(yáng)市花溪區(qū)）種植4個(gè)辣椒品種，播種時(shí)間為2021年5月1—10日，樣品編號(hào)詳見(jiàn)表3。

表3 不同種植區(qū)的辣椒品種編號(hào)

1.2.2 樣品處理

于2021年9月15—30日采收辣椒植株第3層和第4層的紅熟辣椒果實(shí)5 kg，經(jīng)60 ℃熱風(fēng)烘至恒重，去掉果柄粉碎后過(guò)0.25 mm（60目）、0.18 mm（80目）組合篩，取中間的辣椒粉裝于黑色自封袋內(nèi)密封，4 ℃條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 電子鼻檢測(cè)

檢測(cè)方法參照蓬桂華等的方法，略有改動(dòng)：準(zhǔn)確稱(chēng)?。?.0±0.1）g辣椒樣品于50 mL頂空進(jìn)樣瓶中，每個(gè)樣品5次重復(fù)，將樣品在26 ℃環(huán)境中靜置30 min后，開(kāi)始測(cè)定揮發(fā)性風(fēng)味；設(shè)置樣品間隔時(shí)間1 s，清洗時(shí)間60 s，歸零時(shí)間10 s，樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s，測(cè)定時(shí)間70 s，載氣流速200 mL/min，進(jìn)樣流量200 mL/min，傳感信號(hào)在50 s后基本穩(wěn)定，選定采集信號(hào)時(shí)間為60 s。

1.3 數(shù)據(jù)處理

先將16個(gè)辣椒樣品的電子鼻檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA分析，了解樣品彼此間的風(fēng)味差異；再將4個(gè)辣椒品種的樣品分成4個(gè)地域分別進(jìn)行電子鼻檢測(cè)數(shù)據(jù)的PCA分析，了解不同種植地域?qū)苯凤L(fēng)味的影響。每個(gè)樣品選定重復(fù)性較好的3組數(shù)據(jù)為1個(gè)樣本，選定信號(hào)時(shí)間60 s，利用電子鼻自帶分析軟件WinMuster自動(dòng)進(jìn)行PCA分析與載荷（loadings）分析，系統(tǒng)自動(dòng)給出不同樣本間的判別指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同辣椒樣品風(fēng)味比較分析

16個(gè)辣椒樣品風(fēng)味電子鼻檢測(cè)數(shù)據(jù)的PCA分析結(jié)果見(jiàn)圖1。第1主成分（PC1）和第2主成分（PC2）的貢獻(xiàn)率分別為95.67%和3.28%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為98.95%，大于90%，表明2個(gè)主成分已經(jīng)基本代表了樣品的主要信息特征；16個(gè)辣椒樣品的揮發(fā)性風(fēng)味差異在PC1、PC2構(gòu)建的平面上僅有部分樣品分開(kāi)。結(jié)合判別指數(shù)（表4）發(fā)現(xiàn)，16個(gè)辣椒樣品的判別指數(shù)介于0.031～0.991，數(shù)值大于0.8的有39個(gè)，占比32.5%；數(shù)值小于0.8的有81個(gè)，占比67.5%。說(shuō)明有的品種在不同種植區(qū)域的辣椒風(fēng)味差異較大，需要進(jìn)行分類(lèi)別分析。

表4 16個(gè)辣椒樣品電子鼻風(fēng)味檢測(cè)的判別指數(shù)

圖1 不同辣椒樣品風(fēng)味PCA分析

2.2 不同種植區(qū)域?qū)苯凤L(fēng)味的影響

不同種植區(qū)域辣椒樣品電子鼻檢測(cè)數(shù)據(jù)的PCA分析結(jié)果如圖2所示，大方皺椒、黃平線椒、黃楊小米辣、黔椒8號(hào)的第一主成分與第二主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率依次為99.31%、96.37%、99.56%和99.90%，均大于90%，表明第一主成分與第二主成分基本代表了樣品的主要信息特征。

在PC1、PC2構(gòu)建的平面上，大方皺椒（圖2a）在不同的種植區(qū)域彼此分開(kāi)，相互不重疊，說(shuō)明在不同種植區(qū)域大方皺椒的風(fēng)味差異較大；黃平線椒（圖2b）、黔椒8號(hào)（圖2d）2個(gè)品種在大方種植區(qū)域的樣本與其他3個(gè)區(qū)域的樣本分離較遠(yuǎn)，而在黃平、綏陽(yáng)、貴陽(yáng)種植區(qū)的樣本相互重疊，說(shuō)明黃平線椒、黔椒8號(hào)在大方縣種植后的風(fēng)味差異較大；黃楊小米辣（圖2c）在各種植區(qū)域內(nèi)的樣本相互重疊，說(shuō)明黃楊小米辣在不同種植區(qū)域的風(fēng)味差異不大。

圖2 不同種植區(qū)域的辣椒電子鼻風(fēng)味PCA分析

2.3 不同種植區(qū)域?qū)苯凤L(fēng)味影響的載荷分析

通過(guò)對(duì)電子鼻10個(gè)傳感器的響應(yīng)值進(jìn)行載荷分析發(fā)現(xiàn)（圖3），3個(gè)地理標(biāo)志品種在地理標(biāo)志區(qū)域與非地理標(biāo)志區(qū)域的風(fēng)味與對(duì)照品種的結(jié)果一致，第一主成分與第二主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率均大于96%。在第一主成分貢獻(xiàn)率方面，均表現(xiàn)為W1W和W2W傳感器貢獻(xiàn)率較大，其他傳感器集中在起點(diǎn)附近，貢獻(xiàn)率不大；在第二主成分貢獻(xiàn)率方面，均表現(xiàn)為W1S和W2S傳感器貢獻(xiàn)率較大，其他傳感器貢獻(xiàn)率不大。結(jié)合表2可得，辣椒風(fēng)味間的差異主要來(lái)自于無(wú)機(jī)硫化物類(lèi)、有機(jī)硫化物類(lèi)、甲基類(lèi)、醇類(lèi)和醛酮類(lèi)化合物。

圖3 不同種植區(qū)域辣椒風(fēng)味傳感器響應(yīng)值的載荷分析

3 結(jié)論與討論

電子鼻檢測(cè)是分析樣品的整體風(fēng)味信息，通過(guò)PCA、線性判別分析（LDA）等方法分析查找樣品的整體風(fēng)味差異，在產(chǎn)地鑒別方面應(yīng)用廣泛。劉阿靜等利用電子鼻與多元統(tǒng)計(jì)方法，成功區(qū)分4個(gè)產(chǎn)地的當(dāng)歸樣品，正確判別率達(dá)100%；劉元林等利用電子鼻結(jié)合多層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析實(shí)現(xiàn)對(duì)三七主根、支根及產(chǎn)地的定量判別；武珊珊等利用電子鼻及PCA法成功區(qū)別28份云南不同茶區(qū)的曬青毛茶的風(fēng)味；陸寬等研究發(fā)現(xiàn)，電子鼻分析結(jié)果能夠很好地區(qū)分不同品種辣椒發(fā)酵后的風(fēng)味，通過(guò)頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（SPME-GC-MS）技術(shù)共檢出124種不同的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。通過(guò)本研究發(fā)現(xiàn)，10個(gè)傳感器中，W1W、W2W、W1S和W2S對(duì)干辣椒的香氣靈敏度較高、貢獻(xiàn)率較大，與筆者前期研究結(jié)果相一致，說(shuō)明不同品種、不同產(chǎn)地的干辣椒風(fēng)味變化可能與無(wú)機(jī)硫化物類(lèi)、有機(jī)硫化物

類(lèi)、甲基類(lèi)、醇類(lèi)和醛酮類(lèi)化合物有關(guān)。電子鼻結(jié)合PCA法的分析結(jié)果并不能完全區(qū)分不同產(chǎn)地的辣椒樣品，4個(gè)品種中大方皺椒在4個(gè)區(qū)域的風(fēng)味能夠完全區(qū)分，黃楊小米辣在4個(gè)區(qū)域的風(fēng)味完全不能區(qū)分，黃平線椒及黔椒8號(hào)僅大方種植區(qū)能與其他3個(gè)種植區(qū)有區(qū)分，說(shuō)明不同辣椒品種的適應(yīng)性不同，在不同區(qū)域種植后對(duì)風(fēng)味的影響也不同。

電子鼻雖能檢測(cè)出干辣椒的整體風(fēng)味，但在評(píng)價(jià)香氣程度、香氣成分方面還缺少必要的模型支撐。在今后的研究中，應(yīng)加強(qiáng)人工感官評(píng)價(jià)、智能感官評(píng)價(jià)、風(fēng)味成分檢測(cè)（氣相色譜-質(zhì)譜分析，GC-MS）的相互結(jié)合與應(yīng)用，使各類(lèi)型客觀數(shù)據(jù)之間相互印證，解析出對(duì)辣椒風(fēng)味品質(zhì)影響的關(guān)鍵因子，并建立指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，為構(gòu)建辣椒產(chǎn)品品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)體系及辣椒產(chǎn)品風(fēng)味調(diào)配技術(shù)提供理論依據(jù)。