剁辣椒发酵过程中滋味物质的变化

罗凤莲，夏延斌,*，欧阳建勋，王 燕，夏晓凤

(1.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.湖南农业大学 国家蔬菜加工技术研发分中心，湖南 长沙 410128；3.湖南省发酵食品工程技术研究中心，湖南 长沙 410128；4.湖南省粮食局，湖南 长沙 410008)

在剁辣椒的腌制发酵过程中其滋味物质是在不断变化的，通过测定滋味物质在发酵过程中的含量，了解滋味物质在发酵过程中的变化及规律，可为剁辣椒发酵前进行辅料调配、工业化生产提供基础。辣椒发酵过程中主要的滋味物质有酸味、甜味、鲜味、咸味、辣味等。酸味物质主要是由于辣椒表面存在的乳酸菌或人工接种的乳酸菌发酵糖类产生乳酸所致。乳酸菌在其生长代谢过程中，能产生有机酸、细菌素、过氧化氢等多种拮抗物质，同时乳酸菌的生长也会受到食盐、酸等的抑制。甜味主要是由于辣椒中存在的糖类物质或调配时添加的糖类所提供的。鲜味则是由于辣椒中的氨基酸和食盐结合形成鲜味或调配时添加味精(MSG)、5’-肌苷酸(5’-IMP)、5’-鸟苷酸(5’-GMP)等其他鲜味物质形成。咸味是由于加入的食盐所提供的，食盐同时还有防止辣椒腐败变质、辅助维持辣椒脆性的作用。辣味主要是由于辣椒中存在的辣椒素类物质，其中辣椒素和二氢辣椒素二者约占辣椒素类物质总量的90%，也提供了约90%的辣感和热感[1]。另外脆度也是反映剁辣椒品质好坏的重要指标之一，可以采用质构仪进行测定。质构分析测试(texture profile analysis，TPA)是模拟人牙齿咀嚼食物，对试样进行两次压缩的机械过程，该过程能够测定探头对试样的压力以及其他相关质地参数[2]。TPA已经广泛应用于许多食品的质构测定，但是在进行食品品质测定时，应采用质构仪测定与感官评定相结合的方法，获得仪器测量和感官测试测量质构时的高度相关性[3]。国外对食品质地的研究，如水果、面包、土豆、肉类、奶酪等已经比较深入[4-7]。国内在这方面的研究也越来越多，如大米[8]、面包[9]、肉制品[10-11]、乳制品、果蔬制品(辣椒[12]、苹果[13]、枣子[14]、番茄[15])等方面。胡璇等[12]研究表明，多片压缩实验测得的最大力Fmax值能基本反应剁辣椒的脆度特性。剁辣椒的脆性越好，感官品质就越好。

本实验以地方特色的五爪朝天椒为主料，食盐为辅料，采用自然发酵制作剁辣椒。因咸味和辣味主要由添加的食盐量和辣椒本身含有的辣椒素类物质含量的高低决定的，在发酵过程中基本没有什么量的变化。所以本研究主要考虑朝天椒在发酵过程中酸味、甜味、鲜味物质含量变化及剁辣椒加工前后脆度的情况，以期为工业化生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

辣椒：朝天椒的栽培品种五爪“簇生椒”，来自湖南省郴州市临武县金江镇大冲乡，又称大冲辣椒。

辣椒素晶体标样(95%纯度)、二氢辣椒素晶体标样(90%纯度) 美国Sigma公司；硫酸铜、酒石酸钾钠、乙酸锌、亚铁氰化钾、盐酸、氢氧化钠、葡萄糖、邻苯二甲酸氢钾、甲醛(分析纯)、甲醇、四氢呋喃(色谱纯)国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

TA- XT plus 质构分析仪 英国Stable Micro System有限公司；Agilent 1100 servies高效液相色谱仪(紫外检测器) 安捷伦科技有限公司；纯水机 Hi-tech Instruments公司；RE5223型旋转蒸发仪 上海沪西分析仪器有限公司；GM-0.33Ⅱ隔膜真空泵 天津市腾达过滤器件厂；FW177中药粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 剁辣椒的生产工艺流程

朝天椒→整理→清洗晾干→剁碎→加盐拌匀→装瓶密封→自然发酵→剁辣椒

1.3.2 剁辣椒处理方法

以朝天椒为原料制成剁辣椒，辣椒的加盐量分别为8%、10%、12%、16%、20%，自然发酵4周，每隔7d测定各指标，每个处理重复2次，结果取平均值。

剁辣椒发酵4周后，采用质构仪测定了不同食盐含量剁辣椒的脆度，并与鲜朝天椒的脆度进行比较。

1.3.3 指标测定

水分的测定采用直接干燥法[16]；还原糖及总糖的测定采用直接滴定法[16]；总酸和氨基酸态氮含量的测定采用电位滴定法[16]；辣椒素和二氢辣椒素含量的测定采用按照GB/T 21266—2007《辣椒及辣椒制品中辣椒素类物质测定及辣度表示方法》[17]标准测定。

脆度的测定[12]：采用多片压缩实验，挑选6片大小一致、厚度均匀的椒片作为测试对象，三正三反，分两排，正反交错排列平铺在实验台上，用P/100柱形探头执行下压测试Fmax(g)，每个样品重复测定6次，结果取平均值。测定参数：探头P/100，测前速率2mm/s，测试速率1mm/s，测后速率10mm/s，压缩比例80%，压力5g，数据采集速率200pps。

1.4 数据分析

利用统计分析软件SPSS17.0对数据方差分析。

2 结果与分析

2.1 新鲜朝天椒中主要滋味物质含量的分析

表1 新鲜朝天椒的主要滋味物质含量Table 1 Contents of main tasty materials in fresh Capsicum annuum var.conoides fruits

新鲜朝天椒的水分、总糖、还原糖、总酸、氨基酸态氮、辣椒素和二氢辣椒素的含量如表1所示。根据王燕[18]检测的一般市售干辣椒粉的辣椒素含量为1.098mg/g，二氢辣椒素含量为0.472mg/g，朝天椒(干样计)的辣椒素和二氢辣椒素含量分别是一般市售干辣椒粉的两倍以上。相对于湖南资兴市碑记乡的碑记大辣椒[19]，其总糖、还原糖的含量要高于碑记大辣椒，而水分含量大大低于碑记大辣椒。产生这样的差距是由于朝天椒的品种差异、产地地形特殊等原因。朝天椒更适合于作为加工型辣椒使用。

2.2 不同发酵时间剁辣椒中总糖含量的变化

总糖含量的高低体现了剁辣椒中甜味特性。由图1可知，剁辣椒的总糖含量在发酵过程中是呈下降趋势的。因为在剁辣椒发酵的过程中，乳酸菌等微生物消耗了一定的糖，所以总糖含量有不同程度地降低。从发酵时间上来看，发酵第1周剁辣椒总糖含量下降趋势明显，剁辣椒的总糖含量与新鲜辣椒存在有显著差异(P＜0.05)，接下来几周下降趋缓，剁辣椒的总糖含量变化无显著差异(P＞0.05)。剁辣椒食盐含量为8%、10%、12%时，随着食盐含量的升高，发酵剁辣椒的总糖含量逐渐升高，因为食盐含量高对乳酸菌的生长有抑制作用，乳酸发酵消耗的总糖要少。剁辣椒食盐含量为16%、20%时，总糖含量随着盐含量的升高而降低，可能是高盐条件下导致辣椒组织成分的溶出，造成测定时辣椒中的总糖含量减少。剁辣椒发酵期间，添加8%食盐的剁辣椒总糖含量最低，与其他食盐含量的剁辣椒总糖含量存在有显著性差异(P＜0.05)。

图1 发酵过程中总糖含量的变化Fig.1 Change in total sugar content in chopped chilli during fermentation

2.3 不同发酵时间剁辣椒中还原糖含量的变化

图2 发酵过程中还原糖含量变化Fig.2 Change in reduce sugar content in chopped chilli during fermentation

还原糖含量的高低亦体现了剁辣椒中甜味特性。由图2可知，剁辣椒的还原糖含量在发酵过程中总体是呈下降趋势的，添加8%食盐的剁辣椒还原糖含量最低，与其他食盐含量的剁辣椒还原糖含量存在有显著性差异(P＜0.05)。从发酵时间和食盐含量上来看，还原糖的变化趋势与总糖基本一致。因为乳酸发酵过程中消耗了还原糖，随着发酵的进行，还原糖含量逐渐降低，而高盐又会抑制乳酸发酵。由表1可知辣椒中的还原糖是总糖主要组成部分，图2也说明剁辣椒在发酵过程中主要消耗利用的是还原糖。

2.4 不同发酵时间剁辣椒中总酸含量的变化

图3 发酵过程中总酸含量的变化Fig.3 Change in total acid content in chopped chilli during fermentation

总酸含量的高低可以反映剁辣椒中酸味物质含量的多少，体现了剁辣椒中酸味特性。由图3可知，发酵过程中，剁辣椒中总酸含量呈上升趋势。从发酵时间上来看，开始发酵至第1周时总酸含量上升较快，剁辣椒的总酸含量与新鲜辣椒存在有显著差异(P＜0.05)，之后上升趋势渐缓，剁辣椒的总酸含量变化无显著差异(P＞0.05)。总酸含量上升是由于乳酸菌发酵产生了乳酸所致，这于钟敏[20]、秦礼康[21]等的研究一致。剁辣椒食盐含量为8%、10%、12%、16%、20%时，随着食盐含量的升高，发酵剁辣椒的总酸含量逐渐降低，因为高盐条件下抑制了乳酸菌的生长，因而产酸量随之下降。剁辣椒发酵期间，添加8%食盐的剁辣椒总酸含量最大，与其他食盐含量的剁辣椒总酸含量之间有显著性差异(P＜0.05)，添加20%食盐的剁辣椒总酸含量最小，与其他食盐含量的剁辣椒总酸含量之间有显著性差异(P＜0.05)。

2.5 不同发酵时间剁辣椒中氨基酸态氮含量的变化

图4 发酵过程中氨基酸态氮含量的变化Fig.4 Change in total amino acid nitrogen content in chopped chilli during fermentation

氨基酸态氮含量可以反映剁辣椒中鲜味物质的多少，体现了剁辣椒中鲜味特性。由图4可知，发酵过程中，剁辣椒中的氨基酸态氮含量是呈上升趋势的。氨基酸态氮含量上升是辣椒含有的蛋白质经微生物及其本身含有的水解酶作用，逐步分解为氨基酸所致。从发酵时间上来看，剁辣椒的氨基酸态氮含量在发酵3、4周左右含量要高于发酵1、2周，两者存在有显著性差异(P＜0.05)。剁辣椒食盐含量为10%、12%、16%、20%时，随着食盐含量的升高，发酵剁辣椒的氨基酸态氮含量逐渐降低，因为高盐条件下抑制了微生物的生长及辣椒本身含有的水解酶的作用所致。剁辣椒发酵期间，添加20%食盐的剁辣椒氨基酸态氮含量最小，与其他食盐含量的剁辣椒氨基酸态氮含量(16%食盐剁辣椒除外)存在有显著性差异(P＜0.05)，而8%食盐含量的剁辣椒的氨基酸态氮含量与其他食盐含量的剁辣椒的氨基酸态氮含量(20%食盐剁辣椒除外)无显著性差异(P＞0.05)。

2.6 不同食盐含量剁辣椒脆度的变化

表2 不同食盐含量剁辣椒的脆度Table 2 Effect of NaCl content on the frangibility of chopped chili

表3 不同食盐含量的剁辣椒脆度的方差分析Table 3 Analysis of variance for the frangibility of chopped chili with different NaCl contents

由表2可知，不同食盐含量腌制的剁辣椒，在发酵4周后其脆度值不同。其中10%的食盐含量的剁辣椒的脆度值最大，12%食盐含量的剁辣椒脆度值最低。通过方差分析表3可知，不同食盐含量条件下的剁辣椒，其脆度之间无显著性差异(P=0.440)。而鲜朝天椒和发酵后的剁辣椒，其脆度之间有极显著性差异。辣椒发酵过程中伴随着组织软化、脆度降低，其原因是由于微生物分泌果胶酶，果胶发生了水解，导致溶解性增加[20,22]。所以朝天椒在制作剁辣椒时，宜于发酵之前添加适量的CaCl2进行保脆[23]。

3 结 论

本实验测定了朝天椒的主要滋味物质含量，水分含量77.24g/100g、总糖含量3.62g/100g、还原糖含量3.25g/100g、总酸含量0.26g/100g、氨基酸态氮含量0.048g/100g、辣椒素含量2.241mg/g(以干样计)、二氢辣椒素含量1.299mg/g(以干样计)。朝天椒作为一种地方特色辣椒，具有水分含量低、味辣，总糖、氨基酸态氮含量高等特点。

不同食盐含量，不同发酵时间下朝天椒剁辣椒的滋味物质含量呈现一定规律性变化。添加8%食盐的剁辣椒乳酸发酵作用最强，消耗的总糖和还原糖、产生的总酸与其他食盐含量剁辣椒之间存在显著性差异(P＜0.05)，但氨基酸态氮含量与其他食盐含量剁辣椒的氨基酸态氮含量(20%食盐剁辣椒除外)无显著性差异(P＞0.05)。在自然发酵3、4周左右，剁辣椒的氨基酸态氮含量要高于自然发酵1、2周，两者存在有显著性差异(P＜0.05)。相比较而言，剁辣椒的乳酸发酵受高食盐含量(10%食盐以上)的影响更大，而分解蛋白质产生氨基酸的微生物及辣椒本身含有的水解酶受到高食盐含量(16%食盐以上)的影响要小。新鲜朝天椒加工成剁辣椒后，脆度值极显著降低，而不同食盐含量的剁辣椒产品之间脆度无显著性差异(P=0.440)。

朝天椒制作剁辣椒时应根据其发酵过程中滋味物质含量变化的特点，发酵前进行适当的甜、酸、鲜味等调配，以获得品质更佳的剁辣椒。

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