鲊广椒中品质检测方案(感官智能分析)

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2020年第39卷第8期总第342期中 国 酿 造·119研究报告 2020 Vol.39 No.8Serial No.342China Brewing·120Research Report 不同原料对鲊广椒品质的影响 马佳佳，葛东颖，尚雪娇，张振东，袁晓黎，郭 壮* (湖北文理学院食品科学技术学院鄂西北传统发酵食品研究所，湖北襄阳441053) 摘 要：分别以大米和玉米为原料制备鲊广椒，采用电子舌和电子鼻分别对其滋味、风味品质进行评价，并采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对其挥发性风味物质进行测定，探讨不同原料对鲊广椒品质的影响。结果表明，以大米为原料制作的鲊广椒咸味、鲜味和后味A(涩的回味)相对强度显著较高(P<0.05)，而酸味和涩味显著较低(P<0.05)；两种鲊广椒的风味品质及挥发性风味物质的构成差异不显著(P>0.05)；经多元方差分析(MANOVA)发现，以大米和玉米为原料制备的鲊广椒品质存在显著差异(P≤0.05)，经冗余分析(RDA)发现，这种差异主要是由丰度、鲜味、咸味、后味A(涩的回味)、酸味和和味6个滋味指标导致的。 关键词：鲊广椒；大米；玉米；电子舌；电子鼻；气相色谱-质谱；品质 中图分类号：TS261 文章编号：0254-5071(2020)08-0119-04 doi：10.11882/j.issn.0254-5071.2020.08.023 引文格式：马佳佳，葛东颖，尚雪娇，等.不同原料对鲊广椒品质的影响[J].中国酿造，2020，39(8)：119-122. Effect of different raw materials on Zhaguangjiao quality MA Jiajia， GE Dongying， SHANG Xuejiao，ZHANG Zhendong， YUAN Xiaoli， GUO Zhuang* (Northwest Hubei Research Institute of Traditional Fermented Food， College of Food Science and Technology，Hubei University of Arts and Science， Xiangyang 441053， China) Abstract： In order to study the effect of different raw materials on the quality of Zhaguangjiao (a kind of fermented pepper mixed with rice and/or corn)，the taste and flavor profile characterizations of Zhaguangjiao were evaluated by electronic tongue and electronic nose， and the volatile flavor substanceswere determined by GC-MS. The results showed that the relative intensity of salty， umami and aftertaste A (astringent aftertaste) was significantly higherin the Zhaguangjiao made by rice (P<0.05)， whereas the sourness and astringent were significantly lower (P<0.05). There were no significant differ-ences in flavor quality and composition of volatile flavor substances between Zhaguangjiao made by rice and by corn (P>0.05). The results of multi-variate analysis of variance (MANOVA) indicated that there were significant differences in the product quality of Zhaguangjiao made by rice and by corn(P<0.05). Meanwhile， the results of redundancy analysis (RDA) indicated that the differences were mainly caused by six taste indexes including rich-ness， umami， salty， aftertaste A (astringent aftertaste)， sourness and astringent. Key words： Zhaguangjiao； rice； corn； electronic tongue； electronic nose； GC-MS； quality 鲊广椒的制作通常是以大米或玉米面为主要原料，辅以食盐和鲜红辣椒等配料，经微生物室温发酵15~30d而成，因其口感酸辣、香气浓郁而受到广大消费者的喜爱"。我国湖北省、湖南省、贵州省和重庆市大部分地区居民均有制作和食用鲊广椒的习俗俗。由于种植粮食作物的不同，不同地区制作鲊广椒的原料亦不同，使用的原不同，所制作的鲊广椒品质亦可能存在不同。 作为食品品质的重要组成部分，滋味和气味特征在很大程度上决定了消费者对食品的喜好程度度。食品的滋味主要由能溶于水且多不易挥发的物质形成，其阈值比呈味物质高的多，可采用电子舌(electronic tongue，E-tongue)系统对其进行快速的数字化评价。目前，E-tongue在蜂蜜、葡萄酒和橄榄油等食品评价中应用广泛。食品的风味 主要由多种呈香物质综合产生，近年来兴起的电子鼻(electronic nose， E-nose)技术可对挥发性风味物质中的芳香类、烷烃类、有机硫化物和萜类等典型物质类型进行评价四，其结合气相色谱-质谱(gaschromatographic-massspectrometry，GC-MS)技术后更是可对挥发性风味物质中化合物的种类进行进一步解析，目前两者联用技术在红枣、蘑菇和咖啡豆等食品风味品质评价中被广泛应用。尹小庆等采用顶空固相微萃取和GC-MS对2种鲊辣椒的香气物质进行定性定量分析发现，添加二荆条辣椒发酵的鲊广椒中独有的特征香气成分是β-紫罗兰酮，而添加牛角椒的为2-甲基丁酸乙酯、β-月桂烯、(+)-柠檬烯和橙花叔醇。 本研究分别以大米和玉米为原料制备鲊鲊椒，采用电 ( 收稿日 期 ：2 02 0-01-13 修回 日 期：2 02 0 -0 2- 23 ) ( 基金项 目：湖北文理学院教师科研能力培育基金(2017k ypy05 1) ) ( 作者 简介 ： 马佳佳(19 9 9-)，女， 本 科生，研究方向为食品生物技术。 ) ( * 通讯作 者 ： 郭壮(19 84 -)，男，副教授，博士，研究方向为食品生物技术。 ) 子舌、电子鼻分别对鲊广椒的滋味、风味品质进行评价，并结合GC-MS技术对鲊广椒中挥发性风味物质种类和含量进行解析，进而探讨不同原料对鲊广椒品质的影响，以期为后续鲊广椒的产业化推动提供一定依据。 1材料与方法 1.1材料与试剂 10个鲊广椒样品：湖北省襄阳市农户家；大米、玉米和辣椒(二荆条)：市售；阴离子溶液、阳离子溶液、预处理溶液、参比溶液、内部溶液(均为分析纯)：日本Insent公司；氯化钠(分析纯)：国药集团化学试剂有限公司。 1.2仪器与设备 SA 402B电子舌：日本Insent公司；PEN3电子鼻：德国Airsense公司；GCMS-QP2020气相色谱质谱联用仪：日本岛津公司。 1.3试验方法 1.3.1鲊广椒样品制备用菌体的收集 从湖北省襄阳市农户家采集10个鲊广椒样品，分别称取100g鲊广椒样品，加入500 mL去离子水，搅拌均匀，400r/min离心10 min，取上清。上清液经12000 r/min离心10 min，收集菌体并加入20 mL生理盐水振荡均匀，备用。 1.3.2鲊广椒样品的制备 称取750g磨碎的玉米粉和大米粉各10份、分别加入225g切碎辣椒、3.15g花椒、3.15g白胡椒和75g食盐，将1.3.1菌悬液均分为2份并分别添加到玉米粉和大米粉中，搅拌均匀，密封，并在瓶口均匀喷洒3mL白酒封口，于30℃发酵30d。 1.3.3鲊广椒样品滋味品质的测定 样品处理：称取20g鲊广椒样品与80mL超纯水搅拌均匀后静置30 min，抽滤，滤液于常温下经12000 r/min离心10 min，取上清液待用。参照王玉荣等7的测定方法对鲊广椒的酸味、苦味、涩味、鲜味、咸味、后味A(涩的回味)、后味B(苦的回味)和丰度(鲜的回味)进行测定。 1.3.4鲊广椒样品风味品质的测定 样品处理：准确称取20g鲊广椒样品于电子鼻样品瓶中，50℃保温15 min后平衡10 min， 插入电子鼻传感器进行顶空测定。电子鼻参数设置：样品间隔时间90s，自动清洗时间95s，归零时间5 s， 插入时间5 s，测定时间90s，吸气流量230 mL/min，进样流量230 mL/min。数据处理：选定69s、70s和71s时传感器的响应值求平均值，每个样品重复测定5次。 1.3.5鲊广椒中挥发性风味物质的测定 样品处理：准确称取10g鲊广椒样品后放入25mL样品瓶中，60℃预热振荡30 min，平衡5 min， 进样口解吸3 min后直接进入GC-MS分析。GC条件S： SH-Rtx-Wax色谱柱(30 mx2.25 mmx0.25 pm)，进样口温度为250℃；分流进样，分流比为15：1；载气为高纯氦纯(He)(纯度≥99.99%)， 流量为1.2mL/min；升温程序为起始温度35℃，保持5 min，以5℃/min升至60℃，保持8 min，然后以10℃/min升温至200℃，保持5 min。MS条件：电子电离源(electron ion-ization，EL 离子源；离子源温度为220℃；连接口温度为250℃；电子轰击能量为70eV；质量扫描范围为33~450 aum；采集方式为Q3 Scan；采用保留时间和美国国家标准与技术研究院(national institute of standards and technology，NIST)14标准质谱库定性，采用面积归一化法进行定量。 1.3.6统计学分析 采用多变量方差分析(multivariate analysis of variance，MANOVA)、配对t检验和典范对应分析(canonical corre-spondence analysis，CCA)对鲊广椒滋味和风味品质的差异性进行分析；使用冗余分析 (redundancy analysis，RDA)对导致大米和玉米制备鲊广椒品质存在显著差异的关键性指标进行甄别。除RDA使用Cannoco 4.5软件分析外，其他分析均采用Past3软件，使用Origin 2017软件绘制。 2结果与分析 2.1基于电子舌技术鲊广椒滋味品质分析 使用电子舌技术对以大米和玉米为原料制备的鲊广椒滋味品质进行评价，结果见图1。 “*”表示差异显著(P<0.05)：“**”表示差异极显著(P<0.01)；“NS”表示差异不显著(P>0.05)。下同。 图1 以大米和玉米为原料制备的鲊广椒各滋味指标相对强度值的箱型图 Fig.1 Box plot of relative intensity value of each taste indexes ofZhaguangjiao made by rice and corn as raw materials 由图1可知，除后味A(涩的回味)、后味B(苦的回味)和丰度(鲜的回味)3个回味外，5个基本味在两组鲊广椒样品上的相对强度值的极差值均>1。由此可见，不同样品在5个基本味上的差异通过感官鉴评的方法可以予以以区，而3个回味指标的差异则不能通过感官鉴评的方法予以区分。由图1亦可知，以大米为原料制备的鲊广椒的酸味和涩味均显著偏低(P<0.05)，咸味、鲜味和后味A则显著高于玉米(P<0.05)。 2.2基于电子鼻和GC-MS技术鲊广椒风味品质分析 采用电子鼻对以大米和玉米为原料制备的鲊广椒中的典型物质类型进行测定，并使用配对t检验对不同金属传感器之间响应值的差异性进行分析，结果见表1。 表1 以大米和玉米为原料制备的鲊广椒品典型物质类型的差异性分析 Table 1 Difference analysis of typical substance types in Zhaguangjiao made by rice and corn as raw materials 传感器 性能描述 响应值 大米 玉米 P值 W1C 对芳香类物质灵敏 0.21(0.21，0.06~~0.39) 0.19(0.20，0.10~0.30) 0.678 W5S 对氢氧化物灵敏 21.95(17.09，6.20~62.07) 19.21(15.56，9.66~38.88) 0.970 W3C 对氨气、芳香类物质灵敏 0.36(0.36，0.20~0.54) 0.35(0.36，0.26~0.46) 0.791 W6S 对氢气有选择性 1.75(1.46，1.25~3.36) 1.70(1.60，1.36~2.34) 0.427 W5C 对烷烃、芳香类物质灵敏 0.46(0.46，0.26~0.68) 0.44(0.45，0.33~0.58) 0.791 W1S 对甲烷灵敏 72.36(61.02，22.81~176.53) 67.97(58.80，34.58~113.1) 0.791 W1W 对有机硫化物、萜类物质灵敏 34.91(33.05，19.60~55.89) 35.07(33.23，25.9~47.05) 1.000 W2S 对乙醇灵敏 22.47(16.02，6.90~59.47) 20.50(18.00，9.74~36.83) 0.850 W2W 对有机硫化物灵敏 14.86(13.11，9.29~28.03) 14.95(13.74，10.63~23.41) 0.733 W3S 对烷烃类物质灵敏 2.25(1.93，1.54~4.26) 2.08(1.90，1.60~2.98) 0.850 注：0.21(0.21，0.06~0.39)表示平均值(中位数，最小值-最大值)。下同。 由表1可知，虽然10个传感器对不同原料制作的鲊广椒响应值均存在一定的差异，但经配对t检验发现，差异均不显著(P>0.05)。进一步使用GC-MS技术对鲊广椒样品中的挥发性风味物质进行分析，结果见表2。 表2以大米和玉米为原料制备的鲊广椒中挥发性风味物质分析 Table 2 Analysis of volatile flavor substances in Zhaguangjiao madeby rice and corn as raw materials 化合物 大米 玉米 种类数量/ 平均相对 P值 种类数量/ 平均相对 种类 种 含量/% 种 含量/% 酯类 5 31.26 6 32.66 0.734 烃类 18 53.79 20 49.04 0.791 酮类 3 1.83 5 1.44 0.940 酸类 2 0.25 2 0.89 1.000 醛类 1 0.14 3 1.88 0.330 醇类 10 11.19 10 11.61 0.762 其他类 5 2.08 4 2.89 0.623 由表2可知，20个鲊广椒样品中共检测出56种挥发性风味物质，其中酯类、烃类、酮类、酸类、醛类、醇类和其他类化合物分别有6种、20种、5种、3种、3种、11种和8种，其平均相对含量分别为31.96%、51.41%、1.36%、0.57%、1.01%、11.40%和2.29%。由此可知，酯类、醇类和烃类物质是鲊广椒中主要挥发性风味物质。经配对t检验发现，以大米和玉米为原料制备的鲊广椒样品在6类化合物含量上的差异均不显著(P>0.05)。鲊广椒中主要挥发性风味物质共有7种，分别为苯甲酸芳樟酯、D-柠檬烯、杉烯、乙酸乙酯、香叶烯、y-萜品烯和乙醇，其平均相对含量分别为24.43%、22.32%、8.61%、6.29%、5.36%、5.21%和3.96%，进一步对主要挥发性风味物质的相对含量进行比较分析，结果见图2。 由图2可知，经配对t检验发现，以不同原料为分组依 据时，7种挥发性风味物质差异均不显著(P>0.05)。由此可见，不同原料制作的鲊广椒其风味物质的构成不存在差，究其原因可能在于玉米和大米自身挥发性风味物质较少，鲊广椒中的挥发性风味物质主要来源于辣椒、花椒、白胡椒、添加的白酒以及乳酸菌等微生物自身代谢产生的物质，而原料自身对其影响较少。 图2以大米和玉米为原料制备的鲊广椒中主要挥发性风味物质箱型图 Fig. 2 Box plot of main volatile flavor substances in Zhaguangjiaomade by rice and corn as raw materials 2.3鲊广椒产品品质评价 基于典范对应分析的鲊广椒样品空间排布见图3，使用冗余分析对导致品质存在差异的关键性指标进行了甄别，结果见图4. 由图3可知，以大米和玉米为原料制备的鲊广椒在空间排布上呈现出明显的分离趋势，以大米为原料制备的鲊广椒样品分布在第一和第四象限，而以玉米为原料制备的鲊广椒样品则分布在第二和第三象限，且经MANOVA发现，两组样品之间存在显著差异(P<0.05)。由此可知，不同原料制作的鲊广椒品质是存在明显差异的。 图3基于典范对应分析以大米和玉米原料制备的鲊广椒样品空间排布图 Fig.3 Spatial layout of Zhaguangjiao samples made by rice and cornas raw materials based on canonical correspondence analysis 图4 基于冗余分析鲊广椒品质差异关键指标分析 Fig. 4 Analysis of key indexes caused Zhaguangjiao quality differencebased on redundancy analysis 由图4可知，通过对电子和和电子鼻共18个指标进行甄别发现，酸味、涩味、丰度、鲜味、咸味和后味A(涩的回味)6个滋味评价指标与RDA双序图约束轴上的样品有良好的赋值相关，是代表两组鲊广椒总体品质差异的关键评价指标。由图4亦可知，丰度、鲜味、咸味和后味A(涩的回味)位于大米一侧，酸味和涩味则位于玉米一侧，说明不同的指标对两组鲊广椒样品的贡献不同。结合图1可知，正是由于鲜味、后味A(涩的回味)、酸味和涩味存在显著差异，导致了以大米和玉米制备的鲊广椒品质存在显著差异。 3结论 与玉米相比，以大米为原料制作的鲊广椒咸味、鲜味和后味A(涩的回味)相对强度显著较高(P<0.05)，而酸味和涩味显著较低(P<0.05)；两种鲊广椒的风味品质及挥发性风味物质的构成差异不显著(P>0.05)；经多元方差分析发现，以大米和玉米为原料制备的鲊广椒品质存在显著差异(P<0.05)，经冗余分析发现，这种差异主要是由丰度、鲜味、咸味、后味A(涩的回味)、酸味和涩味滋味指标导致的。 ( 参考文献： ) ( [1]李娜 ， 王玉荣，葛东颖， 等 .当 阳 地区鲊广椒中乳酸菌的分离鉴定及其应用[ .中 国酿造，2019，3 8( 2)：3 7- 4 1 . ) ( [ 2 ]刘昕，曾荣妹，韩琳，等.贵州省鲊辣椒质量评价指标分析[].食品与 发酵科技，2018， 5 4(6) ： 10 9-11 3 . ) ( [ 3 ]雷炎，马佳佳，雷敏，等.恩施鲊广椒乳酸菌的分离鉴定及其对挥发性 风味物质的影响[J].中 国酿 造， 2019，3 8( 7)：126 -1 30 . ) ( [ 4 ] 向凡舒 ， 王玉荣，葛东颖，等.湖北夷陵地区鲊广椒中乳酸菌的分离鉴 定及其对产品品 质 的影响[J].食品 科技 ，2019，4 4( 4)： 23 - 29. ) ( [5] PA RVEEN S ， H A F IZ F. 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