固相微萃取(SPME)技术能直接从液体或气体样品中收集挥发和非挥发性成分，克服了传统技术样品预处理的缺陷，操作方便简洁。气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术综合GC的高分离能力及MS的高鉴别能力，实现样品的一次性定性、定量分析。电子鼻技术利用金属氧化物半导体气体传感器阵列，迅速响应并识别气味类型。目前，关于鲜辣椒对郫县豆瓣质量的影响鲜见报道。
西华大学食品与生物工程学院的王雪梅、孙文佳和刘平*等人选取5 个不同产地鲜辣椒发酵郫县豆瓣，进行总酸、氨基酸态氮、还原糖、水分、色价、辣度等理化指标的对比，同时将SPME-GC-MS与电子鼻技术相结合，对其进行挥发性风味检测。通过偏最小二乘回归(PLSR)法分析理化指标与风味物质的相关性，并由主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)方法探究样品间的差异并将其区分。通过不同产地鲜辣椒发酵的郫县豆瓣品质的差异性比较，明确不同辣椒原料的加工适应性，以期为不同专用型豆瓣的开发提供理论依据。
1 不同产地辣椒发酵郫县豆瓣的基本指标分析
结果显示，总酸质量分数较高的是毕节二荆条-豆瓣与梓潼二荆条-豆瓣，分别为0.966%、0.954%，在郫县豆瓣发酵过程中涉及的功能菌有米曲霉菌、根霉菌和酵母菌，这些微生物诱导酶和一些代谢途径形成有机酸，或与糖反应生成有机酸，或由米曲霉分泌的蛋白酶将蛋白质水解为氨基酸，由此影响总酸的含量。氨基酸态氮质量分数较高的是毕节二荆条-豆瓣与简阳二荆条-豆瓣，分别为0.273%、0.282%，其反映郫县豆瓣中氨基酸及小分子肽总体水平的重要指标，含量的高低影响郫县豆瓣的品质与整体风味。
梓潼二荆条-豆瓣还原糖质量分数最低，仅为2.948%，还原糖作为发酵微生物的碳源，其含量高低会影响微生物的生长活动，还原糖是由淀粉降解产生的，制曲阶段添加的优势菌种米曲霉所分泌的淀粉酶，能将淀粉不断地转化为糖，进而形成乙醇和有机酸类。5 种不同产地辣椒发酵的郫县豆瓣水分含量均有显着性差异，但均未超过郫县豆瓣标准，适当的水分为微生物发酵提供有利环境。毕节二荆条-豆瓣的色价最高，为0.456。颜色是影响消费者购买意愿的一个重要因素，郫县豆瓣所呈现红褐色一部分来源于甜瓣子，一部分来源于辣椒。辣度依据斯科维尔指数计算得出，由辣椒中的总辣椒素含量高低决定，简阳二荆条-豆瓣辣度最高，为39.693，辣椒素和二氢辣椒素等化合物所营造的辛辣的发酵环境，可能不利于微生物生长。
由此，在发酵条件相同的情况下，郫县豆瓣相关指标的差异与辣椒原料本身的性质密切相关。毕节二荆条-豆瓣的总酸和色价值最高；相反，该两项指标 在朝天二荆条-豆瓣中最低；泸州二荆条-豆瓣的还原糖和水分含量最高，但其氨基酸态氮含量最低；相反的，氨基酸态氮在简阳二荆条-豆瓣中最高，且辣度最高；而梓潼二荆条-豆瓣的辣度、还原糖和水分含量均处于最低水平。郫县豆瓣基本指标的差异是判断何种辣椒适用于加工何种类型产品的依据之一。
1 不同产地辣椒发酵郫县豆瓣的挥发性风味物质种类
如图1A所示，毕节二荆条、泸州二荆条、朝天二荆条发酵的郫县豆瓣，其挥发性风味物质以醇类、醛类、酯类和烃类较多；简阳二荆条、梓潼二荆条发酵的郫县豆瓣，其挥发性风味物质以醇类、酯类和烃类较多。由图1B可知，鉴定出的挥发性风味物质含量为毕节二荆条-豆瓣>朝天二荆条-豆瓣>泸州二荆条-豆瓣>简阳二荆条-豆瓣>梓潼二荆条-豆瓣。其中，毕节二荆条-豆瓣与泸州二荆条-豆瓣分别鉴定出挥发性风味物质100、101 种，其醛类含量较高，分别为795.28、496.49 ng/g；朝天二荆条-豆瓣、简阳二荆条-豆瓣和梓潼二荆条-豆瓣分别鉴定出挥发性风味物质108、92、90 种，其酯类含量较高，分别为488.89、390.18、358.39 ng/g。
由于简阳二荆条-豆瓣辣度较高，梓潼二荆条-豆瓣还原糖含量较少，两者营造的生长环境均不利于微生物发酵产生香气，因此这2 种郫县豆瓣的挥发性风味物质均低于其他3 种辣椒发酵的郫县豆瓣。5 种不同产地辣椒发酵的郫县豆瓣，其挥发性风味物质存在一定的差异性，其中，毕节二荆条-豆瓣与泸州二荆条-豆瓣的主要挥发性风味成分无论从种类上，还是含量上，均有较大的相似之处，但两者与其 他三者之间差别较大。
3 不同产地辣椒发酵郫县豆瓣的挥发性风味物质 GC-MS鉴定结果
结果显示，共检测出176 种挥发性风味物质，其中有41 种共有香气成分。其中，除烷烃外的共有挥发性化合物和非共有但某一郫县豆瓣中含量较高的挥发性风味物质有36 种。
醇类物质主要为郫县豆瓣提供甜香、花果香及些许脂香。芳樟醇、α-松油醇、2,2-二甲基环己醇是5 种辣椒发酵郫县豆瓣中的共有成分，其中，芳樟醇含量最高，具有甜嫩新鲜的花香，似铃兰香气。除了梓潼二荆条-豆瓣外，其他4 种辣椒发酵的郫县豆瓣中均鉴定出苯乙醇，且含量最高，由于苯乙醇能进一步转化为苯乙醛，且鉴定结果中苯乙醛确实存在，由此推断，在梓潼二荆条-豆 瓣中，可能存在苯乙醇且已经被转化。
醛类物质香气浓烈且尖锐，在5 种辣椒发酵的郫县豆瓣中，均检测出苯甲醛、苯乙醛、壬醛、癸醛、柠檬醛及十一醛。苯甲醛具有类似苦杏仁的香味，在毕节二荆条-豆瓣与泸州二荆条-豆瓣中含量最高，分别为237.46、137.20 ng/g。柠檬醛呈浓郁的柠檬香味，在朝天二荆条-豆瓣、简阳二荆条-豆瓣、梓潼二荆条-豆瓣中含量最高，分别为118.00、98.00、88.00 ng/g。苯乙醛、壬 醛、癸醛及十一醛则提供了花香、蜡香和果香香味，使人感到愉悦。
酸类物质或由酯类水解产生，或由细菌活动发酵而成，冰醋酸、8-甲基壬-6-烯酸、垅牛儿酸在5 种辣椒发酵的郫县豆瓣中均有检出。酯类物质的特点是种类多，但含量低。水杨酸甲酯、邻苯二甲酸二异丁酯、乙酸十五酯、棕榈酸甲酯、软脂酸乙酯和亚油酸甲酯为5 种辣椒发酵郫县豆瓣中的 共有成分。棕榈酸甲酯在泸州二荆条-豆瓣、朝天二荆 条-豆瓣和梓潼二荆条-豆瓣中含量最多，分别为21.20、130.01、78.11 ng/g。毕节二荆条-豆瓣中，含量最多的是具有清甜水果香气的甲酸辛酯；简阳二荆条-豆瓣中，含量最多的是软脂酸乙酯，呈微弱蜡香和奶油香气。
烷烃类物质大多香气较弱或无气味，对郫县豆瓣呈香无太大贡献。但烯烃类物质是辣椒风味物质中种类较多、含量相对较高的化合物，对郫县豆瓣风味有一定贡献。5 种辣椒发酵的郫县豆瓣中均检测出(+)-柠檬烯、β-榄香烯、长叶烯和反式石竹烯，其中(+)-柠檬烯含量最高，能赋予郫县豆瓣好闻的柠檬香味；反式石竹烯具 有淡的丁香似香味，还能提供木香与辛香。
酮类物质一般具有花香和果香香味，4-氧代异佛尔酮、大马士酮、植酮在5 种辣椒发酵的郫县豆瓣中均有检出，大马士酮具有强烈的类似玫瑰的芳香。除毕节二荆条-豆瓣外，其余4 种郫县豆瓣中均检测出β-紫罗酮，且含量较高，其赋予郫县豆瓣紫罗兰芳香。毕节二荆条-豆瓣中，6,10-二甲基-5,9-十一双烯-2-酮含量最高，为22.93 ng/g，为郫县豆瓣增添水果香味。在5 种辣椒发酵的郫县豆瓣中均检测出2,5-二甲基吡嗪和2-乙酰基吡咯，这2 种物质为郫县豆瓣提供酱香味和烤土豆香味。
醚类、酚类及其他类物质种类较少，含量较低。愈创木酚、4-乙基-2-甲氧基苯酚的生成与辣椒有关。十四醛三聚物为5 种辣椒发酵的郫县豆瓣中共有物质，赋予郫县豆瓣油脂香、鸢尾花香及桃子香气。
通过SPME-GC-MS对5 种不同产地二荆条辣椒发酵的郫县豆瓣进行挥发性风味物质检测，从物质种类上看：毕节二荆条-豆瓣、泸州二荆条-豆瓣、朝天二荆条-豆瓣中，醇类、醛类、酯类和烃类种类较多;简阳二荆条-豆瓣、梓潼二荆条-豆瓣中，醇类、酯类和烃类种类较 多。从物质含量上看:醛类物质在毕节二荆条-豆瓣与泸 州二荆条-豆瓣中含量较高；酯类物质在朝天二荆条-豆瓣、简阳二荆条-豆瓣和梓潼二荆条-豆瓣中含量较高。
4 5 种郫县豆瓣理化指标与挥发性风味物质的相关性分析
如图2所示，以理化指标作为自变量X，可解释的X变量方差贡献率PC1为30%、PC2为35%，以风味指标作为因变量Y，可解释的Y变量方差贡献率PC1为56%、PC2为16%，对X、Y变量解释良好，表明理化指标与风味指标具有一定的相关性。
5 种不同产地辣椒发酵的郫县豆瓣样品，沿PC1明显区分开来。样品1与理化指标总酸、水分、色价及风味化合物V1、V3～V13、V16～V17、V22～V27、V30、V35～V36有较强相关性(相关载荷量>0.5)，表示毕节二荆条-豆瓣颜色饱满、呈典型的红褐色，总酸、水分分值较高，挥发性风味物质种类较多、数量较大，集中在醇类、醛类、酸类、烯烃类，说明毕节二荆条水分充足的发酵环境适合微生物生长，进而产生有机酸代谢物与挥发性香气物质。样品2与理化指标还原糖及风味化合物V9、V10相关性好，说明泸州二荆条-豆瓣还原糖含量较高、醛类物质含量较高，还原糖作为碳源被微生物利用，经过一定的代谢途径产生醛类物质，如柠檬醛、十一醛，赋予郫县豆瓣柠檬、橙皮香味。
样品3与风味化合物V18、V20、V33相关性好，表明朝天二荆条-豆瓣中酯类物质与4-乙基-2-甲氧基苯酚含量较高，赋予其乳制品香味及香辛料味。样品4与理化指标氨基酸态氮及风味化合物V31有较强相关性，说明简阳二荆条-豆瓣氨基酸态氮含量较高，即氨基酸与小分子肽含量较高，而2-乙酰基吡咯可通过甘氨酸或异亮氨酸与还原糖发生美拉德反应生成。样品5与风味化合物V19、V31相关性好，说明梓潼二荆条-豆瓣中软脂酸乙酯、2-乙酰基吡咯含量较高，赋予其微弱蜡香及烤面包香味。
5 不同产地辣椒发酵郫县豆瓣的风味区分度分析
5.1 不同产地辣椒发酵的郫县豆瓣PCA
由图3可知，PC1和PC2的贡献率分别为98.41%和1.40%，前2 种主成分的累计贡献率达99.81%，大于85%，因此，前2 种主成分提供了充足的样本信息，PCA能够在一定程度上区分不同产地辣椒发酵郫县豆瓣的风味，且朝天二荆条-豆瓣、梓潼二荆条-豆瓣和简阳二荆条-豆瓣之间差异较大，但毕节二荆条-豆瓣与泸州二荆条-豆瓣仍存在部分重叠，不能很好地区分，这一点与GC-MS鉴定结果相吻合。为进一步区分样品，需进行LDA，以提高分类精度。
5.2 不同产地辣椒发酵的郫县豆瓣LDA
由图4可知，LD1和LD2的贡献率分别为98.78%和0.57%，前2 种主成分的累计贡献率达99.35%，大于85%，简阳二荆条-豆瓣与梓潼二荆条-豆瓣距离较近、有轻微的接触，表明2 种样品气味相似；除此以外，其他样品明确分开，因此LDA能够区分不同产地辣椒发酵郫县 豆瓣的风味，区分效果比PCA更好。
电子鼻对样品的区分结果与PLSR分析结果相吻合。在分析时，可以结合使用PCA与LDA 2 种方法，既可以解决PCA对不同类别样品的不敏感，又可弥补LDA算法中的小样本，可以得到更好的分类效果。因此，在评定不同产地辣椒发酵郫县豆瓣的挥发性成分时，应综合2 种方法进行分析。
综上所述，毕节二荆条-豆瓣与泸州二荆条-豆瓣在挥发性风味成分在种类和含量上，均有较大的相似之处，但两者与其他三者之间差别较大，这一点与电子鼻PCA结果吻合。由于两者有较多重合部分，分离效果欠佳，故通过LDA进行进一步分析，LDA将5 个样品很好地进行了区分；针对稍有接触的简阳二荆条与梓潼二荆条发酵的郫县豆瓣样品，单独做LDA，发现两者能够实现很好地分离。由此证明，电子鼻PCA与LDA方法能很好地区分5 种不同产地二荆条辣椒发酵的郫县豆瓣样品。
结 论
将5 种不同产地二荆条辣椒发酵郫县豆瓣的理化指标与挥发性风味物质进行PLSR分析，发现毕节二荆条-豆瓣颜色更为饱满，具有典型的红褐色，且风味物质较多；泸州二荆条-豆瓣还原糖含量较高，在酿造老豆瓣时，更利于微生物生长，从而产生香气；朝天二荆条-豆瓣酯类物质和4-乙基-2-甲氧基苯酚含量较高；简阳二荆条-豆瓣辣味较大，且氨基酸态氮含量较高，为美拉德反应生成风味物质提供充足的原材料；梓潼二荆条-豆瓣风味物质含量适中，颜色稍浅、辣味较小。故在实际生产当中，选用毕节二荆条作为发酵原材料，或增加该辣椒的比例和用量，有助于增加郫县豆瓣红亮的色泽，并使风味物质更加丰富；选用简阳二荆条，则可提高郫县豆瓣的辣味，而梓潼二荆条辣味较低，适合喜欢微辣口味的人群；追求酯香浓郁感受，可以选择朝天二荆条；还原糖含量较高的泸州二荆条-豆瓣与氨基酸态氮含量较高的简阳二荆条-豆瓣，均有生成丰富风味物质的基础，可用于酿造浓郁香醇的老豆瓣。
本研究利用SPME-GC-MS测定5 种不同产地辣椒发酵的郫县豆瓣的挥发性风味物质及其种类与含量，同时采用电子鼻结合PCA与LDA方法对其进行有效区分，并通过分析品质指标之间的差异，提出按不同产地及产品特性选择辣椒原材料发酵郫县豆瓣的观点以及理论依据。
