《食品科学》：湖南农业大学蒋立文教授、刘洋博士等：不同年份陶坛剁椒在贮藏过程中的品质风味变化

剁辣椒是一种具有区域特色的腌菜及传统调味品，由新鲜辣椒剁碎后经过盐渍发酵加工制成。

陶坛作为我国一种用于发酵食品的传统发酵和食物保存容器，有隔氧避光和形成特有品质风味的优势，在我国传统发酵食品中广泛使用，具有不可复制和模拟的特性，是传统发酵食品工业化升级后特色保存的重要途径，广泛应用于白酒陈酿、蔬菜腌制、酱料发酵等。所以很多发酵食品生产加工企业高度重视陶坛发酵为食品带来的独特风味与口感，其能够结合地域特点形成各自产品特定风味和品质，促进传统产业的传承。

因此，湖南农业大学食品科学技术学院的王宏伟、刘洋*、蒋立文*等人采用某企业陶坛存放1～5 a剁椒样品，使用顶空固相微萃取与气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术，并结合理化指标（总酸、总酯、可溶性无盐固形物、氨基酸态氮含量）与菌落总数测定，对不同年份坛装剁椒挥发性成分及品质进行分析，以找出关键香气成分，得出品质变化规律，旨在为陶坛剁椒生产提供数据基础。

1 不同年份样品感官评价

剁椒感官质量对风味质量和消费者接受度起着至关重要的作用 ，是评价剁椒品质的指标之一。如图1所示，随着年份的增加，样品香气评分不断增加，这可能是由于坛装发酵过程中风味物质的合成。然而，样品的色泽逐年降低，其原因可能是辣椒中含有各种类胡萝卜素 ，在发酵过程中容易发生分解。从组织状态方面来看，3 a以上的样品评分较低，其原因可能是果胶的降解 ，导致剁椒皮肉分离、组织软烂。

2 不同年份样品中可溶性无盐固形物的含量变化

可溶性无盐固形物的含量可以评估发酵的质量，可溶性无盐固形物含量越高，发酵程度相应越高。如图2所示，随着陶坛存放时间的延长，可溶性无盐固形物质量分数呈现上升趋势。其中存放3～4 a的样品可溶性无盐固形物质量分数急剧攀升，由6.64%达到11.64%，可溶性无盐固形物含量的升高可能是由于微生物及内源酶使得剁辣椒细胞壁分解，导致内容物外溢，从而使可溶性固形物含量升高 。可溶性无盐固形物含量显著升高意味着剁辣椒片型完整度的下降，与感官评价中组织状态评分下降相印证。

3 不同年份样品中总酸含量的变化

pH值是重要的理化指标，间接反映了微生物的生命活动情况 ，总酸是剁辣椒盐度控制微生物发酵综合作用的结果。由图3可知，样品pH值在4.31～4.05之间，随发酵的进行pH值不断下降，发酵5 a时达到最低值，发酵过程中酸类物质的释放不仅使体系pH值不断变化，而且在一定程度上还能够维持产品质量。样品总酸含量在1.98～9.45 g/kg之间，变异系数为40.11%，总酸含量从1～4 a随着陶坛发酵时间的延长而不断增加，其中发酵1～3 a的总酸含量显著升高（

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4 不同年份样品中氨基酸态氮含量的变化

氨基酸态氮是反映辣椒滋味品质的指标之一，代表蛋白质分解及鲜味物质生成，在发酵辣椒的滋味形成过程中起着重要作用 。由图4可知，坛装剁椒氨基酸态氮质量分数在0.09%～0.36%之间，变异系数为51.71%；样品的氨基酸态氮含量在1～2 a急剧攀升，2～4 a变化缓慢，4～5 a快速下降，其中4 a样品氨基酸态氮质量分数最高，为0.36%，5 a样品的氨基酸态氮质量分数最低，为0.09%。氨基酸态氮含量升高的原因是在发酵过程中蛋白质被微生物分解 ，产生多种呈味氨基酸和肽类；后续氨基酸态氮含量的急剧下降可能与微生物代谢利用有关。

5 不同年份样品总酯含量的变化

如图5所示，1～5 a陶坛剁椒样品总酯含量在8.44～26.65 g/kg之间，变异系数为38.23%，样品总酯含量在1～2 a显著升高（

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6 不同年份样品中菌落总数的变化

由图6可知，发酵1～4 a样品的菌落总数呈下降趋势，其中发酵1 a样品的菌落总数最多，为4.84（lg（CFU/g）），发酵2 a样品的菌落总数显著下降（

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7 不同年份样品中挥发性成分的变化

通过GC-MS分析5 个样品共检测出8 类、112 种挥发性化合物，其中酸类22 种、醇类12 种、酯类36 种、酮类5 种、醛类9 种、酚类5 种、烃类18 种、其他化合物5 种，其他类物质包括醚类、苯类、吡喃等，但因发酵时间的不同，导致成品挥发性物质组成、含量具有差异。剁椒发酵成品的挥发性风味物质主要由酯类、酸类、醇类、烷烃、烯烃、醚以及少量其他风味化合物所构成，由图7可知，酯类化合物的相对含量最多，为主要挥发性风味物质，其次是酚类和烯烃、烷烃等化合物、原料本身以及发酵过程中产生的酸类和醇类化合物。

表1 不同年份陶坛剁椒挥发性成分和含量

由表1可知，各年份发酵的辣椒共有挥发性成分包括乙酸、芳樟醇、水杨酸甲酯、水杨酸乙酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、月桂酸乙酯、亚油酸乙酯、4-乙基-2-甲氧基苯酚。酸类物质主要是来源于微生物代谢产生以及辣椒本身的酸性物质。酸类物质能赋予剁椒产品独特的爽口感。乙酸在1～5 a剁椒样品中均存在，乙酸由乳酸菌等产酸微生物代谢生成，同时乙酸等酸性物质可以降低剁椒pH值、调控微生物群落结构，起到改善剁椒风味的作用，赋予剁椒特有的酸爽口感。

由于发酵过程中微生物代谢产酸，发酵1 a样品的酸类相对含量最高，达到27.52%，发酵到3 a时样品的酸类物质含量降低，这是因为在1～3 a的发酵过程中，由于底物以及酸的积累和产酸微生物数量减少导致酸类相对含量降低；4 a时样品的酸类物质相对含量增高，这是因为酯类化合物发生酸水解；发酵到5 a时再次降低，这是因为其与醇类物质作用消耗。

醇类是含量较低的挥发性成分，主要由糖和氨基酸代谢生成，大部分挥发性醇类会产生令人愉快的气味。通常具有不饱和结构的醇类阈值相对较低，因此对产品风味的形成贡献较大且大多散发植物清香，反之具有饱和结构的醇类阈值较高，对产品风味贡献较低，但独立存在时，高级饱和醇类物质散发出类似植物香或花脂香的风味特征。陶坛剁椒醇类化合物中芳樟醇、

酯类主要由发酵过程中的酸类与醇类脱水酯化反应和氨基酸降解生成。酯化反应是辣椒腌制过程中的主要化学反应之一，相对分子质量较低的酯类物质能赋予发酵食品芳香气味或特定的水果香味，与食品发酵后产生诱人香气具有重要的关联。陶坛剁椒发酵后酯类化合物大多是脂肪酸酯且以乙酯类化合物为主，例如月桂酸乙酯、棕榈油酸甲酯、亚油酸乙酯等，这类化合物成为辣椒发酵后的特征风味物质。

1～3 a坛装剁椒样品的酯类含量上升，相对含量由35%升到61%左右，4 a时酯类物质相对含量下降至21.93%，到5 a时又再次升高至69%。1～3 a样品酯类物质含量升高的原因是酸类与醇类物质脱水酯化形成酯类，4 a时酯类物质含量的降低是由于酯类在酸性环境中水解形成酸和醇、酚类，发酵到5 a时酯类物质含量再次上升可能是由于外源微生物侵染剁椒，在微生物作用下以及水解逆反应下再次合成酯类。

醛类物质是由剁椒中不饱和脂肪酸在脂肪氧合酶的作用下氧化产生。醛类化合物阈值较低，通常呈现果香及花香味，具有浓厚的香味。陶坛剁椒醛类化合物中(

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范智义等研究发现新鲜朝天椒挥发性物质以萜类化合物为主。芳樟醇、紫罗兰酮是辣椒风味成分整体呈花果香气和木头味的原因，这些萜类除来自辣椒自身代谢产生外，也可能是辣椒果实中的高分子萜类物质（如类胡萝卜素）分解产生，新鲜朝天椒风味物质种类较少、含量较低且气味较为刺激，与发酵辣椒相比风味较为单一。

剁椒中还检测到4-乙基苯酚、4-甲氧基苯酚、4-乙基-2-甲氧基苯酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、丁香酚，其中对4-乙基-2-甲氧基苯酚在各年份剁椒中均有，且含量高（3.63～14.63 μg/g）。此外，还有含硫、醚类、吡喃等其他物质，由于其阈值不同，有些虽微量但也在剁椒风味构成中起着重要作用，这些物质与其他挥发性物质相互混合、相辅相成，共同作用形成了不同年份陶坛剁椒独特的风味。

8 不同年份样品的挥发性物质主成分分析（PCA）

以剁辣椒样品为变量，对辣椒的挥发性成分进行PCA，结果如图8所示。PC1的方差贡献率为66.22%，PC2的方差贡献率为17.77%，累计方差贡献率达到83.99%，能充分体现样本的主要信息。Ct-3、Ct-2和Ct-5的数据点集中在PC2负向端，Ct-1和Ct-4的数据点集中在PC2的正向端，表明各自具有贡献的挥发性成分存在差异。Ct-2与Ct-3样品距离较近，表明这两个样品风味较为相似，Ct-1、Ct-4、Ct-5与Ct-2、Ct-3样品距离较大，表明这3 类剁椒风味差异大。这种情况出现的原因是Ct-2、Ct-3样品的挥发性物质以酯类为主且含量相近，而其他样品每类挥发性物质含量悬殊，差异较大。

9 关键香气成分分析

挥发性化合物的含量不能直接反映陶坛剁椒香气贡献的大小，一般物质的OAV才能更完整地评判陶坛剁椒的整体风味。通常认为OAV≥1的化合物为关键香气化合物，并且值越大则表明该化合物对整体香气构成影响力越大；当0.1＜OAV＜1时，通常认为该物质并非对整体香气起关键作用，但大量研究表明此类物质同样对整体的气味起一定修饰和辅助作用 。通过查阅《化合物嗅觉阈值汇编》 ，查找相应挥发性物质的气味阈值，并计算各挥发性气味物质的OAV，结果如表2所示。5 个样品中有36 个挥发性化合物的OAV＞1，表明这些挥发性物质对陶坛剁椒发酵成品整体香气的构成起重要作用。其中芳樟醇、水杨酸甲酯、水杨酸乙酯、4-乙基-2-甲氧基苯酚的OAV均大于1，且为样品共有的香气组分，说明其对陶坛剁椒成品香气贡献较大，是陶坛剁椒重要的香气物质。

10 不同发酵时间关键香气物质的相关性分析

为进一步确定关键香气物质相互作用与影响，筛选出对陶坛剁椒香气贡献较大的主要香气成分（OAV＞100），共有13 种，并对其进行Spearman相关性分析。如表3所示，异戊酸乙酯与2-甲基丁酸乙酯呈极显著正相关（

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11 不同发酵时间香气物质与品质指标的相关性分析

为研究氨基酸态氮、总酸、可溶性无盐固形物、菌落总数、总酯与香气物质的联系，在表2的基础上进一步进行分析，并应用相关网络图进行可视化。如图9所示，共观察到36 种挥发性物质与氨基酸态氮、总酸、可溶性无盐固形物、菌落总数、总酯之间的180 种相关性，其中正相关80 种，其余为负相关。可溶性无盐固形物与17 种关键香气化合物呈正相关，相比而言氨基酸态氮、总酸、菌落总数与16 种关键香气化合物呈负相关，其原因可能是氨基酸、酸类、微生物等参与香气物质的合成、分解与释放。

结 论

本研究采用HS-SPME-GC-MS技术结合总酸、总酯、氨基酸态氮、可溶性无盐固形物等理化指标以及菌落总数，对1～5 a陶坛发酵剁椒样品的品质及挥发性成分进行了分析，发现1～3 a剁椒样品由于总酸含量升高，微生物生长受到抑制的同时也赋予了剁椒酸爽的口感，总酯积累、氨基酸态氮含量升高使得剁椒滋味更加丰富，品质得到了进一步优化；挥发性成分主要由酸类、醇类、酯类、酚类和少量的醛类、酮类物质组成，不同发酵时间样品的挥发性成分种类和含量均有差异，在1～3 a的发酵过程中主要是酸类与醇类发生化合反应使得酯类物质得以积累，酮、醛、酚物质的动态变化赋予不同年份剁椒特殊风味。陶坛发酵过程有利于剁椒中挥发性成分充分释放以及品质提高，使剁椒的香气更丰富、品质更优，但长时间的发酵（超过3 a）使得剁椒组织发生变化，可以用于加工其他产品。本研究可以为陶坛剁椒的生产与存放提供一定的理论依据，下一步将重点关注发酵过程中微生物群落变化与挥发性成分等指标的相关性研究，为定向精准控制发酵产品的品质提供科学依据。

作者简介

通信作者：

蒋立文，中国民主同盟盟员，教授，博士，硕士生导师 /博士生导师，1995年至今湖南农业大学任教，先后担任食品质量与安全专业负责人、湖南省发酵食品工程技术研究中心主任、食品科学与生物技术湖南省重点实验室主任、湖南农业大学十四届学术委员会委员、食品科学技术学院学术委员会主任等职。主持国家自然科学基金面上项目2 项，湖南省重点研发项目2 项，参与省部级基金项目10 项，项目成果获得省部级科技奖励4 项，制定湖南省地方标准/团体标准6 项。获得授权的国家发明专利20 项。公开发表科研论文100余篇，主编/副主编参与教材编写4 部，专利技术转化4 项。《食品与发酵工业》、《中国酿造》、《轻工科技》杂志编委，Food Chemistry等知名国际期刊的审稿专家，湖南省食品科学技术学会常务理事会成员，湖南省卫生与健康委员会预防医学委员会食品安全专家，湖南省食品安全委员会专家库专家，湖南省食品质量安全技术协会监事长及专家委员会专家。

通信作者：

刘洋，湖南农业大学食品科学技术学院讲师，主要从事食品生物技术领域，对功能性多肽的开发与作用机理、蛋白水解产物中多肽形成途径等方面具有较深入的研究。曾主持国家自然科学青年基金（32001670）、长沙市自然科学基金（kq2007017）,并作为主要执行人参与包括国家重点研发计划（2017YFD0400201）、国家自然科学基金（C200209）、湖南省重点研发计划(2020NK2027)、广东省自然科学基金（S2013040015333）等国家级、省部级项目。共发表SCI、EI文章10余篇，其中以第一作者或通信作者在Journal of agricultural and food chemistry，Journal of functional foods等SCI TOP学术期刊上发表论文4 篇，EI 2 篇，核心中文期刊2 篇。申请国际专利1 项、国家发明专利2 项，其中授权1 项。

第一作者：

王宏伟，硕士研究生。湖南农业大学食品科学技术学院。

本文《不同年份陶坛剁椒在贮藏过程中的品质风味变化》来源于《食品科学》2025年46卷第3期169-178页，作者：王宏伟，刘宏娟，覃业优，徐那，胡嘉亮，袁晓，刘洋，蒋立文。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240415-133。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：王雨婷 ；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、四川轻化工大学食品与酿酒工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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