25 个干辣椒品种色、香、味品质差异评价

蓬桂华，王永平，李文馨，孙小静，陆 敏

（贵州省农科院辣椒研究所，贵州贵阳 550009）

贵州是辣椒种植大省，2020 年种植面积达545 万亩，预计产量700 万吨，产值约230 亿元，交易额达720 亿元[1]，辣椒已经成为贵州决胜脱贫攻坚的主导产业之一。

贵州辣椒“香辣协调、品味温纯”，围绕着辣椒品质，科研人员开展了大量研究工作。巩雪峰等[2]对109 份辣椒种质资源的辣椒素、色价、总糖及干物质进行分析与评估；蓬桂华等[3]分析了贵州93 份辣椒资源的辣椒素、粗纤维、粗脂肪、蛋白质等品质，并运用隶属函数对辣椒品质进行分类；王雪雅等[4]分析了5 个贵州地方辣椒品种的果实品质、质构及挥发性成分；Gruber 等[5]分析了云南9 种青椒的维生素C、类胡萝卜素及总酚含量；张建等[6]分析了贵州遵义辣椒矿质元素（K、Ca、Mg、P、S、Fe、Mn、Zn、Cu、Mo、Ni、Co）与辣椒品质相关性。以上研究解析了不同辣椒品种间理化指标的差异，为辣椒品质评价提供了科学依据。但是，基于智能感官分析技术整体分析辣椒色、香、味品质差异的研究较少，尤其是在流通量较大的辣椒干上。

智能感官分析技术在食品风味比较与评价[7-11]、溯源与质量分级[12-15]、掺伪鉴别[16-18]等领域已经得到广泛应用。本研究以湖南省农科院、云南省农科院、四川省农科院、贵州省农科院辣椒研究所选育的干鲜两用辣椒品种为对象，利用测色仪、电子鼻、电子舌等现代电子设备分析不同辣椒品种整体的色、香、味差异，并进行评价，以期为不同品种、不同产地辣椒干整体感官差异与评价提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

辣椒 共25 个品种（详见表1），由湖南省农科院、云南省农科院、四川省农科院、贵州省农科院辣椒研究所提供，于2018 年定植于贵州省农科院辣椒研究所官庄基地；有机肥 有机质≥45%，水分≤30%，贵州稼欣康盛生物科技有限公司；硫酸钾型复合肥（N-P2O5-K2O=15:15:15）山东史丹利化肥股份有限公司。

表1 25 份辣椒品种基本信息Table 1 Basic information of 25 pepper varieties

HunterLab UltraScan PRO 台式测色仪 美国亨特立公司；PEN 3 电子鼻 德国Airsense 公司；SA402B电子舌 日本Insent 公司；FA2004 电子分析天平上海良平仪器仪表有限公司；DHG-9240A 电热鼓风干燥箱 上海煜南仪器有限公司；KQ-700DB 超声波清洗机 昆山市超声仪器有限公司；SL-150 高速多功能粉碎机 浙江省永康市松青五金厂；标准检验筛 绍兴市上虞瑞志仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备 所有辣椒品种定植于贵州省农科院辣椒研究所官庄基地，随机排列，不设重复。定植前，每亩地施入有机肥100 kg，史丹利复合肥50 kg，厢面宽80 cm，沟宽40 cm，厢面双沟定植，每穴定植1 株，株距40 cm，每个品种定植200 株。采收第三、四层充分老熟且无病虫害的果实，经60 ℃热风烘至恒重，去掉果柄粉碎，过20 和40 目组合筛，取40 目筛上面的样品装入黑色自封袋内，4 ℃保存备用。

1.2.2 色泽测定方法 采用色差仪进行测定，选择大孔径RSIN-包括镜面反射模式，经光阱、白板校准。在小样品杯中放入制备的辣椒粉，测定L*、a*、b*值，每个样品三次重复。依据a*、b*值计算综合色度指标色度角H=tan-1（b*/a*）和饱和度

1.2.3 香味测定方法 采用电子鼻进行测定，其金属传感器类型及特异性响应气体类型[20]依次为W1C/R1（芳香成分）、W5S/R2（氮氧化合物）、W3C/R3（氨类和芳香型化合物）、W6S/R4（氢气）、W5C/R5（烷烃芳香成分）、W1S/R6（甲基类）、W1W/R7（无机硫化物）、W2S/ R8（醇类与醛酮类）、W2W/R9（有机硫化物）、W3S/R10（烷烃）。准确称取辣椒样品（2.0±0.1 ）g 于50 mL 顶空瓶中，于26 ℃环境中静置30 min 后，将电子鼻探头插入顶空瓶，测定挥发性物质，三次重复。电子鼻参数设置为：样品间隔时间1 s，清洗时间60 s，归零时间10 s，样品准备时间5 s，测定时间70 s，载气流速200 mL/min，进样流量为200 mL/min。传感信号50 s 后基本稳定，选定采集信号时间69 s。测定结果利用电子鼻软件Winmuster进行响应值（G/G0）与贡献率（Loading）分析。

1.2.4 滋味检测方法 采用电子舌进行测定，其AAE、CT0、CA0、C00 和AL1 传感器响应特性对应鲜味、咸味、酸味、苦味和涩味。称取样品（20.0±0.1）g于三角瓶中，按照5 倍稀释法加入蒸馏水100 mL，超声波处理（条件）30 min，三层纱布过滤，将滤液分别装入电子舌专用烧杯中，三次重复。酸、苦、涩、鲜、咸等五味采用Sample_Measurement（2 steps_washing）程序测定，平行测定2 次。电子舌检测结果利用Taste analysis application 软件转化出滋味味觉值，以参比液作为对照（Interpolating addition process）进行数值修正，选择Foodstuff Evaluation.ece 进行味觉值转换，并进行主成分分析（principal component analysis，PCA）。

1.3 数据处理

每个品种三次重复，取平均值进行计算；采用WPS 教育进行数据整理；应用Origin 2018 进行绘图及主成分分析,IBM SPSS Statistics 20.0 进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同辣椒品种干辣椒粉色泽分析

在国际照明委员会（CIE）的CIE1976L*，a*，b*色度系统中，L*值表示光泽的明亮度，L*值越大，亮度越高；a*值为色度中的红绿色差指标，正值越大，红色越深；b*值表示色度中的黄蓝色差指标，正值越大，黄色越深[21]；H 为色调参数中的色度角，变化幅度0～180 之间，H＜50 时，H 值越小，红色越深[19]；C 为饱和度，又称纯度，表示含色的多少，低饱和度意味着色泽稀疏暗淡，高饱和度则表示饱满、强烈的颜色[22]。25 份辣椒粉的色泽如表2 所示，L*在51.15～58.51之间，最高的品种为P13，最低的品种为P3；a*在24.43～31.02 之间，最高的品种为P12，最低的品种为P15；b*在25.74～36.31 之间，最高的品种为P13，最低的品种为P30；H 在43.37～53.76 之间，红色最深的品种为P3，最淡的品种为P13，这与表1 中P13 为橘红色相一致；C 值在36.98～45.98 之间，最高的品种为12，最低的品种为P30。五个色泽指标变异系数依次为b*＞a*＞C＞H＞L*，说明品种之间的色泽差异主要表现在b*和a*上。

表2 不同辣椒品种色泽统计Table 2 Statistics of color of different peppers

2.2 不同辣椒品种干辣椒粉气味分析

图1 反应了25 个辣椒品种干辣椒粉在69 s 处的气味强度（G/G0）。由图1 可知，R6 甲基类、R7 无机硫化物类、R8 醇醛酮类、R9 有机硫化物类传感器响应值变化明显。通过电子鼻数据软件对10 个传感器进行载荷分析（见图2），第一主成分（PC1）贡献率高达91.32%，包含了绝大部分信息，而R7、R9 号传感器在PC1 上分布最远，说明无机硫化物类（R7）、有机硫化物类（R9）是不同品种干辣椒粉的主要风味物质。

图1 不同品种干辣椒粉电子鼻气味响应值雷达图Fig.1 Radar chart of electronic nose response value of different varieties of dried pepper powder

图2 电子鼻10 个传感器响应值的载荷分析Fig.2 Load analysis of response values of electronic nose’s 10 sensors

2.3 不同辣椒品种干辣椒粉滋味分析

图3 反应了25 个辣椒品种干辣椒粉在酸味、苦味、涩味、鲜味及咸味的变化。由图3 可知，所有品种的酸味均为负值；而苦味、鲜味变化较大。通过电子舌数据分析软件将苦味、涩味、鲜味及咸味的味觉值进行PCA 分析（见表3），发现第一、第二主成分累计贡献率达到85.92%，说明已包含了滋味品质的绝大部分信息。其中，第一主成分特征值较大的是鲜味和咸味，第二主成分特征值较大的是鲜味和苦味，说明不同辣椒品种干辣椒粉在鲜味、苦味、咸味上差异较大。

表3 干辣椒粉滋味的主成分分析Table 3 Main component analysis of the taste of dried chili powder

图3 不同辣椒品种干辣椒粉味觉值雷达图Fig.3 Radar chart of taste value of different pepper varieties’ dried powder

2.4 不同辣椒品种干辣椒粉感官品质主成分分析

选择a*、b*、R7、R9、苦味、鲜味、咸味等7 个感官品质变化较大的指标进行主成分分析（表4）。从表4 中可以看出，25 个辣椒品种干辣椒粉7 个感官指标可综合为3 个主成分，累计贡献率为86.31%，说明已包含了感官品质性状的绝大部分信息。其中，第一主成分贡献率为46.37%，特征值为3.24568，该主成分中R9 号传感器的特征值最高，其次是R7 号传感器，均由气味构成，因此将第一主成分定义为气味因子。第二主成分贡献率为24.12%，特征值为1.68813，该主成分中咸味的特征值最高，因此将第二主成分定义为咸味因子。第三主成分贡献率为15.83%，特征值为1.10779，该主成分中苦味的特征值最高，因此将第三主成分定义为苦味因子。

2.5 不同辣椒品种干辣椒粉聚类分析

对25 份辣椒品种7 个感官品质性状测试结果进行标准化转换后，采用欧氏距离、组间连接法进行系统聚类[3]，结果如图4 所示。在欧式距离D=14.5 处，将25 份辣椒品种聚为4 大类群。结合表5可以看出，第Ⅰ类群有11 个辣椒品种，其特点是在四个类型中a*最高，鲜味最强，香气最弱；第Ⅱ类群有10 个辣椒品种，其特点是在四个类型中咸味最强，a*较高，鲜味、香气较强；第Ⅲ类群有3 个辣椒品种，其特点是在四个类型中b*最高，a*最低，苦味、咸味最弱；第Ⅳ类群仅有1 个辣椒品种，其特点是在四个类型中香气、苦味最强，而b*最低，鲜味最弱。

表5 不同类型色、香、味差异统计Table 5 Statistics of different types of color,fragrance and taste

图4 25 个辣椒品种色、香、味聚类分析图Fig.4 Cluster analysis of color,aroma and taste of 25 pepper varieties

2.6 不同辣椒品种干辣椒粉综合评价

以X1～ X7分别代表标准化的a*、b*、R7、R9、苦味、鲜味、咸味的数值，依据表4 的特征值获得3 个主成分因子得分公式：

表4 干辣椒粉主要感官品质的主成分分析Table 4 Principal component analysis of main sensory quality of dried pepper powder

依据3 个主成分的贡献率（0.4637、02412、0.1583）计算出感官品质综合得分公式：F=0.4637F1 +0.2412F2+0.1583F3。

根据上述公式计算出综合得分（F），对25 份不同辣椒品种干辣椒粉色、香、味品质性状进行综合评价，其中前10 名的品种如表6 所示，依次是博辣红帅（P3）、博辣8 号（P7）、红泰664（P12）、艳椒506（P9）、博辣新红秀（P22）、CT117（P4）、艳椒465（P2）、17CG2（P28）、艳椒11 号（P6）和15～41（P5）。

表6 干辣椒粉色、香、味品质性状综合评价Table 6 Comprehensive evaluation of color,aroma and taste quality of dried pepper powder

3 讨论与结论

根据辣椒种质资源描述规范和数据标准[23]，辣椒红熟果色主要有黄、橙黄、橘红、鲜红、暗红和紫红。本文研究发现，25 份干辣椒粉L*、a*、b*均为正值，不同品种间数值有一定差异，变异系数最大的是b*，其次是a*。崔桂娟等[24]分析了18 种辣椒的表皮色泽，发现呈色差异主要取决于a*值，产生差异的原因一是实验选择的干鲜两用辣椒主要以红色为主，二是检测对象为干辣椒粉，包含有黄色的辣椒种子粉末，而不同品种间辣椒种子含量差异较大。辣椒果实颜色是由于积累不同类胡萝卜素组分和含量形成的，包括α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、叶黄素、玉米黄质、紫黄质、新黄质以及辣椒红素等[25]，今后可以将色泽与成分分析、色泽与加工用途相结合，构建对应的评价体系。

电子鼻不能检测出挥发性物质的具体组分，但可以检测出样品整体的特征香气类型[26]。利用电子鼻分析25 份干辣椒粉的整体风味发现，10 个金属传感器对干辣椒粉风味响应不一，W1S（甲基类）、W1W（无机硫化物类）、W2S（醇醛酮类）及W2W（有机硫化物类）传感器响应值变化明显，通过载荷分析发现无机硫化物类、有机硫化物类是不同品种干辣椒粉的主要风味物质，且不同品种间具有一定差异。这与红熟鲜椒[27]的主要风味特征有一定的差异，可能的原因一是电子鼻风味测定体系不同、二是辣椒干燥中改变了辣椒的风味。

电子舌检测系统通过感应待测液体样品中酸、甜、苦、咸、鲜5 种味觉差异，并用多变量数据处理方式将获得的味觉差异信息综合起来，从而判别分析不同产品间的口感差异[28]。通过PCA 分析，25 份干辣椒粉的滋味差异主要表现在鲜味、苦味和咸味上。辣椒果实中含有丰富的维生素和矿物质、辣椒素、二氢辣椒素、类胡萝卜色素，此外辣椒籽中还含有杨梅酮、栋精、堪非黄酮醇等具有抗氧化活性的黄酮类物质和龙葵碱、龙葵胺、茄碱及茄边碱等生物碱[29]，这些物质与辣椒表现的滋味还需进一步分析。

PCA 是考察多个变量间相关性的一种统计方法，能将所获取的多指标信息进行转换和降维，得出贡献率最大和最主要的因子。通过PCA 分析，25 个辣椒品种干辣椒粉7 个感官指标可综合为3 个主成分，累计贡献率为86.31%，第一主成分为R9、R7 号传感器，第二主成分为咸味，第三主成分为苦味。在欧式距离D=14.5 处，将25 份辣椒品种聚为4 大类群，第Ⅰ类群a*最高，鲜味最强，香气最弱；第Ⅱ类群咸味最强，a*较高，鲜味、香气较强；第Ⅲ类群b*最高，a*最低、苦味、咸味最弱；第Ⅳ类群香气、苦味最强，而b*最低。

在应用电子鼻、电子舌传感器响应值评价辣椒的香气与滋味时，应该建立在相同的测试体系上，如取样量、容器大小、稀释倍数、提取时间、仪器参数等条件都必须相同。同时，感官指标数值的大小与辣椒品质的优劣并非线性关系，在今后的研究中，应根据辣椒加工用途（如鲜食、发酵、制干、油制、工业提取等）与人工感官评价相结合，建立辣椒优劣与电子分析技术的辣椒感官评价模型，从而实现辣椒感官评价电子化。