剁椒是我國多個(gè)省份特別湖南辣椒加工特色制品，相關(guān)統計顯示，湖南規模以上的剁椒加工企業(yè)200家以上，年銷(xiāo)售額超140億元。但不同品種、不同產(chǎn)地、不同采摘季節、不同加工工藝生產(chǎn)的剁椒其風(fēng)味均不相同。其中，不少企業(yè)采用陶壇發(fā)酵，通過(guò)地下室恒溫恒濕儲存剁椒一年以上，最終實(shí)現發(fā)酵辣椒的鮮香味醇。

辣椒在長(cháng)時(shí)間的陳化過(guò)程中，風(fēng)味物質(zhì)怎樣變化，微生物群落怎樣演替，如何控制發(fā)酵質(zhì)量，這些問(wèn)題鮮有人研究。長(cháng)沙理工大學(xué)食品與生物工程學(xué)院博士一年級學(xué)生劉妙，在導師王建輝教授的帶領(lǐng)下，就陳壇剁椒的風(fēng)味物質(zhì)組成及關(guān)鍵風(fēng)味形成機理開(kāi)展了系列研究，在Food Chemistry、Food Research International等SCI期刊上發(fā)表了相關(guān)成果，并因此還獲得了該校的“卓越研究生獎學(xué)金”。

圖為劉妙正在進(jìn)行試驗 受訪(fǎng)者供圖

圖為王建輝教授（中）指導團隊利用電子舌分析數據 受訪(fǎng)者供圖

課題組從湖南津山口福、世林食品等龍頭企業(yè)分別采集了陳壇一到四年的剁椒樣品，比較研究了不同品種（小米椒、黃貢椒、黃線(xiàn)椒、紅線(xiàn)椒）陳年剁椒和新鮮剁椒的風(fēng)味特征。通過(guò)風(fēng)味組學(xué)技術(shù)在發(fā)酵剁椒樣品中共檢測到385種揮發(fā)性風(fēng)味化合物。隨著(zhù)發(fā)酵的進(jìn)行，揮發(fā)性風(fēng)味化合物的數量和濃度均發(fā)生變化，酯類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)、萜類(lèi)、含硫類(lèi)和呋喃類(lèi)化合物增加，而烴類(lèi)和苯類(lèi)化合物減少。與新鮮剁椒相比，陳年發(fā)酵剁椒中的pH值、總糖和辣椒素含量更低，但有機酸和游離氨基酸含量更高。此外，多變量統計分析揭示了不同品種陳年剁椒之間的特定差異和特征性香味物質(zhì)。陳年黃貢椒和陳年小米椒擁有更豐富的差異性揮發(fā)性香氣和氣味活性值大于1的化合物，這些化合物呈現出果香、花香和略帶酚香的氣味。相關(guān)性分析表明，23種關(guān)鍵香氣化合物（如乙酸乙酯、正丁醇和丙酸乙酯等）的含量與天冬氨酸、谷氨酸和5種有機酸呈顯著(zhù)正相關(guān)?？偟膩?lái)說(shuō)，陳年發(fā)酵顯著(zhù)影響了發(fā)酵剁椒的風(fēng)味屬性。

課題組同時(shí)深入探索了不同發(fā)酵年份發(fā)酵剁椒的滋味、揮發(fā)性香氣和微生物群落的變化及其關(guān)系。研究結果表明，發(fā)酵過(guò)程中有機酸逐漸增加，而游離氨基酸和辣椒素的含量在發(fā)酵1年后達到穩定。在發(fā)酵剁椒中共檢測到340種揮發(fā)性風(fēng)味化合物，其中69種為差異性風(fēng)味化合物?？傮w來(lái)說(shuō)，發(fā)酵2年和發(fā)酵4年的辣椒具有更多的差異性揮發(fā)物，且具有較大的氣味活性值，因此賦予它們更獨特的風(fēng)味。進(jìn)一步采用宏基因組分析比較了它們的微生物群落和功能注釋。結果表明，植物乳植桿菌（Lactiplantibacillus plantarum）和魯氏接合酵母菌（Zygosaccharomyces rouxii）是發(fā)酵2年剁椒中的優(yōu)勢細菌和真菌。相關(guān)性分析表明，Hyphopichia、Kazachstania和Clavispora與12種主要香氣呈高度正相關(guān)。

陳壇剁椒雖具有良好的風(fēng)味，但傳統工藝制作的剁椒產(chǎn)品品質(zhì)不一，且發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(cháng)，不符合現代工業(yè)標準化、規?；纳a(chǎn)要求。王建輝教授指出：目前發(fā)酵辣椒的研究主要集中于短期發(fā)酵辣椒，且以發(fā)酵過(guò)程中風(fēng)味和微生物的變化研究居多，風(fēng)味的產(chǎn)生機理和微生物的互作機制研究較少，而關(guān)于陳壇發(fā)酵辣椒的研究鮮有報道。因此，針對以上產(chǎn)業(yè)需求和研究短板，揭示陳壇剁椒發(fā)酵過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化、微生物的群落演替規律是非常有必要的。

下一步，課題組將從陳壇剁椒中篩選核心微生物，構建風(fēng)味優(yōu)勢菌協(xié)同代謝過(guò)程調控的發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型，以期指導企業(yè)在合理時(shí)間和環(huán)境下，讓風(fēng)味物質(zhì)高效發(fā)揮作用，生產(chǎn)達到最佳陳壇風(fēng)味的發(fā)酵辣椒，利用現代科技推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。