基于电子鼻与HS-GC–IMS联用技术的不同辣度辣椒粉挥发性有机化合物差异分析及其风味标记物鉴定

这篇研究通过电子鼻（E-nose）、顶空气相色谱-离子迁移谱（HS-GC–IMS）结合化学计量学方法，系统分析了轻、中、强三种辣度辣椒粉的挥发性有机化合物（VOCs）差异。研究发现辣度与辣椒素含量显著相关（SHU值604-1733），鉴定出48种VOCs（醛类占51.74-55.55%），并通过变量重要性投影（VIP>1）和倍数变化分析（FC>2）筛选出21种标志性风味物质，其中（E,E）-2,4-庚二烯醛等关键气味活性物质（ROAV>1）是区分辣度等级的核心指标。

　　

1 引言

辣椒粉作为广泛使用的调味品，其辛辣特性主要由辣椒素和挥发性化合物决定。本研究首次整合感官仪器与化学分析技术，探究不同辣度辣椒粉的风味差异机制。辣椒（Capsicum annuum L.）富含维生素C、多酚类物质及类胡萝卜素，具有抗氧化和抗肿瘤等生物活性。现有研究多聚焦单一辣椒品种挥发性成分，而对辣度分级产品的系统性风味解析仍属空白。

2 材料与方法

实验选取市售轻（WL）、中（ZL）、强（TL）三种辣度辣椒粉，采用HM-LD辣度计测定辣椒素含量与斯科维尔辣度单位（SHU）。通过PEN3电子鼻的10种传感器（如W1W检测硫化物）获取整体风味轮廓，结合HS-GC–IMS FlavorSpec?分析仪鉴定挥发性组分，以C4-C9正酮类为外标计算相对气味活度值（ROAV）。数据经SPSS统计和R语言多变量分析（PCA、OPLS-DA）处理。

3 结果与讨论

3.1 辣椒素含量与辣度等级
辣椒素浓度呈现显著梯度差异（p<0.01），SHU值分别为WL组604、ZL组1,585、TL组1,733。这与辣椒品种成熟度和栽培条件相关，研究同时发现辣椒素可能通过调控乳酸菌代谢影响终产品风味。

3.2 电子鼻分析
雷达图显示WL组对硫化物传感器（W1W）响应最强，PCA模型前两主成分贡献率达97.2%，有效区分辣度等级。

3.3 HS-GC–IMS挥发性组分
三维图谱鉴定出48种VOCs，指纹图谱显示：WL组富含柠檬烯（柑橘香）和β-蒎烯（松木香）；ZL组2,3-丁二酮（奶油香）含量突出；TL组则以正己醇（青草香）和二甲二硫（洋葱味）为特征。醛类（55.55%）和酮类（32.09%）为优势组分，其中（E,E）-2,4-庚二烯醛呈现显著辣度依赖性分布。

3.4 多变量统计分析
OPLS-DA模型（R²Y=0.993，Q²=0.983）筛选出21个VIP>1的标志物，包括β-蒎烯、γ-松油烯等萜烯类物质。火山图进一步揭示14种差异化合物（FC>2），如ZL组的3-羟基-2-丁酮（发酵香）含量较WL组显著升高（p<0.001）。

3.5 关键风味物质
ROAV分析确定（E,E）-2,4-庚二烯醛（阈值0.03 μg/kg）为核心呈香物质，其抗菌活性可能影响辣椒粉储存稳定性。感官轮盘显示脂肪香、果香和醛香为三大主导风味特征，与化学分析结果相互印证。

4 结论

本研究建立辣度等级与VOCs特征的关联模型，发现醛酮类物质是区分辣度的关键指标。未来需结合SPME-GC-O等技术深化香气活性化合物研究，为辣椒粉品质标准制定提供理论依据。