小米辣辣椒素類物質含量測定

吳奕敏，李光光，楊 崇，雷建軍，劉少群

(1 華南農業(yè)大學 林學院，廣東 廣州 510642； 2 廣州市農業(yè)科學研究院，廣東 廣州 510308；3 華南農業(yè)大學 測試中心，廣東 廣州 510642； 4 華南農業(yè)大學 園藝學院，廣東 廣州 510642)

小米辣辣椒素類物質含量測定

吳奕敏1，李光光2，楊 崇3，雷建軍4，劉少群4

(1 華南農業(yè)大學 林學院，廣東 廣州 510642； 2 廣州市農業(yè)科學研究院，廣東 廣州 510308；3 華南農業(yè)大學 測試中心，廣東 廣州 510642； 4 華南農業(yè)大學 園藝學院，廣東 廣州 510642)

【目的】對小米辣Capsicumfrutescens的辣椒素類物質合成規(guī)律進行研究.【方法】采用高效液相色譜法，對花后13個不同時期小米辣胎座、果肉的辣椒素和二氫辣椒素含量進行檢測，結合SAS軟件的多因素方差法進行分析.【結果和結論】辣椒素類物質在胎座和果肉中均能合成；其合成隨花后果實發(fā)育逐漸增加到最高值，而后略微降低；其含量的高低與辣椒果實中組織部位和合成時期顯著相關(P=0.00≤0.01)，以胎座部位最多(22 d的質量分數達11.418 mg·g-1).

小米辣； 辣椒素； 二氫辣椒素； 胎座； 高效液相色譜(HPLC)

辣椒素類物質(Capsaicinoids)是辣椒辛辣味的主要來源，以其豐富的營養(yǎng)價值被廣泛應用于食品、化工和醫(yī)藥保健[1-3].辣椒素類物質的主要成分是辣椒素和二氫辣椒素.目前雖然已經有許多研究辣椒素分子機理的報道，但由于辣椒素的生物合成路徑極其復雜，在其合成過程中有數以百計的蛋白酶起作用，更有不計其數的調控基因影響辣椒素的合成.所以至今為止，辣椒素合成的分子機理并沒有完全弄清楚[5].本試驗以小米辣Capsicumfrutescens為試材，通過測定辣椒果實中胎座、果肉及各發(fā)育階段辣椒素、二氫辣椒素的含量，以研究辣椒素的含量變化規(guī)律，為小米辣辣椒素合成提供更多的依據.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料取自辣椒屬Capsicum的一個栽培種小米辣C.frutescens，采用云南省西雙版納州普文鎮(zhèn)經過馴化的農家品種，華南農業(yè)大學教學科研增城基地去雜后的第2代種子.

2011年2月將小米辣種植于華南農業(yè)大學校園12號樓后菜地，按照露地栽培方式進行田間管理.4月19日開花，花后7 d開始，每隔3 d(共13個時期)對小米辣的上部果實進行隨機取樣，將果實分為胎座、果肉2部分進行測定，每時期設3個重復.

1.2 試驗方法

分別測定胎座、果肉各個階段辣椒素、二氫辣椒素的含量.辣椒素含量測定及斯科維爾指數(SHU)的計算參考農業(yè)部標準(NY/T 1381- 2007)和湖南省地方標準(DB43/T275- 2006)方法[4]進行.

1.3 辣椒素、二氫辣椒素的含量計算

通過高效液相色譜法(HPLC)分析辣椒素、二氫辣椒素的含量.色譜條件為：280 nm檢測波長，30 ℃柱溫，V(甲醇)︰V(水)=80∶20為流動相，1.0 mL/min的流速，10 μL的進樣量.用標準混合液的色譜峰所保留的時間定性，用辣椒素、二氫辣椒素標準曲線及試樣中的峰面積定量，將峰面積轉換成相應的含量，試驗數據用SAS統(tǒng)計軟件處理.

2 結果與分析

2.1 辣椒素和二氫辣椒素標準曲線的構建

通過HPLC測定辣椒素和二氫辣椒素的混合標準溶液于不同質量濃度下的峰值，分別建立辣椒素和二氫辣椒素的標準曲線方程(圖1).辣椒素為Y=778 314X(R2=0.963 3),二氫辣椒素為Y=1.900 0e+6X(R2=0.985 5)，用來分析小米辣樣品中的辣椒素和二氫辣椒素含量.

圖1 辣椒素和二氫辣椒素標準曲線Fig.1 The standard curves of capsaicin and dihydrocapsaici

2.2 辣椒素類物質測定結果的方差分析

試驗共測定了小米辣的果肉、胎座各13個時期的辣椒素和二氫辣椒素的含量，結果如表1所示.

從小米辣的胎座、果肉在13個不同時期辣椒素、二氫辣椒素、辣椒素總量和SHU的方差分析結果(表2～表4)可知：辣椒素總量、SHU在不同部位間以及辣椒素和二氫辣椒素在花后不同時期的0.01檢測水平下，表現出顯著差異.由表2可知，辣椒素的含量變化與果實生長時期顯著相關(F=126.317，P=0.000≤0.01).辣椒素的含量先是緩慢增加，在花后19～25 d達到最高峰，而后又略微降低(表1).二氫辣椒素的含量變化與辣椒素含量變化趨勢相似.表3、表4顯示，辣椒素總量和SHU變化與辣椒果實合成的部位呈顯著相關(P=0.00≤0.01).

2.3 不同部位辣椒素類物質的含量變化

由表1可見，胎座、果肉的辣椒素類物質的含量變化規(guī)律基本上是一致的，在前期累計合成，在一定時期合成的辣椒素類物質急劇增加，后期減少，這與前人的研究結果[6-10]是一致的.辣味材料中的辣椒素類物質含量以胎座部位最多、果肉次之.

本試驗中，小米辣不同時期材料的辣椒素類物質總量以胎座在花后22 d時最高，為11.418 mg·g-1；而果肉辣椒素類物質總量最高的時期是花后31 d，為0.780 mg·g-1，不僅時間遲，而且辣椒素類物質總量遠少于胎座.

表1 小米辣2個部位辣椒素類物質含量及斯科維爾指數的計算結果1)Tab.1 The contents of capsaicinoids and the calculated Scoville Heat Units in the placenta and pulp

1) 同列數據后，凡具有一個相同小寫或大寫字母者，表示在0.05水平或0.01水平下差異不顯著(Duncan’s多重比較法).

表2 胎座的辣椒素和二氫辣椒素方差分析Tab.2 Variance analyses of capsaicin and dihydrocapsaicin in the placenta

1) “**”表示在0.01水平下差異顯著(Duncan’s多因素方差分析法).

表3 總辣椒素方差分析

1) “**”表示在0.01水平下差異顯著(Duncan’s多因素方差分析法).

表4 斯科維爾指數的方差分析

1) “**”表示在0.01水平下差異顯著(Duncan’s多因素方差分析法).

3 討論與結論

辣椒外形的變化，在開花之后，辣椒果實由小到大，果皮逐漸變光亮、變硬到轉色.種子也由小到大、由嫩到老.辣椒素含量的變化與其提取方式、測定方法和所用材料有密切關系.本試驗采用甲醇和四氫呋喃混合液在超聲波作用下從辣椒果肉、胎座中萃取辣椒素類物質、借助HPLC儀器檢測辣椒素類物質含量，分析結果顯示出辣椒素類物質的合成有一定的規(guī)律.

3.1 HPLC檢測辣椒素的含量

本試驗用HPLC檢測到的辣椒素質量分數為(0.050±0.004)～(8.966±0.306) mg/g，二氫辣椒素質量分數為(0.003±0.002)～(1.311±0.055) mg/g.胎座辣椒素總量在開花后22 d達到最高值，果肉辣椒素總量則在開花后31 d達到最高值，且果肉比胎座的含量少了很多.從一個方面證明了辣椒素在胎座形成并向果肉轉移和儲存；張晶等[11]對海南小米辣辣椒素測定的結果顯示SHU為56 000，鄧明華[12]對小米辣胎座的測定結果顯示，辣椒素為(7.73±0.38) mg/g、二氫辣椒素為(2.88±0.16) mg/g，與本試驗在具體的辣椒素含量及辣椒素/二氫辣椒素的比值上都有些差距.

在未對粗樣品提純的情況下(成熟期的辣椒中含有紅色素，而紅色素易溶于有機溶劑)，用HPLC仍可以檢測到辣椒材料中很微量的辣椒素類物質. 但是在檢測的峰圖中，容易出現雜峰，干擾辣椒素類物質出現的時間.因此，要用標樣反復檢測辣椒素和二氫辣椒素的出峰時間，為準確找到對應的峰圖位置做參照.

3.2 辣椒素類物質的含量變化分析

本試驗得到的數據顯示，辣椒素類物質的合成在辛辣材料中都是先緩慢增加，到一定時期急劇累加到最大值，而后又逐漸減少.小米辣以青色期最高.這是由于辣椒素在果實中的積累受到合成與降解兩方面的共同調節(jié)，現在已有研究表明：辣椒果實中的過氧化物酶參與了辣椒素的氧化，使得辣椒素轉化為其他次生物質，降低了辣椒果實中辣椒素的含量[13].富宏丹等[14]研究了3個不同辣椒品種胎座和果肉中的辣椒素與其降解相關酶之間的關系，認為在整個辣椒果實發(fā)育時期，過氧化物酶、多酚氧化酶活性均和辣椒素含量呈一定的負相關.因此，這兩種酶有可能參與了辣椒素的氧化降解，且在該過程中有互補的作用.從果實性狀與辣椒素含量的關系來看，大果型辣椒的辣味輕，或帶甜味，辣椒素含量低；朝天椒、線椒等小果型品種則辣味強，辣椒素含量高[15].

本試驗用HPLC檢測小米辣2個部位、13個不同時期的辣椒素類物質含量時發(fā)現，在開花后7 d的辣椒素類物質含量為果實全生育期最少，在花后10 d的辣椒素類物質含量開始逐漸升高，說明辣椒素類物質合成在花期10 d前才剛剛開始.同時檢測數值顯示，同期的辣椒素含量以胎座最高，果肉含量一直較低.前人研究認為辣椒素類物質主要在果實胎座表皮細胞的液泡中形成，并通過子房隔膜運輸到果肉表皮細胞的液泡中積累[16].胎座中的過氧化物酶活性遠低于果肉，也可能使得胎座中的辣椒素含量大大高于果肉[17].另外，從小米辣果實的發(fā)育過程來看，胎座的發(fā)育要早于果肉.可能是辣椒素在胎座中合成以后，少量的以游離態(tài)形式運送到果肉，所以果肉中的辣椒素含量較少.

3.3 小結

本試驗通過HPLC法檢測了小米辣胎座、果肉在花后13個不同時期的辣椒素、二氫辣椒素含量，辣椒素類物質的含量以胎座部位最多.同時，用SAS軟件對不同時期材料、不同部位的辣椒素含量進行了統(tǒng)計分析，從果實的胎座、果肉在13個不同時期辣椒素、二氫辣椒素、辣椒素總量與SHU的方差分析結果可知：辣椒素總量、SHU在不同部位間以及辣椒素和二氫辣椒素在花后不同時期，在0.01檢測水平下表現出顯著差異，說明辣椒素類的物質含量與部位和合成時間顯著相關.

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【責任編輯李曉卉】

MeasurementsofthecapsaicinoidcontentsinCapsicumfrutescens

WU Yimin1, LI Guangguang2, YANG Chong3, LEI Jianjun4, LIU Shaoqun4

(1 College of Forestry，South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;2 Guangzhou City Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510308, China;3 Instrumental Analysis & Research Center，South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;4 College of Horticulture，South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

【Objective】 The purpose of this study was to understand the pattern of capsaicinoid synthesis inCapsicumfrutescens. 【Method】 With high performance liquid chromatography (HPLC), the placenta and pulp were sampled at 13 different periods after anthesis for analyses of capsaicin and dihydro capsaicin. All the data were subject to SAS software for multi-factor variance analysis.【Result and conclusion】 Capsaicinoids were synthesized in both the placenta and pulp. Their contents gradually increased to a peak and then slightly decreased. The contents of capsaicinoids were significantly affected (P=0.00≤0.01) by fruit tissues and developmental periods. The placenta had the highest content of capsaicinoids, which was 11.418 mg·g-1at 21 d after anthesis.

Capsicumfrutescens; capsaicin; dihydrocapsaicin; placenta; high performance liquid chromatography(HPLC)

2013- 01- 08優(yōu)先出版時間2014- 07- 17

優(yōu)先出版網址：http:∥www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.S.20140717.0909.026.html

吳奕敏(1969—)，女，實驗師，碩士，E-mail：wym@scau.edu.cn；通信作者：劉少群(1974—)，男，高級農藝師，博士，E-mail：scau@163.com

國家星火計劃重大項目(2010GA780001)；廣東省自然科學基金(10151064201000056)；廣東普通高校重點實驗室項目(KBL11008)；農業(yè)部園藝作物生物學與種質創(chuàng)制華南地區(qū)重點實驗室專項;廣東省現代特色蔬菜創(chuàng)新團隊崗位專家建設任務項目；廣州市科技局專項(2011Y2- 0001511BppZXbb3140003)

吳奕敏，李光光，楊 崇，等.小米辣辣椒素類物質含量測定[J].華南農業(yè)大學學報，2014,35(5):52- 56.

S641

A

1001- 411X(2014)05- 0052- 05