辣椒及辣椒制品辣度分析研究進(jìn)展

董彩軍，李鋒，盧國峰，孫雪杰

(南通科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 南通 226007)

辣椒及辣椒制品辣度分析研究進(jìn)展

董彩軍，李鋒，盧國峰，孫雪杰

(南通科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 南通 226007)

對辣椒及辣椒制品中辣味的物質(zhì)基礎(chǔ)和呈味機理、辣度的分類和影響因素、辣度評價方法和分級方法等方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并對該領(lǐng)域的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

辣椒及辣椒制品；辣度評價；辣度分級

辣椒已成為全世界消費量最大的果蔬之一，全球辣椒和辣椒制品多達(dá)一千余種。目前，世界上有近四分之三的人食用辣椒或辣椒制品[1]。我國是世界上辣椒生產(chǎn)和消費大國，長期以來在西北、西南、東北和湖南、湖北、江西等地形成了獨特的食辣習(xí)慣，食辣人群已超過40%[2]。

辣椒中含有多種營養(yǎng)成分，堪稱“蔬菜之冠”，含有維持人體正常生理功能和增強人體抵抗力的多種化學(xué)物質(zhì),可以作為鮮食蔬菜，更是調(diào)味佳品、天然色素、制藥原料等。辣椒粉、剁辣椒、辣椒油、辣椒醬等是我國傳統(tǒng)加工產(chǎn)品，在國內(nèi)、國際市場上享有一定聲譽。辣椒的辛辣程度是評價辣椒品質(zhì)的一個很重要的指標(biāo)，辣度越高，辣椒素含量越高。辣度分級和辣椒素含量的高低已成為辣椒品種培育、產(chǎn)品評定、藥效研究及出口等的重要指標(biāo)之一[3]。

目前國內(nèi)市場上的各種辣椒及辣椒制品沒有標(biāo)明具體辣椒堿含量及辣度分級標(biāo)識，同一產(chǎn)品，生產(chǎn)企業(yè)和批次不同，產(chǎn)品的辣味會有差異，消費者不清楚哪一種產(chǎn)品更適合自己，影響了選購，對辣椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展有制約作用。辣椒的辣度也是生產(chǎn)者關(guān)心的問題，所選用的加工方式、工藝流程、加工溫度、調(diào)味料等不同，均會影響辣椒產(chǎn)品的辣味。

辣度分級已是國際通行的做法，我國也出臺了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但對于消費者而言仍然比較模糊，消費者難以準(zhǔn)確識別和選擇。本文參考了大量文獻(xiàn)，對辣椒及其制品辣度的測定及分級做了詳細(xì)的闡述，為測定辣椒及其制品的辣度提供了參考依據(jù)，對于辣椒的良種選育、原料加工、消費者選購等具有重要意義。

1 辣味的物質(zhì)基礎(chǔ)及呈味機理

辣椒中引起辛辣感和熱感的主要成分統(tǒng)稱為類辣椒素(Capsaicinoids)，又名辣椒堿、辣椒辣素，是一種香草基胺的酰胺衍生物。起初辣椒堿被認(rèn)為是一種單一化合物，但Bennett等[4]分析發(fā)現(xiàn)辣椒堿是由14種以上的辣椒堿同系物組成，稱為辣椒堿類物質(zhì)(Capsaiciniods，C)，其結(jié)構(gòu)見圖1[5]。雖然辣椒堿類物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，但R基的不同，導(dǎo)致其辣度不盡相同，辣椒素含量越高辣度越大[6]。辣椒堿類物質(zhì)主要有5 種，分別為辣椒素(Capsaicin，C)、二氫辣椒素(Dihydrocapsaicin，DC)、降二氫辣椒素(Nordihydrocapsaicin,NDC)、高辣椒素(Homocapsaicin，HC)和高二氫辣椒素(Homodihydrocapsaicin,HDC)，其中辣椒素和二氫辣椒素約占類辣椒素總量的90%，是主要的呈味物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)式見圖2和圖3[7]。辣椒素和二氫辣椒素是生理效能很強的生物堿活性物質(zhì)，具有較高的藥用價值，被廣泛應(yīng)用于軍事、食品工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域。

圖1 辣椒堿類物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of capsaiciniods

圖2 辣椒堿結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure of capsaicin

圖3 二氫辣椒堿結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure of dihydrocapsaicin

人們感覺到的辣味主要是由辣椒素類物質(zhì)刺激神經(jīng)引起的痛覺。辣味物質(zhì)通過作用于人的三叉神經(jīng)產(chǎn)生化學(xué)感應(yīng)。三叉神經(jīng)在口腔內(nèi)分布密度很大，眾多三叉神經(jīng)纖維圍繞味蕾形成杯式結(jié)構(gòu)，三叉神經(jīng)與外部環(huán)境相通，傳導(dǎo)痛、溫、觸等多種感覺。人體舌尖部位分布很多茸狀乳頭，其上有很多三叉神經(jīng)纖維，因此舌尖對辣味十分敏感[8]。當(dāng)食品中的辣味物質(zhì)適中時，能帶給人愉悅的感覺，但是當(dāng)食品中的辣味物質(zhì)含量過高時，大量攝入辣味食品就會對人體尤其是胃產(chǎn)生過重負(fù)擔(dān)[9]。

2 辣度的分類及影響因素

2.1 辣度的分類

辣度可以分為表觀辣度和真實辣度[10]。表觀辣度是辣椒及辣椒制品直接在人的感覺器官上表現(xiàn)出的辛辣程度，一般通過感官檢驗進(jìn)行評價。真實辣度是通過測定辣椒及辣椒制品中辣椒素的含量，通過定量計算及辣度指數(shù)的轉(zhuǎn)換得到的辣度，通常用精密儀器進(jìn)行定量的測定。

2.2 辣度的影響因素

2.2.1 其他呈味物質(zhì)的影響

大多數(shù)味道不是單純的一種呈味物質(zhì)，而是兩種及以上味道的組合，不同呈味物質(zhì)之間的相互作用對味覺有很大影響。鮮辣椒及干辣椒，由于沒有其他調(diào)味物質(zhì)的影響，其表觀辣度和真實辣度比較接近。但是辣椒制品由于受到調(diào)味劑、添加劑和食用油等因素的影響，會導(dǎo)致呈味發(fā)生改變，使辣椒制品的表觀辣度和真實辣度不一致。

王燕等以合成辣椒素香草酞胺為標(biāo)準(zhǔn)辣度系列，分別添加檸檬酸、谷氨酸鈉、食鹽、白砂糖和植物油，制備成添加劑含量不同的辣椒溶液，通過感官評價得出添加食用油和調(diào)味劑對辣椒制品的辣度均有降低作用，其中食用油影響最大，食鹽和谷氨酸鈉影響相對較小。李曉燕等采用模糊聚類分析考察食鹽、白砂糖、植物油、總酸、氨基酸態(tài)氮等呈味物質(zhì)對剁椒感官辣度的影響，得出食鹽、植物油對感官辣度在一定范圍內(nèi)呈線性減弱趨勢，白砂糖和總酸在相應(yīng)濃度范圍內(nèi)呈二次曲線的減弱趨勢。

2.2.2 辣度評價方法的影響

在進(jìn)行辣度評價時所選用的評價方法直接影響辣度的測定結(jié)果。例如樣品處理時所用溶劑、提取方法、提取時間等是否合適；選用感官評價時，試驗環(huán)境和品評員是否嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求操作；儀器分析法是否考慮了呈味物質(zhì)的影響，是否結(jié)合了人的真實感受等。

3 辣度的評價方法

3.1 感官評定法

國際上最早衡量辣度的方法是Scoville方法，用斯科維爾指數(shù)(Scoville Heat Units，SHU)來衡量辣椒的辣度?；驹硎窍劝迅衫苯窐悠分苽涑梢欢康拇继崛∫?，通過用10%蔗糖液不斷稀釋至嘗不出辣味為止，稀釋倍數(shù)即為判斷辣椒辣味強弱的依據(jù)，稱之為斯科維爾指數(shù)。用該法可以測出干辣椒的辣度，小到零個單位，大到幾十萬個單位, SHU 越高，表示辣椒越辣。1995年ISO頒布了辣椒斯科維爾指數(shù)的測定標(biāo)準(zhǔn)ISO 3513-1995[11]，由此在全球范圍內(nèi)逐步使用斯科維爾指數(shù)作為衡量辣味強弱的標(biāo)準(zhǔn)。

羅鳳蓮等[12]利用Scoville感官評定法測定辣椒辣度，并與高效液相色譜法相比較，得出Scoville感官評定法測定干辣椒的辣度結(jié)果可靠，具有相對穩(wěn)定性。Scoville感官評價方法有其經(jīng)典性、科學(xué)性和可操作性，設(shè)備簡單，費用低，但是對人員及環(huán)境要求較高，結(jié)果重復(fù)性較差。此方法在低辣度范圍內(nèi)有較好的應(yīng)用價值，在高辣度的等級劃分上范圍過大，過于籠統(tǒng)。

3.2 高效液相色譜法

1993年ISO頒布了高效液相色譜方法測定辣椒素總含量標(biāo)準(zhǔn)[13]，自此國內(nèi)外學(xué)者紛紛采用此方法，并加以改進(jìn)[14-16]。隨后使用高效液相色譜法對多倍稀釋的辣椒溶液進(jìn)行分析測定，發(fā)現(xiàn)1 mg/L的辣椒堿溶液相當(dāng)于15 SHU單位。儀器分析的結(jié)果與傳統(tǒng)的辣度單位有了可靠的換算關(guān)系。據(jù)此，利用感官評價和儀器分析相結(jié)合的方法得出5種主要辣椒堿的斯科維爾指數(shù)(SHU單位)，其結(jié)果見表1。

高效液相色譜法靈敏度、準(zhǔn)確度較高[17]，適用于大批量樣品的辣度測定，但是所需標(biāo)樣及設(shè)備投資高，加大了生產(chǎn)成本。通過此法測得的辣度僅是辣椒素的含量，沒有考慮到人對辣度的感官感受?？梢詰?yīng)用于到干鮮辣椒辣度的測定，但是辣椒制品的辣度由于受油脂、食鹽、糖度等因素的影響，不太適合用此方法。

表1 各種辣椒素的相對辣度Table 1 The relative degree of various kinds of capsaicin SHU

3.3 紫外分光光度法

國標(biāo)GB 10783-2008《食品添加劑辣椒紅》[18 ]中采用紫外分光光度法測定辣椒紅中辣椒素的含量，該方法操作簡便、快速準(zhǔn)確、成本低廉。曾嶺嶺等[19]采用紫外分光光度法測定辣味食品中辣椒素的含量，同時用感官評定法將辣度與辣椒素含量建立對應(yīng)關(guān)系，將辣度分為4級：1級(微辣，辣椒素含量<0.30%)；2級(中辣，辣椒素含量為0.30%～0.50%)；3級(辣，辣椒素含量為0.50%～0.70%)；4級(很辣，辣椒素含量>0.80%)。

3.4 紅外光譜法

近紅外光譜(NIRS)分析已廣泛應(yīng)用于果蔬的品質(zhì)評價及檢測。近紅外光譜測定法需要在前期采用HPLC等方法測定大量樣品數(shù)據(jù),然后計算機數(shù)據(jù)建模，建模數(shù)據(jù)越多，準(zhǔn)確度越高。李沿飛等[20]采用HPLC法測定干辣椒樣品中的辣椒堿和二氫辣椒堿含量，利用透反射模式采集干辣椒樣品的近紅外光譜，采用偏最小二乘法建立干辣椒樣品的辣度評價的校正模型，并將模型用于預(yù)測。結(jié)果表明：篩選出建模光譜波段為9000～4000 cm-1；通過殘余方差分析，確定最適主成分?jǐn)?shù)為8；干辣椒的辣度偏最小二乘法評價模型的定標(biāo)集和驗證集的相關(guān)系數(shù)(RC，RV)分別為0.9871，0.9104，定標(biāo)集和驗證集的標(biāo)準(zhǔn)差(SEC，SEP)分別為2445，3976。結(jié)果表明：近紅外光譜法作為一種快速而準(zhǔn)確的定量分析手段，在干辣椒及其制品的辣度評價方面有廣闊的應(yīng)用前景。

3.5 辣椒素快速測定方法

李帥、闞建全等[21,22]研制出一種辣椒素快速檢測方法，通過顯色反應(yīng)后顏色深淺的不同來進(jìn)行快速半定量測定，主要包括標(biāo)準(zhǔn)比色管法和試紙法。標(biāo)準(zhǔn)比色管法的原理為：首先建立碳酸鈉-磷鎢酸-磷鉬酸顯色體系，通過和已知濃度辣椒素溶液的顯色得到標(biāo)準(zhǔn)比色管或制作標(biāo)準(zhǔn)比色板；然后對待測辣椒制品前處理之后，將顯色體系與待測辣椒制品顯色；最后用得到的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色板對比，得出辣椒制品的辣椒素含量?？焖贆z測試紙法也是利用碳酸鈉-磷鎢酸-磷鉬酸顯色體系，將顯色試劑附著于試紙上，干燥試紙，再和經(jīng)過前處理的辣椒制品進(jìn)行顯色，得出的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色板比較，得出辣椒制品中辣椒素的含量。該方法簡便、快速，適合于檢測度要求不高的生產(chǎn)中。

楊東順等[23]建立酶聯(lián)免疫法測定辣椒中辣椒素含量，并得出標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程，通過考察平均回收率、重復(fù)性及檢出限得出此方法具有準(zhǔn)確度和靈敏度高、操作簡單、快速等優(yōu)點，可適合批量、快速的樣品測定。

據(jù)英國科學(xué)促進(jìn)會報道，牛津大學(xué)開發(fā)出一種測定辣椒中辣椒素含量的新技術(shù)，原理是將辣椒素吸附到多壁碳納米管電極上，當(dāng)辣椒素通過電化學(xué)反應(yīng)被氧化時，通過測定電流的變化，將讀數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楸硎纠苯匪睾康乃箍凭S爾單位，可以準(zhǔn)確測定辣椒素的含量，成本低，準(zhǔn)確可靠，用于生產(chǎn)線上快速檢測辣椒制品的辣度。

3.6 我國辣度測定標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 21265-2007是在Scoville感官評定基礎(chǔ)上的改良方法，測定的是辣椒及其制品的表觀辣度。提取辣椒素的溶劑是95%乙醇，只能提取醇溶性物質(zhì)，沒有體現(xiàn)出辣椒制品中的食鹽、糖、氨基酸等水溶性物質(zhì)對辣度的影響。所以，GB/T 21265-2007測定的辣椒制品的表觀辣度是不全面的[24]；GB/T 21266-2007是高效液相色譜技術(shù)和感官評定相結(jié)合，將辣椒素的含量轉(zhuǎn)化為SHU指數(shù)，測定的是辣椒及其制品的真實辣度。

4 辣度的分級

4.1 SHU指數(shù)分級

目前國際通常采用美國的SHU作為辣度單位，通過辣度的大小將辣度分級。李沿飛等[25]采用HPLC測定干辣椒及其制品中的辣椒素含量，根據(jù)斯科維爾指數(shù)將辣椒及其制品的辣度分為5級，見表2。

表2 辣度級別(五級)與SHU單位換算表
Table 2 The pungency degree level (five degree)Cund SHU unit conversion table

辣度級別辣度一級0～5000二級5001～15000三級15001～30000四級30001～50000五級>50000

湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)(DB43/T275-2006)，將辣度分為10個級別，具體分級見表3。

表3 辣度級別(十級)與SHU換算表Table 3 The pungency degree levell(ten degree)and SHU unit conversion table

此方法在低辣度范圍內(nèi)有較好的分級應(yīng)用價值，但是高辣度的等級劃分范圍過大，過于籠統(tǒng)。

4.2 辣椒素含量分級

國內(nèi)分級方法通常是將辣椒素的含量同感官辣度相結(jié)合進(jìn)行分級。曾嶺嶺等對貴陽地區(qū)辣味食品進(jìn)行定量分析，測定辣椒堿含量，依據(jù)感官辣度和辣椒堿的含量，對辣味食品進(jìn)行分級，將辣度分為4級：1級微辣、2級中辣、3級辣、4級很辣，相對應(yīng)辣椒素含量分別為<0.30%，0.30%～0.50%，0.50%～0.70%，>0.80%。

賈洪鋒等[26]采用HPLC法測定部分川菜菜品中辣椒素的含量，測定結(jié)果結(jié)合感官評價，將辣味強弱分為5個等級：5級(特辣，辣椒素含量≥0.2918 g/kg)；4級(辣，辣椒素含量為0.0924～0.2918 g/kg)，3級(中辣，辣椒素含量為0.0195～0.0924 g/kg)；2級(微辣，辣椒素含量為0.00195～0.0195 g/kg)；1級(不辣，辣椒素含量<0.00195 g/kg)。得出川菜菜品辣味的強弱不僅與辣椒種類和用量有關(guān)，還與加工方式、加工溫度、調(diào)味料等有關(guān)。辣度與菜品辣椒堿含量并不對等，各因素的影響程度需要在菜品的復(fù)雜體系中進(jìn)行深入研究。

王榮等[27]將辣度分為輕辣(辣椒素含量<0.099 mg/mL，斯科維爾指數(shù)<1.53×103SHU)、微辣(辣椒素含量為0.099～0.398 mg/mL，斯科維爾指數(shù)為1.53×103～6.14×103SHU)、中辣(辣椒素含量為0.398～1.592 mg/mL，斯科維爾指數(shù)為6.14×103～2.45×104SHU)、特辣(辣椒素含量>1.592 mg/mL，斯科維爾指數(shù)>2.45×104SHU)4個等級。

4.3 模糊聚類分析

聚類分析方法是一種多元、客觀的分類方法，其原理是依照樣品的屬性或特征定量確定親疏關(guān)系，再按親疏分型歸類，得出反映個體間親密關(guān)系的分類系統(tǒng)，每一小類所有個體之間具有相似性，而各小類之間則存在明顯差異。事物分類的本身就具有模糊性的特點，從而產(chǎn)生了模糊聚類分析。李曉燕等[28]借助模糊聚類分析法，選取辣椒制品中總酸、氨基酸態(tài)氮、食鹽、總糖、脂肪、辣椒素6項分類指標(biāo)，對辣椒制品進(jìn)行聚類，通過模糊聚類分析得到6個子類，與感官分類結(jié)果基本一致。結(jié)合聚類數(shù)據(jù)處理方法和分配權(quán)重系數(shù)建立了表觀辣度指數(shù)計算公式，初步確定各辣度級別的表觀辣度指數(shù)的范圍，證明模糊聚類分析法對辣椒制品表觀辣度進(jìn)行等級分類計算的可行性。

楊代明、馬東興等[29,30]以模糊數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的計算方法來表達(dá)傳統(tǒng)辣椒制品“不辣、微辣、輕辣、中辣、很辣、猛辣”的六級感官辣度，并相對應(yīng)地用“0～5度”進(jìn)行模糊辣度分級。獲得了總酸、食鹽、總糖和油脂對辣椒制品真實辣度降低值的四元二次回歸方程；構(gòu)建了辣椒制品模糊辣度指數(shù)的計算公式，獲得了符合傳統(tǒng)辣度表述的模糊辣度表述方式和與模糊辣度指數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，并對辣椒制品中影響辣度的SHU指數(shù)換算公式進(jìn)行了修訂。從而排除確定感官辣度時人為因素的影響，并消除了以辣椒素計算辣椒制品辣度的片面性。

5 展望

辣椒制品種類繁多，其加工方式、調(diào)味料種類數(shù)量等不盡相同，構(gòu)成體系比較復(fù)雜，導(dǎo)致辣椒制品的辣度影響因素較多，對辣椒制品的辣度評價及分級需要在辣椒制品的復(fù)雜體系中進(jìn)行深入研究。模糊聚類分析在辣椒及其制品的辣度評價及分級中應(yīng)用顯現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，但是此方法使用起來比較復(fù)雜。根據(jù)我國辣椒行業(yè)的具體情況，研究制定出一套快速、行之有效而又實用范圍較廣的辣度評價及分級方法是目前亟待解決的問題。

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Research Progress on the Pungency Degree Analysis of Pepper and Pepper Products

DONG Cai-jun, LI Feng, LU Guo-feng, SUN Xue-jie

(Nantong Vocational Collage of Science & Technology,Nantong 226007,China)

The material basis and formation mechanism of pungency in pepper and pepper products are introduced. The classification and influence factors of pungency degree are described in detail. The evaluation and classification methods of pungency degree are elaborated. The development of this field is prospected.

pepper and pepper products; evaluation of pungency degree; classification of pungency degree

2016-07-31

江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201512684030H)；南通市科技項目(MS22015021)

李鋒(1979-)，男，碩士，主要從事食品發(fā)酵及食品檢測技術(shù)方面的研究。

TS255.5

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.033

1000-9973(2016)12-0142-05