紅辣椒中類胡蘿卜素的研究進(jìn)展

黃延春 ，李云霞

內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，呼和浩特010022

紅辣椒屬一年生草本植物，品種繁多，世界各地廣泛種植。紅辣椒中的主要成分有提供香辣味的辣椒素、二氫辣椒素、降二氫辣椒素［1-3］、脂肪酸［4，5］、多酚［6，7］、糖［8］、維生素［9］、類胡蘿卜素等［10］。其中類胡蘿卜素在植物的生命中起著重要的作用，其合成由光控制。隨著辣椒的成熟，葉綠體轉(zhuǎn)化成有色體，葉綠素逐漸減少，類胡蘿卜素增加。日光對(duì)加強(qiáng)類胡蘿卜素的合成是有效的，綠光和藍(lán)光抑制類胡蘿卜素的生成［11，12］。紅辣椒中的類胡蘿卜素在收獲后的干燥過程中，在光的照射下仍會(huì)進(jìn)行生物合成，一直到水分全部脫去才結(jié)束。在這一過程中，類胡蘿卜素的含量會(huì)增加20%～40%［13］。類胡蘿卜素可以作為食品、化妝品的著色劑被廣泛應(yīng)用，而且具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值。但是類胡蘿卜素的穩(wěn)定性較差，使它的應(yīng)用受到較大的限制。因此，對(duì)紅辣椒中類胡蘿卜素穩(wěn)定性的研究成為一個(gè)重要課題。本文綜述了紅辣椒中類胡蘿卜素在不同條件下穩(wěn)定性的研究進(jìn)展，為類胡蘿卜素的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 紅辣椒中類胡蘿卜素的種類及結(jié)構(gòu)

紅辣椒呈現(xiàn)鮮艷的顏色，主要是由于其含有豐富的類胡蘿卜素。紅辣椒中類胡蘿卜素的成分及含量隨著產(chǎn)地的不同而不同［14］，但基本都包括兩個(gè)系列，紅色系列和黃色系列［15，16］。其中，含量較多的是辣椒紅素、南瓜黃質(zhì)、玉米黃質(zhì)、β-胡蘿卜素、β-玉米黃質(zhì)［17］。紅辣椒中各種類胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)如表1 所示。

2 紅辣椒中類胡蘿卜素的分離及檢測(cè)

紅辣椒中類胡蘿卜素的生物合成非常復(fù)雜，種類較多。紅辣椒中的各種類胡蘿卜素是科研工作者花費(fèi)大量時(shí)間，采用各種先進(jìn)的分離檢測(cè)手段鑒定出來的。

A.Aczél 利用高壓薄層色譜分離了辣椒紅素和辣椒玉紅素。這是一種具有選擇性的分離，能準(zhǔn)確地確定紅色素的色價(jià)［18］。M. Isabel Mínguez-Mosquera 等利用反相高壓液相色譜(HPLC)，通過丙酮和水的梯度洗脫，在450 nm 的紫外光下檢測(cè)，分離和鑒定了紅辣椒果實(shí)、辣椒粉、辣椒油中的十四種類胡蘿卜素［19］。D. Hornero-Méndez 等采用UVVisible、IR、MS、TLC 和HPLC 分離鑒定出了紅辣椒中南瓜黃素［20］。Dámaso Hornero-Méndez 等采用快速分光光度法確定了辣椒粉和辣椒油中類胡蘿卜素中的部分紅色成分和黃色成分。這一方法可直接用于丙酮提取液，避免了皂化，最小化了色素降解造成的誤差，減少了樣品的處理，縮短了分析時(shí)間［21］。Péter A.Biacs 等提取得到了紅辣椒中脂肪酸類胡蘿卜酯和未酯化的低相性和表相性的類胡蘿卜素。采用高壓液相色譜將其分離，發(fā)現(xiàn)辣椒紅素單酯中主要含有不飽和脂肪酸，辣椒紅素二酯和辣椒玉紅素中主要含有飽和脂肪酸［22］。M.H.Gnayfeed 等的研究發(fā)現(xiàn)，利用次臨界丙烷萃取辣椒粉，比較容易得到類胡蘿卜素和維生素，不易得到辣椒素［23］。

3 紅辣椒中類胡蘿卜素穩(wěn)定性的研究

紅辣椒中類胡蘿卜素的穩(wěn)定性是制約類胡蘿卜素在食品及化妝品等領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)重要因素。因此，對(duì)紅辣椒中類胡蘿卜素的穩(wěn)定性的研究成為一個(gè)重要課題。

3.1 干燥的影響

Maria Isabel Mínguez-Mosquera 等研究了不同品種紅辣椒在緩慢干燥和研磨過程中類胡蘿卜素含量的變化。結(jié)果表明，濕度為85%～88%的紅辣椒在溫和的條件下干燥，類胡蘿卜素的含量等于或高于最初的產(chǎn)品。這個(gè)事實(shí)說明，果實(shí)在干燥期間仍在進(jìn)行新陳代謝，存在著各種類胡蘿卜素的合成，從而增加了黃色成分和紅色成分;另外，干果實(shí)在研磨階段，研磨機(jī)產(chǎn)生的熱導(dǎo)致了黃色成分的降解，紅色成分未發(fā)生變化［24］。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Antonio Pérez-Gález 等的研究結(jié)果相似，其研究發(fā)現(xiàn)，在果實(shí)干燥(溫度在60 ℃左右)研磨的過程中，類胡蘿卜素的含量在不同的時(shí)間段有時(shí)高有時(shí)低［25］。

3.2 貯藏的影響

Antonio Raffo 等研究了使用聚乙烯包裝和熱水處理后包裝低溫貯藏的紅辣椒中辣椒紅素、南瓜黃素A、玉米黃素、β-胡蘿卜素、β-玉米黃素含量的變化。結(jié)果表明，未包裝、包裝及使用53 ℃熱水處理后包裝低溫貯藏21 d 的紅辣椒中，五種類胡蘿卜素的含量變化不一樣。未包裝的紅辣椒中辣椒紅素的含量減少，南瓜黃素A 的含量減少，玉米黃素、β-胡蘿卜素、β-玉米黃素的含量增多;包裝的紅辣椒中辣椒紅素的含量稍有減少，南瓜黃素A 的含量未變，玉米黃素、β-胡蘿卜素、β-玉米黃素的含量稍有增多;使用53 ℃熱水處理后包裝低溫貯藏21 d 后五種類胡蘿卜素的含量基本未變。從以上結(jié)果我們可以看出，短時(shí)間的貯藏對(duì)類胡蘿卜素的影響較?。?6］。

Ayhan Topuz 等研究了γ 射線及貯藏對(duì)辣椒粉中的辣椒紅素、辣椒玉紅素、南瓜黃素、隱黃素、紫黃素的影響。在較大強(qiáng)度的輻射下或較長時(shí)間的貯藏，除了辣椒玉紅素外，其它色素均有明顯減少。但是輻射的影響弱于貯藏時(shí)間的影響，例如，在強(qiáng)度為10 kGy 的γ 射線照射下，辣椒紅素減少11.1%，而10 個(gè)月的貯藏辣椒紅素會(huì)減少42.1%［26］。

3.3 溫度的影響

Manuel Jarén-Galán 等研究了溫度對(duì)紅辣椒油樹脂中類胡蘿卜素含量的影響。在60 ℃以下，升高溫度紅辣椒中的黃色色素被破壞的速率快一些;60℃以上，升高溫度紅辣椒中的紅色色素被破壞的速率快一些?？傊?，升高溫度，紅辣椒油樹脂中類胡蘿卜素總含量減少［27］。

Ute Schweiggert 等研究了干辣椒和辣椒粉中游離的類胡蘿卜素和酯化類胡蘿卜素在不同溫度下的穩(wěn)定性。將干辣椒和辣椒粉分別加熱到80、90、100℃，保持5 min 和10 min，然后凍干。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，干辣椒中的類胡蘿卜素減少25%～34%，辣椒粉中的類胡蘿卜素減少20%～53%。研究還發(fā)現(xiàn)，在室溫下貯存4 個(gè)月后，干辣椒中游離的類胡蘿卜素和酯化類胡蘿卜素含量分別下降16.7%～9.6%，辣椒粉中二者分別下降39.7%～38.8%。可見，類胡蘿卜素在干辣椒中更穩(wěn)定，干辣椒中酯化類胡蘿卜素比游離的類胡蘿卜素更穩(wěn)定［28］。這一研究結(jié)果與Péter A.Biacs 等［22］的結(jié)果一致。

3.4 填加物的影響

Antonio Raffom 等研究了在70 ℃的烤箱中干燥、研磨辣椒時(shí)，未加入和加入不同比例辣椒種子的情況下，類胡蘿卜素的降解情況。結(jié)果表明，在最初階段，熱降解速率與混合種子的比例成反比。隨著干燥時(shí)間的增長，混合種子的比例越少，熱降解速率越慢，類胡蘿卜素?fù)p失越少。從整個(gè)反應(yīng)過程來看，加入的種子越多，降解速率越快，主要是由于種子中富含不飽和脂肪酸(主要是亞油酸)，它具有氧化作用。因此，在辣椒粉產(chǎn)品中，為了減少類胡蘿卜素的損失，不要填加辣椒種子［29］。

Peter A. Biacs 等的研究發(fā)現(xiàn)，在室溫下貯存不同辣椒粉150 d，未加入任何抗氧化劑的辣椒粉中，類胡蘿卜素有27%的降解，加入δ-生育酚的有20%的降解，加入抗壞血酸的有15%的降解;在冷凍的條件下貯存以上三種辣椒粉，其中類胡蘿卜素的降解率分別為15%，13%和5%?？梢姡诶苯贩奂尤胍欢康目寡趸瘎┛梢栽黾宇惡}卜素的穩(wěn)定性［30］。

4 結(jié)語

到目前為止，各國科研工作者利用各種測(cè)試手段已確定的紅辣椒中類胡蘿卜素的種類及結(jié)構(gòu)達(dá)26 種之多，其應(yīng)用前景非常廣闊。但是由于類胡蘿卜素的穩(wěn)定性較差，紅辣椒主要以辣椒粉、辣椒醬、辣椒油等出現(xiàn)在市場(chǎng)上。為了提高紅辣椒的應(yīng)用價(jià)值，擴(kuò)大紅辣椒中類胡蘿卜素的應(yīng)用范圍，必須對(duì)提高類胡蘿卜素的穩(wěn)定性做更深入地研究。

1 Reusch M，et al. Determination of capsaicinoids in low pungency paprika. Z Lebensm Unters Forsch，1996，202:334-336.

2 Seong SH，et al.Suppression of phorbol ester-induced NF-kB activation by capsaicin in cultured human promyelocytic leukemia cells.Arch Pham Res，2002，25:475-479.

3 Han SL，et al.Oviposition-stimulating activity of (E)-capsaicin identified in capsicum annuum fruit and related compounds towards Helicoverpa assulta. Chemoecology，2006，16:153-157.

4 Gálvez AP，et al. Fatty acid composition of two new pepper varieties(Capsicum annuum L. Cv. Jaranda and Jariza).Effect of drying process and nutritional aspects. JAOCES，1999，76:205-208.

5 Malchev E，et al. Indentification and changes in the higher fatty acids of dried red pepper and redpepper powder.Z Lebensm Unters Forsch，1989，189:229-231.

6 Oboh G，Joao Batista T，Rocha. Polyphenols in red pepper［Capsicum annuum Var.aviculare (Tepim)］and their protective effect on some pro-oxidants induced lipid peroxidation in brain and liver. Eur Food Res Techno，2007，225:239-247.

7 Gorinstein S，et al. A comparative study of phenolic compounds and antioxidant and antiproliferative activities in frequently consumed raw vegetables. Eur Food Res Technol，2009，228:903-911.

8 Rácz MP，et al.Enzymatic determination of the sugars in red pepper.Z Lebensm Unters Forsch，1981，172:115-117.

9 Guerrero JLG，Guirado CM.Fuentes MMR Nutrient composition and antioxidant activity of 10 pepper (Capsicum annuum)varieties.Eur Food Res Technol，2006，224:1-9.

10 Fekete M，et al. Spectrophototric method for determining the pigment content of ground paprika.Z Lebensm Unters Forsch，1976，161:31-33.

11 Lopez M，et al.Carotenoids from capsicum annuum Fruits:Influence of spectral quality of radiation. Biologia Plantarum(praha)，1986，28:100-104.

12 Pilarski J，Kocurek M.The content of photosynthetic pigments and the light conditions in the fruits and leaves of sweet pepper.Acta Physiol Plant，2005，27:173-182.

13 Mosquera MIM，et al. Competition between the processes of biosynthesis and degradation of carotenoids during the drying of peppers.J Agric Food Chem，1994，42:645-648.

14 Ayuso MC，et al.Quality characteristics of different red pepper cultivars (Capsicum annuum L.)for hot paprika production.Eur Food Res Technol，2008，227:557-563.

15 Deli J，et al.Separation and identification of carotenoids from different coloured paprika (Capsicum annuum )by reversedphase high-performance liquid chromatography.Eur Food Res Technol，2001，213:301-305.

16 Scalia S，F(xiàn)rancis GW. Preparative scale reversed-phase HPLC method for simultaneous separation of carotenoids and carotenoid esters.Chromatographia，1989，28:129-132.

17 Raffo A，et al. Internal quality and antioxidants content of cold-stored red sweet peppers as affected by polyethylene bag packaging and hot water treatment. Eur Food Res Technol，2007，225:395-405.

18 Aczél A.The over-pressured thin-layer chromatographic separation of capsanthin-capsorubin. Fresenius Z Anal Chem，1988，330:462.

19 Mosquera MIM，Méndez DH.Separation and quantification of the carotenoid pigments in red peppers (Capsicum annuum L.)，paprika and oleoresin by reversed-phase HPLC.J Agric Food Chem，1993，41:1616-1620.

20 Méndez DH，Mosquera MIM. Isolation and identification of the carotenoid capsolutein from Capsicum annuum as cucurbitaxanthin A.J Agric Food Chem，1998，46:4087-4090.

21 Méndez DH，Mosquera MIM.Rapid spectrophotometric determination of red and yellow isochromic carotenoid fractions in paprika and red pepper oleoresins.J Agric Food Chem，2001，49:3584-3588.

22 Biacs PA，et al.Studies on the carotenoid pigments of paprika(Capsicum annuum L. var Sz-20). J Agric Food Chem，1989，37:350-353.

23 Gnayfeed MH，et al.Supercritical CO2and subcritical propane extraction of pungent paprika and quantification of carotenoids，tocopherols，and capsaicinoids. J Agric Food Chem，2001，49:2761-2766.

24 Mosquera MIM，et al. Carotenoid content of the varieties jaranda and jariza(Capsicum annuum L.)and response during the industrial slow drying and grinding steps in paprika processing.J Agric Food Chem，2000，48:2972-2976.

25 Gález AP，et al. Dependence of carotenoid content and temperature-time regimes during the traditional slow drying of red pepper for paprika production at La Vera county. Eur Food Res Technol，2005，221:645-652.

26 Topuz A，Ozdemir F.Influence of r-irradiation and storage on the carotenoids of sun-dried and dehydrated paprika.J Agric Food Chem，2003，5:4972-4977.

27 Galán MJ，Mosquera IM.Quantitative and qualitative changes associated with heat treatments in the carotenoid content of paprika oleoresins.J Agric Food Chem，1999，47:4379-4383.

28 Schweiggert U，et al.Effects of processing and storage on the stability of free and esterified carobenoids of red peppers(Capsicum annuum L.)and hot chilli peppers (Capsicum frutescents L.).Eur Food Res Technol，2007，225:261-270.

29 Gálvez AP，et al.Participation of pepper seed in the stability of paprika carotenoids.JAOCS，1999，76:1449-1454.

30 Biacs PA，et al. Factors affecting stability of colored substances in paprika powders. J Agric Food Chem，1992，40:363-367.