不同類(lèi)型辣椒中辣椒素含量測(cè)定及辣度分析

常曉軻 張強(qiáng) 韓婭楠 張濤 劉衛(wèi) 程志芳 張曉偉 張英 姚秋菊

摘? ? 要：為了解不同類(lèi)型辣椒中辣椒素含量的高低，為辣椒資源分類(lèi)、鑒定、保存和高辣度辣椒新品種育種提供參考，以64份辣椒為材料，采用高效液相色譜法，對(duì)其辣椒素和二氫辣椒素含量進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算辣椒素總含量，換算辣度。結(jié)果表明，64份辣椒材料的辣椒素和二氫辣椒素含量不等，不同類(lèi)型辣椒中辣椒素和二氫辣椒素含量分布規(guī)律基本一致，兩者含量（w，后同）均集中在0.5～1.5 mg·g-1，辣椒素總含量在0.5～3.5 mg·g-1均勻分布。經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比分析，64份不同類(lèi)型的辣椒辣度等級(jí)都集中在6、7、8、9這4個(gè)級(jí)別。64份辣椒材料中朝天椒辣度主要集中在7和8這2個(gè)級(jí)別，整體較其他類(lèi)型辣椒辣度高。本研究為高辣辣椒種質(zhì)資源的利用和進(jìn)一步的辣椒素提取加工利用奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：辣椒;辣椒素;二氫辣椒素;辣度

Analysis and comparison of capsaicinoid contents and pungency degree in different types of pepper

CHANG Xiaoke， ZHANG Qiang， HAN Yanan， ZHANG Tao， LIU Wei， CHENG Zhifang， ZHANG Xiaowei， ZHANG Ying， YAO Qiuju

（Horticultural Research Institute， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450000， Henan， China）

Abstract： To evaluate the capsaicinoid content of different types of pepper and provide references for pepper classification， identification， conservation and hot pepper breeding， the contents of capsaicin and dihydrocapsaicin of 64 dry pepper varieties were determined by HPLC method. Subsequently， the corelation between total capsaicinoids contents and pungency degree were also calculated and analyzed. The results showed that the contents of capsaicin and dihydrocapsaicin share the similar frequency distribution pattern， which range from 0.5 mg·g-1to 1.5 mg·g-1， and the total capsaicinoids contents were equally distributed from 0.5 mg·g-1 to 3.5 mg·g-1. Through the comprehensive comparison and analysis， the pungency degree of the 64 pepper was classified from level 6 to level 9， and the Pod pepper with the pungency degree of level 7 and level 8has a higher pungency degree than other types of pepper. This results laid the foundation on the application of hot pepper germplasms resources and provide a basis to further deep processing， extraction and exploitation of capsaicinoid.

Key words： Hot pepper; Capsaicin; Dihydrocapsaicin; Pungency degree

辣椒作為茄科辣椒屬一年生草本植物，因其獨(dú)特的辛辣味而成為重要的蔬菜和調(diào)味品，是世界上種植最廣泛的烹飪?cè)蟍1]。辣椒為人類(lèi)提供了許多重要的維生素、礦物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素，還在藥物、天然著色劑和化妝品等方面具有廣泛的用途，因此種植面積不斷增加。據(jù)國(guó)際糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)，僅2011年，世界排名前20名的辣椒生產(chǎn)國(guó)種植面積共達(dá)3.8萬(wàn)hm2，產(chǎn)量共計(jì)3 330萬(wàn)t，比過(guò)去10年產(chǎn)量增加了40%[2]。

辣椒中與辣度相關(guān)的物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為類(lèi)辣椒素（Capsaicinoids）。純凈的辣椒素化學(xué)名稱(chēng)為8-甲-6癸烯香草基胺，分子式：C18H27NO3，為片狀無(wú)色結(jié)晶，熔點(diǎn)為65 ℃，分子質(zhì)量為456.68，沸點(diǎn)為200～210 ℃。易溶于乙醇，乙醚，苯，及氯仿，微溶于二硫化碳。目前已發(fā)現(xiàn)20多種辣椒素類(lèi)物質(zhì)[2]，其中主要有：辣椒堿（化學(xué)名稱(chēng)為（反式） 8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺，英文名稱(chēng)為Capsaicin）和二氫辣椒堿（化學(xué)名稱(chēng)為8-甲基-N-香草基壬酰胺，英文名稱(chēng)為Dihydrocapsaicin），2者約占辣椒果實(shí)中總辣椒素類(lèi)物質(zhì)含量的80%以上[3]。

辣椒素是生物堿活性物質(zhì)，由辣椒果實(shí)胎座分泌產(chǎn)生，具有抗癌、鎮(zhèn)痛和減肥等醫(yī)療和保健作用，被廣泛應(yīng)用于軍事、農(nóng)藥、醫(yī)藥等領(lǐng)域。辣椒辣味的強(qiáng)弱，即辣椒素類(lèi)物質(zhì)含量的多少可通過(guò)HPLC檢測(cè)[4]，并轉(zhuǎn)化為表示辣度的史高維爾指數(shù)（Scoville Scale，或Scoville Heat Unit，簡(jiǎn)稱(chēng)SHU）。SHU越高，表示辣椒越辣[5]。

辣椒素含量的高低已成為評(píng)價(jià)辣椒品種品質(zhì)、辣椒辣味、辣椒制品品質(zhì)的重要指標(biāo)[6-8]。筆者對(duì)64份不同類(lèi)型辣椒的辣椒素和二氫辣椒素含量的測(cè)定，以及對(duì)辣椒素總量和辣度的分析，以期為高辣度辣椒的選育提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年5—10月份在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)試驗(yàn)基地內(nèi)進(jìn)行。

1.2 材料

供試材料共64份，其中簇生朝天椒24份，單生朝天椒24份，鐵皮椒7份，美人椒3份，線(xiàn)椒3份，朝地椒2份，印度椒1份。單生朝天椒中小米椒2份，壇子椒2份，詳見(jiàn)表1。

1.3 方法

1.3.1 取樣 每個(gè)樣品田間采收500 g鮮紅（黃）椒，60 ℃烘干，用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)40目篩，準(zhǔn)備提取辣椒素和二氫辣椒素。

1.3.2 辣椒素提取 采用GB/T 21266—2007辣椒及辣椒制品中辣椒素類(lèi)物質(zhì)測(cè)定及辣度表示方法。精確稱(chēng)取經(jīng)過(guò)預(yù)處理的辣椒樣品2.5～5.0 g（精確到0.001 g）于100 mL燒杯中，加入V甲醇∶V四氫呋喃=1∶1混合溶劑25 mL，用保鮮膜封口，并在保鮮膜上扎3個(gè)小孔，用超聲波儀在60 ℃水浴下超聲波振蕩提取30 min，濾紙過(guò)濾，收集濾液;然后把濾紙和濾渣一并加入V甲醇∶V四氫呋喃=1∶1的混合溶劑25 mL，使用超聲波提取10 min，過(guò)濾，重復(fù)2次，把3次的濾液合并，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在70 ℃下濃縮至30 mL，然后用V甲醇∶V四氫呋喃=1∶1的混合溶劑定容至50 mL。

1.3.3 辣椒素和二氫辣椒素色譜分析 將定容后的提取液用0.45 μm有機(jī)濾膜過(guò)濾，用色譜儀waters 510進(jìn)行高效液相色譜分析（委托山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)院進(jìn)行測(cè)定）;色譜柱：kromasil C18 61076 柱5 μm（250 mm×4.6 mm）;流動(dòng)相：甲醇+水（80 mL+20 mL）;進(jìn)樣量10 μL;流速0.8 mL·min-1;紫外線(xiàn)檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm。

1.4 辣椒素總量和辣度計(jì)算

辣椒素總量計(jì)算方法[9]：

X=（X1+X2）/90%;

辣度計(jì)算方法：SHU=（X1+X2）×（16.1×103）+（X1+X2）/90%×10%×（9.3×103）。

式中：X1，X2為辣椒素及二氫辣椒素含量，mg·g-1;辣椒素總量中90%為辣椒素及二氫辣椒素標(biāo)準(zhǔn)樣品純度;X為辣椒素總含量，mg·g-1;辣度中90%為辣椒素與二氫辣椒素折算為辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量的系數(shù)。

辣度SHU與辣度級(jí)別換算詳見(jiàn)表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 64份辣椒材料辣椒素含量、二氫辣椒素含量和辣椒素總含量分布

由圖1所示，辣椒素含量小于0.5 mg·g-1的有15份，0.5～1.0 mg·g-1的有21份，1.0～1.5 mg·g-1的有20份，1.5～2.0 mg·g-1的有7份，大于2.0 mg·g-1的有1份。二氫辣椒素含量小于0.5 mg·g-1的有15份，0.5～1 mg·g-1的有26份，1.0～1.5 mg·g-1的有21份，1.5～2.0 mg·g-1的有2份，大于2.0 mg·g-1的有0份。辣椒素和二氫辣椒素含量分布規(guī)律基本一致，2者含量均集中在0.5～1.5 mg·g-1。

由圖2看出，辣椒素總含量小于0.5 mg·g-1的有1份，0.5～1.0 mg·g-1的有11份，1.0～1.5 mg·g-1的有13份，1.5～2.0 mg·g-1的有10份，2.5～3.0 mg·g-1的有7份，3.0～3.5 mg·g-1的有10份，大于3.5 mg·g-1的有2份。辣椒素總含量在0.5 mg·g-1與3.5 mg·g-1之間分布均勻，小于0.5 mg·g-1的只有1份材料，大于3.5 mg·g-1的有2份材料。

2.2 64份辣椒的辣度等級(jí)與分布

由表3看出，64份材料中辣度5 001～15 000的有12個(gè)，占18.75%，辣度15 001～30 000的有22個(gè)，占34.38%，辣度30 001～50 000的有27個(gè)，占42.19%，辣度50 001～100 000的有3個(gè)，占4.69%。這64份材料的辣度均較高，辣度級(jí)別均在6級(jí)以上，主要集中在7、8級(jí)。

2.3 不同類(lèi)型辣椒辣度分級(jí)與分布

由表4可以看出，不同類(lèi)型的辣椒辣度等級(jí)均集中在6、7、8、9這4個(gè)級(jí)別，其中第9級(jí)別的只有單生朝天椒，占12.50%;單生朝天椒辣度等級(jí)頻次最多的等級(jí)為8，占58.33%;頻次最少的是6級(jí)，占4.17%;簇生朝天椒辣度等級(jí)頻次最多的是7和8級(jí)，同樣都是占41.67%;頻次最少的是9級(jí)，占0.00%。其他種類(lèi)的辣椒辣度等級(jí)頻次最多的是6級(jí)，占46.67%;頻次最少的是9級(jí)，占0.00%?？偟膩?lái)說(shuō)，64份辣椒中朝天椒辣度整體較其他類(lèi)型辣椒辣度高。

3 討 論

筆者對(duì)64份不同來(lái)源，不同性狀和大小的辣椒材料的辣椒素進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)64份辣椒的辣度級(jí)別都在6級(jí)以上，辣度等級(jí)集中在6、7、8、9這4個(gè)級(jí)別，辣度均較高。單生朝天椒的辣度最高級(jí)別為9，簇生朝天椒辣度最高級(jí)別為8。朝天椒辣度整體較其他類(lèi)型辣椒辣度高，與陳斌等[5]的研究結(jié)果基本一致。因?yàn)楣P者研究的64份辣椒是從500多份不同類(lèi)型的材料中篩選出來(lái)的，辣椒類(lèi)型為簇生朝天椒、單生朝天椒、鐵皮椒、美人椒和印度椒，均屬于較辣的辣椒類(lèi)型。張軍等[10]研究表明，辣椒素在不同果形中含量為短羊角>線(xiàn)椒>短指形>羊角>長(zhǎng)線(xiàn)形。仲輝等[8]對(duì)31份辣椒地方品種和 31份 F1果實(shí)中的辣椒素研究表明，小型椒（米椒、泡椒和朝天椒，辣度9級(jí)）>線(xiàn)椒（辣度8級(jí)）>大果型（羊角椒，辣度6級(jí)）。結(jié)合前人研究可以看出，辣椒果實(shí)形狀和大小與辣椒素含量存在一定關(guān)聯(lián)，但并沒(méi)有達(dá)到顯著相關(guān)水平。

辣椒辣味的有無(wú)為質(zhì)量性狀，而辣味則是由多個(gè)基因控制的數(shù)量性狀，除了基因型決定辣椒的辣味外，環(huán)境條件對(duì)其也有一定的影響，一般來(lái)說(shuō)生長(zhǎng)在山地等貧瘠地區(qū)[11-12]和適度遮光條件下[13]辣椒的辣椒素含量會(huì)比較高。王寧等[14]發(fā)現(xiàn)了2種環(huán)境條件下辣椒素類(lèi)物質(zhì)含量有差異的QTL位點(diǎn)，環(huán)境因素對(duì)辣椒素合成的影響，還需要進(jìn)一步研究。

隨著基因組測(cè)序技術(shù)的發(fā)展和測(cè)序成本的降低，辣椒品種‘CM334[15]和‘遵辣1號(hào)[16]先后被測(cè)序，對(duì)辣椒素的合成及代謝途徑的研究和了解也越來(lái)越深入。通過(guò)比較辣椒和番茄中辣椒素合成相關(guān)的直系同源基因表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)CS（Capsaicin Synthase）等幾個(gè)基因在關(guān)鍵時(shí)期在辣椒中表達(dá)而在番茄中幾乎不表達(dá)，同時(shí)這些基因在沒(méi)有辣味的辣椒中也幾乎不表達(dá)，推測(cè)應(yīng)該是這些基因的表達(dá)差異導(dǎo)致。

湖南農(nóng)科院鄒學(xué)校院士及其創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在對(duì)來(lái)自世界不同地區(qū)的384份辣椒種質(zhì)進(jìn)行重測(cè)序的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了第一個(gè)辣椒的泛基因組[17]，并利用基因上reads的覆蓋度信息，研究鑒定了辣椒素和類(lèi)胡蘿卜素這2個(gè)辣椒區(qū)別于其它作物最重要的化合物的生物合成通路關(guān)鍵基因的遺傳變異。

由于辣椒素合成和代謝機(jī)制復(fù)雜，為了培育高辣度的辣椒品種，需要加強(qiáng)高辣椒素種質(zhì)資源的搜集、鑒定、評(píng)價(jià)及利用工作，同時(shí)探索辣椒素遺傳規(guī)律，加深對(duì)辣椒素合成代謝途徑的了解，以及辣椒素提取和深加工利用等方面研究，為高辣椒素辣椒品種的選育提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄒學(xué)校.中國(guó)辣椒[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2002.

[2] STEVE CAIGER.Peppers：vegetable and spice capsicums[J].Experimental Agriculture，2012，49（2）：310.

[3] KOZUKUE N，HAN J S，KOZUKUE E，et al.Friedman M. Analysis of eight capsaicinoids in peppers and pepper-containing foods by high-performance liquid chromatography and liquid chromatography-mass spectrometry[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005，53（23）： 9172-9181.

[4] COLLINS M D，WASMUND L M，BOSLAND P W.Improved method for quantifying capsaicinoids in Capsicum using high-performance liquid chromatography[J].HortScience，1995，30：137-139.

[5] 陳斌，張曉芬，耿三省，等.不同類(lèi)型辣椒辣度的測(cè)定及分析[J].辣椒雜志，2012，10（1）：38-41.

[6] 王燕，夏延斌，夏菠，等.高效液相色譜法測(cè)定辣椒素及辣度計(jì)算[J].辣椒雜志，2006（1）：37-40.

[7] 王立浩，張正海，曹亞從，等.“十二五”我國(guó)辣椒遺傳育種研究進(jìn)展及其展望[J].中國(guó)蔬菜，2016（1）：1-7.

[8] 仲輝，孫令強(qiáng)，牟其蕓，等.不同類(lèi)型干制辣椒辣度評(píng)估及辣度雜優(yōu)遺傳分析[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2013，29（22）：114-119.

[9] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 21266—2007辣椒及辣椒制品中辣椒素類(lèi)物質(zhì)測(cè)定及辣度表示方法[S].2007.

[10] 張軍，趙麗華，張潔，等.四川省辣椒種質(zhì)資源的辣椒素含量評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2018，34（28）：43-49.

[11] 彭瓊，童建華，柏連陽(yáng)，等.干旱脅迫對(duì)辣椒果實(shí)中辣椒素、二氫辣椒素及VC含量的影響[J].中國(guó)蔬菜，2015（12）：44-47.

[12] PHIMCHAN P，TECHAWONGSTIEN S，CHANTHAI S，et al.Impact of drought stress on the accumulation of capsaicinoids in Capsicum cultivars with different initial capsaicinoid levels[J].HortScience，2012，47（9）：1204-1209.

[13] 呂長(zhǎng)山，王金玲，李瑞蘭，等.光照強(qiáng)度對(duì)辣椒果實(shí)中辣椒素含量的影響[J].北方園藝，2005（4）：69-70.

[14] 王寧，張正海，王立浩，等.不同栽培條件下辣椒果實(shí)辣椒素含量的分析與QTL定位[J].中國(guó)蔬菜，2016（3）：19-25.

[15] QIN C，YU C，SHEN Y，et al. Whole-genome sequencing of cultivated and wild peppers provides insights into Capsicum domestication and specialization[J].Proceedings of the National Academy of Sciences，2014，111（14）： 5135-5140.

[16] KIM S，PARK M，YEOM S，et al.Genome sequence of the hot pepperprovides insights into the evolution of pungency in capsicum species[J].Nature Genetics，2014，46（3），270-278.

[17] OU L，LI D，LV J，et al.Pan‐genome of cultivated pepper （capsicum） and its use in gene presence–absence variation analyses[J].New Phytologist，2018，220（2）：360-363.