新田不同株系“三味”辣椒的品質(zhì)分析與加工特性評價

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(1.湖南大學(xué)研究生院隆平分院,湖南長沙 410125;2.南京炮兵學(xué)院,江蘇南京 211132;3.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,湖南長沙 410125;4.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所,湖南長沙 410125)

辣椒是常用蔬菜和調(diào)味品[1]。辣椒是我國種植面積僅次于大白菜的第二大蔬菜作物,我國已成為全球最大的辣椒生產(chǎn)、消費和出口國,約占全球生產(chǎn)總量的50%[2]。辣椒中含有豐富的辣椒紅素、辣椒素、維生素C、礦物質(zhì)等,具有很高的營養(yǎng)價值和保健功能[3-4]。在我國由于產(chǎn)地的地理氣候不同形成了很多具有地方特色的優(yōu)勢辣椒品種,這些地方品種辣椒香氣濃郁、營養(yǎng)成分含量高,是辣椒加工的優(yōu)質(zhì)原料[5]。湖南省永州市新田縣陶嶺鄉(xiāng)出產(chǎn)的一種辣椒,肉厚,鮮紅,透明,從外表可以看到里面的籽粒,具有辣、甜、香三種滋味,所以被稱作“三味”辣椒[6]。2015年,陶嶺“三味”辣椒成功申報為國家地理標(biāo)志保護產(chǎn)品。2016年,榮獲“中國名優(yōu)硒產(chǎn)品”稱號。

前人對辣椒進行了廣泛的研究,例如:周燾等[7]以23個常見辣椒資源為試材,對影響果實品質(zhì)的9項指標(biāo)進行了測定,利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法進行優(yōu)良干辣椒和優(yōu)良鮮食辣椒的評估。肖春林等[8]系統(tǒng)研究其果實商品性狀、營養(yǎng)品質(zhì)及風(fēng)味物質(zhì)的形成與變化,分析各品質(zhì)因子間的相互關(guān)系,提出辣椒果實的最佳采收期,并對辣椒研究過程中取樣的方法及果實成熟度的確定進行了探討。付文婷等[9]以貴州的10個地方辣椒品種為材料,對6種營養(yǎng)成分含量進行測定和分析,并利用隸屬函數(shù)法對其營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進行綜合評價。Gruber等[10]研究云南9種青椒的生物活性成分(維生素C、類胡蘿卜素、總酚類、酚類、辣椒素),發(fā)現(xiàn)不同辣椒品種間生物活性物質(zhì)含量差異顯著(P<0.05);Giuffrida等[11]發(fā)現(xiàn)不同辣椒品種胡蘿卜素含量和辣度存在顯著性差異(P<0.05)。近年來,“三味”辣椒品種出現(xiàn)不純,需要進行提純復(fù)壯的工作。本試驗針對品種提純過程中幾個比較好的優(yōu)勢株系辣椒進行品質(zhì)分析和加工特性評價,旨在為新田地方辣椒種質(zhì)資源的品質(zhì)性狀分析、辣椒種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用、新品種的選育奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮成熟“三味”辣椒N351、N361、N3111、N3117、N450 5個株系 由湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所鄭井元博士選育提供,挑選無蟲蛀、無霉變、無損傷、大小均一的辣椒作為本試驗材料;氫氧化鈉、酚酞、偏磷酸、鹽酸、蒽酮、無水乙醇、氯仿、草酸、維生素C、葡萄糖、2,6-二氯酚靛酚鹽、碳酸氫鈉、考馬斯亮藍G250、牛血清蛋白、濃硫酸、鹽酸 國藥集團化學(xué)試劑有限公司,以上試劑均為分析純;四氫呋喃、甲醇、乙腈 美國Honeywell公司;辣椒素 四川維克奇生物科技有限公司,以上試劑 均為色譜純。

0～25 mm螺旋測微儀 東莞市景有模具五金有限公司;Color Quest XE型全自動色度分析儀 美國HunterLab公司;CT3型質(zhì)構(gòu)分析儀 Brookfield工程實驗室公司;WZB 45型數(shù)顯折光儀 上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司;JE502型分析天平(感量0.001 g)上海浦春計量儀器有限公司;JYLC020E型料理機 九陽股份有限公司;DHG-9053A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備廠;UV-1800型紫外可見分光光度計 島津儀器(蘇州)有限公司;超高效液相色譜 美國沃特世公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 農(nóng)藝性狀的測定 選取成熟度相同的紅色新鮮果實,5個為一組,測定3組,取平均值。果長用直尺測量。單果質(zhì)量用電子天平測定。果寬直徑用游標(biāo)卡尺測量,游標(biāo)卡尺測得辣椒果實橫徑最大處的直徑為該果實的果寬寬度。果實橫徑最大處的果肉厚度為該果實的果肉厚度?？墒陈适菍θサ倏墒巢糠趾腿M行稱重,即可食率(%)=去蒂可食部分質(zhì)量/全果質(zhì)量×100。

1.2.2 色差的測定 本實驗采用Hunter Lab色度系統(tǒng)對辣椒果皮進行顏色測定,其中L*值越大,辣椒顏色越亮;a*值、b*值分別代表辣椒紅綠度和黃藍度,a*值越大,辣椒越紅;b*值越大,辣椒越黃[12]。每個樣品重復(fù)測5次,取其平均值。

1.2.3 質(zhì)構(gòu)測定 將單個辣椒放在質(zhì)構(gòu)儀載具上,采用TPA模式測定辣椒的硬度,測定參數(shù):測試模式為TPA質(zhì)構(gòu)分析,測試目標(biāo)為5 mm,探頭TA39,夾具TA-BT-KIT,觸發(fā)點負載5.0 g,測試速度2.00 mm/s。每次測定后用擦鏡紙將探頭和平臺擦拭干凈后,重復(fù)測試操作。每個株系重復(fù)10次取平均值,通過TPA軟件得到辣椒的硬度[13]。

1.2.4 辣椒營養(yǎng)品質(zhì)的測定 水分測定參照GB 5009.3-2010《食品中水分的測定》,果實含水量(%)=(果實鮮重-果實干重)/果實鮮重×100；可溶性固形物含量采用數(shù)顯折光儀測定;維生素C含量的測定采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定(GB 6195-86);可溶性總糖的測定采用蒽銅的比色法;可滴定酸的測定根據(jù)酸堿中和原理,用堿液滴定試液中的酸,以酚酞為指示劑確定滴定終點,按堿液的消耗量計算食品中的總酸含量;總酚含量的測定采用福林-酚法;可溶性蛋白的測定采用考馬斯亮藍G250;辣椒素含量的測定參考GB/T 21266-2007方法加以改進,利用美國沃特世超高效液相色譜儀進行辣椒素的測定,檢測條件:色譜柱為ACQUITY UPLC BEH C181.7 μm 2.1 mm×50 mm Column,紫外檢測波長為280 nm,柱溫為30 ℃,流動相為乙腈∶水(V/V)=65∶35,流速為0.61 mL·min-1,進樣量為0.4 μm,運行時間1.68 min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本試驗除特殊說明以外,所有測定指標(biāo)均重復(fù)3次,結(jié)果均為3次平行試驗的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。采用SPSS 22.0軟件完成均值統(tǒng)計和顯著性差異分析。

采用SPSS 22.0數(shù)據(jù)分析軟件,對不同株系三味辣椒進行主成分分析[14-15]。

綜合評價值F計算公式:

F=Σ[Fi×Wi],i=1,2…n

式中：F值為三味辣椒綜合評價值,Fi為三味辣椒第i個公因子的分值,Wi為三味辣椒第i個公因子的方差貢獻率,n為公因子的個數(shù)。

表1 不同株系“三味”辣椒的感官品質(zhì)Table 1 Sensory quality of different strains of “Sanwei” pepper

注:同行標(biāo)注不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀、色差和質(zhì)構(gòu)分析

對5個不同株系“三味”辣椒的農(nóng)藝性狀、色差和質(zhì)構(gòu)進行分析,結(jié)果如表1所示,果長、單果質(zhì)量、果實寬度、果肉厚度、可食率、硬度、L*值、a*值、b*值的平均值分別為(10.83±1.96) cm、(13.22±2.06) g、(22.02±2.00) mm、(2.77±0.19) mm、93.19%±1.79%、(1032.60±156.26) g、32.30±1.69、30.54±1.04、11.40±0.91。品質(zhì)指標(biāo)間變異系數(shù)不同,說明不同株系“三味”辣椒在品質(zhì)上呈現(xiàn)不同程度的變化,其中果長、單果質(zhì)量、硬度三個品質(zhì)指標(biāo)變異系數(shù)相對較大,分別為17.37%、14.93%、14.57%,果長和單果質(zhì)量最大的株系均是N361,其次是N351。L*值、a*、可食率值三個感官品質(zhì)指標(biāo)變異系數(shù)相對較小,分別為5.03%、3.02%、1.83%。

從表1中可知,硬度最大的株系是N351,達到了(1285.00±17.02) g,給予發(fā)酵型辣椒良好的脆度口感[16-17],適合作為發(fā)酵型“三味”辣椒的原料。N361是5個株系中硬度最小的,為(853.67±6.02) g。

5個株系“三味”辣椒的Lab值變異系數(shù)很小,說明顏色十分相近。由表1中可知,N361的L*值最大,為35.01±0.24,表明其果實顏色最鮮亮,N450的顏色最暗,其L*值為29.90±0.10;正a*值表示紅色,a*值越大,辣椒越紅,a*值最大的是N361,為31.73±0.57,最小的株系是N450,為28.97±0.15;正b*值表示黃色,b*值越大,辣椒越黃,b*值最大的株系是N3111,為12.60±0.10,b*值最小的株系是N351,為10.57±0.21。

2.2 營養(yǎng)品質(zhì)的分析

對5個株系“三味”辣椒的8項主要營養(yǎng)指標(biāo)進行測定,結(jié)果如表2所示,水分含量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、可滴定酸含量、維生素C含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、總酚含量、辣椒素含量的平均值分別為82.07%±0.85%、8.69%±0.47%、33.35%±1.51%、3.37%±0.08%、(105.93±12.07) mg/100 g、0.84%±0.19%、(198.33±15.68) mg/100 g、(1.35±0.42) mg/100 g。變異系數(shù)在各營養(yǎng)指標(biāo)之間有所差異,其中辣椒素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、維生素C含量變異系數(shù)相對較大,分別為29.97%、21.70%、10.85%,可溶性固形物含量、可滴定酸含量、水分含量變異系數(shù)相對較小,分別為5.20%、1.78%、0.91%。

5個株系“三味”辣椒中水分含量最少的是株系N450,為80.68%±0.19%,其余4個株系無顯著差異(P>0.05)。水分含量對“三味”辣椒果實的貯藏品質(zhì)有重要影響,水分含量過高,易受微生物侵染導(dǎo)致腐敗加快[18],其次不利于作為發(fā)酵型辣椒的原材料,容易在發(fā)酵的過程中出現(xiàn)分層,降低產(chǎn)品的品質(zhì)[19]。

可溶性固形物是指液體或流體食品中所有溶解于水的化合物的總稱,包括糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等[20],N3111和N450之間無顯著性差異(P>0.05),其余3個株系表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05),N361的可溶性固形物的含量最高,為9.33%±0.06%,含量最低的株系是N3111,為8.14%±0.05%。

N3117和N450的可溶性糖含量之間無顯著性差異(P>0.05),但與其他3個株系有顯著性差異(P<0.05),含糖量最高的株系是N361,為35.44%±0.28%,其次是N351,含量為34.53%±0.22%。辣椒果實中糖分含量直接影響辣椒發(fā)酵過程中微生物菌群的變化,含糖量高的辣椒,有利于乳酸菌的快速生長,提高發(fā)酵辣椒的品質(zhì)[21]。

可滴定酸含量是植物品質(zhì)的重要構(gòu)成性狀之一,是影響果實風(fēng)味品質(zhì)的重要因素,N361與其他4個株系之間無顯著性差異(P>0.05),N3111與N351、N3117、N450之間有顯著性差異(P<0.05),含量最高的株系是N3117,為3.43%±0.06%,最低的株系是N3111,含量為3.27%±0.06%。

N3111、N3117、N450的可溶性蛋白質(zhì)含量之間無顯著性差異(P>0.05),但與其他2個株系有顯著性差異(P<0.05),可溶性蛋白質(zhì)含量最高的株系是N351,高達1.12%±0.06%,含量是N361的2.04倍。蛋白質(zhì)經(jīng)微生物作用水解成氨基酸,是發(fā)酵“三味”辣椒呈味的主要風(fēng)味指標(biāo)[22]。

維生素C具有很好的抗氧化作用,含量最高的株系是N351,為(122.12±2.00) mg/100 g,其中N450含量最低,為(92.67±3.06) mg/100 g,N3111和N450之間無顯著性差異(P>0.05),與其他3個株系有顯著性差異(P<0.05)。

總酚含量最高的株系為N351,為(215.53±2.00) mg/100 g,最低的株系是N361,為(173.33±3.05) mg/100 g,N351和N3117總酚含量之間無顯著性差異(P>0.05),N3111和N450的總酚含量之間無顯著性差異(P>0.05),N361與其它4株系總酚含量之間有顯著性差異(P<0.05)。

表2 不同株系“三味”辣椒的營養(yǎng)品質(zhì)Table 2 Nutritional quality of different strains of “Sanwei” pepper

注:同列標(biāo)注不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

表3 “三味”辣椒品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性Table 3 Relevance of quality index of “Sanwei” pepper

氧化損傷是導(dǎo)致許多慢性病,如心血管病、癌癥和衰老的重要原因,總酚的抗氧化功能可以對這些慢性病起到預(yù)防作用[23]。

本研究為探索不同地區(qū)板鴨的風(fēng)味差異，通過對6種板鴨的肌苷酸和揮發(fā)性成分進行定性定量檢測，結(jié)合關(guān)鍵香氣成分的氣味活度值（odor activity value，OAV）、主成分分析（principal components analysis，PCA）和聚類分析（Cluster Analysis）方法進行綜合分析，找尋其關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)，分析比較風(fēng)味物質(zhì)的差異性及其原因，為風(fēng)味評價、改善板鴨加工工藝研究提供理論參考。

辣椒素是一種天然紅色素,是辣椒中含量最高的辣椒素類物質(zhì),辣椒中辣味的高低主要取決于辣椒素類物質(zhì)含量的多少,辣椒素類物質(zhì)可促進腎上腺分泌兒茶酚胺,具有抗菌、抗腫瘤和鎮(zhèn)痛作用[24],N3111和N450之間無顯著差異(P>0.05),其余3個株系有顯著性差異(P<0.05),辣椒素含量最高的株系是N3117,鮮重條件下達到了(1.81±0.06) mg/100 g,含量最低的株系是N361,為(0.62±0.02) mg/100 g,N3117中辣椒素含量是N361的2.91倍,因此N3117是5個株系中優(yōu)質(zhì)的制作干辣椒的原料[22]。

2.3 適用性檢驗

利用SPSS軟件計算各品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性,如表3所示,相關(guān)性分析結(jié)果表明,各品質(zhì)指標(biāo)之間存在正相關(guān)也存在負相關(guān),并且多數(shù)品質(zhì)指標(biāo)含量間的相關(guān)系數(shù)的絕對值大于0.5[25],證明各個品質(zhì)指標(biāo)之間有較強的相關(guān)性,可以應(yīng)用主成分分析的方法來研究品質(zhì)指標(biāo)與株系間的關(guān)系。

2.4 不同株系“三味”辣椒品質(zhì)的主成分分析

本研究對5個株系“三味”辣椒的17個品質(zhì)指標(biāo)進行主成分分析,結(jié)果如表4所示,提取出3個主成分,累積方差貢獻率達到92.389%,反映了絕大部分原始信息。因此,選取前3個主成分作為數(shù)據(jù)分析的有效成分。

表4 主成分的特征值和貢獻率Table 4 Characteristic value and contribution rate of principal components

由表5可知,第1個主成分方差貢獻率為51.061%,與果長、單果質(zhì)量、果肉厚度、可食率、L*值、a*值、可溶性固形物含量和可溶性糖含量呈明顯正相關(guān),對第1主成分貢獻最大的是L*值,載荷為0.952,與辣椒素呈明顯負相關(guān),負載荷為-0.816;第2主成分方差貢獻率為28.458%,與硬度、可滴定酸、維生素C、可溶性蛋白質(zhì)和總酚呈明顯正相關(guān),對第2主成分貢獻最大的是硬度,載荷為0.928,與b*值呈明顯負相關(guān),負載荷為-0.869;第3主成分方差貢獻率為12.871%,與果實寬度、水分和辣椒素呈明顯正相關(guān),對第3主成分貢獻最大的是水分含量,載荷為0.797。

表5 主成分的載荷矩陣Table 5 Load matrix of principal component

2.5 綜合評價

為了消除不同單位和數(shù)據(jù)量綱的影響,需對各品質(zhì)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理[26]。用3個新的主成分來替代原來的17個指標(biāo)進行分析,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的各指標(biāo)與因子載荷矩陣計算各主成分得分,得到前3個主成分的線性關(guān)系式分別為:

F1=0.307X1+0.316X2+0.168X3+0.289X4+…+0.186X14-0.138X15-0.159X16-0.277X17

F2=0.170X1+0.118X2-0.194X3-0.096X4+…+0.364X14+0.323X15+0.361X16+0.091X17

以3個主成分及以每個主成分所對應(yīng)的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重,計算主成分綜合模型:

F=0.553F1+0.308F2+0.139F3

在主成分分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)綜合得分模型計算不同株系“三味”辣椒的綜合得分,結(jié)果如表6所示,第1、2、3主成分得分最高的株系分別是N361、N351、N3117,分別為1.50008、1.45219、1.53291,得分最低的株系是N450、N3111、N450,分別為-1.17244、-1.06445、-1.04190。綜合得分越高說明該品種的綜合品質(zhì)越好,綜合品質(zhì)排名前三的株系是N351、N361、N3117,分?jǐn)?shù)分別是0.562、0.554、0.260,說明這三個株系的綜合品質(zhì)相對其株系要好,得分最低的2個株系為N3111和N450,這兩個株系在將來選育中將是瀕臨淘汰的株系。

表6 綜合因子得分及排名Table 6 Score and ranking of comprehensive factor

3 結(jié)論

本研究通過對不同株系“三味”辣椒的農(nóng)藝性狀、色差、質(zhì)構(gòu)和營養(yǎng)品質(zhì)進行分析,發(fā)現(xiàn)株系N351在硬度、可溶性蛋白質(zhì)含量、維生素C含量、總酚含量上有最大值,分別為(1285.00±17.02) g、1.12%±0.06%、(122.12±2.00) mg/100 g、(215.53±2.00) mg/100 g;株系N361在果長、單果質(zhì)量、果實寬度、果肉厚度、可溶性固形物和可溶性糖含量上有最大值,分別為(13.26±0.34) cm、(15.94±0.58) g、(24.06±0.66) mm、(3.04±0.05) mm、(9.33%±0.06%)、(35.44%±0.28%);株系N3117在辣椒素含量上有最大值,為(1.81±0.06) mg/100 g。

主成分分析是利用降維的思想,在損失很少信息的前提下把多個指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個綜合指標(biāo),這幾個綜合指標(biāo)稱為主成分[27]。每個主成分是原始變量的線性組合,且每個主成分之間不相關(guān)。劉莎莎等[28]研究了6個品種紅棗的香味物質(zhì),結(jié)果表明主成分分析結(jié)果與感官評價結(jié)果一致。陳杭君等[29]比較不同荔枝品種間的品質(zhì)差異,篩選出較優(yōu)的荔枝品種。王彥花等[30]對9個基地的茶油采用主成分分析法進行了優(yōu)良度排序。胡悅等[31]通過主成分分析法綜合評價百合營養(yǎng)品質(zhì)特征。Li等[32]對11個葡萄品種進行了分析,探討了鮮葡萄酚譜的品種差異。王慶東等[33]以14個花生品種秸稈為研究對象,使用主成分分析法進行營養(yǎng)綜合評價。丁璐等[34]應(yīng)用多元統(tǒng)計分析,有效篩選雜交玉米種F1代的優(yōu)勢種。

本試驗通過對17個品質(zhì)指標(biāo)進行主成分分析,從中提取了3個主成分,建立綜合評價模型計算各株系的綜合評價得分,5個株系綜合評價得分從高到低分別為N351>N361>N3117>N3111>N450,與品質(zhì)分析具有一致性,因此主成分分析的方法可以有效地比較5個株系的綜合品質(zhì)。

結(jié)合品質(zhì)分析與主成分分析評價得分,研究結(jié)果表明:株系N351硬度大,可溶性糖含量高,可溶性蛋白質(zhì)含量高,適合作為發(fā)酵型“三味”辣椒的原料;株系N361單果質(zhì)量大,可溶性固形物含量高,適合鮮食;株系N3117辣椒素含量高,可以曬干制成干辣椒。