杭椒采收期內(nèi)辣椒素類(lèi)物質(zhì)和維生素C的動(dòng)態(tài)變化

龔翔宇，饒帥琦，呂曉菡，楊 靜，祝 彪

（1. 浙江農(nóng)林大學(xué) 農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 311300；2. 杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310024）

辣椒Capscum annuum為茄科Solanaceae辣椒屬Capsicum1年生或多年生植物[1]，是深受喜愛(ài)的蔬菜和調(diào)味品，也是提煉辣椒素的工業(yè)原料，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。辣椒果實(shí)中的辣椒素類(lèi)物質(zhì)能引起辛辣味，主要有辣椒素、二氫辣椒素、降二氫辣椒素、高二氫辣椒素以及高辣椒素等[3?4]；其中辣椒素和二氫辣椒素占辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量的90%左右，也提供了90%以上的辣感和熱感[5]，是評(píng)價(jià)辣椒品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[6]。辣椒素類(lèi)化合物在辣椒采收期內(nèi)不斷變化。BARBERO等[7]發(fā)現(xiàn)：辣椒素在果實(shí)發(fā)育早期開(kāi)始積累，隨后一直增加，直到果實(shí)完全成熟時(shí)達(dá)到最高，可能受過(guò)氧化物酶的降解作用[8]，之后略有降低。也有研究認(rèn)為部分品種果實(shí)的辣椒素在采收期內(nèi)并不會(huì)降低[7]；辣椒素的積累受生長(zhǎng)環(huán)境的影響，如在干旱環(huán)境下，雖然辣椒產(chǎn)量下降，但辣椒素含量顯著提升[9]。而在肥料脅迫條件下，果實(shí)的辣椒素含量會(huì)增加[10]。采收期內(nèi)，辣椒果實(shí)中維生素C總量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，青熟果中最低，紅熟果中最高[11]。不同品種辣椒干物質(zhì)積累受基因型的控制，隨外部環(huán)境條件、栽植密度、整枝方式[12]以及后期栽培中肥料使用等因素的變化[13?16]而不盡相同。杭椒 (‘杭州雞爪’‘Hangzhou Jizhua’ב吉林早椒’‘Jilin Zaojiao’)是一種在浙江杭州栽培成功的微辣型辣椒[17]，因辣度低，維生素C含量較高，肉質(zhì)厚，口感好，栽植效益高，栽植規(guī)模逐漸擴(kuò)大[18?19]。隨著市場(chǎng)對(duì)杭椒需求的不斷增加，研究并確定最佳采收期、獲得不同辣度杭椒果實(shí)等工作意義重大。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于杭椒果實(shí)辣椒素含量研究較少，尤其是對(duì)于其不同采收期辣椒素含量及變化規(guī)律的研究幾乎空白，關(guān)于杭椒果實(shí)發(fā)育過(guò)程中維生素C含量的變化尚未有公開(kāi)研究報(bào)道。本研究以不同采收期杭椒果實(shí)中辣椒素類(lèi)物質(zhì)、維生素C和干物質(zhì)相對(duì)含量動(dòng)態(tài)變化作為研究?jī)?nèi)容，旨在確定杭椒果實(shí)最佳采收期，為杭椒采收計(jì)劃制定提供基礎(chǔ)理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

4 個(gè)杭椒品種‘杭椒 12 號(hào)’‘Hangjiao No.12’、‘杭椒 206’‘Hangjiao206’、‘杭椒 2 號(hào)’‘Hangjiao No.2’和‘杭椒2731’‘Hangjiao2731’的果實(shí)由杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。選擇不同采收期大小均勻、無(wú)機(jī)械損傷、成熟度一致的杭椒果實(shí)進(jìn)行采收。

1.2 材料的采收與處理

各品種杭椒在開(kāi)花后14、21、28、35、42、49、56 d進(jìn)行采收。果實(shí)采收后沖洗擦干，去梗后對(duì)半剖開(kāi)，放入塑料網(wǎng)袋，浸沒(méi)于液氮中預(yù)凍15～30 s，放入真空冷凍干燥機(jī)(Christ Beta 1-8 LD，德國(guó)Christ公司)中冷凍干燥，粉碎，過(guò)50目篩，置于?20 ℃冰箱中暫存待用。

1.3 辣椒素類(lèi)物質(zhì)的測(cè)定

辣椒素和二氫辣椒素參考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》[20]改良優(yōu)化后測(cè)定，通過(guò)加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)確定方法可行性。繪制辣椒素和二氫辣椒素標(biāo)品的高效液相色譜(HPLC)圖譜 (圖 1A)。

1.3.1 提取 精確稱(chēng)取杭椒粉末 2.000 0 g，置于 10 mL 離心管中，加入 4 mL 甲醇 (色譜純，美國(guó)TEDIA公司)-四氫呋喃(色譜純，美國(guó)TEDIA公司) (體積比為1∶1)溶液，振蕩混勻，40 kHz下超聲提取 20 min，10 000 r·min?1離心 10 min，轉(zhuǎn)移上清液；所得沉淀再用 3 mL 甲醇-四氫呋喃溶液提取 2 次，離心后將上清液合并，并用甲醇-四氫呋喃溶液定容。隨后將所得溶液置于(60.0±0.5) ℃恒溫水浴中濃縮至 2 mL，過(guò) 0.45 μm 微孔濾膜待用。

1.3.2 測(cè)定 采用外標(biāo)法用高效液相色譜儀 (安捷倫 1200，美國(guó) Agilent公司)測(cè)定并分析提取液中的辣椒素和二氫辣椒素。色譜柱 (250.0 mm×4.6 mm，5 μm，Hypersil ODS2，大連伊利特)柱溫 30 ℃；設(shè)定紫外檢測(cè)器波長(zhǎng)280 nm；流動(dòng)相選用體積分?jǐn)?shù)為80%的甲醇，流速0.8 mL·min?1；進(jìn)樣量10 μL。繪制杭椒樣品HPLC圖譜(圖1A)。

1.3.3 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn) 稱(chēng)取 2.000 0 g 杭椒凍干樣品，加入 1.000 0 g·L?1辣椒素標(biāo)準(zhǔn)溶液 150 μL，按照1.3.1方法提取，重復(fù)5次取平均值；同時(shí)稱(chēng)取3份2.000 0 g相同的杭椒凍干樣品用作平行分析。稱(chēng)取2.000 0 g 杭椒凍干樣品，加入 1.000 0 g·L?1二氫辣椒素標(biāo)準(zhǔn)溶液 120 μL，按照 1.3.1 方法提取，重復(fù)5次取平均值；同時(shí)稱(chēng)取3份2.000 0 g相同的杭椒凍干樣品用作平行分析。

1.3.4 辣椒素類(lèi)物質(zhì)含量計(jì)算 參考 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》[20]，計(jì)算干樣中辣椒素質(zhì)量分?jǐn)?shù) (mg·g?1)：W辣椒素=C1V/m；二氫辣椒素質(zhì)量分?jǐn)?shù) (mg·g?1)：W二氫辣椒素=C2V/m；辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量 (mg·g?1)：W總=(W辣椒素+W二氫辣椒素)/0.9。其中：C1、C2分別為標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)的辣椒素和二氫辣椒素質(zhì)量濃度(g·L?1)；V為樣品濃縮后體積(mL)，m為干樣質(zhì)量(g)，0.9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)。

1.4 維生素 C 的測(cè)定

維生素C的測(cè)定及計(jì)算參考胡應(yīng)杰等[21]。繪制維生素C標(biāo)品和杭椒樣品的HPLC圖譜(圖1B)。

圖 1 辣椒素、二氫辣椒素和維生素C標(biāo)品及杭椒樣品的HPLC圖譜Figure 1 HPLC chromatograms of capsaicin, dihydrocapsaicin and vitamin C reference materials and Hangzhou pepper sample

1.5 干物質(zhì)相對(duì)含量的測(cè)定

杭椒果實(shí)采收后，清洗擦干，用電子天平稱(chēng)得鮮樣質(zhì)量；隨后用真空冷凍干燥機(jī)冷凍干燥至恒質(zhì)量即為樣品干樣質(zhì)量。果實(shí)干物質(zhì)相對(duì)含量=干樣質(zhì)量/鮮樣質(zhì)量×100%。

1.6 斯科維爾指數(shù) (SHU)與辣度的計(jì)算

參考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》[20]，計(jì)算杭椒斯科維爾指數(shù) (SHU)：X=Wf×0.9×(16.1×103)+Wf×0.1×(9.3×103)。其中Wf為鮮 樣 中辣椒素類(lèi)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg·g?1)；0.9為辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量的折算系數(shù)；16.1×103為辣椒素或二氫辣椒素轉(zhuǎn)換為斯科維爾指數(shù)的系數(shù)；0.1為其余辣椒素類(lèi)物質(zhì)含量的折算系數(shù)；9.3×103為其余辣椒素類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)換斯科維爾指數(shù)的系數(shù)。斯科維爾指數(shù)與辣度的換算關(guān)系為：150 SHU=1度。辣度四舍五入取整數(shù)。

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007整理數(shù)據(jù)，使用SPSS 22.0進(jìn)行顯著性分析，使用Origin 2018作圖。

2 結(jié)果分析

2.1 辣椒素和二氫辣椒素標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)及加標(biāo)回收率

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制 將配制好的不同濃度梯度的辣椒素和二氫辣椒素混合標(biāo)樣，高效液相色譜儀檢測(cè)，用縱坐標(biāo)(y)表示峰面積(mAU·s)，用橫坐標(biāo)(x)表示質(zhì)量濃度(g·L?1)，得到辣椒素和二氫辣椒素的回歸方程和相關(guān)系數(shù)(表1)。

2.1.2 加標(biāo)回收率 平行分析可知：樣品辣椒素平均值為 0.065 0 mg·g?1，二氫辣椒素平均值為 0.067 5 mg·g?1。加標(biāo)回收結(jié)果顯示：2種辣椒素組分平均回收率為99.186%～99.580%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤為1.076%～1.562%(表2)。說(shuō)明加標(biāo)回收方法重復(fù)性好，準(zhǔn)確度高。

表 1 2 種辣椒素的回歸方程、相關(guān)系數(shù) Table 1 Regression equation and correlation of two capsaicinoids

表 2 2 種辣椒素類(lèi)物質(zhì)成分加標(biāo)回收率Table 2 Recovery of two capsaicinoids

2.2 采收期內(nèi)杭椒果實(shí)干物質(zhì)相對(duì)含量動(dòng)態(tài)變化

由表3可以看出：采收期內(nèi)不同品種干物質(zhì)相對(duì)含量不同?；ê?4～28 d，‘杭椒2號(hào)’果實(shí)干物質(zhì)相對(duì)含量穩(wěn)定，花后28～49 d，干物質(zhì)迅速增加，之后增速變緩，花后56 d時(shí)達(dá)到最大值(14.452%)?！冀?731’果實(shí)干物質(zhì)相對(duì)含量在花后14～35 d波動(dòng)不大，35～42 d和49～56 d迅速增加，花后56 d時(shí)達(dá)到最大值(13.598%)。‘杭椒206’果實(shí)干物質(zhì)相對(duì)含量在花后21～42 d緩慢增加，42～49 d迅速增加，花后56 d達(dá)最大值(12.553%)。‘杭椒12號(hào)’果實(shí)在花后14～28 d干物質(zhì)相對(duì)含量穩(wěn)定，之后平穩(wěn)增加，56 d時(shí)達(dá)最大值(13.571%)。

表 3 4個(gè)杭椒品種果實(shí)在采收期內(nèi)的干物質(zhì)相對(duì)含量Table 3 Content of dry matter in fruits of four Hangzhou pepper cultivars during harvest period

2.3 采收期內(nèi)杭椒果實(shí)中辣椒素類(lèi)物質(zhì)及辣度的動(dòng)態(tài)變化

由圖2可以看出：4種杭椒果實(shí)辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量在采收期內(nèi)變化趨勢(shì)不同?；ê?4 d，4個(gè)品種辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量均較低。14～21 d，‘杭椒2號(hào)’辣椒素類(lèi)物質(zhì)迅速增長(zhǎng)，28 d時(shí)達(dá)到最大值(2.520 0 mg·g?1)，隨后開(kāi)始下降?！冀?2號(hào)’辣椒素類(lèi)物質(zhì)總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，花后21 d迅速增長(zhǎng)至0.600 0 mg·g?1，之后變化較小，56 d 時(shí)達(dá)最大 (0.880 0 mg·g?1)?！冀?2731’辣椒素類(lèi)物質(zhì)在花后 14～49 d呈增加趨勢(shì)，之后下降?！冀?06’在整個(gè)采收期均處于較低水平。

辣度作為直觀呈現(xiàn)果實(shí)辣感的一項(xiàng)指標(biāo)，有助于消費(fèi)者選擇合適品種。由圖3可以看出：4個(gè)杭椒品種辣度大小依次為‘杭椒2號(hào)’‘杭椒12號(hào)’‘杭椒2731’‘杭椒206’，采收期內(nèi)其變化趨勢(shì)與辣椒素類(lèi)物質(zhì)變化總體一致。比較圖2和圖3發(fā)現(xiàn)：‘杭椒2號(hào)’辣度變化曲線(xiàn)與辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量變化曲線(xiàn)存在較大差異，這是由于辣度還與果實(shí)內(nèi)辣椒素類(lèi)物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量有關(guān)；采收期內(nèi)‘杭椒2號(hào)’鮮果中干物質(zhì)相對(duì)含量增加迅速，而干物質(zhì)中辣椒素類(lèi)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，造成單位質(zhì)量鮮果中辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量較高，因而鮮果辣度較高。

圖 2 采收期 4 個(gè)品種辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量及變化Figure 2 Content of capsaicinoids in four Hangzhou pepper cultivars during the harvest period

圖 3 采收期 4 個(gè)品種鮮果的辣度變化Figure 3 Pungency degree of fresh fruits of four Hangzhou pepper cultivars during the harvest period

2.4 采收期內(nèi)杭椒果實(shí)維生素C動(dòng)態(tài)變化

由圖4可以看出：采收期內(nèi)，4個(gè)杭椒品種維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。其中‘杭椒2號(hào)’在花后14～35 d平穩(wěn)增加，35 d后趨于穩(wěn)定，至56 d 時(shí)達(dá)最大 (12.220 0 mg·g?1)?！冀?2731’在花后 14～49 d 呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，49 d 后趨于穩(wěn)定，56 d時(shí)達(dá)最大值 (12.660 0 mg·g?1)。‘杭椒 206’在花后 14～21 d 變化較小，21～28 d 迅速增加，35 d 后趨于穩(wěn)定，56 d 時(shí)達(dá)最大值 (12.620 0 mg·g?1)。‘杭椒12號(hào)’在整個(gè)采收期內(nèi)平穩(wěn)增加，花后49 d達(dá)最大值 (11.940 0 mg·g?1)。總的來(lái)說(shuō)，采收期內(nèi)4個(gè)杭椒品種果實(shí)維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)動(dòng)態(tài)變化與大部分辣椒品種基本相同[22?23]。

圖 4 采收期 4 個(gè)品種果實(shí)維生素 C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)動(dòng)態(tài)變化Figure 4 Content of vitamin C in four Hangzhou pepper cultivars during the harvest period

3 結(jié)論

4個(gè)杭椒品種維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)和干物質(zhì)相對(duì)含量在采收期內(nèi)均隨果實(shí)成熟度的增加而升高，但是辣椒素類(lèi)物質(zhì)總量和辣度在采收期內(nèi)的變化差異較大?；ê?4 d，辣椒素類(lèi)物質(zhì)合成相關(guān)的基因還未開(kāi)始表達(dá)[24]，各品種辣椒素類(lèi)物質(zhì)和辣度均處于較低水平?！冀?2號(hào)’和‘杭椒2號(hào)’一樣，果實(shí)辣椒素類(lèi)物質(zhì)均在花后14～21 d迅速增加，不同的是‘杭椒12號(hào)’在49～56 d時(shí)再次迅速增加至高點(diǎn)(0.880 0 mg·g?1)，由此推斷該品種可能是晚熟品種?！冀?731’果實(shí)辣椒素類(lèi)物質(zhì)在花后28 d前一直處于較低水平，28 d 后略有上升，42～49 d 迅速增加并達(dá)到最大值 (0.520 0 mg·g?1)；而‘杭椒 206’果實(shí)在整個(gè)采收期內(nèi)均處于較低水平(0.037 0～0.120 0 mg·g?1)。從整體上看，4個(gè)辣椒品種中‘杭椒2號(hào)’的辣度最高，‘杭椒206’的辣度最低。辣椒素類(lèi)物質(zhì)的合成積累受多方面因素影響[24]。一方面，辣椒素類(lèi)物質(zhì)的合成積累與辣椒素合成基因的表達(dá)有關(guān)，KEYHANINEJAD等[25]發(fā)現(xiàn)辣椒素合成途徑中關(guān)鍵基因在花后16～20 d強(qiáng)表達(dá)，使得采收期內(nèi)辣椒素類(lèi)物質(zhì)呈先升高后降低的趨勢(shì)；另一方面辣椒素類(lèi)物質(zhì)快速增加和達(dá)到高峰的時(shí)期還與品種有關(guān)[26]，同時(shí)受到環(huán)境因素的影響[27]。

綜上所述，不同杭椒品種在采收期內(nèi)辣椒素類(lèi)物質(zhì)變化差異較大，采收時(shí)需要根據(jù)不同品種生長(zhǎng)特性，同時(shí)結(jié)合市場(chǎng)需求制定不同采收計(jì)劃。對(duì)‘杭椒2號(hào)’(相對(duì)高辣品種)而言，花后49 d時(shí)辣椒素類(lèi)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，果實(shí)辣感最強(qiáng)，此時(shí)采收能獲得成熟度合適、干物質(zhì)相對(duì)含量和維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的果實(shí)?！冀?2號(hào)’(相對(duì)中辣品種)于花后56 d辣椒素類(lèi)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到高值，辣感最強(qiáng)，維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)和干物質(zhì)相對(duì)含量也較高，但此時(shí)果實(shí)過(guò)于成熟，不利于長(zhǎng)途運(yùn)輸和儲(chǔ)存，因當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行果實(shí)采收?！冀?06’和‘杭椒2731’屬于相對(duì)低辣品種，整個(gè)采收期辣椒素類(lèi)物質(zhì)均較低，辣感弱，結(jié)合維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)和干物質(zhì)相對(duì)含量變化，此2品種的最適采收期為花后49 d，此時(shí)果實(shí)成熟度好，有利于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。