不同成熟度青花椒的品質(zhì)

李佩洪, 陳 政, 曾 攀, 龔 霞, 唐 亞, 張 艷, 溫 鏗, 王海峰

(四川省植物工程研究院， 四川 資中 641200)

引言

【研究意義】青花椒植物學(xué)分類為竹葉花椒(ZanthoxylumarmatumDC.)，隸屬于蕓香科(Rutaceae)花椒屬( Zanthoxylum L.)[1]，因葉片狹長(zhǎng)、狀如竹葉而得名；因鮮果碧綠、干果灰綠俗稱為青花椒或青椒[2]。其果實(shí)是我國(guó)傳統(tǒng)的食用香辛料，果皮中化學(xué)成分主要為揮發(fā)油、生物堿、酰胺、香豆素和脂肪酸等[3-4]，其中揮發(fā)油是青花椒香味物質(zhì)的主要成分，酰胺是花椒麻味的主要成分[4-5]，二者是花椒品質(zhì)優(yōu)劣最主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。青花椒的采收時(shí)間與紅花椒不同，其采摘時(shí)果實(shí)綠色，并未完全成熟，不同成熟度其品質(zhì)差異較大。因此，研究不同成熟度青花椒品質(zhì)變化對(duì)不同利用方向適宜采收期的確定具有重要參考意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】青花椒采摘方式與紅花椒有很大差異，除個(gè)別地區(qū)，在四川、重慶的大部分地區(qū)采取的“以剪代采”的模式，即采收的時(shí)候把結(jié)果枝從樹上剪下來摘取花椒果實(shí)，大大提高采摘效率，降低采摘成本，并且采摘時(shí)間越早，夏稍抽梢條件越好，越有利于保證第二年的花椒產(chǎn)量，但是采摘時(shí)間過早，椒皮的品質(zhì)又不能得到保證[3-6]?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】青花椒的品質(zhì)主要取決于其香味和麻味物質(zhì)，因此通過對(duì)不同成熟期青花椒果實(shí)揮發(fā)油和麻味素的含量測(cè)定，可得出其最適宜的采收期。目前對(duì)青花椒成熟期內(nèi)其品質(zhì)的變化過程研究較少，余曉琴等[6-7]研究江津地區(qū)青花椒的適宜采收期為6月上旬，其他區(qū)域尚未見研究報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】通過對(duì)川渝地區(qū)青花椒主要栽培品種九葉青果實(shí)成熟期揮發(fā)油和麻味素等主要品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定，明確不同利用方向青花椒的適宜采收期，為青花椒的精深加工利用奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

花椒果實(shí)：花椒品種為九葉青花椒，青花椒果實(shí)采至資中縣銀山鎮(zhèn)花椒示范基地。選擇基地內(nèi)具有代表性的地塊，以S形方式選擇5株椒樹，采集不同時(shí)段果實(shí)待測(cè)。儀器與設(shè)備：電子天平、鼓風(fēng)干燥機(jī)、揮發(fā)油提取器、GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用色譜儀和HPLC-MS高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

川渝地區(qū)青花椒一般在6月上旬至7月上旬采摘，因此將青花椒的采收時(shí)間分為3個(gè)階段，且分別對(duì)應(yīng)花椒不同成熟度，即成熟早期(5月15日至6月5日)、成熟中期(6月5日至7月5日)和成熟晚期(7月5日至8月7日)。從5月15日至6月26日，每隔7 d采摘花椒取樣1次，7月10日采樣1次，8月7日采樣1次，共采樣9次。選擇椒樹東南西北4個(gè)方向均勻采樣，每次采樣1 kg。采集的樣本放入裝有冰袋的保溫箱迅速帶回實(shí)驗(yàn)室編號(hào)并保存待測(cè)。試驗(yàn)樣品委托西南大學(xué)食品學(xué)院檢測(cè)，對(duì)所有采摘樣品均進(jìn)行含量及成分的測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

1.3.1 青花椒果實(shí)性狀 測(cè)定所采樣品的鮮千粒重、干千粒重、種皮千粒重，計(jì)算花椒果實(shí)含水量、出皮率。

含水量=[(鮮重-干重)/鮮重]×100%

出皮率=干種皮重/鮮重×100%

1.3.2 青花椒果實(shí)揮發(fā)油化學(xué)成分及含量 揮發(fā)油含量采用水蒸氣提取法測(cè)定[8]。揮發(fā)油組分采用GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用色譜儀檢測(cè)，氣相色譜條件：Agilient DB-5MS毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度250℃，柱箱溫度60℃，總流量54.0 mL/min，柱流量1.00 mL/min，吹掃流量3.0 mL/min；氣化室溫度260℃。升溫程序：60℃保持5 min，升溫速率2℃/min；升溫到135℃，保持10 min，升溫速率20℃/min；升溫到260℃，保持4 min。質(zhì)譜條件：離子源溫度200℃，接口溫度280℃，質(zhì)量掃描范圍40～550 m/z。

1.3.3 青花椒麻味素成分及含量 麻味素標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：準(zhǔn)確稱取花椒麻味素標(biāo)準(zhǔn)品10 mg，用甲醇溶解并準(zhǔn)確定容至10 mL，配制成1.0 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)貯備液。用甲醇逐漸稀釋，分別得到0 mg/mL、0.2 mg/mL、0.4 mg/mL、0.6 mg/mL、0.8 mg/mL、1.0 mg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，過0.22 μm的微孔濾膜備用。樣品處理：取粉碎并過40目篩的花椒樣品約20 g，置于具塞錐形瓶中，加入100%甲醇50 mL，于55℃水浴振蕩浸提4 h，離心(500 r/min，30 min)，取上清液，殘?jiān)偌尤?00%甲醇40 mL，并采用同樣方法提取，合并上清液，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，用100%的甲醇定容至刻度，搖勻，過0.22 μm微孔濾膜，待HPLC-MS分析。HPLC-MS條件：島津LC-20A型高效液相色譜儀，色譜柱為Zebron C18柱(4.6×250 mm，5 μm)；超純水為流動(dòng)相A，乙腈為流動(dòng)相B，梯度洗脫程序：0～30 min，35%～75%B；30～40 min，75%～100%B；40～45 min，維持100%B；45～55 min，100%～35%B，流速0.5 mL/min；進(jìn)樣量10 μL。API 4000 QTrap型電噴霧質(zhì)譜(ESI)儀，正離子質(zhì)譜(ESI+/MS)，霧化氣(N2)壓力30 psi，去溶劑溫度400℃，離子噴霧電壓4 500 V，去簇電壓450 V，射入電壓6 V，出口電壓10 V，掃描范圍100～1 000 m/z。

1.3.4 青花椒品質(zhì)的綜合分析 選擇4個(gè)具有代表性的指標(biāo)進(jìn)行分析，麻味物質(zhì)代表味覺、揮發(fā)油含量代表風(fēng)味、出皮率和皮干重代表青花椒產(chǎn)量，按 DTOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)法，先進(jìn)行原始數(shù)據(jù)無量綱化處理，青花椒各品質(zhì)權(quán)重比例麻味素含量0.30、揮發(fā)油含量0.30、青花椒皮千粒干重0.2、出皮率0.2，計(jì)算各采收日期花椒品質(zhì)與理想解的相對(duì)接近度(Ci)，按照Ci值大小排序，最大值即為綜合性狀最優(yōu)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用IBM SPSS Statistics對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 青花椒不同成熟度果實(shí)性狀的變化

從表1看出，青花椒果實(shí)鮮千粒重、干千粒重、千粒椒皮干重、千粒籽干重隨青花椒成熟度的增加而增加，從始采期至終采期各指標(biāo)分別為82.50～104.50 g、20.17～40.73 g、15.54～21.21 g、4.63～19.52 g。

表1 不同時(shí)期青花椒的果實(shí)性狀

青花椒出皮率在青花椒果實(shí)成熟早期隨采收期推后而緩慢增加，至青花椒成熟中晚期(6月5日至8月7日)出皮率保持相對(duì)穩(wěn)定，在20%左右。含水率和皮/籽比率隨青花椒成熟度增加而減小，從始采至終采期含水率和皮/籽比率分別從76%降至61%和3.38降至1.09。

2.2 青花椒不同成熟度果實(shí)的揮發(fā)油含量及化學(xué)成分

2.2.1 化學(xué)成分 通過GC-MS聯(lián)用技術(shù)，對(duì)各個(gè)采收時(shí)期的青花椒檢測(cè)其揮發(fā)油成分，經(jīng)過NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)比對(duì)，共定性分析出29種化合物，其中，含量>1%的成分有8種，分別為醇類3種、烯烴類4種、烷烴1種。揮發(fā)油中含量最高的為芳樟醇，其次是D-檸檬烯，與余曉琴等[3-7]的研究結(jié)果一致。紅花椒揮發(fā)油的主要成分為月桂烯[9-10]、萜品醇[11]和里哪醇[12]。芳樟醇具有濃青帶甜的木青氣息，兼有木香、果香氣息，D-檸檬烯有新鮮橙子香氣及檸檬樣香氣，因此，青花椒果實(shí)具有與紅花椒果實(shí)明顯區(qū)別的濃烈青香味。

2.2.2 揮發(fā)油含量 由表2可知，在青花椒成熟早期，果實(shí)揮發(fā)油含量隨成熟度增加逐漸增加，至中期果實(shí)揮發(fā)油含量保持相對(duì)穩(wěn)定，之后含量增加，至晚期達(dá)最大。

表2 青花椒揮發(fā)油主要化學(xué)成分的動(dòng)態(tài)積累過程

2.2.3 青花椒揮發(fā)油主要化學(xué)成分動(dòng)態(tài)積累過程 芳樟醇隨果實(shí)逐漸成熟，其含量逐漸增加，青花椒成熟中晚期，其含量一直保持在50%以上。D-檸檬烯含量在5月22日達(dá)峰值后開始緩慢減少。4-亞甲基-1-(1-甲基乙基)-雙環(huán)-[3,1,0]己烷、4-甲基-1-異丙基-3-環(huán)己烯-1-醇、1-甲基-4-(1-甲基乙基)-1,4-環(huán)己二烯、(E)-3,7,11三甲基-1,6,10-十二烷三烯-3-醇隨果實(shí)逐漸成熟，含量逐漸減少到基本穩(wěn)定。β-月桂烯、α-蒎烯隨果實(shí)逐漸成熟含量無明顯變化。

2.3 青花椒不同成熟度果實(shí)的麻味素變化

2.3.1 青花椒麻味素的主要成分 從表3看出，青花椒麻味物質(zhì)主要是羥基-ε-山椒素、羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素和羥基-γ-山椒素，在整個(gè)成熟期內(nèi)均以羥基-α-山椒素含量最高。

2.3.2 不同成熟度青花椒麻味素含量 青花椒麻味素總量隨青花椒果實(shí)成熟度增加呈先增后減趨勢(shì)，其中，以成熟中期(6月12日)的青花椒麻味素含量最高，達(dá)19.61 mg/g(表3)。

2.3.3 青花椒麻味素主要成分的動(dòng)態(tài)積累過程 由表3可知，羥基-ε-山椒素含量隨青花椒成熟度增加而增加，羥基-α-山椒素含量在青花椒成熟早期隨青花椒成熟度增加而增加，在青花椒成熟中晚期保持相對(duì)穩(wěn)定，羥基-β-山椒素含量隨青花椒成熟度的增加呈先增后減趨勢(shì)，羥基-γ-山椒素含量隨青花椒成熟度增加無顯著變化。5月29日至6月12日青花椒麻味素總量增加較多，其主要原因是此階段青花椒體內(nèi)羥基-β-山椒素合成較多。

表3 青花椒麻味素成分及其動(dòng)態(tài)積累過程

2.4 不同成熟度青花椒的品質(zhì)

從表4看出，青花椒6月12日(成熟中期)采摘的綜合性狀最優(yōu)，其次是6月5日采摘的。青花椒成熟早期(5月29日)和成熟晚期(8月7日)采摘的青花椒綜合性狀表現(xiàn)良好。因此，在5月底到6月上旬是青花椒集中采摘綜合性狀表現(xiàn)比較好的時(shí)期，即青花椒經(jīng)過揮發(fā)油和麻味素的快速積累達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)即可進(jìn)行青花椒采摘，此時(shí)采摘也有利于第2年結(jié)果枝培育；8月7日采摘青花椒雖然綜合性狀表現(xiàn)也較好，但是此時(shí)的青花椒表皮開始著色泛紅，商品性降低，且此時(shí)采摘會(huì)影響第2年青花椒產(chǎn)量。

表4 不同采收時(shí)期青花椒的綜合評(píng)價(jià)

3 討論

青花椒最重要的品質(zhì)性狀包括麻味素含量、揮發(fā)油含量、椒皮干重和出皮率4個(gè)方面，其中揮發(fā)油含量和麻味素含量代表青花椒的風(fēng)味成分，是區(qū)別其他調(diào)味料的關(guān)鍵；椒皮干重和出皮率是青花椒產(chǎn)量的關(guān)鍵指標(biāo)。

青花椒麻味素成分主要為羥基-ε-山椒素、羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素和羥基-γ-山椒素，其中以羥基-α-山椒素為主，青花椒麻味素含量隨果實(shí)成熟度增加呈先增后減趨勢(shì)，在果實(shí)成熟中期達(dá)峰值后開始降低。說明在成熟前期，青花椒的麻味素含量與果實(shí)成熟正相關(guān)，即成熟度越高麻味素含量越高，果實(shí)成熟中晚期(6月中旬至8月)，青花椒麻味素含量較峰值有明顯的降低。本研究在青花椒揮發(fā)油中共定性鑒定出29種化合物，其中百分含量>1%的有8種，這8種化合物共占青花椒揮發(fā)油總量的90%以上。隨著青花椒成熟度的增加，其揮發(fā)油主要成分的百分含量主要表現(xiàn)3種變化趨勢(shì)，以芳樟醇為代表的隨成熟度增加而增加，以D-檸檬烯為代表的隨成熟度增加而減少，以β-月桂烯為代表的隨成熟度增加無明顯變化趨勢(shì)。

青花椒揮發(fā)油含量隨果實(shí)成熟度增加逐漸增加至相對(duì)穩(wěn)定。國(guó)標(biāo)中規(guī)定揮發(fā)油含量≥3.0 mL/100g的鮮花椒為Ⅰ級(jí)，揮發(fā)油含量≥2.5 mL/100g的鮮花椒為Ⅱ級(jí)，重慶地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鮮青花椒揮發(fā)油含量不低于2.5 mL/100g。研究顯示，青花椒在果實(shí)成熟中晚期其揮發(fā)油含量均高于2.5 mL/100g，達(dá)到國(guó)標(biāo)和重慶地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

4 結(jié)論

在青花椒果實(shí)成熟早期到成熟中期(川渝地區(qū)對(duì)應(yīng)時(shí)間為5月底至6月上旬)這一過渡時(shí)期即青花椒經(jīng)過揮發(fā)油和麻味素的快速積累達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)進(jìn)行采摘，在保證品質(zhì)的同時(shí)促進(jìn)椒樹夏稍抽梢，有利于保證第2年的花椒產(chǎn)量。根據(jù)利用方向確定青花椒最適采收時(shí)期，若以揮發(fā)油為指標(biāo)，青花椒成熟中晚期均可進(jìn)行采摘(川渝地區(qū)對(duì)應(yīng)采收時(shí)間為6月上旬到7月下旬)；若是提取青花椒麻味素，采摘時(shí)間應(yīng)控制在成熟早期與成熟中期銜接的這一時(shí)間段(川渝地區(qū)對(duì)應(yīng)采收時(shí)間為5月底至6月中旬)。