不同辣椒品種揮發(fā)性物質(zhì)種類及其含量比較

周 鵬 彭世清 王永平 邢 丹

（貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所，貴州貴陽(yáng) 550006）

辣椒（Capsicum annuum L.）為茄科植物[1]，是常見的蔬菜和調(diào)味品[2]，是我國(guó)重要的果菜類蔬菜和調(diào)味品，因其具有較高的食用價(jià)值和保健功能而深受人們喜愛[3-4]。21世紀(jì)是中國(guó)辣椒產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展階段。據(jù)我國(guó)大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系統(tǒng)計(jì)，近年來，我國(guó)辣椒種植面積穩(wěn)定在210萬hm2以上，已成為我國(guó)種植面積最大的蔬菜[5]。辣椒中含有豐富的辣椒紅素、辣椒素、維生素、礦物質(zhì)等，具有很高的保健功能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；有抗菌消炎、抗氧化、降低膽固醇、溶解血栓等方面的功效[6-9]。

干辣椒揮發(fā)性成分有萜烯、含硫化合物、醇、醛、酯、酸、酮、烷等[10]。杜勃峰等[11]利用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)不同辣椒果實(shí)的揮發(fā)性成分，6種代表性的干辣椒揮發(fā)性成分主要有烴類、酯類、醛類、醇類、酮類、吡嗪類化合物，但關(guān)于辣椒種子揮發(fā)性化合物的研究很少見有報(bào)道。研究不同辣椒品種的揮發(fā)性成分，對(duì)于不同辣椒品種的品質(zhì)鑒定有著重要的意義。辣椒揮發(fā)性成分種類繁多、組成復(fù)雜，且化學(xué)成分相互影響，辣椒的產(chǎn)地、品種和貯藏條件都會(huì)影響其揮發(fā)性成分的種類和含量。因此，緊靠個(gè)別化學(xué)成分去鑒定辣椒品質(zhì)存在一定的局限性，很難說明不同辣椒品種揮發(fā)性物質(zhì)的種類、含量差異及其特有物質(zhì)。

主成分分析法是一種多元統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，可用于簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)和揭示變量間的關(guān)系[12-13]。本文利用主成分分析法分析3個(gè)辣椒品種的主要揮發(fā)性物質(zhì)及其含量差異，旨在為辣椒品質(zhì)鑒定提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試?yán)苯菲贩N為緬甸2號(hào)、緬甸5號(hào)和簇朝，由貴州省辣椒研究所育種研究室提供。

試劑包括乙醇（分析純，重慶川東化工有限公司）、丙酮（色譜純，重慶川東化工有限公司）。

儀器包括氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent 7890型，美國(guó)安捷倫科技公司）、恒溫培養(yǎng)振蕩器（ZWY-240型，上海智誠(chéng)分析儀器制造有限公司）、電子天平（BSA2 24S-CW型，北京賽多利斯天平有限公司）、超純水系統(tǒng)（Milli-Q Direct型，德國(guó)默克公司）、臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)（ALLEGRA X-15R型，美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備。樣品粉碎、過篩后，稱取100 mg，溶解于10 mL丙酮和水混合溶液中（體積比為1∶1），低溫振蕩48 h，離心5 min，取上層清液過膜待測(cè)。

1.2.2 GC-MS色譜與質(zhì)譜條件。氣相色譜試驗(yàn)條件：毛細(xì)管柱為 TR-5ms（0.25 mm×0.25 μm×30.00 m），氣相進(jìn)樣口溫度設(shè)置為250℃，280℃為連接線溫度。GC程序的升溫條件：將初始溫度設(shè)置為60℃，保持2 min后以10 mL/min的速率升到140℃，然后以5℃/min的速率升至280℃，保持6 min。用氦氣作為載氣，流速為1 mL/min，采用不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1.0 μL，離子源溫度為230℃，掃描范圍為35～650 amu，溶劑延遲 6 min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用峰面積歸一化法計(jì)算各組分的面積百分比，并通過NIST 17.0質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所出峰的質(zhì)譜圖進(jìn)行檢索，以鑒定各揮發(fā)性物質(zhì)。通過SPSS 23.0軟件對(duì)辣椒的揮發(fā)性成分及其含量進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種辣椒的揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量

3個(gè)辣椒品種的揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量如表1、表2所示，共檢測(cè)出90種揮發(fā)性物質(zhì)，包括4種烴、7種醇、5種醛、10種酮、4種酚、11種酸、15種酯、12種胺、22種雜環(huán)類。其中9種物質(zhì)為3個(gè)辣椒品種所共有，分別為十四甲基環(huán)庚硅氧烷、丙三醇、2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4H-吡啶-4-酮、 吡咯嗪-1，7-二酮-6-羧基甲酯、異戊酸乙酯、四乙酰基-D-木糖腈、2-肉豆蔻酰泛素、N-己基-苯乙胺和巴龍霉素。不同品種辣椒揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量差異顯著（P＜0.05），緬甸 2號(hào)、緬甸 5 號(hào)、簇朝揮發(fā)性物質(zhì)種類分別有35種、55種、32種。

表1 （續(xù)）

表1 （續(xù)）

表1 不同辣椒品種的揮發(fā)性成分

表2 不同辣椒品種揮發(fā)性物質(zhì)總含量 單位：%

2.1.1 烷烴類。烷烴類占揮發(fā)性物質(zhì)總量的0.80%～7.80%，平均含量為4.06%，變異系數(shù)為70.93%。其中出現(xiàn)頻次最高為十四甲基環(huán)庚硅氧烷，其次為十六甲基環(huán)六硅氧烷和2-丁基-1，3，2-氧雜硼烷。十四甲基環(huán)庚硅氧烷含量最高。

2.1.2 醇類。醇類占揮發(fā)性物質(zhì)總量4.15%～27.31%，平均含量為13.08%，變異系數(shù)為77.75%。其中出現(xiàn)頻次較高的有丙三醇和13-十七醇。含量較高的醇類有丙三醇、六氫環(huán)戊異惡唑-4，5，6-三醇和13-十七醇。

2.1.3 醛類。醛類占揮發(fā)性物質(zhì)總量的0～7.75%，平均含量為2.84%，變異系數(shù)為122.89%。5種醛類物質(zhì)中，12-十八烯醛在緬甸2號(hào)中被檢出，其余4種醛只存在于緬甸5號(hào)中。（Z）-9，17-十八二烯醛含量最高。

2.1.4 酮類。酮類占揮發(fā)性物質(zhì)總量8.82%～16.37%，平均含量為13.22%，變異系數(shù)為22.84%。其中2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4H-吡啶-4-酮和16-硝基雙環(huán)[10.4.0]十六烷基-1-醇-13-酮出現(xiàn)頻次較高。含量較高的是2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4H-吡啶-4-酮、7-辛基氧雜環(huán)戊烷-2-酮和2H-吡喃-2，6（3H）-二酮。

2.1.5 酚類。酚類占揮發(fā)性物質(zhì)總量3.87%～14.16%，平均含量為10.70%，變異系數(shù)為45.14%。其中（E）-4-（3-羥基丙-1-烯-1-基）-2-甲氧基苯酚和 2，4-二叔丁基苯酚出現(xiàn)頻次較高。含量較高的有2，4-二叔丁基苯酚、（E）-4-（3-羥基丙-1-烯-1-基）-2-甲氧基苯酚和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚。

2.1.6 酸類。酸類占揮發(fā)性物質(zhì)總量的0～2.58%，平均含量為1.67%，變異系數(shù)為70.66%。蝶呤6-羧酸和5-羥基-2，4-二叔丁基苯基酯戊酸為緬甸2號(hào)特有的酸類物質(zhì)。 （-）-N-乙酰神經(jīng)氨酸、（Z，Z，Z）-2，3-二羥基丙酯基-9，12，15-十八碳三烯酸、3-羥基-十二酸、正十六酸、反式-（2-苯基-1，3-二氧戊環(huán)-4-基）甲酯基-9-十八碳烯酸、N-甘氨酰-DL-亮氨酸和尿酸是緬甸5號(hào)特有的酸類物質(zhì)。六氫-3-（羥甲基）-吡啶丙酸為簇朝特有的酸類物質(zhì)。

2.1.7 酯類。酯類占揮發(fā)性物質(zhì)總量12.91%～17.57%，平均含量為15.10%，變異系數(shù)為12.65%。其中出現(xiàn)頻次較高的有吡咯嗪-1，7-二酮-6-羧基甲酯、異戊酸乙酯、亞油酸乙酯和十六酸乙酯等。含量較高的有十六酸乙酯、亞油酸乙酯、α，β-葡糖辛酸內(nèi)酯和異戊酸乙酯等。

2.1.8 胺類。胺類占揮發(fā)性物質(zhì)總量6.38%～13.08%，平均含量為9.43%，變異系數(shù)為29.37%。其中出現(xiàn)頻次較高的有2-肉豆蔻酰泛素、N-己基-苯乙胺、d-Gala-l-ido-辛酸酰胺等。含量較高的有N-（2-巰基乙基）-八酰胺、2-肉豆蔻酰泛素和d-Gala-l-ido-辛酸酰胺。

2.1.9 雜環(huán)類。雜環(huán)類占揮發(fā)性物質(zhì)總量的10.99%～25.74%，平均含量為18.61%，變異系數(shù)為32.40%。其中出現(xiàn)頻次較高的有巴龍霉素和2-氟-5-[2-羧基乙烯基]-咪唑。含量較高的有巴龍霉素、松三糖和環(huán)狀1，2：3，4-雙（丁基硼酸酯）-6-脫氧-α-L-吡喃半乳糖等。

2.2 不同品種辣椒揮發(fā)性物質(zhì)的主成分分析

對(duì)辣椒的9類揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行主成分分析，由表3可知，2種主成分方差貢獻(xiàn)率分別為59.861%和40.139%，累積方差貢獻(xiàn)率為100%，能夠較好地代表辣椒揮發(fā)性物質(zhì)信息，取這2個(gè)主成分來分析有效成分。由表4可知，對(duì)第1主成分貢獻(xiàn)最大的是雜環(huán)類物質(zhì)，其次為酮類和酚類物質(zhì)；對(duì)第2主成分貢獻(xiàn)最大的是醛類物質(zhì)，其次為酯類和胺類物質(zhì)。3個(gè)辣椒品種的主成分得分和綜合得分如表5所示，3個(gè)辣椒品種綜合得分存在差異，緬甸5號(hào)的主成分綜合得分最高，其次為簇朝和緬甸2號(hào)。

表3 主成分的特征值及方差貢獻(xiàn)率

表4 主成分載荷矩陣

表5 不同辣椒品種主成分得分和綜合得分

3 結(jié)論與討論

從3個(gè)辣椒品種中共檢測(cè)出90種揮發(fā)性物質(zhì)，主要為烴類、醇類、醛類、酮類、酚類、酸類、酯類、胺類和雜環(huán)類，其中雜環(huán)類物質(zhì)含量最高，酯類次之。

醛類物質(zhì)一般具有一定的香味且感官閾值較低[14]。比如，壬醛、癸醛、十一醛具有柑橘味、花果香、橘香、玫瑰香，反-2，4-壬二烯醛有花果香和油脂香味，反-2-壬烯醛有黃瓜的香氣[15-16]。酮類物質(zhì)也具有一些令人心情愉悅的香氣[17]。比如，香葉基丙酮具有木蘭香氣，beta-紫羅酮具有覆盆子的香氣[18]，壬酸具有一些脂肪的香氣[16]。酯類物質(zhì)常有水果香味。不同辣椒揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量不同，其氣味亦會(huì)不同，辣椒氣味應(yīng)是由多種揮發(fā)性成分相互作用的結(jié)果。

主成分分析法是一種把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化成少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的多元降維統(tǒng)計(jì)分析方法，可分析樣品中揮發(fā)性成分的組成及其含量[19-22]。采用主成分分析法發(fā)現(xiàn)異丁醇、苯乙酸乙酯、乳酸乙酯等物質(zhì)對(duì)黃酒的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大[23]。因此，采用主成分分析法研究不同辣椒的揮發(fā)性物質(zhì)，可以找出影響辣椒氣味的主要化合物。主成分分析結(jié)果顯示，醛類、酮類、酚類和雜環(huán)類物質(zhì)對(duì)辣椒氣味的影響較大。3個(gè)辣椒品種的揮發(fā)性物質(zhì)存在顯著差異。