不同節(jié)位辣椒品質成分比較分析

阮美穎， 高成安， 方明雅， 姚祝平， 葉青靜， 萬紅建， 周國治， 王榮青， 程遠*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021； 2.浙江農(nóng)林大學 園藝科學學院，浙江 杭州 311300；3.金華市農(nóng)業(yè)科學研究院，浙江 金華 321017)

辣椒(CapsicumannuumL.)起源于中南美洲，其果實富含辣椒素類物質、類胡蘿卜素、葉綠素等多種風味和營養(yǎng)品質成分，深受消費者喜愛，是目前我國播種面積最大、產(chǎn)值最高的蔬菜作物[1]。辣椒果實特有的辣椒素類物質成分決定了其獨特的辛辣風味[2]。辣椒素和二氫辣椒素是辣椒素類物質的主要成分(占比90%以上)[3]，它們不僅賦予辣椒果實辛辣風味, 還具有促進新陳代謝、消炎、抗氧化、抗腫瘤等人體保健功能[4-6]。除辣椒素類物質以外,辣椒果實中還富含類胡蘿卜素、葉綠素等抗氧化物質以及γ-氨基丁酸、氨基酸等多種營養(yǎng)成分。因此，辣椒是一種兼具獨特風味和重要營養(yǎng)價值的經(jīng)濟蔬菜作物[7]。

辣椒植株為假二杈分枝，一般果實著生在每一個分支節(jié)位處。生產(chǎn)上，將著生在主干第一次分叉上的辣椒果實稱為門椒，即為最先結出的辣椒果實。分出的兩條枝干繼續(xù)分叉，以此類推，第二、三、四次分叉上所結的辣椒果實被分別稱為對椒、四門斗和八面風，而將在第四次及以上分叉所結的辣椒果實稱為滿天星[8]。在生產(chǎn)中，經(jīng)常有將門椒摘除，促進營養(yǎng)物質在后期節(jié)位辣椒果實中均衡分配的操作[9]。由于不同節(jié)位辣椒果實的生長部位、生長順序及膨大時面臨的外界環(huán)境條件不同，其所含有的辣椒素、類胡蘿卜素和氨基酸等營養(yǎng)成分也會有所差異。王金玲等[10]研究發(fā)現(xiàn)，門椒、對椒的辣椒素含量顯著高于四門斗和八面風，而這一差異可能是由單株的果實負荷和果實間對光合作用的總體競爭增加引起的，而由于這種全方位的競爭，在不同節(jié)位成熟的果實在植物次生代謝物合成的能力上可能有所不同，而這些差異受到基因型、栽培技術和環(huán)境的影響[11]。目前，關于不同節(jié)位辣椒果實品質和營養(yǎng)成分比較分析的研究較少，相關規(guī)律尚無明確結論。

基于此，本研究以杭椒類型辣椒自交系材料HJ008為材料，通過高效液相色譜(HPLC)、高效氨基酸自動分析等技術手段對田間種植的HJ008不同節(jié)位果實風味和營養(yǎng)價值相關指標進行比較分析，解析了不同節(jié)位辣椒果實之間風味物質含量和營養(yǎng)價值之間的差異，為生產(chǎn)過程中高品質辣椒的栽培技術研究提供了理論基礎和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 材料收集和果實準備

以杭椒類型辣椒HJ008自交系為材料，開展相關試驗。本試驗于2019年4—7月在浙江省農(nóng)業(yè)科學院楊渡試驗基地(120°2′E, 30°27′N)進行。將20株5葉1心期的HJ008辣椒幼苗移栽至田間(株行距30 cm×60 cm), 進行統(tǒng)一灌溉和施肥管理, 并于開花期掛牌標記。根據(jù)對應的果實分叉層級，分別采摘不同節(jié)位的花后35 d辣椒果實,即門椒、對椒、四面斗、八面風和滿天星。

1.2 測定指標及方法

辣椒素和二氫辣椒素測定參照國家標準GB/T 21266—2007，利用高效液相色譜HPLC(Waters Corp., Milford, MA, USA)進行測定；葉綠素含量和總胡蘿卜素含量利用HPLC測定，參照Zhao等[12]的方法；γ-氨基丁酸和其他氨基酸成分利用氨基酸分析儀(SYKAM433D, 蘇州華美辰儀器設備有限公司)測定[13]。蛋白質營養(yǎng)價值評價分別計算纈氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、蘇氨酸+酪氨酸占總氨基酸的相對含量, 并與1973年FAO/WHO修訂的人體必需氨基酸含量模式譜(簡稱氨基酸模式譜)比較[14]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)整理, 用Origin Pro 2021進行制圖。采用Duncan’s新復極差多重比較法對試驗數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同節(jié)位辣椒果實辣椒素類物質含量差異

從圖1中可以看出，辣椒素類物質，尤其是辣椒素的含量，隨著辣椒果實節(jié)位的上升呈現(xiàn)逐步下降的趨勢，門椒的辣椒素含量顯著高于其他不同節(jié)位的辣椒。二氫辣椒素含量在不同節(jié)位辣椒果實間的變化趨勢與辣椒素有部分差異，如門椒和對椒之間的二氫辣椒素含量無顯著差異。不論是辣椒素還是二氫辣椒素含量，均在八面風辣椒果實中呈現(xiàn)較低水平。

不同處理間沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖2同。

2.2 不同節(jié)位辣椒果實營養(yǎng)品質成分差異

γ-氨基丁酸(GABA)是一種廣泛分布于植物體內(nèi)，在人腦能量代謝過程中起重要作用的活性氨基酸。從圖2可以看出，對椒果實的GABA含量顯著高于其他節(jié)位辣椒，而門椒的GABA含量相比其他節(jié)位果實處于較低水平，對椒的GABA含量比門椒高77.5%。胡蘿卜素和葉綠素是重要的抗氧化物質，不同節(jié)位辣椒果實之間的葉綠素和總胡蘿卜素含量差異具有一定的相似性，如門椒和對椒中的葉綠素和總胡蘿卜素含量均顯著高于其他節(jié)位，而對椒的葉綠素和總胡蘿卜素含量顯著高于門椒。滿天星辣椒果實的葉綠素和總胡蘿卜素含量在不同節(jié)位中均處于最低水平。

圖2 不同節(jié)位辣椒果實的γ-氨基丁酸、總胡蘿卜素、葉綠素含量

2.3 不同節(jié)位辣椒果實氨基酸含量、構成和營養(yǎng)價值差異

本研究從HJ008的不同節(jié)位辣椒果實中共檢測獲得17種氨基酸，其中人體必需氨基酸7種，非必需氨基酸10種(其中包括呈味氨基酸6種，兒童必需氨基酸2種，芳香族氨基酸2種)。高節(jié)位八面風節(jié)位辣椒果實中的總氨基酸含量最高，達到了732.07 mg·g-1, 比最低的門椒(433.85 mg·g-1)高68.7%。不同氨基酸含量在各節(jié)位辣椒果實中的變異系數(shù)(CV)分析結果表明，纈氨酸、異亮氨酸、組氨酸含量在不同節(jié)位辣椒果實的CV最大，分別達到了28.92%，28.33%和28.62%，這主要是由這3種氨基酸在八面風和滿天星節(jié)位辣椒果實中顯著高于其他節(jié)位果實所導致的(表1、圖3)，八面風果實的纈氨酸和異亮氨酸分別比門椒果實高124.37%、100.06%。有2個氨基酸在不同節(jié)位辣椒果實間的CV小于15%，分別是甘氨酸(CV=11.49%)和胱氨酸(CV=14.50%)。其余種類氨基酸含量在不同節(jié)位間的CV在15%～30%。

對不同功能氨基酸(人體必需氨基酸、非必需氨基酸、兒童必需氨基酸等)含量及構成比例分析結果表明,人體必需氨基酸和非必需氨基酸含量占總氨基酸含量比例在不同節(jié)位辣椒果實之間的CV分別僅5.68%和3.04%。但是兒童必需氨基酸占總氨基酸的比例在不同節(jié)位辣椒果實之間的CV達到了10.50%。本研究還根據(jù)部分氨基酸的特殊風味相關功能, 如鮮味氨基酸、甜味氨基酸和芳香族氨基酸,對不同節(jié)位辣椒果實中的部分氨基酸進行了功能歸類與分析。結果表明，不同風味相關氨基酸構成比例在不同節(jié)位辣椒果實均存在一定的變異，CV分別為10.63%、6.67%和 8.32%(表1)。

表1 不同節(jié)位辣椒果實氨基酸組成及含量

人體氨基酸模式譜是果蔬氨基酸營養(yǎng)價值評估的重要參考指標，對不同節(jié)位辣椒果實氨基酸模式譜的比較分析結果表明(圖3)，不同節(jié)位辣椒中的蛋氨酸+胱氨酸與氨基酸模式譜的差距最大，是辣椒果實的第一限制氨基酸。此外，纈氨酸和亮氨酸比例也未達到氨基酸模式譜的要求。值得注意的是，八面風和滿天星辣椒果實中有四類氨基酸(蘇氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸)比例符合氨基酸模式譜標準，而其他節(jié)位果實符合模式譜的氨基酸類別均未超過三類(表2)。

表2 人體必需氨基酸的組成比例與氨基酸模式譜的比較

圖3 不同節(jié)位辣椒果實中不同種類氨基酸含量差異

3 討論

辣椒為假二杈分支類型植物，其果實根據(jù)坐果節(jié)位不同，從下到上依次被稱為門椒、對椒、四門斗、八面風、滿天星。不同節(jié)位果實生長的先后順序不同，果實發(fā)育的環(huán)境和植株同化物分配模式也有所差異。本研究以杭椒類型辣椒HJ008自交系為研究對象，比較分析了在不同節(jié)位辣椒果實的風味及營養(yǎng)品質成分差異。

辣椒素是茄科辣椒屬植物特有的一種生物堿，決定了辣椒的特殊辛辣風味。前人研究發(fā)現(xiàn)，隨著節(jié)位的提高，辣椒果實辛辣程度顯著下降[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，辣椒果實的節(jié)位越高，其辣椒素類物質含量越低，這與前人的研究結果一致。γ-氨基丁酸是一種近年來新發(fā)現(xiàn)的活性氨基酸物質，廣泛存在于植物體內(nèi)，一般情況下γ-氨基丁酸在植物體內(nèi)含量較低，但是在植物體受到外界刺激(機械刺激、缺氧、植物激素等)后則會成倍增加[15]。本研究發(fā)現(xiàn)，對椒γ-氨基丁酸含量在所有節(jié)位果實中的含量最高，這可能與對椒發(fā)育時期外界環(huán)境因素以及辣椒植株自身的激素代謝水平有關。葉綠素和胡蘿卜素作為重要的抗氧化物質[16]，是果蔬營養(yǎng)價值評價的重要指標，本研究發(fā)現(xiàn)，植株早期節(jié)位果實，尤其是對椒，更有利葉綠素于和胡蘿卜素的合成和積累。從對椒開始，葉綠素和總胡蘿卜素含量呈現(xiàn)逐步下降趨勢。上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能與不同節(jié)位辣椒果實中辣椒素含量差異決定因素類似，是由外界環(huán)境以及植株自身同化物分配模式變化造成的。

從氨基酸營養(yǎng)價值角度出發(fā)，本研究還證明了八面風節(jié)位辣椒果實在不同種類氨基酸含量、總氨基酸含量和氨基酸營養(yǎng)價值等方面優(yōu)于其他節(jié)位辣椒果實。該發(fā)現(xiàn)證明了坐果后期辣椒果實的氨基酸營養(yǎng)價值更高，這與辣椒素類物質、γ-氨基丁酸、葉綠素和總胡蘿卜素等風味營養(yǎng)成分在不同節(jié)位果實中的積累呈現(xiàn)相反模式，這一現(xiàn)象可能與辣椒自身的同化物平衡調(diào)控有關。

4 小結

不同節(jié)位辣椒果實的風味及營養(yǎng)品質成分存在顯著差異?？傮w來說，早期節(jié)位(門椒、對椒)辣椒果實的辣椒素類物質、γ-氨基丁酸、葉綠素和總胡蘿卜素含量更高，而后期節(jié)位(尤其是八面風)辣椒果實的氨基酸營養(yǎng)價值更高。以上結論將為不同需求的高品質辣椒生產(chǎn)提供有效的理論和實踐指導。