杭椒采收期內辣椒素類物質和維生素C的動態變化

龔翔宇，饒帥琦，呂曉菡，楊 靜，祝 彪

（1. 浙江農林大學 農業與食品科學學院，浙江 杭州 311300；2. 杭州市農業科學研究院 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]，是深受喜愛的蔬菜和調味品，也是提煉辣椒素的工業原料，具有重要的經濟價值[2]。辣椒果實中的辣椒素類物質能引起辛辣味，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物質總量的90%左右，也提供了90%以上的辣感和熱感[5]，是評價辣椒品質的重要指標之一[6]。辣椒素類化合物在辣椒采收期內不斷變化。BARBERO等[7]發現：辣椒素在果實發育早期開始積累，隨后一直增加，直到果實完全成熟時達到最高，可能受過氧化物酶的降解作用[8]，之后略有降低。也有研究認為部分品種果實的辣椒素在采收期內并不會降低[7]；辣椒素的積累受生長環境的影響，如在干旱環境下，雖然辣椒產量下降，但辣椒素含量顯著提升[9]。而在肥料脅迫條件下，果實的辣椒素含量會增加[10]。采收期內，辣椒果實中維生素C總量呈增長趨勢，青熟果中最低，紅熟果中最高[11]。不同品種辣椒干物質積累受基因型的控制，隨外部環境條件、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，肉質厚，口感好，栽植效益高，栽植規模逐漸擴大[18?19]。隨著市場對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等工作意義重大。目前，國內對于杭椒果實辣椒素含量研究較少，尤其是對于其不同采收期辣椒素含量及變化規律的研究幾乎空白，關于杭椒果實發育過程中維生素C含量的變化尚未有公開研究報道。本研究以不同采收期杭椒果實中辣椒素類物質、維生素C和干物質相對含量動態變化作為研究內容，旨在確定杭椒果實最佳采收期，為杭椒采收計劃制定提供基礎理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

4 個杭椒品種‘杭椒 12 號’‘Hangjiao No.12’、‘杭椒 206’‘Hangjiao206’、‘杭椒 2 號’‘Hangjiao No.2’和‘杭椒2731’‘Hangjiao2731’的果實由杭州市農業科學研究院提供。選擇不同采收期大小均勻、無機械損傷、成熟度一致的杭椒果實進行采收。

1.2 材料的采收與處理

各品種杭椒在開花后14、21、28、35、42、49、56 d進行采收。果實采收后沖洗擦干，去梗后對半剖開，放入塑料網袋，浸沒于液氮中預凍15～30 s，放入真空冷凍干燥機(Christ Beta 1-8 LD，德國Christ公司)中冷凍干燥，粉碎，過50目篩，置于?20 ℃冰箱中暫存待用。

1.3 辣椒素類物質的測定

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物質測定及辣度表示方法》[20]改良優化后測定，通過加標回收實驗確定方法可行性。繪制辣椒素和二氫辣椒素標品的高效液相色譜(HPLC)圖譜 (圖 1A)。

1.3.1 提取 精確稱取杭椒粉末 2.000 0 g，置于 10 mL 離心管中，加入 4 mL 甲醇 (色譜純，美國TEDIA公司)-四氫呋喃(色譜純，美國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 0.45 μm 微孔濾膜待用。

1.3.2 測定 采用外標法用高效液相色譜儀 (安捷倫 1200，美國 Agilent公司)測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 ℃；設定紫外檢測器波長280 nm；流動相選用體積分數為80%的甲醇，流速0.8 mL·min?1；進樣量10 μL。繪制杭椒樣品HPLC圖譜(圖1A)。

1.3.3 加標回收實驗 稱取 2.000 0 g 杭椒凍干樣品，加入 1.000 0 g·L?1辣椒素標準溶液 150 μL，按照1.3.1方法提取，重復5次取平均值；同時稱取3份2.000 0 g相同的杭椒凍干樣品用作平行分析。稱取2.000 0 g 杭椒凍干樣品，加入 1.000 0 g·L?1二氫辣椒素標準溶液 120 μL，按照 1.3.1 方法提取，重復5次取平均值；同時稱取3份2.000 0 g相同的杭椒凍干樣品用作平行分析。

1.3.4 辣椒素類物質含量計算 參考 GB/T 21266?2007《辣椒及辣椒制品中辣椒素類物質測定及辣度表示方法》[20]，計算干樣中辣椒素質量分數 (mg·g?1)：W辣椒素=C1V/m；二氫辣椒素質量分數 (mg·g?1)：W二氫辣椒素=C2V/m；辣椒素類物質總量 (mg·g?1)：W總=(W辣椒素+W二氫辣椒素)/0.9。其中：C1、C2分別為標準曲線上對應的辣椒素和二氫辣椒素質量濃度(g·L?1)；V為樣品濃縮后體積(mL)，m為干樣質量(g)，0.9為辣椒素與二氫辣椒素折算為辣椒素類物質總量的系數。

1.4 維生素 C 的測定

維生素C的測定及計算參考胡應杰等[21]。繪制維生素C標品和杭椒樣品的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 干物質相對含量的測定

杭椒果實采收后，清洗擦干，用電子天平稱得鮮樣質量；隨后用真空冷凍干燥機冷凍干燥至恒質量即為樣品干樣質量。果實干物質相對含量=干樣質量/鮮樣質量×100%。

1.6 斯科維爾指數 (SHU)與辣度的計算

參考GB/T 21266?2007《辣椒及辣椒制品中辣椒素類物質測定及辣度表示方法》[20]，計算杭椒斯科維爾指數 (SHU)：X=Wf×0.9×(16.1×103)+Wf×0.1×(9.3×103)。其中Wf為鮮 樣 中辣椒素類物質質量分數(mg·g?1)；0.9為辣椒素類物質總量的折算系數；16.1×103為辣椒素或二氫辣椒素轉換為斯科維爾指數的系數；0.1為其余辣椒素類物質含量的折算系數；9.3×103為其余辣椒素類物質轉換斯科維爾指數的系數。斯科維爾指數與辣度的換算關系為：150 SHU=1度。辣度四舍五入取整數。

1.7 數據分析

采用Excel 2007整理數據，使用SPSS 22.0進行顯著性分析，使用Origin 2018作圖。

2 結果分析

2.1 辣椒素和二氫辣椒素標準曲線及加標回收率

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

2.1.2 加標回收率 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。加標回收結果顯示：2種辣椒素組分平均回收率為99.186%～99.580%，相對標準誤為1.076%～1.562%(表2)。說明加標回收方法重復性好，準確度高。

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

表 2 2 種辣椒素類物質成分加標回收率Table 2 Recovery of two capsaicinoids

2.2 采收期內杭椒果實干物質相對含量動態變化

由表3可以看出：采收期內不同品種干物質相對含量不同?；ê?4～28 d，‘杭椒2號’果實干物質相對含量穩定，花后28～49 d，干物質迅速增加，之后增速變緩，花后56 d時達到最大值(14.452%)?！冀?731’果實干物質相對含量在花后14～35 d波動不大，35～42 d和49～56 d迅速增加，花后56 d時達到最大值(13.598%)?！冀?06’果實干物質相對含量在花后21～42 d緩慢增加，42～49 d迅速增加，花后56 d達最大值(12.553%)?！冀?2號’果實在花后14～28 d干物質相對含量穩定，之后平穩增加，56 d時達最大值(13.571%)。

表 3 4個杭椒品種果實在采收期內的干物質相對含量Table 3 Content of dry matter in fruits of four Hangzhou pepper cultivars during harvest period

2.3 采收期內杭椒果實中辣椒素類物質及辣度的動態變化

由圖2可以看出：4種杭椒果實辣椒素類物質總量在采收期內變化趨勢不同?；ê?4 d，4個品種辣椒素類物質總量均較低。14～21 d，‘杭椒2號’辣椒素類物質迅速增長，28 d時達到最大值(2.520 0 mg·g?1)，隨后開始下降?！冀?2號’辣椒素類物質總體呈增長趨勢，花后21 d迅速增長至0.600 0 mg·g?1，之后變化較小，56 d 時達最大 (0.880 0 mg·g?1)?！冀?2731’辣椒素類物質在花后 14～49 d呈增加趨勢，之后下降?！冀?06’在整個采收期均處于較低水平。

辣度作為直觀呈現果實辣感的一項指標，有助于消費者選擇合適品種。由圖3可以看出：4個杭椒品種辣度大小依次為‘杭椒2號’‘杭椒12號’‘杭椒2731’‘杭椒206’，采收期內其變化趨勢與辣椒素類物質變化總體一致。比較圖2和圖3發現：‘杭椒2號’辣度變化曲線與辣椒素類物質總量變化曲線存在較大差異，這是由于辣度還與果實內辣椒素類物質質量和干物質質量有關；采收期內‘杭椒2號’鮮果中干物質相對含量增加迅速，而干物質中辣椒素類物質質量分數變化不大，造成單位質量鮮果中辣椒素類物質總量較高，因而鮮果辣度較高。

圖 2 采收期 4 個品種辣椒素類物質總量及變化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 采收期內杭椒果實維生素C動態變化

由圖4可以看出：采收期內，4個杭椒品種維生素C質量分數呈增長趨勢。其中‘杭椒2號’在花后14～35 d平穩增加，35 d后趨于穩定，至56 d 時達最大 (12.220 0 mg·g?1)?！冀?2731’在花后 14～49 d 呈增長趨勢，49 d 后趨于穩定，56 d時達最大值 (12.660 0 mg·g?1)?！冀?206’在花后 14～21 d 變化較小，21～28 d 迅速增加，35 d 后趨于穩定，56 d 時達最大值 (12.620 0 mg·g?1)?！冀?2號’在整個采收期內平穩增加，花后49 d達最大值 (11.940 0 mg·g?1)?？偟膩碚f，采收期內4個杭椒品種果實維生素C質量分數動態變化與大部分辣椒品種基本相同[22?23]。

圖 4 采收期 4 個品種果實維生素 C 質量分數動態變化Figure 4 Content of vitamin C in four Hangzhou pepper cultivars during the harvest period

3 結論

4個杭椒品種維生素C質量分數和干物質相對含量在采收期內均隨果實成熟度的增加而升高，但是辣椒素類物質總量和辣度在采收期內的變化差異較大?；ê?4 d，辣椒素類物質合成相關的基因還未開始表達[24]，各品種辣椒素類物質和辣度均處于較低水平?！冀?2號’和‘杭椒2號’一樣，果實辣椒素類物質均在花后14～21 d迅速增加，不同的是‘杭椒12號’在49～56 d時再次迅速增加至高點(0.880 0 mg·g?1)，由此推斷該品種可能是晚熟品種?！冀?731’果實辣椒素類物質在花后28 d前一直處于較低水平，28 d 后略有上升，42～49 d 迅速增加并達到最大值 (0.520 0 mg·g?1)；而‘杭椒 206’果實在整個采收期內均處于較低水平(0.037 0～0.120 0 mg·g?1)。從整體上看，4個辣椒品種中‘杭椒2號’的辣度最高，‘杭椒206’的辣度最低。辣椒素類物質的合成積累受多方面因素影響[24]。一方面，辣椒素類物質的合成積累與辣椒素合成基因的表達有關，KEYHANINEJAD等[25]發現辣椒素合成途徑中關鍵基因在花后16～20 d強表達，使得采收期內辣椒素類物質呈先升高后降低的趨勢；另一方面辣椒素類物質快速增加和達到高峰的時期還與品種有關[26]，同時受到環境因素的影響[27]。

綜上所述，不同杭椒品種在采收期內辣椒素類物質變化差異較大，采收時需要根據不同品種生長特性，同時結合市場需求制定不同采收計劃。對‘杭椒2號’(相對高辣品種)而言，花后49 d時辣椒素類物質質量分數較高，果實辣感最強，此時采收能獲得成熟度合適、干物質相對含量和維生素C質量分數較高的果實?！冀?2號’(相對中辣品種)于花后56 d辣椒素類物質質量分數達到高值，辣感最強，維生素C質量分數和干物質相對含量也較高，但此時果實過于成熟，不利于長途運輸和儲存，因當根據實際情況進行果實采收?！冀?06’和‘杭椒2731’屬于相對低辣品種，整個采收期辣椒素類物質均較低，辣感弱，結合維生素C質量分數和干物質相對含量變化，此2品種的最適采收期為花后49 d，此時果實成熟度好，有利于儲存和運輸。