不同类型辣椒中辣椒素含量测定及辣度分析

常晓轲 张强 韩娅楠 张涛 刘卫 程志芳 张晓伟 张英 姚秋菊

摘    要：为了解不同类型辣椒中辣椒素含量的高低，为辣椒资源分类、鉴定、保存和高辣度辣椒新品种育种提供参考，以64份辣椒为材料，采用高效液相色谱法，对其辣椒素和二氢辣椒素含量进行测定，计算辣椒素总含量，换算辣度。结果表明，64份辣椒材料的辣椒素和二氢辣椒素含量不等，不同类型辣椒中辣椒素和二氢辣椒素含量分布规律基本一致，两者含量（w，后同）均集中在0.5～1.5 mg·g-1，辣椒素总含量在0.5～3.5 mg·g-1均匀分布。经过综合对比分析，64份不同类型的辣椒辣度等级都集中在6、7、8、9这4个级别。64份辣椒材料中朝天椒辣度主要集中在7和8这2个级别，整体较其他类型辣椒辣度高。本研究为高辣辣椒种质资源的利用和进一步的辣椒素提取加工利用奠定了基础。

关键词：辣椒;辣椒素;二氢辣椒素;辣度

Analysis and comparison of capsaicinoid contents and pungency degree in different types of pepper

CHANG Xiaoke， ZHANG Qiang， HAN Yanan， ZHANG Tao， LIU Wei， CHENG Zhifang， ZHANG Xiaowei， ZHANG Ying， YAO Qiuju

（Horticultural Research Institute， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450000， Henan， China）

Abstract： To evaluate the capsaicinoid content of different types of pepper and provide references for pepper classification， identification， conservation and hot pepper breeding， the contents of capsaicin and dihydrocapsaicin of 64 dry pepper varieties were determined by HPLC method. Subsequently， the corelation between total capsaicinoids contents and pungency degree were also calculated and analyzed. The results showed that the contents of capsaicin and dihydrocapsaicin share the similar frequency distribution pattern， which range from 0.5 mg·g-1to 1.5 mg·g-1， and the total capsaicinoids contents were equally distributed from 0.5 mg·g-1 to 3.5 mg·g-1. Through the comprehensive comparison and analysis， the pungency degree of the 64 pepper was classified from level 6 to level 9， and the Pod pepper with the pungency degree of level 7 and level 8has a higher pungency degree than other types of pepper. This results laid the foundation on the application of hot pepper germplasms resources and provide a basis to further deep processing， extraction and exploitation of capsaicinoid.

Key words： Hot pepper; Capsaicin; Dihydrocapsaicin; Pungency degree

辣椒作为茄科辣椒属一年生草本植物，因其独特的辛辣味而成为重要的蔬菜和调味品，是世界上种植最广泛的烹饪原料[1]。辣椒为人类提供了许多重要的维生素、矿物质和营养元素，还在药物、天然着色剂和化妆品等方面具有广泛的用途，因此种植面积不断增加。据国际粮农组织（FAO）统计，仅2011年，世界排名前20名的辣椒生产国种植面积共达3.8万hm2，产量共计3 330万t，比过去10年产量增加了40%[2]。

辣椒中与辣度相关的物質统称为类辣椒素（Capsaicinoids）。纯净的辣椒素化学名称为8-甲-6癸烯香草基胺，分子式：C18H27NO3，为片状无色结晶，熔点为65 ℃，分子质量为456.68，沸点为200～210 ℃。易溶于乙醇，乙醚，苯，及氯仿，微溶于二硫化碳。目前已发现20多种辣椒素类物质[2]，其中主要有：辣椒碱（化学名称为（反式） 8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺，英文名称为Capsaicin）和二氢辣椒碱（化学名称为8-甲基-N-香草基壬酰胺，英文名称为Dihydrocapsaicin），2者约占辣椒果实中总辣椒素类物质含量的80%以上[3]。

辣椒素是生物碱活性物质，由辣椒果实胎座分泌产生，具有抗癌、镇痛和减肥等医疗和保健作用，被广泛应用于军事、农药、医药等领域。辣椒辣味的强弱，即辣椒素类物质含量的多少可通过HPLC检测[4]，并转化为表示辣度的史高维尔指数（Scoville Scale，或Scoville Heat Unit，简称SHU）。SHU越高，表示辣椒越辣[5]。

辣椒素含量的高低已成为评价辣椒品种品质、辣椒辣味、辣椒制品品质的重要指标[6-8]。笔者对64份不同类型辣椒的辣椒素和二氢辣椒素含量的测定，以及对辣椒素总量和辣度的分析，以期为高辣度辣椒的选育提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年5—10月份在河南省农业科学院现代农业开发试验基地内进行。

1.2 材料

供试材料共64份，其中簇生朝天椒24份，单生朝天椒24份，铁皮椒7份，美人椒3份，线椒3份，朝地椒2份，印度椒1份。单生朝天椒中小米椒2份，坛子椒2份，详见表1。

1.3 方法

1.3.1 取样 每个样品田间采收500 g鲜红（黄）椒，60 ℃烘干，用粉碎机粉碎，过40目筛，准备提取辣椒素和二氢辣椒素。

1.3.2 辣椒素提取 采用GB/T 21266—2007辣椒及辣椒制品中辣椒素类物质测定及辣度表示方法。精确称取经过预处理的辣椒样品2.5～5.0 g（精确到0.001 g）于100 mL烧杯中，加入V甲醇∶V四氢呋喃=1∶1混合溶剂25 mL，用保鲜膜封口，并在保鲜膜上扎3个小孔，用超声波仪在60 ℃水浴下超声波振荡提取30 min，滤纸过滤，收集滤液;然后把滤纸和滤渣一并加入V甲醇∶V四氢呋喃=1∶1的混合溶剂25 mL，使用超声波提取10 min，过滤，重复2次，把3次的滤液合并，用旋转蒸发器在70 ℃下浓缩至30 mL，然后用V甲醇∶V四氢呋喃=1∶1的混合溶剂定容至50 mL。

1.3.3 辣椒素和二氢辣椒素色谱分析 将定容后的提取液用0.45 μm有机滤膜过滤，用色谱仪waters 510进行高效液相色谱分析（委托山东农业大学化学院进行测定）;色谱柱：kromasil C18 61076 柱5 μm（250 mm×4.6 mm）;流动相：甲醇+水（80 mL+20 mL）;进样量10 μL;流速0.8 mL·min-1;紫外线检测波长280 nm。

1.4 辣椒素总量和辣度计算

辣椒素总量计算方法[9]：

X=（X1+X2）/90%;

辣度计算方法：SHU=（X1+X2）×（16.1×103）+（X1+X2）/90%×10%×（9.3×103）。

式中：X1，X2为辣椒素及二氢辣椒素含量，mg·g-1;辣椒素总量中90%为辣椒素及二氢辣椒素标准样品纯度;X为辣椒素总含量，mg·g-1;辣度中90%为辣椒素与二氢辣椒素折算为辣椒素类物质总量的系数。

辣度SHU与辣度级别换算详见表2。

2 结果与分析

2.1 64份辣椒材料辣椒素含量、二氢辣椒素含量和辣椒素总含量分布

由图1所示，辣椒素含量小于0.5 mg·g-1的有15份，0.5～1.0 mg·g-1的有21份，1.0～1.5 mg·g-1的有20份，1.5～2.0 mg·g-1的有7份，大于2.0 mg·g-1的有1份。二氢辣椒素含量小于0.5 mg·g-1的有15份，0.5～1 mg·g-1的有26份，1.0～1.5 mg·g-1的有21份，1.5～2.0 mg·g-1的有2份，大于2.0 mg·g-1的有0份。辣椒素和二氢辣椒素含量分布规律基本一致，2者含量均集中在0.5～1.5 mg·g-1。

由图2看出，辣椒素总含量小于0.5 mg·g-1的有1份，0.5～1.0 mg·g-1的有11份，1.0～1.5 mg·g-1的有13份，1.5～2.0 mg·g-1的有10份，2.5～3.0 mg·g-1的有7份，3.0～3.5 mg·g-1的有10份，大于3.5 mg·g-1的有2份。辣椒素总含量在0.5 mg·g-1与3.5 mg·g-1之间分布均匀，小于0.5 mg·g-1的只有1份材料，大于3.5 mg·g-1的有2份材料。

2.2 64份辣椒的辣度等级与分布

由表3看出，64份材料中辣度5 001～15 000的有12个，占18.75%，辣度15 001～30 000的有22个，占34.38%，辣度30 001～50 000的有27个，占42.19%，辣度50 001～100 000的有3个，占4.69%。这64份材料的辣度均较高，辣度级别均在6级以上，主要集中在7、8级。

2.3 不同类型辣椒辣度分级与分布

由表4可以看出，不同类型的辣椒辣度等级均集中在6、7、8、9这4个级别，其中第9级别的只有单生朝天椒，占12.50%;单生朝天椒辣度等级频次最多的等级为8，占58.33%;频次最少的是6级，占4.17%;簇生朝天椒辣度等级频次最多的是7和8级，同样都是占41.67%;频次最少的是9级，占0.00%。其他种类的辣椒辣度等级频次最多的是6级，占46.67%;频次最少的是9级，占0.00%。總的来说，64份辣椒中朝天椒辣度整体较其他类型辣椒辣度高。

3 讨 论

笔者对64份不同来源，不同性状和大小的辣椒材料的辣椒素进行了分析评价，发现64份辣椒的辣度级别都在6级以上，辣度等级集中在6、7、8、9这4个级别，辣度均较高。单生朝天椒的辣度最高级别为9，簇生朝天椒辣度最高级别为8。朝天椒辣度整体较其他类型辣椒辣度高，与陈斌等[5]的研究结果基本一致。因为笔者研究的64份辣椒是从500多份不同类型的材料中筛选出来的，辣椒类型为簇生朝天椒、单生朝天椒、铁皮椒、美人椒和印度椒，均属于较辣的辣椒类型。张军等[10]研究表明，辣椒素在不同果形中含量为短羊角>线椒>短指形>羊角>长线形。仲辉等[8]对31份辣椒地方品种和 31份 F1果实中的辣椒素研究表明，小型椒（米椒、泡椒和朝天椒，辣度9级）>线椒（辣度8级）>大果型（羊角椒，辣度6级）。结合前人研究可以看出，辣椒果实形状和大小与辣椒素含量存在一定关联，但并没有达到显著相关水平。

辣椒辣味的有无为质量性状，而辣味则是由多个基因控制的数量性状，除了基因型决定辣椒的辣味外，环境条件对其也有一定的影响，一般来说生长在山地等贫瘠地区[11-12]和适度遮光条件下[13]辣椒的辣椒素含量会比较高。王宁等[14]发现了2种环境条件下辣椒素类物质含量有差异的QTL位点，环境因素对辣椒素合成的影响，还需要进一步研究。

随着基因组测序技术的发展和测序成本的降低，辣椒品种‘CM334[15]和‘遵辣1号[16]先后被测序，对辣椒素的合成及代谢途径的研究和了解也越来越深入。通过比较辣椒和番茄中辣椒素合成相关的直系同源基因表达量，发现CS（Capsaicin Synthase）等几个基因在关键时期在辣椒中表达而在番茄中几乎不表达，同时这些基因在没有辣味的辣椒中也几乎不表达，推测应该是这些基因的表达差异导致。

湖南农科院邹学校院士及其创新团队在对来自世界不同地区的384份辣椒种质进行重测序的基础上，构建了第一个辣椒的泛基因组[17]，并利用基因上reads的覆盖度信息，研究鉴定了辣椒素和类胡萝卜素这2个辣椒区别于其它作物最重要的化合物的生物合成通路关键基因的遗传变异。

由于辣椒素合成和代谢机制复杂，为了培育高辣度的辣椒品种，需要加强高辣椒素种质资源的搜集、鉴定、评价及利用工作，同时探索辣椒素遗传规律，加深对辣椒素合成代谢途径的了解，以及辣椒素提取和深加工利用等方面研究，为高辣椒素辣椒品种的选育提供理论依据。

参考文献

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