不同节位辣椒品质成分比较分析

阮美颖， 高成安， 方明雅， 姚祝平， 叶青静， 万红建， 周国治， 王荣青， 程远*

(1.浙江省农业科学院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021； 2.浙江农林大学 园艺科学学院，浙江 杭州 311300；3.金华市农业科学研究院，浙江 金华 321017)

辣椒(CapsicumannuumL.)起源于中南美洲，其果实富含辣椒素类物质、类胡萝卜素、叶绿素等多种风味和营养品质成分，深受消费者喜爱，是目前我国播种面积最大、产值最高的蔬菜作物[1]。辣椒果实特有的辣椒素类物质成分决定了其独特的辛辣风味[2]。辣椒素和二氢辣椒素是辣椒素类物质的主要成分(占比90%以上)[3]，它们不仅赋予辣椒果实辛辣风味, 还具有促进新陈代谢、消炎、抗氧化、抗肿瘤等人体保健功能[4-6]。除辣椒素类物质以外,辣椒果实中还富含类胡萝卜素、叶绿素等抗氧化物质以及γ-氨基丁酸、氨基酸等多种营养成分。因此，辣椒是一种兼具独特风味和重要营养价值的经济蔬菜作物[7]。

辣椒植株为假二杈分枝，一般果实着生在每一个分支节位处。生产上，将着生在主干第一次分叉上的辣椒果实称为门椒，即为最先结出的辣椒果实。分出的两条枝干继续分叉，以此类推，第二、三、四次分叉上所结的辣椒果实被分别称为对椒、四门斗和八面风，而将在第四次及以上分叉所结的辣椒果实称为满天星[8]。在生产中，经常有将门椒摘除，促进营养物质在后期节位辣椒果实中均衡分配的操作[9]。由于不同节位辣椒果实的生长部位、生长顺序及膨大时面临的外界环境条件不同，其所含有的辣椒素、类胡萝卜素和氨基酸等营养成分也会有所差异。王金玲等[10]研究发现，门椒、对椒的辣椒素含量显著高于四门斗和八面风，而这一差异可能是由单株的果实负荷和果实间对光合作用的总体竞争增加引起的，而由于这种全方位的竞争，在不同节位成熟的果实在植物次生代谢物合成的能力上可能有所不同，而这些差异受到基因型、栽培技术和环境的影响[11]。目前，关于不同节位辣椒果实品质和营养成分比较分析的研究较少，相关规律尚无明确结论。

基于此，本研究以杭椒类型辣椒自交系材料HJ008为材料，通过高效液相色谱(HPLC)、高效氨基酸自动分析等技术手段对田间种植的HJ008不同节位果实风味和营养价值相关指标进行比较分析，解析了不同节位辣椒果实之间风味物质含量和营养价值之间的差异，为生产过程中高品质辣椒的栽培技术研究提供了理论基础和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料收集和果实准备

以杭椒类型辣椒HJ008自交系为材料，开展相关试验。本试验于2019年4—7月在浙江省农业科学院杨渡试验基地(120°2′E, 30°27′N)进行。将20株5叶1心期的HJ008辣椒幼苗移栽至田间(株行距30 cm×60 cm), 进行统一灌溉和施肥管理, 并于开花期挂牌标记。根据对应的果实分叉层级，分别采摘不同节位的花后35 d辣椒果实,即门椒、对椒、四面斗、八面风和满天星。

1.2 测定指标及方法

辣椒素和二氢辣椒素测定参照国家标准GB/T 21266—2007，利用高效液相色谱HPLC(Waters Corp., Milford, MA, USA)进行测定；叶绿素含量和总胡萝卜素含量利用HPLC测定，参照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仪(SYKAM433D, 苏州华美辰仪器设备有限公司)测定[13]。蛋白质营养价值评价分别计算缬氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、苏氨酸+酪氨酸占总氨基酸的相对含量, 并与1973年FAO/WHO修订的人体必需氨基酸含量模式谱(简称氨基酸模式谱)比较[14]。

1.3 数据分析

采用Excel 2007进行数据整理, 用Origin Pro 2021进行制图。采用Duncan’s新复极差多重比较法对试验数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同节位辣椒果实辣椒素类物质含量差异

从图1中可以看出，辣椒素类物质，尤其是辣椒素的含量，随着辣椒果实节位的上升呈现逐步下降的趋势，门椒的辣椒素含量显著高于其他不同节位的辣椒。二氢辣椒素含量在不同节位辣椒果实间的变化趋势与辣椒素有部分差异，如门椒和对椒之间的二氢辣椒素含量无显著差异。不论是辣椒素还是二氢辣椒素含量，均在八面风辣椒果实中呈现较低水平。

不同处理间没有相同小写字母表示差异显著(P<0.05)。图2同。

2.2 不同节位辣椒果实营养品质成分差异

γ-氨基丁酸(GABA)是一种广泛分布于植物体内，在人脑能量代谢过程中起重要作用的活性氨基酸。从图2可以看出，对椒果实的GABA含量显著高于其他节位辣椒，而门椒的GABA含量相比其他节位果实处于较低水平，对椒的GABA含量比门椒高77.5%。胡萝卜素和叶绿素是重要的抗氧化物质，不同节位辣椒果实之间的叶绿素和总胡萝卜素含量差异具有一定的相似性，如门椒和对椒中的叶绿素和总胡萝卜素含量均显著高于其他节位，而对椒的叶绿素和总胡萝卜素含量显著高于门椒。满天星辣椒果实的叶绿素和总胡萝卜素含量在不同节位中均处于最低水平。

图2 不同节位辣椒果实的γ-氨基丁酸、总胡萝卜素、叶绿素含量

2.3 不同节位辣椒果实氨基酸含量、构成和营养价值差异

本研究从HJ008的不同节位辣椒果实中共检测获得17种氨基酸，其中人体必需氨基酸7种，非必需氨基酸10种(其中包括呈味氨基酸6种，儿童必需氨基酸2种，芳香族氨基酸2种)。高节位八面风节位辣椒果实中的总氨基酸含量最高，达到了732.07 mg·g-1, 比最低的门椒(433.85 mg·g-1)高68.7%。不同氨基酸含量在各节位辣椒果实中的变异系数(CV)分析结果表明，缬氨酸、异亮氨酸、组氨酸含量在不同节位辣椒果实的CV最大，分别达到了28.92%，28.33%和28.62%，这主要是由这3种氨基酸在八面风和满天星节位辣椒果实中显著高于其他节位果实所导致的(表1、图3)，八面风果实的缬氨酸和异亮氨酸分别比门椒果实高124.37%、100.06%。有2个氨基酸在不同节位辣椒果实间的CV小于15%，分别是甘氨酸(CV=11.49%)和胱氨酸(CV=14.50%)。其余种类氨基酸含量在不同节位间的CV在15%～30%。

对不同功能氨基酸(人体必需氨基酸、非必需氨基酸、儿童必需氨基酸等)含量及构成比例分析结果表明,人体必需氨基酸和非必需氨基酸含量占总氨基酸含量比例在不同节位辣椒果实之间的CV分别仅5.68%和3.04%。但是儿童必需氨基酸占总氨基酸的比例在不同节位辣椒果实之间的CV达到了10.50%。本研究还根据部分氨基酸的特殊风味相关功能, 如鲜味氨基酸、甜味氨基酸和芳香族氨基酸,对不同节位辣椒果实中的部分氨基酸进行了功能归类与分析。结果表明，不同风味相关氨基酸构成比例在不同节位辣椒果实均存在一定的变异，CV分别为10.63%、6.67%和 8.32%(表1)。

表1 不同节位辣椒果实氨基酸组成及含量

人体氨基酸模式谱是果蔬氨基酸营养价值评估的重要参考指标，对不同节位辣椒果实氨基酸模式谱的比较分析结果表明(图3)，不同节位辣椒中的蛋氨酸+胱氨酸与氨基酸模式谱的差距最大，是辣椒果实的第一限制氨基酸。此外，缬氨酸和亮氨酸比例也未达到氨基酸模式谱的要求。值得注意的是，八面风和满天星辣椒果实中有四类氨基酸(苏氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸)比例符合氨基酸模式谱标准，而其他节位果实符合模式谱的氨基酸类别均未超过三类(表2)。

表2 人体必需氨基酸的组成比例与氨基酸模式谱的比较

图3 不同节位辣椒果实中不同种类氨基酸含量差异

3 讨论

辣椒为假二杈分支类型植物，其果实根据坐果节位不同，从下到上依次被称为门椒、对椒、四门斗、八面风、满天星。不同节位果实生长的先后顺序不同，果实发育的环境和植株同化物分配模式也有所差异。本研究以杭椒类型辣椒HJ008自交系为研究对象，比较分析了在不同节位辣椒果实的风味及营养品质成分差异。

辣椒素是茄科辣椒属植物特有的一种生物碱，决定了辣椒的特殊辛辣风味。前人研究发现，随着节位的提高，辣椒果实辛辣程度显著下降[11]。本研究发现，辣椒果实的节位越高，其辣椒素类物质含量越低，这与前人的研究结果一致。γ-氨基丁酸是一种近年来新发现的活性氨基酸物质，广泛存在于植物体内，一般情况下γ-氨基丁酸在植物体内含量较低，但是在植物体受到外界刺激(机械刺激、缺氧、植物激素等)后则会成倍增加[15]。本研究发现，对椒γ-氨基丁酸含量在所有节位果实中的含量最高，这可能与对椒发育时期外界环境因素以及辣椒植株自身的激素代谢水平有关。叶绿素和胡萝卜素作为重要的抗氧化物质[16]，是果蔬营养价值评价的重要指标，本研究发现，植株早期节位果实，尤其是对椒，更有利叶绿素于和胡萝卜素的合成和积累。从对椒开始，叶绿素和总胡萝卜素含量呈现逐步下降趋势。上述现象产生的原因可能与不同节位辣椒果实中辣椒素含量差异决定因素类似，是由外界环境以及植株自身同化物分配模式变化造成的。

从氨基酸营养价值角度出发，本研究还证明了八面风节位辣椒果实在不同种类氨基酸含量、总氨基酸含量和氨基酸营养价值等方面优于其他节位辣椒果实。该发现证明了坐果后期辣椒果实的氨基酸营养价值更高，这与辣椒素类物质、γ-氨基丁酸、叶绿素和总胡萝卜素等风味营养成分在不同节位果实中的积累呈现相反模式，这一现象可能与辣椒自身的同化物平衡调控有关。

4 小结

不同节位辣椒果实的风味及营养品质成分存在显著差异。总体来说，早期节位(门椒、对椒)辣椒果实的辣椒素类物质、γ-氨基丁酸、叶绿素和总胡萝卜素含量更高，而后期节位(尤其是八面风)辣椒果实的氨基酸营养价值更高。以上结论将为不同需求的高品质辣椒生产提供有效的理论和实践指导。