辣椒、花椒及其制品辣度和麻度检测研究现状

程杰　罗洲　肖书剑　颜李秀　高颖　唐春　张佳敏　王卫

摘要：辣椒、花椒是我国重要的香辛料，能为食品增添刺激性香味。辣椒的辣味来源于辣味碱类物质，花椒的麻味则来源于花椒酰胺，这两类成分分别决定了辣椒辣味和花椒辛麻味程度。文章总结了常用的辣度、麻度感官分级方法（如斯科维尔指数法）和检测评定方法（如HPLC法、紫外分光光度法、酶联免疫法）。同时对辣度、麻度的影响因素进行了分析，辣度影响因素体现在制品成分（如总酸、食盐、总糖、脂肪）及加工方式等方面；麻度影响因素主要为外界环境（如温度、氧气、光），导致了花椒酰胺氧化、异构化或分解等。最后，针对各检测方法和影响因素，对辣度、麻度的检测研究进行了展望。

关键词：辣度；麻度；感官分級；检测方法；影响因素

中图分类号：TS264.2 文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2023）06-0209-07

Abstract： Chili and Zanthoxylum bungeanum are important spices in China， which can add pungent flavor to food. The spiciness of chili comes from spicy alkali substances， and the numb-taste of Zanthoxylum bungeanum comes from fagaramide. These two components determine the pungency degree of chili and numb-taste intensity of Zanthoxylum bungeanum respectively. In this paper， the common sensory grading methods of pungency degree and numb-taste intensity （such as Scoville index method）， detection and evaluation methods （such as HPLC， UV spectrophotometry， enzyme linked immunosorbent assay） are summarized. At the same time， the influencing factors of pungency degree and numb-taste intensity are analyzed. The influencing factors of pungency degree are reflected in the product components （such as total acid， salt， total sugar， fat） and processing methods， and the influencing factors of numb-taste intensity are mainly the oxidation， isomerization or decomposition of fagaramide caused by external environment （such as temperature， oxygen and light）. Finally， according to the detection methods and influencing factors， the research on the detection of pungency degree and numb-taste intensity is prospected.

Key words： pungency degree; numb-taste intensity; sensory grading; detection method; influencing factors

收稿日期：2022-12-13

基金项目：四川省科技厅重点研发项目（2020YFN0147）;四川大学-遂宁校市合作专项资金项目（2020CDSN-19）;肉类加工四川省重点实验室开放基金项目（22-R-11）

作者简介：程杰（1989—），男，副研究员，博士，研究方向：肉制品的微生物代谢调控。

*通信作者：王卫（1958—），男，教授，硕士，研究方向：肉制品加工。

辣椒，茄科草本植物，广泛分布于四川、湖南、湖北等地。其刺激的辛辣味来源于果皮中含有的辣椒素。辣椒素又称辣椒碱，主要包括辣椒碱和二氢辣椒碱。辣椒营养物质丰富，是各类菜品中不可或缺的营养食品之一[1]。

花椒是一种原产于中国的具有馥郁辛香味的芸香科花椒属落叶小乔木植物[2]。花椒在我国的种植面积巨大，主要种植在四川、甘肃、山东、陕西等地，在中国的种植与应用史已近3 000年，既可作为药用植物使用，又是传统的调料，能够在烹饪时赋予食物麻味和香辛味，并能去除腥膻气味，被称为“八大调味品”之一[3]。

现今，随着科技的更新，食品及医疗行业蓬勃发展，有关辣椒、花椒的研究也随之逐步深入，其成分、功效及应用越来越广泛，相关的报道也越来越多，现对辣椒、花椒及其制品的辣度、麻度的检测及其影响因素进行综述。

1 辣味、麻味物质简介

1.1 辣味物质简介

辣味是辣椒果实中所含有的辣椒碱与疼痛感觉神经系统中的瞬时受体电位——香草酸受体1（TRPV1），即辣椒素受体相结合，出现灼烧和疼痛等感觉，然后发展为辛辣感。辣椒碱也称辣椒素，为白色柱形单晶，具有斥水亲脂性，易溶于有机溶剂和碱水溶液。主要有辣椒素、二氢辣椒素两种，其含量与其余辣椒素类含量的比值大约是9∶1，这两种主要的辣椒碱有一个酰基饱和度的区别，但提供的辣椒总碱效力是相同的，若这两种组分的结构出现变化，则会使辣椒总碱的效力下降[4]。

1.2 麻味物质简介

花椒和辣椒所形成的感觉形式相似，都是由于麻味或辣味的化学成分与瞬间受体电位离子通道（TRPA1）和TRPV1相结合[5]。花椒的麻味来自于果实中的多烯酰胺，可分为链状不饱和脂肪酸酰胺和含芳香环的酰胺，前者占大多数，山椒素是其中的代表性物质，部分有较大的刺激性。迄今共检测出30多种酰胺物质，主要有α-山椒素（C16H25NO1）、羟基-α-山椒素（C16H25NO2）、羟基-β-山椒素（C16H25NO2）、β-山椒素（C16H25NO1）、γ-山椒素（C18H27NO1）、羟基-γ-山椒素（C18H27NO2）、δ-山椒素（C18H27NO1）等[6]。此类物质呈白色晶状，可溶于水，加热条件下溶于石油醚。室温下易变黄发黏，但变质后仍能呈现出辛麻味[7]。

2 辣度影响因素及检测方法

辣度分为表观辣度和真实辣度，表观辣度多是用感官感知做出评定，而真实辣度是使用仪器来测定辣椒素含量，再将测得的数据进行计算，对比辣度数，转换得出[8]。辣椒及其制品在加工过程中添加的成分及加工方式会影响辣椒素的析出以及辣椒素的稳定性，从而影响辣度。检测方法分类见表1。

2.1 检测方法

2.1.1 感官评定法

斯科维尔（Scoville）感官评定法[9]是一种通过人体感知来评定辣度的方法。主要流程：将样品用乙醇（CH3CH2OH）定容，提取出辣椒素，再用蔗糖溶液将其按比例稀释后让测试者品尝，直到刚好品尝不出辣味，该稀释度则是Scoville heat units（SHU）。罗凤莲等[10]研究了斯科维尔感官评定法，并将其和HPLC法检测出的结果对比，发现两种方法测得的辣度等级相同。斯科维尔法所用的仪器装置简单，成本较低，然而因为不同测试者对辣椒辣度的敏感度或承受程度不同，在准确度方面逊色于HPLC法。采用感官评定法检测5种主要辣椒素辣度，见表2[11]。

2.1.2 唾液分泌实验

罗鑫等[12]以人食辣后引起唾液分泌增加作为辣味强度的影响指标，通过受试者的唾液分泌量计算不同辣度下的唾液流率，对辣度和唾液流率的关系进行拟合，基于拟合模型，构建快速、准确标定辣度的唾液流率分级体系，并用感官评定法验证模型定级结果。结果表明，辣度显著影响唾液流率（P<0.05），可以通过唾液流率对辣度进行准确快速的分级。根据唾液流率范围，将辣度分成了5级，见表3。

2.1.3 高效液相色谱法（HPLC法）

HPLC法是用甲醇∶四氢呋喃为1∶1（体积比）的混合溶液对样品进行辣椒素提取，得到提取液，采用高效液相色谱仪对辣椒素、二氢辣椒素进行含量测定，测出含量后，再通过下式计算辣椒或其制品的辣度：

SHU=（X1+X2）×（16.1×103）+（X1+X2）/90%×10%×（9.3×103），150 SHU=1°。

式中：X1、X2分别是辣椒素和二氢辣椒素的含量，单位为mg/g，这两种辣椒素可提供90%的辣度[13]。

何帅等[14]使用HPLC法检测调味料中两种主要的辣椒素含量，计算并考虑成菜的质量，经统计分析，得到湖南各种菜肴的辣度特点。马嫄等[15]对郫县豆瓣中辣椒素和二氢辣椒素进行提取，使用HPLC法检测提取品中两种辣椒素的含量，并结合斯科维尔（Scoville）指数和辣度对郫县豆瓣的辣度等级进行表示。

为使实验结果更加可信，将HPLC法和感官评定法联用。李德建等[16]把顾客的辣度感官评价和火锅底料中的辣椒素类物质含量合并，以此确定辣度级别，再使用荧光检测器检测底料中辣椒碱的含量，参考白酒的酒精度，推算得到李氏辣度（LSU）和辣椒碱含量（W）的计算公式：

LSU=10.369ln（W）＋65.264，相关系数R2为98.17%。

确定不同等级辣度的度数范围，见表4。

2.1.4 电化学法

牙禹等[17]研究辣椒素在氧化氮掺杂石墨烯修饰碳糊电极（NGO/CPE）上的电化学反应，发现这种修饰电极可以明显提高辣椒素的响应信号，在改进电极的质量浓度、富集时间、pH后，使用差分脉冲伏安法检测辣椒素，发现氧化峰电流和质量浓度在一定范围内呈现优良的线性关系，且在辣椒素含量检测结果方面同比色法大致相同。此方法与其他方法相比，材料制备简易，灵敏度高，线性范围宽，在辣椒素快速检测方面有独特价值。

2.1.5 快速检测法

2.1.5.1 比色法

李帥[18]制作了一种根据反应的颜色差异分析辣椒及其制品中辣椒素含量的快速半定量测定法，分为快速检测比色管法和快速检测试纸法。快速检测比色管法通过颜色的感官评定效果和色差仪数据ΔL*（亮度差）、Δb*（蓝变差）的变化，得到Na2CO3-H3O40PW12-H3PO4·12MoO3显色体系。用已知辣椒素浓度的溶液制得比色标准板，根据待测品反应颜色，对比标准板，得到辣椒素含量。快速检测试纸法同样使用Na2CO3-H3O40PW12-H3PO4·12MoO3显色体系，在标准比色管的制作基础上将显色试剂粘附在试纸上并烘干，与加工过的辣椒制品进行显色反应，比较颜色，得到待测品中辣椒素的含量。试纸法在辣椒素的检测上实用性好、检测快、操作简单、便于携带且成本低廉，但试纸因面积和材质等的影响，所固定的试剂量会受到限制。

2.1.5.2 酶联免疫法

杨东顺等[19]使用酶联免疫法检测新鲜辣椒中辣椒碱类物质的含量，以此创建一种便捷低价的辣椒中辣椒素的检测方法。该检测方法有较好的准确度和灵敏度，便于操作，过程快速，能实现成批样品辣椒素含量的检测。

2.1.5.3 电子鼻检测法

李颖慧等[20]通过电子鼻检测和感官评定使辣度能被快速确定。实验中发现电子鼻能够呈现样品多方面的信息，识别辣味，且其中的W5S、W1W和W2W 3个传感器的响应值之和能很好地对应感官辣度，据此将传感器响应值范围与辣度等级匹配，见表5。

2.1.5.4 实时直接质谱法

李伟丽等[21]首次采用实时直接质谱（DART-MS）技术，创建迅速、便捷、稳定性较好的辣椒及其相关产品中辣椒素类物质的检测方法，该法回收率、精密度较高，表明DART-MS方法能够在辣椒及其相关产品辣度的快速检测中使用。DART-MS技术不用前期分离，能很大程度地缩短分析时间，相较于传统色谱法，使用起来更简便，污染少，谱图更加简洁。

2.1.5.5 红外光谱法

董楠等[22]应用近红外检测技术对已知辣度的干辣椒进行检测，将测得数据进行处理，使用偏最小二乘法建立模型，得到校正集方程相关系数为0.987 1，验证集方程相关系数为0.870 4；校正均方根误差为2 870，交叉验证均方根误差为9 476，主因子数为8。可知干辣椒样品的近红外光谱数据与干辣椒的辣度（SHU）具有相关性，表示辣椒辣度的迅速、精确测定可通过近红外检测技术实现。

2.1.6 分光光度法

分光光度法可见于国标GB 1886.34—2015[23]，通过采用分光光度计测定辣椒素的吸光度算出其含量。曾岭岭等[24]使用紫外分光光度计测量不同辣度食品中的辣椒素含量，同时使用感官品评对检测样品的辣度进行量化分级，见表6。

2.2 辣度影响因素

上述辣度检测方法均是基于纯净辣椒素含量对辣椒及其制品进行辣度评定，未考虑实际辣椒制品中的其他成分（如食盐、糖）及加工方式等对辣度特别是对感官辣度的影响，以及加工过程中辣椒素溶出率对辣度的影响。

2.2.1 制品成分的影响

杨代明等[25]通过单因素实验检测原料为新鲜辣椒的辣椒制品，得知该类食品中盐、糖、食用油、总酸含量具有使感官辣度降低的作用，采用四元二次正交旋转组合分析这些条件对感官辣度的降低效果，得知单一成分含量越大，对感官辣度的降低效果越显著，且存在几个因素间的相互影响。

2.2.2 加工方式的影响

李韦琴[26]经研究得知辣椒素的溶出率随着卤煮时间的延长而增加。王燕[27]研究发现，温度高于190 ℃时，辣椒素类物质损坏很大，若高于260 ℃，辣椒素类物质基本消失；辣椒素类物质在油中表现得更稳定，油含量越多越有利于辣椒素类物质的保存；辣椒碱类物质会因存放时间的增加而逐渐减少；辣椒碱类物质会因破碎、温度升高等工艺条件而损失。因此，在检测辣度时，需要充分考虑辣椒制品的各种成分、加工方式对辣度的影响，综合对比，选择适当的检测和评价方法，确保能测得辣椒及其制品的准确辣度。

3 麻度影响因素及其检测方法

花椒及其制品麻度来源于花椒酰胺，花椒酰胺有很多种，贡献的麻味程度不同，且花椒酰胺结构不稳定，易氧化分解，形成更稳定的结构或其他成分，麻度会相应下降或消失。麻度检测和辣度检测相似，通过检测花椒酰胺含量或感官感受不同浓度花椒酰胺的麻味程度，进而评定麻度。麻度检测方法分类见表7。

3.1 检测方法

3.1.1 感官评定法

3.1.1.1 斯科维尔指数法（Scoville heat units，SHU）

花椒麻感与辣椒辣感产生原理十分相似，源于不饱和脂肪酸酰胺与对应的感受器结合，调节相关离子通道而产生[28]。关荣琴[29]借鉴辣度检测方法，用CH3CH2OH对样品中的麻味物质进行提取，用专用的定量移液设备移取恰好没有麻感的体积及该感觉程度以下的5个相邻体积的萃取液，转移到相同容积（50 mL）的容量瓶中，经糖水调淡后，通过感官评价，鉴别出恰好能感觉到麻味的稀释倍数，通过计算划分出10个麻度级别，每个等级与稀释倍数对应，见表8。

张璐璐等[30]设置对照组与实验组，增加品评组人数或品评次数来改善实验，增加设计的科学性、合理性，创建了花椒麻味感官麻度的间接检测方法——改良SHU法。对花椒的麻度进行检测并分出等级，见表9。

3.1.1.2 线性标度法

线性标度即用一条15 cm线段代表感官强度，最左边为0，表示无感觉，最右边则为感官极值，通过尺子测量把感官感受换为与之对应的数字，再用计算机对其进行数据分析[31]。赵镭等[32]让品评人员用适合自身的标准分析品评，统计出统一的限度，结合自校准，确保评价小组得出的结果大致相同，根据此法创建新的花椒麻度感官评价方法，测得标记值及对应麻度，见表10。

3.1.1.3 Half-tongue检验

Half-tongue检验是将浓度有差异的测试物附着于长方形滤纸（1 cm×2 cm）上，與纯溶剂组进行对比，把附有测试物的滤纸在测试人员舌尖的左或右半部分随机放置，空出的一边放置纯溶剂滤纸，各组测试实验均需要测试人员分辨出左或右哪部分有刺激感觉，据此得出人对此种测试物的味觉阈值[33]。张希等[34]使用Half-tongue实验测定人体对花椒油的麻味阈值，再通过样品初始浓度值除以各组麻味阈值平均值计算得到麻味物质稀释倍数，即花椒麻度。

3.1.2 麻味物质检测

3.1.2.1 高效液相色谱法

与“2.1.3”测定花椒麻味素含量与辣椒辣味素含量的HPLC法类似，只是采用的洗脱剂种类、色谱柱类型及色谱条件等有差异。郭静等[35]将花椒样品干燥粉碎，用有机溶剂提取麻味素制得标准品，创建检测花椒中麻味物质含量的HPLC法。 HPLC法虽然精确度高，但要制备标准品，且酰胺类物质结构不稳定，致使HPLC检测难度增大，因此该法在花椒质量控制等方面颇受限制[36]。

3.1.2.2 紫外分光光度法

花椒酰胺在206，254 nm波长处有显著的吸收峰，可据此检测花椒素。李般程等[37]使用紫外可见分光光度法，对品种、产地、采收时期各有差异的青、红、南方花椒中的花椒酰胺含量进行测定，将结果整理分析，并根据花椒酰胺和挥发油含量，将所测定的不同品种花椒各分为1，2，3，4级。张凤芳等[38]使用紫外分光光度计检测花椒油中花椒酰胺含量，并结合感官分析，对麻度进行分级，见表11。

3.1.2.3 快速检测-近红外光谱分析

近红外光谱分析是利用不同或同一基团在各种相异的环境中吸收的近红外波长和长度都显著不同的原理，实现被检测物质的结构和定性定量分析[39]。祝诗平等[40]用近红外光谱分析技术，建立了实现快速检测花椒酰胺含量的方法。最终测定系数、误差、标准差等数据都较良好，证明该方法可用于花椒酰胺含量的快速检测。

3.1.2.4 快速检测-滴定法

甲醛法滴定花椒总酰胺的原理为花椒用乙醇（CH3CH2OH）提取出浸膏后，用浓H2SO4将花椒麻味物质中的酰胺态氮转化成铵根离子（NH4+），而其他含氮成分被分解成N3 +，无法对花椒总酰胺的检测产生影响。铵根离子NH4+（Ka=5.6×10-10）属于弱酸性，会与氢氧化钠（NaOH）中和，需用甲醛将其转化为质子化的（CH2）6N4H+（六亚甲基四胺合氢离子）和H+ ，即4NH4++6HCHO=（CH2）6N4H++3H++6H2O。获得Ka=7.1×10-10 的（CH2）6N4H+，酸性增强，能够用NaOH实现精准的滴定。（CH2）6N4H+中的氮与氢氧化钠的物质的量之比等于1，氢氧化钠所滴定出的（CH2）6N4H+ 的量等于总酰胺的量[41]。熊汝琴等[42]使用甲醛滴定法对昭通7个县区青花椒进行测定，得知花椒酰胺含量最高的为鲁甸县青花椒，高达12.428 8 mg/g。由此可知，甲醛滴定法能够实现花椒总酰胺含量的快速准确检测。此法不仅操作简便、快捷，且设备较简单，成本较低。

3.1.2.5 气相色谱法

气相色谱法是用甲醇将花椒酰胺类物质溶解成浓度各异的标准溶液，然后从中各取一定体积检测，测出各样品的色谱峰面积，以相应花椒酰胺量及峰面积为横、纵坐标，绘制标准曲线。再取一定量的待测溶液用相同的方法测定，测算得到花椒酰胺的峰面积，对比标准曲线，由此得到花椒油树脂中麻素的含量。王洪伟等[43]用甲醇稀释花椒酰胺标准品（2.25 mg/mL），制成0，50，100，150，200，250，300，350，400，450，500 μg/mL的标准溶液。实验时各取1 μL标准品用作进样量实施GC检测，计算在13～21 min内的全部峰面积之和，以花椒酰胺标准品含量及峰面积为横、纵坐标，绘制标准曲线，回归方程：y=0.322 7x（R2=0.999 5），最后根据检测结果，得出此方法有较好的精确度。

3.1.2.6 氣质联用检测法

罗凯等[44]利用气质联用法对提取的花椒油树脂中的花椒麻素进行提取分离效果和组分分析。检测得知索氏抽提法对去除挥发油和香气成分起到重要作用，能大幅提高花椒油树脂中花椒麻素含量，逆流干柱层析使其含量进一步提高至95.50%。杨潇等[45]通过气质联用法（GC/MS）检测产地和等级各不相同的红、青花椒中的麻味物质，得出各种花椒麻味成分的含量均有差异，且青花椒中的花椒酰胺含量比红花椒低。

3.2 麻度影响因素

3.2.1 氧化

由于花椒酰胺中的共轭三烯键对氧极为敏感，易被氧化和水合成更加稳定的衍生物，从而减少其中的麻味物质。花椒酰胺含量也因干花椒的粉碎等级不同而不同，表现为破碎程度越大，与氧气的接触面积越多，越容易产生损耗。例如花椒粒的酰胺含量变化不大，压片花椒损耗稍多，粉末状花椒则损耗最多[46]。

3.2.2 异构化

花椒中的麻味物质多为不饱和脂肪酸酰胺，其性质不稳定，在高温条件下易转变成其他较稳定的结构[47]。

3.2.3 水解

乙醇中有一定浓度的羟基-α-山椒素，在室温条件下，此种花椒酰胺在24 h内降低70%，而暴露在紫外条件下，该酰胺在4 h后则全部水解[47]。因此，在花椒麻味物质测量的前处理过程中，应注意选择适当处理和储存条件，避免或减少麻味物质损失，并选择合适的检测方法，以得到更精确的测量结果。

4 结论与展望

辣度检测最初是通过感官评定，以品尝者不再感觉到辣味的辣椒素稀释倍数作为斯科维尔指数（SHU），并以SHU衡量辣度，然后逐渐发展到仪器检测，通过检测辣椒或其制品中辣椒素含量，再由换算成斯科维尔指数。辣度分级则是以斯科维尔指数值、感官评定及辣椒素含量三者之一或全部考量，将辣度分为不同等级。不同的辣度检测方法各有优劣，如感官评定法简单易行，但其结果多取决于测试人员的主观感受，不同的人对辣度的感知和承受能力存在差异；HPLC法最常用，灵敏度和准确度也高，但未考虑感官感受，因此在进行辣度检测时，需考量切实条件，选用恰当的测定方法。辣度靠辣椒素来体现，而辣椒素结构的稳定性和从辣椒中析出的辣椒素含量受添加物的种类、含量以及辣椒制品加工方式的影响。现有测量方法大都是将辣椒素提取后单独测量，忽略了其他因素的影响，故可能造成测得值与制品实际辣度值存在差异。不同麻度检测方法同样有其优劣，感官法重在简单，但受主观因素影响较大；HPLC法、紫外分光光度法重在精确，但需要标准品，而花椒酰胺易氧化分解，标准品不易制得；近红外光谱和滴定法重在可实现快速检测。麻度同样受加工方式的影响，不同处理条件可能导致花椒酰胺的分解，影响麻度检测结果。多数情况下，麻度检测是先确定花椒酰胺的含量，再通过感官评定，由稀释倍数来确定；有时候则直接以花椒酰胺含量来确定麻度。与辣度不同的是，在花椒酰胺含量与麻度值之间没有明确的计算公式。

在检测辣椒制品或菜品辣度的过程中如何消除调味品及加工方式对辣度的影响，需要深入研究。可以考虑先检测单一元素的含量对辣度的影响程度，确定其关系曲线，再综合计算辣度改变值，以期得到辣椒制品或菜品折算后的真实辣度。麻度检测可尝试将感官麻度的斯科维尔指数与花椒酰胺含量关联，推出麻度计算公式；不同花椒酰胺对麻度的贡献程度不同，可考虑测定不同花椒酰胺的麻度大小，并得出各种花椒酰胺麻度比值，以期对不同花椒及制品所含有不同浓度花椒酰胺的总麻度进行更精确的检测。辣度、麻度的检测均可向电化学类的快速检测方法靠近，通过检测辣椒素或花椒酰胺的反应消耗或产生的某类成分或电流电压，直接转化为辣度或麻度的数值，实现快速、精准测量。

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