辣椒及辣椒制品中辣椒素类物质检测方法优化

唐毅，王艳，周鑫，赵欠，梁亚男，张丽*

1.重庆火锅调味品及菜品工程技术中心（重庆 401336）；2.重庆德庄农产品开发有限公司（重庆 401336）

辣椒作为辣椒制品的主要原料，其在辣椒制品中主要提供辣椒素类物质[1]，辣椒素类物质含量的高低直接决定辣椒制品的辣度的高低。罗金凤等[2]研究辣椒中辣椒素的稳定性，结果发现辣椒素在150 ℃以下是稳定的；周细军等[3]研究影响辣椒碱在碱性、酸性等环境中的变化，结果发现辣椒碱在此等环境下均为稳定。以上两位在验证辣椒碱稳定的检测方法均是国家标准，分别为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》[4]和NY/T 1381—2007《辣椒素的测定 高效液相色谱法》[5]，此两种方法均采用高效液相色谱仪检测辣椒素含量，此方法检测结果准确，但存在样品预处理繁琐且耗时长和上机检测时间长的问题。文章通过优化预处理方法和优化检测时间，旨在缩短预处理和检测时间、提高辣椒及辣椒制品的辣椒素含量的检测效率。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

LX-10A 500克多功能粉碎机（上海江信科技有限公司）；超声波清洗仪（宁波新芝生物科技股份有限公司）；M1-L213C微波炉（广东美的厨房电器制造有限公司）；高效液相色谱仪：DGU-20A在线真空脱气系统、SIL-20A自动进样器，RF-20A荧光检测器，labsolution LC workstationVer.5SingleLC色谱工作站（岛津仪器有限公司）；电子分析天平（感量0.000 1 g，上海瞬宇恒平科学仪器有限公司）；0.45 μm有机微孔滤膜（天津市津腾实验设备有限公司）。

1.2 材料与试剂

辣椒（艳椒、小椒、印度椒，市售）；辣椒制品（火锅底料，市售）；甲醇（HPLC）、四氢呋喃（HPLC）：成都市科龙化学品有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 优化高效液相色谱仪检测时间

高效液相检测仪的检测辣椒素的所需要的时间为30 min[1]，对高效液相色谱仪的柱温箱进行调整，由原来要求的30 ℃调整到35 ℃，提前出峰的时间，同时常规的流动相的比例为甲醇与水7∶3（V/V），因此对流动相比例进行调整，达到辣椒素和二氢辣椒素提前出峰的目的。拟定甲醇与水的体积比9∶1，8∶2，0.85∶0.15，0.78∶0.22，0.75∶0.25和0.78∶0.22。

1.3.2 利用微波预处理辣椒原料

1) 采用微波的低火处理辣椒原料，处理时间为3，6和9 min，提取完成后与标准方法处理的辣椒素原料进行对比，验证其提取效率。

2) 采用微波的中火处理辣椒原料，处理时间为3，6和9 min，提取完成后与标准方法处理的辣椒素原料进行对比，验证其提取效率。

1.3.3 利用超声联合微波提取方式优化处理时间

采用60 ℃超声提取5，10和15 min，再进行微波低火提取6 min，预处理后上设备检测辣椒素含量，同时与正常的提取方法的检测的辣椒素含量进行对比，验证其准确率。

2 结果与分析

2.1 优化高效液相色谱仪检测时间

2.1.1 通过调整柱温箱的温度，优化辣椒素及二氢辣椒素的保留时间

将国家标准方法中的柱温箱设定的温度由原来的30 ℃，提高到35 ℃，其辣椒素及二氢辣椒素保留时间图谱如图1和图2所示。

图1 柱温箱35 ℃辣椒素标准品保留时间图谱

图2 柱温箱30 ℃辣椒素标准品保留时间图谱

如图1和图2所示：柱温箱35 ℃时，辣椒标准品素保留时间为8.111 min，二氢辣椒素标准品的保留时间为10.636 min；柱温箱30 ℃时，辣椒素标准品保留时间为11.799 min，二氢辣椒素标准品保留时间为16.482 min。所以，提高柱温箱的温度能够有效地提前辣椒素和二氢辣椒素的保留时间，提高温度到35 ℃能够将辣椒素的保留时间提前24%，二氢辣椒素的保留时间提前28%。

2.1.2 调整流动相比例，优化辣椒素及二氢辣椒素的保留时间

常规的流动相的比例为甲醇与水0.7∶0.3（V/V），因此对流动相比例进行调整，达到缩短辣椒素和二氢辣椒素保留时间的目的。拟定甲醇与水体积比0.9∶0.1，0.8∶0.2，0.85∶0.15，0.78∶0.22，0.75∶0.25，0.78∶0.22，结果如图3～图8所示。

图3 甲醇-水0.9∶0.1（V/V）时间图谱

图4 甲醇-水0.85∶0.25（V/V）时间图谱

图5 甲醇-水0.8∶0.2（V/V）时间图谱

图6 甲醇-水0.78∶0.22（V/V）时间图谱

图7 甲醇-水0.75∶0.25（V/V）时间图谱

图8 甲醇-水0.73∶0.27（V/V）时间图谱

如图3～图8和表1所示，通过调整不同的流动相体积比，其辣椒素和二氢垃圾辣椒素的出峰时间也会做相应的变化。为了将辣椒素和二氢辣椒素完全彻底地分离开，最终选择流动相甲醇-水0.73∶0.27（V/V），此时二者的出峰保留时间差值为3.281 min，且出峰时间比常规的出峰时间提前4 min左右，整体时间要比常规的30 min，节约8 min，即22 min便可以完成样品检测。

2.2 利用微波预处理辣椒原料以及辣椒制品，优化预处理时间

2.2.1 利用微波低火预处理辣椒原料以及辣椒制品，优化预处理时间

利用微波的低火处理辣椒原料以及辣椒制品，辣椒制品中火锅底料（牛油产品）炒制时先将牛油融化，并在130 ℃炒制[6]，炒制过程中辣椒素类物质稳定。样品取样：辣椒原料称取2 g，辣椒制品称取3 g，放在250 mL的三角瓶中，加入40 mL的提取液（甲醇-四氢呋喃1∶1，V/V）处理时间为3，6和9 min，提取完成后与标准方法处理的辣椒素原料进行对比，验证其提取效率。其检测结果如表2所示。

表2 利用微波低火提取辣椒素在不同处理时间下提取的辣椒素含量

利用微波在低火中对辣椒原料和辣椒制品进行微波提取，结果如表2所示。在3 min时，小椒的辣椒素含量与标准方法下检测的相对标准偏差为32.7%，艳椒为13.6%，印度椒为10.8%，辣椒制品为12.1%；在6 min时，小椒的辣椒素含量与标准方法下检测的相对标准偏差为19.3%，艳椒为8.6%，印度椒为7.6%，辣椒制品为7.8%；在9 min时，小椒的辣椒素含量与标准方法下检测的相对标准偏差为23.4%，艳椒为10.9%，印度椒为6.4%，辣椒制品为9.8%。综上所述，在微波处理6 min时，提取效果最好，而9 min提取效果要弱于6 min，原因是长时间的微波提取会使试剂挥发加快，导致检测值降低。

2.2.2 利用微波中火预处理辣椒原料以及辣椒制品，优化预处理时间

利用微波的中火处理辣椒原料以及辣椒制品，将辣椒原料和称取2 g，辣椒制品称取3 g，放在250 mL的三角瓶中，加入40 mL的提取液（甲醇-四氢呋喃1∶1，V/V），处理时间为3，6和9 min，提取完成后与标准方法处理的辣椒素原料进行对比，验证其提取效率。其检测结果如表3所示。

表3 利用微波中火提取辣椒素在不同处理时间下其提取的辣椒素含量

利用微波在中火中对辣椒原料和辣椒制品进行微波提取，结果如表3所示。在3 min时，小椒的辣椒素含量与标准方法下检测的相对标准偏差为34.3%，艳椒为15.3%，印度椒为9.5%，辣椒制品为18.1%；在6 min时，小椒的辣椒素含量与标准方法下检测的相对标准偏差为23.7%，艳椒为11.1%，印度椒为9%，辣椒制品为12.1%；在9 min时，小椒的辣椒素含量与标准方法下检测的相对标准偏差为21.5%，艳椒为16.9%，印度椒为7.2%，辣椒制品为15%。综上所述，在中火提取过程中，提取液爆沸严重，导致提取液溢出三角瓶外，导致辣椒素含量检测值下降。

综合2.2.1小节和2.2.2小节，最佳的微波提取条件是低火、提取时间6 min。

2.3 利用超声提取联合微波提取方式优化处理时间

采用超声提取时间5，10和15 min，结合2.2.1小节和2.2.2小节的结论，在微波低火提取6 min，预处理后上设备检测辣椒素含量，同时与正常的提取方法的检测的辣椒素含量进行对比，其检测结果如表4所示。

表4 不同超声提取时间结合微波提取后样品的辣椒素含量

将样品放置在超声波提取仪中分别提取5，10和15 min后在放置在微波炉中低火提取6 min，预处理后上设备检测辣椒素含量，结果如表4所示。超声提取联合微波提取后，其辣椒素的检测结果与单独的微波提取检测结果进一步得到提升，与标准检测方法的检测结果更接近。超声提取5 min加微波低火提取6 min小椒的辣椒素含量与标准方法下检测的相对标准偏差为14.4%，艳椒为9.7%，印度椒为6.9%，辣椒制品为10.9%；超声提取10 min加微波低火提取6 min小椒的辣椒素含量与标准方法下检测的相对标准偏差为7.7%，艳椒为6.3%，印度椒为5.1%，辣椒制品为6.2%；超声提取15 min加微波低火提取6 min，小椒的辣椒素含量与标准方法下检测的相对标准偏差为11.4%，艳椒为8.6%，印度椒为5.3%，辣椒制品为7.3%。通过对比，超声提取10 min加微波低火提取6 min的组合为最优的组合，其检测结果与标准方法的检测结果的相对标准偏差（SRSD）均＜10%，说明此检测方法可行。同时，预处理只需要16 min就可以完成提取，且是一次添加试剂，相比标准方法50 min提取和3次添加试剂，大大节约了时间，提高了检测效率。

3 结论

辣椒作为辣椒制品的主要原料，其应用量巨大，但其辣椒素含量的检测预处理繁琐且时间长。此研究方法首先通过调整高效液相设备的柱温箱，将原来的柱温30 ℃提高到35 ℃，能够将辣椒素的保留时间提前24%，二氢辣椒素的保留时间提前28%。其次优化了流动相的比例，将原来的甲醇-水7∶3（V/V）优化到0.73∶0.27（V/V），将辣椒素和二氢辣椒素的保留时间提前近4 min。再次通过将超声提取和微波的提取的方式结合起来，一次性添加试剂40 mL，提取时间由原来的50 min缩短到16 min，经过检测，此提取方式与标准的检测方法的结果相比，其相对标准偏差（SRSD）均小于10%，说明此方法可行。通过优化检测方法和样品的预处理方式，提高了辣椒和辣椒制品的辣椒素的检测效率，为辣椒素及辣椒制品企业的产品连续生产，打下基础。