袁小鈞，鐘世榮，吳華昌*，喬明鋒，朱建倉，鄧靜

(1.四川輕化工大學 生物工程學院，四川 宜賓 644000；2.四川旅游學院烹飪科學四川省高等學校重點實驗室，成都 610100)

由不同品種干辣椒制作而成的糍粑辣椒賦予川渝火鍋湯底紅亮、麻辣鮮香、辣而不燥等特點，是火鍋湯底辣度、色澤和香味的關鍵[1]。糍粑辣椒制作常用的干辣椒品種為石柱紅、二荊條、子彈頭、內黃新一代、天鷹小椒、魔鬼椒、燈籠椒等，不同品種干辣椒的辣椒堿和辣椒紅色素總量各不相同，故在火鍋底料中的作用不同，例如傳統(tǒng)經驗認為魔鬼椒適合增辣，燈籠椒和二荊條適合增香，內黃新一代適合增色[2-4]。

干辣椒的辣味主要來自辣椒素類物質，包括辣椒素和二氫辣椒素，二者約占辣椒素總量的90%，提供了約60%的辣感和熱感，其含量高低直接影響火鍋底料的辣度[5]，目前對辣椒素的研究主要集中于提取工藝優(yōu)化、烹飪過程中辣椒素的遷移變化規(guī)律、感官和辣椒堿含量相關性、產地和品種差異與辣椒堿含量的關系等，少有對火鍋底料常用干辣椒的辣度進行檢測及分類[6-11]。辣椒紅色素是火鍋底料湯底紅亮的關鍵，干辣椒的辣椒紅色素的研究主要集中于其提取及純化工藝、作為食品添加劑的安全問題，鮮有不同干辣椒品種的色價及辣椒紅素含量的差異研究[12-13]。目前對火鍋常用干辣椒的辣椒堿和辣椒紅素的差異研究較少，這導致在火鍋底料制作過程中選擇辣椒的依據(jù)較少。

干辣椒香味是火鍋底料香氣濃郁的關鍵，目前干辣椒品種間揮發(fā)性物質差異的研究較多，采用的分析檢測技術多為氣相色譜-質譜聯(lián)用結合電子鼻[14-15]。相較于傳統(tǒng)的GC-MS檢測方法，氣相離子遷移譜具有可視化、檢測靈敏等優(yōu)點，適用于做樣品的差異分析。

本實驗選擇石柱紅5號、石柱紅3號、石柱紅、二荊條、天鷹小椒等為研究對象，利用 HPLC-MS、色差儀和GC-IMS等檢測方法分析火鍋底料常用不同品種干辣椒的辣椒堿總量、色價和香氣差異，以期為不同品種干辣椒的感官數(shù)字化提供依據(jù)，對火鍋底料制作干辣椒品種的選擇提供了依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

原料：見表1。

表1 不同品種干辣椒采購信息Table 1 The procurement information of different varieties of dried chilies

試劑：甲醇(色譜純)、四氫呋喃(色譜純)，美國默克公司；辣椒素(標準品)、二氫辣椒素(標準品)，北京北方偉業(yè)計量技術研究院；辣椒紅素(標準品)，上海普邁生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

液相色譜-串聯(lián)三重四級桿質譜聯(lián)用儀(HPLC-MS) AB SCIEX公司；NR200電腦色差儀 三恩時科技有限公司；超聲波清洗機 上海冠特超聲儀器有限公司；FlavourSpec HS-GC-IMS風味分析儀 德國Gesellschaft für Analytische Sensorsysteme mbH公司；紫外分光光度計 北京萊伯泰科儀器股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

將不同品種的干辣椒去蒂、去籽，烘箱40 ℃，3 h，再用組織破碎機粉碎，過60目篩，避光密封保存。

1.3.2 外觀形態(tài)分析

單果長：挑選20粒果型均勻的干辣椒，分別用游標卡尺測量果蒂至果尾端的長度，計算平均值。

單果重：挑選20粒果型均勻的干辣椒，稱取總重量除以果粒數(shù)，得單果重。

籽皮比[16]：挑選20粒果型均勻的干辣椒，稱取總重量m1與去除辣椒籽總重m2的比值。

果肉含量：干辣椒總重量m1減去去除辣椒籽總重m2與m1的比值。

色差分析：顏色由自動色度計測量，取制備的辣椒粉直接測量。顏色結果用L*、a*、b*表示，其分別表示明度值、紅綠值、黃藍值。計算總色度C(C=[(a*)2+(b*)2]1/2)和色度角差H(H=arctan(b*/a*))，比較樣本間的顏色變化。每個樣品重復5次。

1.3.3 辣椒堿總量

1.3.3.1 辣椒素和二氫辣椒素標準品

稱取25 mg辣椒素標準品，用甲醇∶四氫呋喃(1∶1)混合液溶解，定容至50 mL,制得500 μg/mL的母液，吸取100 μL定容至50 mL，制得1 μg/mL的溶液，分別吸取1，2，3，4，5，6，7 mL，定容至50 mL，制得0.01，0.02，0.04，0.06，0.08，0.10，0.12，0.14 μg/mL標準品溶液。繪制標準曲線：y=206876.77x+327.16，R2=0.999。

稱取25 mg二氫辣椒素標準品，用甲醇∶四氫呋喃(1∶1)混合液溶解，定容至50 mL，制得500 μg/mL的母液，吸取100 μL定容至50 mL,制得1 μg/mL的溶液，分別吸取1，2，3，4，5，6，7 mL，定容至50 mL，制得0.01，0.02，0.04，0.06，0.08，0.10，0.12，0.14 μg/mL標準品溶液。繪制標準曲線：y=58646x，R2=0.998。

1.3.3.2 液質聯(lián)用樣品處理

稱取0.50 g的辣椒粉于100 mL燒杯中，加入甲醇∶四氫呋喃(1∶1)的混合液15 mL，用保鮮膜封口，用針孔扎幾個小孔，于60 ℃水浴加熱超聲波浸提30 min。用濾紙過濾，收集濾液，然后將濾紙和濾渣重新加入甲醇∶四氫呋喃(1∶1)的混合液15 mL，超聲波提取10 min，重復2次。將3次過濾收集的濾液合并，定容至50 mL，過0.22 μm濾膜裝入液相色譜-質譜聯(lián)用儀專用瓶中。

1.3.3.3 含量計算

辣椒堿總量參照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》。

1.3.3.4 儀器條件

參照陽曦等[17]的方法修改如下：色譜條件：色譜柱C18；流量0.4 mL/min；流動相A為0.1%甲酸水，流動相B為甲醇溶液。質譜條件：ESI離子源；噴霧電壓；掃描模式為正離子模式；其他參數(shù)見表2。

表2 液質聯(lián)用儀質譜的參數(shù)設置 Table 2 The mass spectra parameters setting of LC-MS

1.3.4 辣椒紅素總量

1.3.4.1 辣椒紅素標準曲線

稱取5 mg辣椒紅素標準品，用甲醇∶四氫呋喃(1∶1)混合液溶解，定容至25 mL，制得200 μg/mL的母液,吸取10 mL定容至25 mL，制得80 μg/mL的溶液，吸取12.5 mL進行梯度稀釋，制得40，20，10，5，2.5，1.25 μg/mL標準品溶液。采用紫外分光光度計在460 nm處測得吸光度，繪制標準曲線：y=20.284x+0.0164，R2=0.999。

1.3.4.2 樣品檢測

稱取0.50 g的辣椒粉于100 mL燒杯中，加入甲醇∶四氫呋喃(1∶1)的混合液15 mL，用保鮮膜封口，用針孔扎幾個小孔，于40 ℃水浴加熱超聲波浸提37 min。用濾紙過濾，收集濾液，然后將濾紙和濾渣重新加入甲醇∶四氫呋喃(1∶1)的混合液15 mL，超聲波提取10 min，重復2次，定容至50 mL。稱取0.5 g定容后的溶液用混合液稀釋定容至25 mL于460 nm處測得吸光度。

1.3.5 GC-IMS

采用氣相-離子遷移譜(GC-IMS)對不同品種干辣椒的揮發(fā)性物質差異進行探究。IMS條件：準確稱取0.50 g干辣椒粉置于20 mL進樣瓶中，60 ℃保溫15 min，采用固相頂空微萃取方法，自動進樣。GC條件：色譜柱溫度60 ℃；載氣：高純N2；流速：初始流速5 mL/min，保持5 min，然后在15 min增加至150 mL/min。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel及SPSS，作圖采用Origin 2018。

2 結果與分析

2.1 不同品種干辣椒外觀形態(tài)分析

單果長可對干辣椒外觀形態(tài)進行描述。籽皮比是干辣椒品質的一個評價標準，其越大說明干辣椒果肉含量越低，泡發(fā)時間越短。在炒制火鍋底料的過程中，辣椒籽的含量越高，制作而成的火鍋底料在久煮過后有苦味，故在制作火鍋底料時，需要將干辣椒剪段并去除大部分的辣椒籽。果肉含量影響火鍋底料雜質的多少和湯底的厚重感，且辣椒紅色素只存于辣椒皮中，對火鍋湯底的色澤起決定性作用。對11種干辣椒的單果長、單果重、籽皮比及果肉含量進行測定，結果見表3。

表3 不同品種干辣椒形態(tài)差異Table 3 The morphological differences of different varieties of dried chilies

由表3可知，不同品種干辣椒在外觀形態(tài)上差異顯著，二荊條果長最長，為13.26 cm，燈籠椒最短，為2.30 cm。子彈頭的單果重最高，為1.69 g，魔鬼椒的單果重最低，為0.51 g。子彈頭的籽皮比最高，為113.63%，二荊條的籽皮比最低，為36.12%。二荊條的果肉含量最高，為73.46%，最低的為子彈頭46.80%。

2.2 不同品種干辣椒辣椒堿總量分析

火鍋的辣味主要來源于由不同品種干辣椒制成的糍粑辣椒，不同品種干辣椒的辣椒堿總量不同，對火鍋底料的辣味貢獻度不同，分析了11種干辣椒的辣椒素、二氫辣椒素含量，結果見表4。

表4 不同品種干辣椒的辣椒素類物質含量表Table 4 The content of capsaicins in different varieties of dried chilies g/kg

由表4可知，不同辣椒品種的辣椒堿總量差異顯著。二荊條、二荊條A和內黃新一代之間的辣椒堿總量無顯著差異，其含量在0.30～1.00 g/kg之間；石柱紅3號、石柱紅和燈籠椒的辣椒堿總量差異不大，其含量在5.00～5.50 g/kg之間。魔鬼椒的辣椒堿含量最高，為8.96 g/kg，是二荊條的20.83倍；其次為石柱紅5號，為6.68 g/kg，這表明魔鬼椒和石柱紅5號可能在增加火鍋辣度方面有良好的作用。不同品種干辣椒的辣椒素和二氫辣椒素含量占比不同，子彈頭的辣椒素含量占比最高，為二氫辣椒素的3.29倍，二荊條的辣椒素含量占比最低，為二氫辣椒素的1.78倍。

2.3 不同品種干辣椒色澤分析

湯色紅亮是優(yōu)質火鍋的一個重要指標，主要影響因素為辣椒色素含量，采用紫外分光光度法及色差儀分別測定了11種干辣椒的辣椒紅素含量及色差，結果見表5。

表5 不同品種干辣椒色澤差異Table 5 The color difference among different varieties of dried chilies

由表5可知，不同的辣椒品種之間辣椒紅素含量差異顯著(p<0.05)，其中二荊條辣椒紅素含量最高，為32.47 mg/g，其次為天鷹小椒，可達27.78 mg/g；燈籠椒辣椒紅素含量最低，為10.03 mg/g，因此二荊條和天鷹小椒在增加火鍋色澤方面可能具有良好的作用。L*、a*、b*值分別表示為亮度、紅綠色差指數(shù)、黃藍色差指數(shù)。C為飽和度，飽和度越低，色澤越暗淡。由表5可知，樣品間亮度值無顯著差異；紅綠指數(shù)、黃藍指數(shù)較低且黃藍指數(shù)值為負值，偏藍，可能是因為樣品制備的差異；天鷹小椒的紅綠指數(shù)最高，為2.12，石柱紅最低，為0.99；石柱紅5號的飽和度最高，石柱紅的飽和度最低[18-19]。

色差儀可由L*、a*、b*值構建物品的色品坐標，常用于描述新鮮果蔬顏色差異。為探究色差儀所得結果是否能反映不同品種干辣椒辣椒紅素含量差異，做色差儀3個數(shù)值與辣椒紅素含量相關性分析，結果見表6。

由表6可知，C、a*和b*與辣椒紅色素的相關性不顯著，a*值對C值的影響遠大于b*值。色差儀所得的黃藍指數(shù)的相關性為0.53，遠高于紅綠指數(shù)0.09。由此得色差儀對干辣椒的色澤分析不能反映辣椒紅素含量的差異，故不可由色差儀做辣椒紅素差異的快速檢測。

表6 辣椒紅素含量與a*、b*、C的相關性分析Table 6 The correlation analysis of capsaicin content with a*, b* and C

2.4 不同品種干辣椒香氣分析

干辣椒的揮發(fā)性物質的差異以及種類對火鍋底料的香氣有影響。為探究不同品種干辣椒的揮發(fā)性物質種類及數(shù)量的差異，做GC-IMS的風味指紋圖譜，結果見圖1和圖2。

圖1 不同品種干辣椒揮發(fā)性物質氣相-離子遷移譜二維圖Fig.1 Two-dimensional gas chromatography-ion migration spectra of volatile substances in different varieties of dried chilies

圖2 不同品種干辣椒揮發(fā)性物質的指紋圖譜Fig.2 Fingerprint of volatile substances in different varieties of dried chilies

由圖1可知，樣品中揮發(fā)性物質的遷移時間在1.0～10.0 ms之間，保留時間集中分布在10～600 s，所有揮發(fā)性有機物在20 min內檢出。RIP峰兩側的每個點代表一種揮發(fā)性有機物，點的明暗反映了物質的濃度，越暗表示濃度較低，越亮表示濃度較高，顏色越深表示濃度越低；反之則越高。

由圖2可知，A類為空氣中所帶物質，B類為11種辣椒所共有。子彈頭揮發(fā)性物質最多，為66種；二荊條揮發(fā)性物質最少，為46種。乙酸香葉酯為子彈頭所獨有的揮發(fā)性物質，具有玫瑰和薰衣草香氣；乙酸乙酯為石柱紅5號所特有；己酸甲酯為石柱紅和天鷹小椒所特有；異戊酸己酯為石柱紅3號和子彈頭所特有，雖然本實驗分析了不同品種干辣椒的揮發(fā)性物質的差異，但未做定量分析且不同物質的感官閾值不盡相同，故想進一步分析干辣椒品種香味差異需進一步做定量分析。

為探究不同品種干辣椒的香味是否類似，對不同品種干辣椒GC-IMS結果中揮發(fā)性物質的相對含量通過歸一化處理做聚類熱圖，結果見圖3。

圖3 不同品種干辣椒的揮發(fā)性物質的聚類熱圖分析Fig.3 Cluster heat map analysis of volatile substances in different varieties of dried chilies

由圖3可知結果分成四類：一類為天鷹小椒A、天鷹小椒、二荊條、二荊條A和內黃新一代；二類為子彈頭、石柱紅3號和燈籠椒；三類為石柱紅5號和魔鬼椒；石柱紅為第四類。由此可知天鷹小椒A、天鷹小椒、二荊條、二荊條A和內黃新一代的揮發(fā)性物質接近，且這幾類辣椒為經驗常用的增香品種。由圖3的列標簽可知，干辣椒的揮發(fā)性物質大多為醇類和醛類，這與干辣椒的揮發(fā)性物質的相關研究類似[20]。

3 結論

不同品種的干辣椒對火鍋的風味貢獻主要體現(xiàn)在色、香、味3個方面，辣椒品種不同，辣椒紅色素、辣椒堿總量、香氣物質差異較大。

辣椒堿總量最高的為魔鬼椒(8.96 g/kg)，其次為石柱紅5號(6.68 g/kg)，燈籠椒、石柱紅、石柱紅3號辣椒堿含量接近5.0～5.5 g/kg，二荊條最低，為0.43 g/kg，說明魔鬼椒、石柱紅5號適用于火鍋底料增辣；二荊條辣椒紅素含量最高，為32.47 mg/g，其次為天鷹小椒，可達27.78 mg/g，魔鬼椒和內黃新一代辣椒紅素含量與天鷹小椒接近，燈籠椒辣椒紅素含量最低，為10.03 mg/g，說明二荊條、天鷹小椒、魔鬼椒和內黃新一代均適用于火鍋底料的增色。

不同品種干辣椒的揮發(fā)性物質差異較大。常用干辣椒有香氣分類中天鷹小椒A、天鷹小椒、二荊條、二荊條A和內黃新一代這一類，在經驗中為增香的品種。天鷹小椒A和二荊條A為企業(yè)實際用的干辣椒，在香氣方向可與內黃新一代替代。