阮美穎， 高成安， 方明雅， 姚祝平， 葉青靜， 萬(wàn)紅建， 周國(guó)治， 王榮青， 程遠(yuǎn)*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021； 2.浙江農(nóng)林大學(xué) 園藝科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 311300；3.金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 金華 321017)

辣椒(CapsicumannuumL.)起源于中南美洲，其果實(shí)富含辣椒素類物質(zhì)、類胡蘿卜素、葉綠素等多種風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)成分，深受消費(fèi)者喜愛，是目前我國(guó)播種面積最大、產(chǎn)值最高的蔬菜作物[1]。辣椒果實(shí)特有的辣椒素類物質(zhì)成分決定了其獨(dú)特的辛辣風(fēng)味[2]。辣椒素和二氫辣椒素是辣椒素類物質(zhì)的主要成分(占比90%以上)[3]，它們不僅賦予辣椒果實(shí)辛辣風(fēng)味, 還具有促進(jìn)新陳代謝、消炎、抗氧化、抗腫瘤等人體保健功能[4-6]。除辣椒素類物質(zhì)以外,辣椒果實(shí)中還富含類胡蘿卜素、葉綠素等抗氧化物質(zhì)以及γ-氨基丁酸、氨基酸等多種營(yíng)養(yǎng)成分。因此，辣椒是一種兼具獨(dú)特風(fēng)味和重要營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的經(jīng)濟(jì)蔬菜作物[7]。

辣椒植株為假二杈分枝，一般果實(shí)著生在每一個(gè)分支節(jié)位處。生產(chǎn)上，將著生在主干第一次分叉上的辣椒果實(shí)稱為門椒，即為最先結(jié)出的辣椒果實(shí)。分出的兩條枝干繼續(xù)分叉，以此類推，第二、三、四次分叉上所結(jié)的辣椒果實(shí)被分別稱為對(duì)椒、四門斗和八面風(fēng)，而將在第四次及以上分叉所結(jié)的辣椒果實(shí)稱為滿天星[8]。在生產(chǎn)中，經(jīng)常有將門椒摘除，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在后期節(jié)位辣椒果實(shí)中均衡分配的操作[9]。由于不同節(jié)位辣椒果實(shí)的生長(zhǎng)部位、生長(zhǎng)順序及膨大時(shí)面臨的外界環(huán)境條件不同，其所含有的辣椒素、類胡蘿卜素和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分也會(huì)有所差異。王金玲等[10]研究發(fā)現(xiàn)，門椒、對(duì)椒的辣椒素含量顯著高于四門斗和八面風(fēng)，而這一差異可能是由單株的果實(shí)負(fù)荷和果實(shí)間對(duì)光合作用的總體競(jìng)爭(zhēng)增加引起的，而由于這種全方位的競(jìng)爭(zhēng)，在不同節(jié)位成熟的果實(shí)在植物次生代謝物合成的能力上可能有所不同，而這些差異受到基因型、栽培技術(shù)和環(huán)境的影響[11]。目前，關(guān)于不同節(jié)位辣椒果實(shí)品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分比較分析的研究較少，相關(guān)規(guī)律尚無(wú)明確結(jié)論。

基于此，本研究以杭椒類型辣椒自交系材料HJ008為材料，通過高效液相色譜(HPLC)、高效氨基酸自動(dòng)分析等技術(shù)手段對(duì)田間種植的HJ008不同節(jié)位果實(shí)風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行比較分析，解析了不同節(jié)位辣椒果實(shí)之間風(fēng)味物質(zhì)含量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值之間的差異，為生產(chǎn)過程中高品質(zhì)辣椒的栽培技術(shù)研究提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料收集和果實(shí)準(zhǔn)備

以杭椒類型辣椒HJ008自交系為材料，開展相關(guān)試驗(yàn)。本試驗(yàn)于2019年4—7月在浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院楊渡試驗(yàn)基地(120°2′E, 30°27′N)進(jìn)行。將20株5葉1心期的HJ008辣椒幼苗移栽至田間(株行距30 cm×60 cm), 進(jìn)行統(tǒng)一灌溉和施肥管理, 并于開花期掛牌標(biāo)記。根據(jù)對(duì)應(yīng)的果實(shí)分叉層級(jí)，分別采摘不同節(jié)位的花后35 d辣椒果實(shí),即門椒、對(duì)椒、四面斗、八面風(fēng)和滿天星。

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

辣椒素和二氫辣椒素測(cè)定參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21266—2007，利用高效液相色譜HPLC(Waters Corp., Milford, MA, USA)進(jìn)行測(cè)定；葉綠素含量和總胡蘿卜素含量利用HPLC測(cè)定，參照Z(yǔ)hao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儀(SYKAM433D, 蘇州華美辰儀器設(shè)備有限公司)測(cè)定[13]。蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)分別計(jì)算纈氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸+胱氨酸、蘇氨酸+酪氨酸占總氨基酸的相對(duì)含量, 并與1973年FAO/WHO修訂的人體必需氨基酸含量模式譜(簡(jiǎn)稱氨基酸模式譜)比較[14]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理, 用Origin Pro 2021進(jìn)行制圖。采用Duncan’s新復(fù)極差多重比較法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同節(jié)位辣椒果實(shí)辣椒素類物質(zhì)含量差異

從圖1中可以看出，辣椒素類物質(zhì)，尤其是辣椒素的含量，隨著辣椒果實(shí)節(jié)位的上升呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，門椒的辣椒素含量顯著高于其他不同節(jié)位的辣椒。二氫辣椒素含量在不同節(jié)位辣椒果實(shí)間的變化趨勢(shì)與辣椒素有部分差異，如門椒和對(duì)椒之間的二氫辣椒素含量無(wú)顯著差異。不論是辣椒素還是二氫辣椒素含量，均在八面風(fēng)辣椒果實(shí)中呈現(xiàn)較低水平。

不同處理間沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖2同。

2.2 不同節(jié)位辣椒果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)成分差異

γ-氨基丁酸(GABA)是一種廣泛分布于植物體內(nèi)，在人腦能量代謝過程中起重要作用的活性氨基酸。從圖2可以看出，對(duì)椒果實(shí)的GABA含量顯著高于其他節(jié)位辣椒，而門椒的GABA含量相比其他節(jié)位果實(shí)處于較低水平，對(duì)椒的GABA含量比門椒高77.5%。胡蘿卜素和葉綠素是重要的抗氧化物質(zhì)，不同節(jié)位辣椒果實(shí)之間的葉綠素和總胡蘿卜素含量差異具有一定的相似性，如門椒和對(duì)椒中的葉綠素和總胡蘿卜素含量均顯著高于其他節(jié)位，而對(duì)椒的葉綠素和總胡蘿卜素含量顯著高于門椒。滿天星辣椒果實(shí)的葉綠素和總胡蘿卜素含量在不同節(jié)位中均處于最低水平。

圖2 不同節(jié)位辣椒果實(shí)的γ-氨基丁酸、總胡蘿卜素、葉綠素含量

2.3 不同節(jié)位辣椒果實(shí)氨基酸含量、構(gòu)成和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值差異

本研究從HJ008的不同節(jié)位辣椒果實(shí)中共檢測(cè)獲得17種氨基酸，其中人體必需氨基酸7種，非必需氨基酸10種(其中包括呈味氨基酸6種，兒童必需氨基酸2種，芳香族氨基酸2種)。高節(jié)位八面風(fēng)節(jié)位辣椒果實(shí)中的總氨基酸含量最高，達(dá)到了732.07 mg·g-1, 比最低的門椒(433.85 mg·g-1)高68.7%。不同氨基酸含量在各節(jié)位辣椒果實(shí)中的變異系數(shù)(CV)分析結(jié)果表明，纈氨酸、異亮氨酸、組氨酸含量在不同節(jié)位辣椒果實(shí)的CV最大，分別達(dá)到了28.92%，28.33%和28.62%，這主要是由這3種氨基酸在八面風(fēng)和滿天星節(jié)位辣椒果實(shí)中顯著高于其他節(jié)位果實(shí)所導(dǎo)致的(表1、圖3)，八面風(fēng)果實(shí)的纈氨酸和異亮氨酸分別比門椒果實(shí)高124.37%、100.06%。有2個(gè)氨基酸在不同節(jié)位辣椒果實(shí)間的CV小于15%，分別是甘氨酸(CV=11.49%)和胱氨酸(CV=14.50%)。其余種類氨基酸含量在不同節(jié)位間的CV在15%～30%。

對(duì)不同功能氨基酸(人體必需氨基酸、非必需氨基酸、兒童必需氨基酸等)含量及構(gòu)成比例分析結(jié)果表明,人體必需氨基酸和非必需氨基酸含量占總氨基酸含量比例在不同節(jié)位辣椒果實(shí)之間的CV分別僅5.68%和3.04%。但是兒童必需氨基酸占總氨基酸的比例在不同節(jié)位辣椒果實(shí)之間的CV達(dá)到了10.50%。本研究還根據(jù)部分氨基酸的特殊風(fēng)味相關(guān)功能, 如鮮味氨基酸、甜味氨基酸和芳香族氨基酸,對(duì)不同節(jié)位辣椒果實(shí)中的部分氨基酸進(jìn)行了功能歸類與分析。結(jié)果表明，不同風(fēng)味相關(guān)氨基酸構(gòu)成比例在不同節(jié)位辣椒果實(shí)均存在一定的變異，CV分別為10.63%、6.67%和 8.32%(表1)。

表1 不同節(jié)位辣椒果實(shí)氨基酸組成及含量

人體氨基酸模式譜是果蔬氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)估的重要參考指標(biāo)，對(duì)不同節(jié)位辣椒果實(shí)氨基酸模式譜的比較分析結(jié)果表明(圖3)，不同節(jié)位辣椒中的蛋氨酸+胱氨酸與氨基酸模式譜的差距最大，是辣椒果實(shí)的第一限制氨基酸。此外，纈氨酸和亮氨酸比例也未達(dá)到氨基酸模式譜的要求。值得注意的是，八面風(fēng)和滿天星辣椒果實(shí)中有四類氨基酸(蘇氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸)比例符合氨基酸模式譜標(biāo)準(zhǔn)，而其他節(jié)位果實(shí)符合模式譜的氨基酸類別均未超過三類(表2)。

表2 人體必需氨基酸的組成比例與氨基酸模式譜的比較

圖3 不同節(jié)位辣椒果實(shí)中不同種類氨基酸含量差異

3 討論

辣椒為假二杈分支類型植物，其果實(shí)根據(jù)坐果節(jié)位不同，從下到上依次被稱為門椒、對(duì)椒、四門斗、八面風(fēng)、滿天星。不同節(jié)位果實(shí)生長(zhǎng)的先后順序不同，果實(shí)發(fā)育的環(huán)境和植株同化物分配模式也有所差異。本研究以杭椒類型辣椒HJ008自交系為研究對(duì)象，比較分析了在不同節(jié)位辣椒果實(shí)的風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)成分差異。

辣椒素是茄科辣椒屬植物特有的一種生物堿，決定了辣椒的特殊辛辣風(fēng)味。前人研究發(fā)現(xiàn)，隨著節(jié)位的提高，辣椒果實(shí)辛辣程度顯著下降[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，辣椒果實(shí)的節(jié)位越高，其辣椒素類物質(zhì)含量越低，這與前人的研究結(jié)果一致。γ-氨基丁酸是一種近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的活性氨基酸物質(zhì)，廣泛存在于植物體內(nèi)，一般情況下γ-氨基丁酸在植物體內(nèi)含量較低，但是在植物體受到外界刺激(機(jī)械刺激、缺氧、植物激素等)后則會(huì)成倍增加[15]。本研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)椒γ-氨基丁酸含量在所有節(jié)位果實(shí)中的含量最高，這可能與對(duì)椒發(fā)育時(shí)期外界環(huán)境因素以及辣椒植株自身的激素代謝水平有關(guān)。葉綠素和胡蘿卜素作為重要的抗氧化物質(zhì)[16]，是果蔬營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，本研究發(fā)現(xiàn)，植株早期節(jié)位果實(shí)，尤其是對(duì)椒，更有利葉綠素于和胡蘿卜素的合成和積累。從對(duì)椒開始，葉綠素和總胡蘿卜素含量呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)。上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能與不同節(jié)位辣椒果實(shí)中辣椒素含量差異決定因素類似，是由外界環(huán)境以及植株自身同化物分配模式變化造成的。

從氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值角度出發(fā)，本研究還證明了八面風(fēng)節(jié)位辣椒果實(shí)在不同種類氨基酸含量、總氨基酸含量和氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等方面優(yōu)于其他節(jié)位辣椒果實(shí)。該發(fā)現(xiàn)證明了坐果后期辣椒果實(shí)的氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高，這與辣椒素類物質(zhì)、γ-氨基丁酸、葉綠素和總胡蘿卜素等風(fēng)味營(yíng)養(yǎng)成分在不同節(jié)位果實(shí)中的積累呈現(xiàn)相反模式，這一現(xiàn)象可能與辣椒自身的同化物平衡調(diào)控有關(guān)。

4 小結(jié)

不同節(jié)位辣椒果實(shí)的風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)成分存在顯著差異。總體來(lái)說(shuō)，早期節(jié)位(門椒、對(duì)椒)辣椒果實(shí)的辣椒素類物質(zhì)、γ-氨基丁酸、葉綠素和總胡蘿卜素含量更高，而后期節(jié)位(尤其是八面風(fēng))辣椒果實(shí)的氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。以上結(jié)論將為不同需求的高品質(zhì)辣椒生產(chǎn)提供有效的理論和實(shí)踐指導(dǎo)。