董殊廷，聂加贤，徐怀德，李梅

(西北农林科技大学 食品科学与工程学院，陕西 咸阳 712100)

辣椒属于一年或多年生植物，具有治疗胃寒气滞、脘腹胀痛、呕吐、泻痢、风湿痛、冻疮等功效[1]。辣椒中含有多种香气物质，如醛类、吡嗪类、酮类、烯类、醇类等[2-3]，这些香气物质的提取可作为添加剂应用到辣味食品中[4]。曹雁平、张东以河北朝天辣椒为原料，运用蒸馏萃取法，结合固相微萃取(solid-phase microextraction, SPME)、气相色谱-质谱法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)鉴定，研究了风干辣椒和烤辣椒油树脂的挥发性成分，结果显示两者的挥发性组分差异很大[5]。刘艳敏等报道了贵州8种不同品种辣椒制成的辣椒油的挥发性成分，其利用固相微萃取、GC-MS 鉴定、峰面积归一化法以及SPSS数据分析，得出8种辣椒油共检测到10类40种挥发性成分，辣椒油的主要挥发性成分是萜烯类、酯类和醛类，前两者为辣椒油的主效风味物质[6]。

目前，较多学者已检测出辣椒香味物质的成分，但大多基于辣椒层面，关于辣椒油的香气成分主要来源于辣椒皮还是辣椒籽尚没有报道。辣椒由辣椒皮和辣椒籽构成，辣椒籽占辣椒的40%左右[7]。文章基于高温油浸法提取辣椒香气成分，以感官评价和辣椒辣素含量为评价指标，确定提取辣椒香气成分的最适油温、料液比，通过固相微萃取富集香气成分，气相色谱-质谱联用仪测定不同辣椒样品中的挥发性成分，得出高温油浸条件下辣椒籽与辣椒皮对辣椒油香气的贡献度。本研究将为高效利用辣椒皮与辣椒籽提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

陕西干秦椒：购于杨凌蔬菜市场；食用菜籽油：购于杨凌好又多超市。

DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司；JHF-250A型高速多功能粉碎机 昆明铁申商贸有限公司；HC-3018R高速冷冻离心机 北京科普顺科技有限公司；GC-MS-QP201气质联用仪、UV-1750紫外可见分光光度计 岛津企业管理有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 辣椒样品前处理

将干秦椒用60～300目粉碎机整颗粉碎，收集全辣椒粉；从干秦椒中挑出辣椒皮，单独粉碎，收集辣椒皮粉；从干秦椒中挑出辣椒籽，单独粉碎，收集辣椒籽粉。将上述3种样品置于密封袋中保存备用[8-9]。

1.2.2 辣椒油样的制备

分别称取一定量的辣椒粉、辣椒皮粉和辣椒籽粉，将菜籽油加热到一定温度时停止加热，按一定料液比转入辣椒样品中进行浸提，密封冷却，将样品于4 ℃冰箱中放置24 h，离心、过滤，滤液备用[10-11]。

1.2.3 单因素试验

1.2.3.1 油温的确定

油温对辣椒油品质及气味物质的挥发程度具有重要影响，本研究设置5个油温梯度，分别为90，120，150，180，210 ℃，以油样中辣椒辣素含量及气味类型与程度双指标确定最适浸提油温[12-13]。

1.2.3.2 料液比的确定

辣椒样品与菜籽油的料液比设置4个梯度，分别为1∶2、1∶4、1∶6、1∶8，以油样中挥发性物质出峰数为指标来确定最佳料液比。

1.2.3.3 固相微萃取条件优化

萃取温度的确定：固相微萃取头设置6个萃取温度，分别为20，30，40，50，60，70 ℃，以辣椒样品中挥发性成分数量为指标确定最佳萃取温度[14-16]。萃取时间的确定：固相微萃取头设置7个萃取时间，分别为2，4，6，8，10，12，14 min，以辣椒样品中挥发性成分数量为指标确定最佳萃取时间。解吸时间的确定：固相微萃取头设置5个解吸时间，分别为1，2，3，4，5 min，以辣椒样品中挥发性成分数量为指标确定最佳解吸时间。

1.2.4 辣椒辣素含量的测定

准确称取天然辣椒碱25 mg于25 mL容量瓶中，用甲醇溶液溶解并稀释到刻度，得辣椒素标准溶液储备液，浓度为1 mg/mL，再分别稀释为0，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 mg/mL，用紫外可见分光光度计在280 nm波长处测定吸光度，以辣椒素浓度为横坐标、吸光度为纵坐标，绘制标准曲线(y=8.549x，R2=0.9948)[17-18]。

吸取1 mL油样于试管中，加入9 mL甲醇，稀释10倍，超声振荡，静置分层。以甲醇溶液做空白对照，于280 nm波长处测定样液吸光度值，并从标准曲线上查得相应浓度，即得辣椒中辣椒辣素含量。

1.2.5 辣椒油样香气与焦糊气的测定

对于不同油温下辣椒油气味类型与浓度的测定，采用感官评定法[19]，选取10个感官评价员，针对香味与焦糊味分别设定无气味(1)、微弱(2)、明显(3)、较强烈(4)、强烈(5)5个评价指标，得出不同温差油样香味与焦糊味评价图。

1.2.6 挥发性成分的富集

挥发性成分的富集主要采用固相微萃取法。根据相应条件设置好固相微萃取条件，将样品挥发性成分富集到萃取头涂层中[20-21]。

换取针头进样器面板操作：Robotarm left→plunger Drive→options→change Tool OK→Move→手动换萃取头→Next→OK。

SPME条件见表1。

表1 SPME条件

1.2.7 挥发性成分的测定

气体富集后，设置好 GC-MS参数，将气体注入到GC孔中，进行挥发性成分分析[22-23]。色谱条件：HP-5色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；程序升温：起始温度40 ℃，保留3 min，升至120 ℃，无保留，升至240 ℃，保持9 min,其余部分条件见表2[24]。

表2 部分色谱条件Table 2 Partial chromatographic conditions

质谱条件：接口温度230 ℃，离子源温度为230 ℃，电离方式为 EI，电子能量为70 eV，溶剂延迟从3 min 开始全谱扫描，扫描质谱范围为45～550 u。

1.3 数据处理

每组样品分别重复3次，通过Excel 2019和Origin 2019软件进行数据处理，数据结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 最适油温的确定

由图1可知，辣椒素含量随着浸提油温的升高而增加，当温度达到180 ℃以后，辣椒素含量随着浸提油温的升高增加的速度变得缓慢；结合图 2，在180 ℃之前，辣椒油中主要是香气，且随着温度升高香气浓度增加，在180 ℃时，辣椒油中开始出现微弱的焦糊气，大于180 ℃之后，香气浓度急速下降，焦糊味成为辣椒油的主要气味。综合分析，180 ℃为最适浸提温度。

图1 油样中辣椒素含量Fig.1 Capsaicin content in chili oil samples

图2 不同油温对浸出油气味的影响Fig.2 Effects of different oil temperatures on the flavor of extracted oil

2.2 料液比的确定

分别取油温为180 ℃的食用油10，20，30，40 mL对辣椒样品进行浸提，由图3可知，除1∶2的料液比外，其余比例对出峰数无明显影响，可能原因为1∶2的比例油较少，浸提不完全，因此选取1∶4为最佳料液比，既保证了油样挥发性成分数量相对较多，又节约了试验原料。

图3 不同料液比对样品出峰数的影响Fig.3 Effects of different ratios of solid to liquid on the number of peaks of samples

2.3 萃取条件的确定

2.3.1 萃取温度的确定

在恒定其他参数的情况下，根据萃取温度对萃取效果的影响，设置不同萃取温度为20，30，40，50，60，70 ℃，不同萃取温度对萃取挥发性成分总峰面积的影响见图4。

图4 不同萃取温度对油样挥发性物质总峰面积的影响Fig.4 Effects of different extraction temperatures on the total peak area of volatile compounds in oil samples

由图4可知，随着萃取温度的升高，待测组分在顶空瓶中的浓度不断加大，总峰面积不断增加，在40 ℃时达到最高峰，40 ℃之后，可能由于温度过高，影响待测组分在萃取头上的吸附，峰面积开始降低。傅彦斌[25]在固相微萃取分析条件的优化实验中得出温度对HS-SPME具有双重作用，温度升高时，液体分子热运动加剧，利用挥发性待测组分从油样进入样品顶空瓶中，增加待测物在样品顶空瓶中的分配，促进萃取头的吸附，从而缩短萃取时间。但温度过高会影响待测组分在萃取头涂层中的分配系数，减少涂层对待测物的吸附量，降低结果的准确性，同时样品物质在顶空瓶中会与萃取头涂层物质产生热降解、氧化反应等化学变化，减少原本挥发性物质成分，生成干扰杂质。因此，选取40 ℃为辣椒油样挥发性物质富集的最适萃取温度。

2.3.2 萃取时间的测定

在恒定其他参数的情况下，根据萃取时间对萃取效果的影响，设置不同萃取时间为2，4，6，8，10，12，14 min，不同萃取时间对萃取挥发性物质总峰面积的影响见图5。

图5 不同萃取时间对油样挥发性物质总峰面积的影响Fig.5 Effects of different extraction time on the total peak area of volatile compounds in oil samples

由图5可知，随着萃取时间的增加，挥发性物质组分总峰面积不断增加，当萃取时间为10 min时，总峰面积达到最大值，之后一直趋于恒定，说明在10 min时顶空瓶内达到了相平衡，因此最优萃取时间为10 min。

2.3.3 解吸时间的确定

在恒定其他参数的情况下，根据解吸时间对萃取效果的影响，设置不同解吸时间为1，2，3，4，5 min，不同解吸时间对挥发性物质总峰面积的影响见图6。

图6 不同解吸时间对油样挥发性物质总峰面积的影响Fig.6 Effects of different desorption time on the total peak area of volatile compounds in oil samples

由图6可知，当解吸时间达到3 min后，总峰面积趋于平缓，因此选取3 min为解吸时间，既能保证解吸完全，又能保护萃取头涂层，延长使用寿命。

对于萃取条件的优化，与周萍萍等在浓香葵花油挥发性风味成分的鉴定研究中所得条件有所出入，其最优萃取组为萃取温度50 ℃、萃取时间50 min、解吸时间5 min，可能的原因是虽然都是测挥发性物质，但样品成分不同，所需条件也不同。

2.4 挥发性成分分析

本文采用顶空固相微萃取法-气质联用仪对辣椒油样中的挥发性风味成分进行分析，在最优萃取条件下(萃取温度 40 ℃、萃取时间10 min、解吸时间3 min)测得全辣椒油样品中的挥发性成分有100种，辣椒皮油中有94种，辣椒籽油中有97种，经数据处理去除相似度较低的物质，得到62，54，56种挥发性物质，结果见表3。

表3 全辣椒油、辣椒籽油和辣椒皮油挥发性成分GC-MS鉴定结果及其相对含量Table 3 The identification results and relative content of volatile components in whole Capsicum oil, Capsicumseed oil and Capsicum peel oil by GC-MS

续 表

由表3可知，辣椒全油、辣椒籽油、辣椒皮油中共同含有的挥发性物质有乙醛、戊烷、二硫化碳、2-甲基丙醛、2,3-丁二酮、丁醛、2-丁烯醛、2-甲基丁醛、1-戊烯-3-醇、戊醛、乙偶姻、2-乙基-呋喃、庚烷、(E)-2-戊烯醛、1-戊醇、[S-(R*，R*)]-2,3-丁二醇、2,3-丁二醇、己醛、1-辛烯、辛烷、(E)-2-辛烯、3-己烯-2-酮、(E)-2-己烯醛、2-庚酮、庚醛、2-庚烯醛、4-丙基-环己烯、1-辛烯-3-醇、(E，E)-2,4-庚二烯醛、二氢-5-甲基-2(3H)-二苯甲酮、八甲基-环四硅氧烷、反-2-辛烯醛、壬醛、(E)-2-壬烯醛、十甲基-环戊硅氧烷、癸醛、(E)-2-癸烯醛、(E，E)-2,4-癸二烯醛、十二甲基-环己硅氧烷。

辣椒皮油特有的挥发性物质有甲硫醇、甲基-环氧乙烷、二甲基硫醚、3-甲基-3-丁烯-2-酮、1-戊烯-3酮、1-甲基-1H-吡咯、5-氰基-1-戊烯、1,3-二甲基-苯、2,6-二甲基-吡嗪、壬烷、八甲基-环四硅氧烷、苯乙醛、5,9-十一烯-2-酮，6,10-二甲基-，(Z)-十六烷、角鲨烯。辣椒籽油中特有的挥发性物质有(S)-1-丙氨酸乙酰胺、丙醛、(E)-1,3-戊二烯、1-丁醇、二甲基-西拉二醇、(CH3)2C=CHCN、2-甲基-丙酸、2-羟基-2-甲基-乙酯丙酸、2-甲基-丁酸、对二甲苯、2,5-二甲基-吡嗪、反-4-壬烯醛、十四烷。

对3种样品中香气物质进行分析，见表4。

表4 样品中所含香气成分分析Table 4 The analysis of aroma components contained in samples

续 表

在3种辣椒油中，大部分香气物质的检测频率都较高，因此，这些香气物质可能在油泼辣椒的风味表征中起到重要作用。

对表4中香气物质根据峰面积进行比较分析可知，辣椒油中主要香气物质成分为2,3-丁二酮、1-戊烯-3-醇、戊醛、乙偶姻、2-乙基-呋喃、己醛、(E)-2-己烯醛、庚醛、2-庚烯醛、壬醛10种物质，其中1-戊烯-3-醇、2-乙基-呋喃、己醛、(E)-2-己烯醛、庚醛、2-庚烯醛、壬醛7种物质在辣椒籽油中的峰面积大于辣椒皮油；全辣椒油中香味物质总峰面积为67.587×106，辣椒皮油中香味物质总峰面积为60.077×106，辣椒籽油中香味物质总峰面积为66.132×106，辣椒籽油的香味物质总峰面积大于辣椒皮油；而单独来自于辣椒皮的物质间二甲苯、苯乙醛的总峰面积为0.67×106；单独来自于辣椒籽的物质异丁酸、2-甲基-丁酸、对二甲苯、2,5-二甲基-吡嗪的总峰面积为2.623×106，辣椒籽油中的独有香气物质总峰面积大于辣椒皮油中。

综上可知，辣椒籽在全辣椒油中香气物质成分的贡献大于辣椒皮。

3 结论

基于辣椒皮与辣椒籽对油泼辣椒中挥发性香气物质的贡献研究，通过高温油浸法，经固相微萃取、气质联用仪分析样品，共检测到21种香气物质成分，其中，有15种物质籽样皮样共有，有2 种物质来自于皮样，有4 种物质来自于籽样。根据对籽样和皮样中主要香气物质峰面积、独有香气物质峰面积以及所有香气物质总峰面积的比较，得出辣椒籽对油泼辣椒香气的贡献大于辣椒皮。