袁小钧，钟世荣，吴华昌*，乔明锋，朱建仓，邓静

(1.四川轻化工大学 生物工程学院，四川 宜宾 644000；2.四川旅游学院烹饪科学四川省高等学校重点实验室，成都 610100)

由不同品种干辣椒制作而成的糍粑辣椒赋予川渝火锅汤底红亮、麻辣鲜香、辣而不燥等特点，是火锅汤底辣度、色泽和香味的关键[1]。糍粑辣椒制作常用的干辣椒品种为石柱红、二荆条、子弹头、内黄新一代、天鹰小椒、魔鬼椒、灯笼椒等，不同品种干辣椒的辣椒碱和辣椒红色素总量各不相同，故在火锅底料中的作用不同，例如传统经验认为魔鬼椒适合增辣，灯笼椒和二荆条适合增香，内黄新一代适合增色[2-4]。

干辣椒的辣味主要来自辣椒素类物质，包括辣椒素和二氢辣椒素，二者约占辣椒素总量的90%，提供了约60%的辣感和热感，其含量高低直接影响火锅底料的辣度[5]，目前对辣椒素的研究主要集中于提取工艺优化、烹饪过程中辣椒素的迁移变化规律、感官和辣椒碱含量相关性、产地和品种差异与辣椒碱含量的关系等，少有对火锅底料常用干辣椒的辣度进行检测及分类[6-11]。辣椒红色素是火锅底料汤底红亮的关键，干辣椒的辣椒红色素的研究主要集中于其提取及纯化工艺、作为食品添加剂的安全问题，鲜有不同干辣椒品种的色价及辣椒红素含量的差异研究[12-13]。目前对火锅常用干辣椒的辣椒碱和辣椒红素的差异研究较少，这导致在火锅底料制作过程中选择辣椒的依据较少。

干辣椒香味是火锅底料香气浓郁的关键，目前干辣椒品种间挥发性物质差异的研究较多，采用的分析检测技术多为气相色谱-质谱联用结合电子鼻[14-15]。相较于传统的GC-MS检测方法，气相离子迁移谱具有可视化、检测灵敏等优点，适用于做样品的差异分析。

本实验选择石柱红5号、石柱红3号、石柱红、二荆条、天鹰小椒等为研究对象，利用 HPLC-MS、色差仪和GC-IMS等检测方法分析火锅底料常用不同品种干辣椒的辣椒碱总量、色价和香气差异，以期为不同品种干辣椒的感官数字化提供依据，对火锅底料制作干辣椒品种的选择提供了依据。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

原料：见表1。

表1 不同品种干辣椒采购信息Table 1 The procurement information of different varieties of dried chilies

试剂：甲醇(色谱纯)、四氢呋喃(色谱纯)，美国默克公司；辣椒素(标准品)、二氢辣椒素(标准品)，北京北方伟业计量技术研究院；辣椒红素(标准品)，上海普迈生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

液相色谱-串联三重四级杆质谱联用仪(HPLC-MS) AB SCIEX公司；NR200电脑色差仪 三恩时科技有限公司；超声波清洗机 上海冠特超声仪器有限公司；FlavourSpec HS-GC-IMS风味分析仪 德国Gesellschaft für Analytische Sensorsysteme mbH公司；紫外分光光度计 北京莱伯泰科仪器股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

将不同品种的干辣椒去蒂、去籽，烘箱40 ℃，3 h，再用组织破碎机粉碎，过60目筛，避光密封保存。

1.3.2 外观形态分析

单果长：挑选20粒果型均匀的干辣椒，分别用游标卡尺测量果蒂至果尾端的长度，计算平均值。

单果重：挑选20粒果型均匀的干辣椒，称取总重量除以果粒数，得单果重。

籽皮比[16]：挑选20粒果型均匀的干辣椒，称取总重量m1与去除辣椒籽总重m2的比值。

果肉含量：干辣椒总重量m1减去去除辣椒籽总重m2与m1的比值。

色差分析：颜色由自动色度计测量，取制备的辣椒粉直接测量。颜色结果用L*、a*、b*表示，其分别表示明度值、红绿值、黄蓝值。计算总色度C(C=[(a*)2+(b*)2]1/2)和色度角差H(H=arctan(b*/a*))，比较样本间的颜色变化。每个样品重复5次。

1.3.3 辣椒碱总量

1.3.3.1 辣椒素和二氢辣椒素标准品

称取25 mg辣椒素标准品，用甲醇∶四氢呋喃(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，分别吸取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标准品溶液。绘制标准曲线：y=206876.77x+327.16，R2=0.999。

称取25 mg二氢辣椒素标准品，用甲醇∶四氢呋喃(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，分别吸取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标准品溶液。绘制标准曲线：y=58646x，R2=0.998。

1.3.3.2 液质联用样品处理

称取0.50 g的辣椒粉于100 mL烧杯中，加入甲醇∶四氢呋喃(1∶1)的混合液15 mL，用保鲜膜封口，用针孔扎几个小孔，于60 ℃水浴加热超声波浸提30 min。用滤纸过滤，收集滤液，然后将滤纸和滤渣重新加入甲醇∶四氢呋喃(1∶1)的混合液15 mL，超声波提取10 min，重复2次。将3次过滤收集的滤液合并，定容至50 mL，过0.22 μm滤膜装入液相色谱-质谱联用仪专用瓶中。

1.3.3.3 含量计算

辣椒碱总量参照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》。

1.3.3.4 仪器条件

参照阳曦等[17]的方法修改如下：色谱条件：色谱柱C18；流量0.4 mL/min；流动相A为0.1%甲酸水，流动相B为甲醇溶液。质谱条件：ESI离子源；喷雾电压；扫描模式为正离子模式；其他参数见表2。

表2 液质联用仪质谱的参数设置 Table 2 The mass spectra parameters setting of LC-MS

1.3.4 辣椒红素总量

1.3.4.1 辣椒红素标准曲线

称取5 mg辣椒红素标准品，用甲醇∶四氢呋喃(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进行梯度稀释，制得40，20，10，5，2.5，1.25 μg/mL标准品溶液。采用紫外分光光度计在460 nm处测得吸光度，绘制标准曲线：y=20.284x+0.0164，R2=0.999。

1.3.4.2 样品检测

称取0.50 g的辣椒粉于100 mL烧杯中，加入甲醇∶四氢呋喃(1∶1)的混合液15 mL，用保鲜膜封口，用针孔扎几个小孔，于40 ℃水浴加热超声波浸提37 min。用滤纸过滤，收集滤液，然后将滤纸和滤渣重新加入甲醇∶四氢呋喃(1∶1)的混合液15 mL，超声波提取10 min，重复2次，定容至50 mL。称取0.5 g定容后的溶液用混合液稀释定容至25 mL于460 nm处测得吸光度。

1.3.5 GC-IMS

采用气相-离子迁移谱(GC-IMS)对不同品种干辣椒的挥发性物质差异进行探究。IMS条件：准确称取0.50 g干辣椒粉置于20 mL进样瓶中，60 ℃保温15 min，采用固相顶空微萃取方法，自动进样。GC条件：色谱柱温度60 ℃；载气：高纯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 数据处理

数据处理采用Excel及SPSS，作图采用Origin 2018。

2 结果与分析

2.1 不同品种干辣椒外观形态分析

单果长可对干辣椒外观形态进行描述。籽皮比是干辣椒品质的一个评价标准，其越大说明干辣椒果肉含量越低，泡发时间越短。在炒制火锅底料的过程中，辣椒籽的含量越高，制作而成的火锅底料在久煮过后有苦味，故在制作火锅底料时，需要将干辣椒剪段并去除大部分的辣椒籽。果肉含量影响火锅底料杂质的多少和汤底的厚重感，且辣椒红色素只存于辣椒皮中，对火锅汤底的色泽起决定性作用。对11种干辣椒的单果长、单果重、籽皮比及果肉含量进行测定，结果见表3。

表3 不同品种干辣椒形态差异Table 3 The morphological differences of different varieties of dried chilies

由表3可知，不同品种干辣椒在外观形态上差异显著，二荆条果长最长，为13.26 cm，灯笼椒最短，为2.30 cm。子弹头的单果重最高，为1.69 g，魔鬼椒的单果重最低，为0.51 g。子弹头的籽皮比最高，为113.63%，二荆条的籽皮比最低，为36.12%。二荆条的果肉含量最高，为73.46%，最低的为子弹头46.80%。

2.2 不同品种干辣椒辣椒碱总量分析

火锅的辣味主要来源于由不同品种干辣椒制成的糍粑辣椒，不同品种干辣椒的辣椒碱总量不同，对火锅底料的辣味贡献度不同，分析了11种干辣椒的辣椒素、二氢辣椒素含量，结果见表4。

表4 不同品种干辣椒的辣椒素类物质含量表Table 4 The content of capsaicins in different varieties of dried chilies g/kg

由表4可知，不同辣椒品种的辣椒碱总量差异显著。二荆条、二荆条A和内黄新一代之间的辣椒碱总量无显著差异，其含量在0.30～1.00 g/kg之间；石柱红3号、石柱红和灯笼椒的辣椒碱总量差异不大，其含量在5.00～5.50 g/kg之间。魔鬼椒的辣椒碱含量最高，为8.96 g/kg，是二荆条的20.83倍；其次为石柱红5号，为6.68 g/kg，这表明魔鬼椒和石柱红5号可能在增加火锅辣度方面有良好的作用。不同品种干辣椒的辣椒素和二氢辣椒素含量占比不同，子弹头的辣椒素含量占比最高，为二氢辣椒素的3.29倍，二荆条的辣椒素含量占比最低，为二氢辣椒素的1.78倍。

2.3 不同品种干辣椒色泽分析

汤色红亮是优质火锅的一个重要指标，主要影响因素为辣椒色素含量，采用紫外分光光度法及色差仪分别测定了11种干辣椒的辣椒红素含量及色差，结果见表5。

表5 不同品种干辣椒色泽差异Table 5 The color difference among different varieties of dried chilies

由表5可知，不同的辣椒品种之间辣椒红素含量差异显著(p<0.05)，其中二荆条辣椒红素含量最高，为32.47 mg/g，其次为天鹰小椒，可达27.78 mg/g；灯笼椒辣椒红素含量最低，为10.03 mg/g，因此二荆条和天鹰小椒在增加火锅色泽方面可能具有良好的作用。L*、a*、b*值分别表示为亮度、红绿色差指数、黄蓝色差指数。C为饱和度，饱和度越低，色泽越暗淡。由表5可知，样品间亮度值无显著差异；红绿指数、黄蓝指数较低且黄蓝指数值为负值，偏蓝，可能是因为样品制备的差异；天鹰小椒的红绿指数最高，为2.12，石柱红最低，为0.99；石柱红5号的饱和度最高，石柱红的饱和度最低[18-19]。

色差仪可由L*、a*、b*值构建物品的色品坐标，常用于描述新鲜果蔬颜色差异。为探究色差仪所得结果是否能反映不同品种干辣椒辣椒红素含量差异，做色差仪3个数值与辣椒红素含量相关性分析，结果见表6。

由表6可知，C、a*和b*与辣椒红色素的相关性不显著，a*值对C值的影响远大于b*值。色差仪所得的黄蓝指数的相关性为0.53，远高于红绿指数0.09。由此得色差仪对干辣椒的色泽分析不能反映辣椒红素含量的差异，故不可由色差仪做辣椒红素差异的快速检测。

表6 辣椒红素含量与a*、b*、C的相关性分析Table 6 The correlation analysis of capsaicin content with a*, b* and C

2.4 不同品种干辣椒香气分析

干辣椒的挥发性物质的差异以及种类对火锅底料的香气有影响。为探究不同品种干辣椒的挥发性物质种类及数量的差异，做GC-IMS的风味指纹图谱，结果见图1和图2。

图1 不同品种干辣椒挥发性物质气相-离子迁移谱二维图Fig.1 Two-dimensional gas chromatography-ion migration spectra of volatile substances in different varieties of dried chilies

图2 不同品种干辣椒挥发性物质的指纹图谱Fig.2 Fingerprint of volatile substances in different varieties of dried chilies

由图1可知，样品中挥发性物质的迁移时间在1.0～10.0 ms之间，保留时间集中分布在10～600 s，所有挥发性有机物在20 min内检出。RIP峰两侧的每个点代表一种挥发性有机物，点的明暗反映了物质的浓度，越暗表示浓度较低，越亮表示浓度较高，颜色越深表示浓度越低；反之则越高。

由图2可知，A类为空气中所带物质，B类为11种辣椒所共有。子弹头挥发性物质最多，为66种；二荆条挥发性物质最少，为46种。乙酸香叶酯为子弹头所独有的挥发性物质，具有玫瑰和薰衣草香气；乙酸乙酯为石柱红5号所特有；己酸甲酯为石柱红和天鹰小椒所特有；异戊酸己酯为石柱红3号和子弹头所特有，虽然本实验分析了不同品种干辣椒的挥发性物质的差异，但未做定量分析且不同物质的感官阈值不尽相同，故想进一步分析干辣椒品种香味差异需进一步做定量分析。

为探究不同品种干辣椒的香味是否类似，对不同品种干辣椒GC-IMS结果中挥发性物质的相对含量通过归一化处理做聚类热图，结果见图3。

图3 不同品种干辣椒的挥发性物质的聚类热图分析Fig.3 Cluster heat map analysis of volatile substances in different varieties of dried chilies

由图3可知结果分成四类：一类为天鹰小椒A、天鹰小椒、二荆条、二荆条A和内黄新一代；二类为子弹头、石柱红3号和灯笼椒；三类为石柱红5号和魔鬼椒；石柱红为第四类。由此可知天鹰小椒A、天鹰小椒、二荆条、二荆条A和内黄新一代的挥发性物质接近，且这几类辣椒为经验常用的增香品种。由图3的列标签可知，干辣椒的挥发性物质大多为醇类和醛类，这与干辣椒的挥发性物质的相关研究类似[20]。

3 结论

不同品种的干辣椒对火锅的风味贡献主要体现在色、香、味3个方面，辣椒品种不同，辣椒红色素、辣椒碱总量、香气物质差异较大。

辣椒碱总量最高的为魔鬼椒(8.96 g/kg)，其次为石柱红5号(6.68 g/kg)，灯笼椒、石柱红、石柱红3号辣椒碱含量接近5.0～5.5 g/kg，二荆条最低，为0.43 g/kg，说明魔鬼椒、石柱红5号适用于火锅底料增辣；二荆条辣椒红素含量最高，为32.47 mg/g，其次为天鹰小椒，可达27.78 mg/g，魔鬼椒和内黄新一代辣椒红素含量与天鹰小椒接近，灯笼椒辣椒红素含量最低，为10.03 mg/g，说明二荆条、天鹰小椒、魔鬼椒和内黄新一代均适用于火锅底料的增色。

不同品种干辣椒的挥发性物质差异较大。常用干辣椒有香气分类中天鹰小椒A、天鹰小椒、二荆条、二荆条A和内黄新一代这一类，在经验中为增香的品种。天鹰小椒A和二荆条A为企业实际用的干辣椒，在香气方向可与内黄新一代替代。