辣椒及辣椒制品辣度分析研究進展

董彩軍，李鋒，盧國峰，孫雪杰

(南通科技職業學院，江蘇 南通 226007)

辣椒及辣椒制品辣度分析研究進展

董彩軍，李鋒，盧國峰，孫雪杰

(南通科技職業學院，江蘇 南通 226007)

對辣椒及辣椒制品中辣味的物質基礎和呈味機理、辣度的分類和影響因素、辣度評價方法和分級方法等方面進行了詳細的闡述，并對該領域的發展前景進行了展望。

辣椒及辣椒制品；辣度評價；辣度分級

辣椒已成為全世界消費量最大的果蔬之一，全球辣椒和辣椒制品多達一千余種。目前，世界上有近四分之三的人食用辣椒或辣椒制品[1]。我國是世界上辣椒生產和消費大國，長期以來在西北、西南、東北和湖南、湖北、江西等地形成了獨特的食辣習慣，食辣人群已超過40%[2]。

辣椒中含有多種營養成分，堪稱“蔬菜之冠”，含有維持人體正常生理功能和增強人體抵抗力的多種化學物質,可以作為鮮食蔬菜，更是調味佳品、天然色素、制藥原料等。辣椒粉、剁辣椒、辣椒油、辣椒醬等是我國傳統加工產品，在國內、國際市場上享有一定聲譽。辣椒的辛辣程度是評價辣椒品質的一個很重要的指標，辣度越高，辣椒素含量越高。辣度分級和辣椒素含量的高低已成為辣椒品種培育、產品評定、藥效研究及出口等的重要指標之一[3]。

目前國內市場上的各種辣椒及辣椒制品沒有標明具體辣椒堿含量及辣度分級標識，同一產品，生產企業和批次不同，產品的辣味會有差異，消費者不清楚哪一種產品更適合自己，影響了選購，對辣椒產業發展有制約作用。辣椒的辣度也是生產者關心的問題，所選用的加工方式、工藝流程、加工溫度、調味料等不同，均會影響辣椒產品的辣味。

辣度分級已是國際通行的做法，我國也出臺了相應的標準，但對于消費者而言仍然比較模糊，消費者難以準確識別和選擇。本文參考了大量文獻，對辣椒及其制品辣度的測定及分級做了詳細的闡述，為測定辣椒及其制品的辣度提供了參考依據，對于辣椒的良種選育、原料加工、消費者選購等具有重要意義。

1 辣味的物質基礎及呈味機理

辣椒中引起辛辣感和熱感的主要成分統稱為類辣椒素(Capsaicinoids)，又名辣椒堿、辣椒辣素，是一種香草基胺的酰胺衍生物。起初辣椒堿被認為是一種單一化合物，但Bennett等[4]分析發現辣椒堿是由14種以上的辣椒堿同系物組成，稱為辣椒堿類物質(Capsaiciniods，C)，其結構見圖1[5]。雖然辣椒堿類物質結構相似，但R基的不同，導致其辣度不盡相同，辣椒素含量越高辣度越大[6]。辣椒堿類物質主要有5 種，分別為辣椒素(Capsaicin，C)、二氫辣椒素(Dihydrocapsaicin，DC)、降二氫辣椒素(Nordihydrocapsaicin,NDC)、高辣椒素(Homocapsaicin，HC)和高二氫辣椒素(Homodihydrocapsaicin,HDC)，其中辣椒素和二氫辣椒素約占類辣椒素總量的90%，是主要的呈味物質，其結構式見圖2和圖3[7]。辣椒素和二氫辣椒素是生理效能很強的生物堿活性物質，具有較高的藥用價值，被廣泛應用于軍事、食品工業、醫藥、農藥等領域。

圖1 辣椒堿類物質結構示意圖Fig.1 Structure of capsaiciniods

圖2 辣椒堿結構示意圖Fig.2 Structure of capsaicin

圖3 二氫辣椒堿結構示意圖Fig.3 Structure of dihydrocapsaicin

人們感覺到的辣味主要是由辣椒素類物質刺激神經引起的痛覺。辣味物質通過作用于人的三叉神經產生化學感應。三叉神經在口腔內分布密度很大，眾多三叉神經纖維圍繞味蕾形成杯式結構，三叉神經與外部環境相通，傳導痛、溫、觸等多種感覺。人體舌尖部位分布很多茸狀乳頭，其上有很多三叉神經纖維，因此舌尖對辣味十分敏感[8]。當食品中的辣味物質適中時，能帶給人愉悅的感覺，但是當食品中的辣味物質含量過高時，大量攝入辣味食品就會對人體尤其是胃產生過重負擔[9]。

2 辣度的分類及影響因素

2.1 辣度的分類

辣度可以分為表觀辣度和真實辣度[10]。表觀辣度是辣椒及辣椒制品直接在人的感覺器官上表現出的辛辣程度，一般通過感官檢驗進行評價。真實辣度是通過測定辣椒及辣椒制品中辣椒素的含量，通過定量計算及辣度指數的轉換得到的辣度，通常用精密儀器進行定量的測定。

2.2 辣度的影響因素

2.2.1 其他呈味物質的影響

大多數味道不是單純的一種呈味物質，而是兩種及以上味道的組合，不同呈味物質之間的相互作用對味覺有很大影響。鮮辣椒及干辣椒，由于沒有其他調味物質的影響，其表觀辣度和真實辣度比較接近。但是辣椒制品由于受到調味劑、添加劑和食用油等因素的影響，會導致呈味發生改變，使辣椒制品的表觀辣度和真實辣度不一致。

王燕等以合成辣椒素香草酞胺為標準辣度系列，分別添加檸檬酸、谷氨酸鈉、食鹽、白砂糖和植物油，制備成添加劑含量不同的辣椒溶液，通過感官評價得出添加食用油和調味劑對辣椒制品的辣度均有降低作用，其中食用油影響最大，食鹽和谷氨酸鈉影響相對較小。李曉燕等采用模糊聚類分析考察食鹽、白砂糖、植物油、總酸、氨基酸態氮等呈味物質對剁椒感官辣度的影響，得出食鹽、植物油對感官辣度在一定范圍內呈線性減弱趨勢，白砂糖和總酸在相應濃度范圍內呈二次曲線的減弱趨勢。

2.2.2 辣度評價方法的影響

在進行辣度評價時所選用的評價方法直接影響辣度的測定結果。例如樣品處理時所用溶劑、提取方法、提取時間等是否合適；選用感官評價時，試驗環境和品評員是否嚴格按照標準要求操作；儀器分析法是否考慮了呈味物質的影響，是否結合了人的真實感受等。

3 辣度的評價方法

3.1 感官評定法

國際上最早衡量辣度的方法是Scoville方法，用斯科維爾指數(Scoville Heat Units，SHU)來衡量辣椒的辣度。基本原理是先把干辣椒樣品制備成一定量的醇提取液，通過用10%蔗糖液不斷稀釋至嘗不出辣味為止，稀釋倍數即為判斷辣椒辣味強弱的依據，稱之為斯科維爾指數。用該法可以測出干辣椒的辣度，小到零個單位，大到幾十萬個單位, SHU 越高，表示辣椒越辣。1995年ISO頒布了辣椒斯科維爾指數的測定標準ISO 3513-1995[11]，由此在全球范圍內逐步使用斯科維爾指數作為衡量辣味強弱的標準。

羅鳳蓮等[12]利用Scoville感官評定法測定辣椒辣度，并與高效液相色譜法相比較，得出Scoville感官評定法測定干辣椒的辣度結果可靠，具有相對穩定性。Scoville感官評價方法有其經典性、科學性和可操作性，設備簡單，費用低，但是對人員及環境要求較高，結果重復性較差。此方法在低辣度范圍內有較好的應用價值，在高辣度的等級劃分上范圍過大，過于籠統。

3.2 高效液相色譜法

1993年ISO頒布了高效液相色譜方法測定辣椒素總含量標準[13]，自此國內外學者紛紛采用此方法，并加以改進[14-16]。隨后使用高效液相色譜法對多倍稀釋的辣椒溶液進行分析測定，發現1 mg/L的辣椒堿溶液相當于15 SHU單位。儀器分析的結果與傳統的辣度單位有了可靠的換算關系。據此，利用感官評價和儀器分析相結合的方法得出5種主要辣椒堿的斯科維爾指數(SHU單位)，其結果見表1。

高效液相色譜法靈敏度、準確度較高[17]，適用于大批量樣品的辣度測定，但是所需標樣及設備投資高，加大了生產成本。通過此法測得的辣度僅是辣椒素的含量，沒有考慮到人對辣度的感官感受。可以應用于到干鮮辣椒辣度的測定，但是辣椒制品的辣度由于受油脂、食鹽、糖度等因素的影響，不太適合用此方法。

表1 各種辣椒素的相對辣度Table 1 The relative degree of various kinds of capsaicin SHU

3.3 紫外分光光度法

國標GB 10783-2008《食品添加劑辣椒紅》[18 ]中采用紫外分光光度法測定辣椒紅中辣椒素的含量，該方法操作簡便、快速準確、成本低廉。曾嶺嶺等[19]采用紫外分光光度法測定辣味食品中辣椒素的含量，同時用感官評定法將辣度與辣椒素含量建立對應關系，將辣度分為4級：1級(微辣，辣椒素含量<0.30%)；2級(中辣，辣椒素含量為0.30%～0.50%)；3級(辣，辣椒素含量為0.50%～0.70%)；4級(很辣，辣椒素含量>0.80%)。

3.4 紅外光譜法

近紅外光譜(NIRS)分析已廣泛應用于果蔬的品質評價及檢測。近紅外光譜測定法需要在前期采用HPLC等方法測定大量樣品數據,然后計算機數據建模，建模數據越多，準確度越高。李沿飛等[20]采用HPLC法測定干辣椒樣品中的辣椒堿和二氫辣椒堿含量，利用透反射模式采集干辣椒樣品的近紅外光譜，采用偏最小二乘法建立干辣椒樣品的辣度評價的校正模型，并將模型用于預測。結果表明：篩選出建模光譜波段為9000～4000 cm-1；通過殘余方差分析，確定最適主成分數為8；干辣椒的辣度偏最小二乘法評價模型的定標集和驗證集的相關系數(RC，RV)分別為0.9871，0.9104，定標集和驗證集的標準差(SEC，SEP)分別為2445，3976。結果表明：近紅外光譜法作為一種快速而準確的定量分析手段，在干辣椒及其制品的辣度評價方面有廣闊的應用前景。

3.5 辣椒素快速測定方法

李帥、闞建全等[21,22]研制出一種辣椒素快速檢測方法，通過顯色反應后顏色深淺的不同來進行快速半定量測定，主要包括標準比色管法和試紙法。標準比色管法的原理為：首先建立碳酸鈉-磷鎢酸-磷鉬酸顯色體系，通過和已知濃度辣椒素溶液的顯色得到標準比色管或制作標準比色板；然后對待測辣椒制品前處理之后，將顯色體系與待測辣椒制品顯色；最后用得到的顏色與標準比色板對比，得出辣椒制品的辣椒素含量。快速檢測試紙法也是利用碳酸鈉-磷鎢酸-磷鉬酸顯色體系，將顯色試劑附著于試紙上，干燥試紙，再和經過前處理的辣椒制品進行顯色，得出的顏色與標準比色板比較，得出辣椒制品中辣椒素的含量。該方法簡便、快速，適合于檢測度要求不高的生產中。

楊東順等[23]建立酶聯免疫法測定辣椒中辣椒素含量，并得出標準曲線線性方程，通過考察平均回收率、重復性及檢出限得出此方法具有準確度和靈敏度高、操作簡單、快速等優點，可適合批量、快速的樣品測定。

據英國科學促進會報道，牛津大學開發出一種測定辣椒中辣椒素含量的新技術，原理是將辣椒素吸附到多壁碳納米管電極上，當辣椒素通過電化學反應被氧化時，通過測定電流的變化，將讀數轉變為表示辣椒素含量的斯科維爾單位，可以準確測定辣椒素的含量，成本低，準確可靠，用于生產線上快速檢測辣椒制品的辣度。

3.6 我國辣度測定標準

GB/T 21265-2007是在Scoville感官評定基礎上的改良方法，測定的是辣椒及其制品的表觀辣度。提取辣椒素的溶劑是95%乙醇，只能提取醇溶性物質，沒有體現出辣椒制品中的食鹽、糖、氨基酸等水溶性物質對辣度的影響。所以，GB/T 21265-2007測定的辣椒制品的表觀辣度是不全面的[24]；GB/T 21266-2007是高效液相色譜技術和感官評定相結合，將辣椒素的含量轉化為SHU指數，測定的是辣椒及其制品的真實辣度。

4 辣度的分級

4.1 SHU指數分級

目前國際通常采用美國的SHU作為辣度單位，通過辣度的大小將辣度分級。李沿飛等[25]采用HPLC測定干辣椒及其制品中的辣椒素含量，根據斯科維爾指數將辣椒及其制品的辣度分為5級，見表2。

表2 辣度級別(五級)與SHU單位換算表
Table 2 The pungency degree level (five degree)Cund SHU unit conversion table

辣度級別辣度一級0～5000二級5001～15000三級15001～30000四級30001～50000五級>50000

湖南省地方標準(DB43/T275-2006)，將辣度分為10個級別，具體分級見表3。

表3 辣度級別(十級)與SHU換算表Table 3 The pungency degree levell(ten degree)and SHU unit conversion table

此方法在低辣度范圍內有較好的分級應用價值，但是高辣度的等級劃分范圍過大，過于籠統。

4.2 辣椒素含量分級

國內分級方法通常是將辣椒素的含量同感官辣度相結合進行分級。曾嶺嶺等對貴陽地區辣味食品進行定量分析，測定辣椒堿含量，依據感官辣度和辣椒堿的含量，對辣味食品進行分級，將辣度分為4級：1級微辣、2級中辣、3級辣、4級很辣，相對應辣椒素含量分別為<0.30%，0.30%～0.50%，0.50%～0.70%，>0.80%。

賈洪鋒等[26]采用HPLC法測定部分川菜菜品中辣椒素的含量，測定結果結合感官評價，將辣味強弱分為5個等級：5級(特辣，辣椒素含量≥0.2918 g/kg)；4級(辣，辣椒素含量為0.0924～0.2918 g/kg)，3級(中辣，辣椒素含量為0.0195～0.0924 g/kg)；2級(微辣，辣椒素含量為0.00195～0.0195 g/kg)；1級(不辣，辣椒素含量<0.00195 g/kg)。得出川菜菜品辣味的強弱不僅與辣椒種類和用量有關，還與加工方式、加工溫度、調味料等有關。辣度與菜品辣椒堿含量并不對等，各因素的影響程度需要在菜品的復雜體系中進行深入研究。

王榮等[27]將辣度分為輕辣(辣椒素含量<0.099 mg/mL，斯科維爾指數<1.53×103SHU)、微辣(辣椒素含量為0.099～0.398 mg/mL，斯科維爾指數為1.53×103～6.14×103SHU)、中辣(辣椒素含量為0.398～1.592 mg/mL，斯科維爾指數為6.14×103～2.45×104SHU)、特辣(辣椒素含量>1.592 mg/mL，斯科維爾指數>2.45×104SHU)4個等級。

4.3 模糊聚類分析

聚類分析方法是一種多元、客觀的分類方法，其原理是依照樣品的屬性或特征定量確定親疏關系，再按親疏分型歸類，得出反映個體間親密關系的分類系統，每一小類所有個體之間具有相似性，而各小類之間則存在明顯差異。事物分類的本身就具有模糊性的特點，從而產生了模糊聚類分析。李曉燕等[28]借助模糊聚類分析法，選取辣椒制品中總酸、氨基酸態氮、食鹽、總糖、脂肪、辣椒素6項分類指標，對辣椒制品進行聚類，通過模糊聚類分析得到6個子類，與感官分類結果基本一致。結合聚類數據處理方法和分配權重系數建立了表觀辣度指數計算公式，初步確定各辣度級別的表觀辣度指數的范圍，證明模糊聚類分析法對辣椒制品表觀辣度進行等級分類計算的可行性。

楊代明、馬東興等[29,30]以模糊數學和統計學的計算方法來表達傳統辣椒制品“不辣、微辣、輕辣、中辣、很辣、猛辣”的六級感官辣度，并相對應地用“0～5度”進行模糊辣度分級。獲得了總酸、食鹽、總糖和油脂對辣椒制品真實辣度降低值的四元二次回歸方程；構建了辣椒制品模糊辣度指數的計算公式，獲得了符合傳統辣度表述的模糊辣度表述方式和與模糊辣度指數之間的對應關系，并對辣椒制品中影響辣度的SHU指數換算公式進行了修訂。從而排除確定感官辣度時人為因素的影響，并消除了以辣椒素計算辣椒制品辣度的片面性。

5 展望

辣椒制品種類繁多，其加工方式、調味料種類數量等不盡相同，構成體系比較復雜，導致辣椒制品的辣度影響因素較多，對辣椒制品的辣度評價及分級需要在辣椒制品的復雜體系中進行深入研究。模糊聚類分析在辣椒及其制品的辣度評價及分級中應用顯現出明顯的優勢，但是此方法使用起來比較復雜。根據我國辣椒行業的具體情況，研究制定出一套快速、行之有效而又實用范圍較廣的辣度評價及分級方法是目前亟待解決的問題。

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Research Progress on the Pungency Degree Analysis of Pepper and Pepper Products

DONG Cai-jun, LI Feng, LU Guo-feng, SUN Xue-jie

(Nantong Vocational Collage of Science & Technology,Nantong 226007,China)

The material basis and formation mechanism of pungency in pepper and pepper products are introduced. The classification and influence factors of pungency degree are described in detail. The evaluation and classification methods of pungency degree are elaborated. The development of this field is prospected.

pepper and pepper products; evaluation of pungency degree; classification of pungency degree

2016-07-31

江蘇省大學生創新創業訓練計劃項目(201512684030H)；南通市科技項目(MS22015021)

李鋒(1979-)，男，碩士，主要從事食品發酵及食品檢測技術方面的研究。

TS255.5

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.033

1000-9973(2016)12-0142-05