新疆制干辣椒品質綜合評價及加工適宜性分析

年國芳，郭超男，徐建宗，周建中

（新疆農業大學食品科學與藥學學院，新疆烏魯木齊 830052）

辣椒（Capsicumssp.） 屬于茄科，是茄果類的重要蔬菜之一[1]，是人們生活中必不可少的辣味調味品[2]，因其獨特的口味深受消費者的喜愛。辣椒富含可溶性糖、蛋白質、維生素C、辣椒紅素、辣椒素、有機酸、鈣、磷等有效成分，具有較高的營養保健價值，其中辣椒中的維生素C含量堪稱“蔬菜之冠”[3]，能參與機體的代謝，提高身體免疫力，緩解牙齦出血等癥狀[4]；辣椒紅素是很好的自由基清除劑[5-6]，該物質與辣椒素分別具有抗炎、抗糖尿病、抗腫瘤、抗輻射[7]和改善腸道菌群多樣性[8]、降血脂[9]、抗癌[10]、抗菌消炎、調節免疫力[11-12]的功效。因此，辣椒不僅能用于食品及食品加工行業，其提取物辣椒堿在醫藥[13]、化工、軍工等方面的用途也較廣泛。

辣椒是全球重要的經濟性蔬菜作物之一，據國家大宗蔬菜產業技術體系統計，2021年我國辣椒播種面積突破153.33萬hm2（2300萬畝），占全球辣椒播種面積的40%[14]。同時我國也是世界第一大辣椒生產國與消費國[15]。隨著辣椒產業的迅速發展，新疆憑借獨特的地理優勢和日照時間長，晝夜溫差大等條件成為新的一支辣椒生產基地，已形成天山以南的巴州、天山以北的昌吉州、伊犁州和塔城四大辣椒產區。辣椒生產分鮮椒和制干兩大類，與我國辣椒主要產地相比，新疆的主栽品種為制干用辣椒，干辣椒年產量高達15萬至20萬t，占全國總產量的60%左右[16]，其產品除滿足我國辣椒加工業的需求外，還出口至韓國、日本、美國及歐洲國家，在國際市場享有較高的聲譽。但新疆種植的部分品種種性混雜，退化嚴重，造成辣椒產量不穩定[17]，加工主要以粗加工為主，高附加值綜合深加工制品生產較少[18]，已成為制約其生產的主要因素之一。此外，加工原料品種的選取會影響產品品質[19]，辣椒加工企業收購原料時因缺乏科學的選料依據使得生產出的產品質量不穩定，嚴重阻礙了辣椒產業的標準化發展。

因此，該試驗通過對12份新疆制干辣椒資源的多個品質指標的測定與分析，對其進行差異顯著性分析和隸屬函數分析，并將主成分和聚類分析法相結合對其進行綜合評價，可以有效發掘新疆本地辣椒優勢，對提高辣椒加工產品品質的均一性也具有非常重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

辣椒 選用在新疆廣泛種植、可用于開展制干類型辣椒的辣椒資源，共12份，其中編號XH開頭的材料從和靜縣搜集，編號XA開頭的材料從阿克蘇搜集，編號 XY 開頭的材料從焉耆搜集，編號 XB開頭的材料從博湖搜集，編號XK開頭的材料從庫爾勒獲取。材料編號及來源見表1；蒽酮 上海麥克林生化科技有限公司；硫酸、鹽酸 成都市科隆化學品有限公司；考馬斯亮蘭-G250、牛血清蛋白 天津市大茂化學試劑場；無水乙醇、磷酸、石油醚 天津市鑫鉑特化工有限公司；鉬酸銨、偏磷酸 天津市北辰方正試劑廠；抗壞血酸 天津永晟精細化工有限公司；以上試劑 均為分析純。

表1 供試材料名稱Table 1 Name of test materials

TU-1810PC紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；TDL-5-A低速臺式離心機上海安亭科學儀器廠；FW-100高速萬能粉碎機 北京市永光明醫療儀器有限公司；MX-S渦旋振蕩器上海奧然科貿有限公司；HY-2A數顯調速多用振蕩器 常州亞特實驗儀器有限公司；NH-310色差儀北京光學儀器廠；SZF-06B脂肪測定儀 浙江托普儀器有限公司；Agilent LC1100高效液相色譜儀 上海林理儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 不同品種辣椒商品品質的測定

1.2.1.1 單果重及果形指數的測定 每個品種隨機選擇15個果實，使用電子天平對其進行稱重，重復測定3次。并用游標卡尺對其橫徑與縱徑進行測量，重復測定3次，計算其果型指數，果形指數=縱徑/橫徑。

1.2.1.2 可食比率的測定 每個品種隨機選取15個果實用電子天平測定其單果重，再去除辣椒蒂進行稱重，記錄數據平均值。可食率（%）=去蒂可食部分質量/全果質量×100。

1.2.1.3 色度的測定 本實驗中不同品種辣椒果實的色度采用色度色差儀檢測，經過零位校正和白板校正后對L*、a*、b*、H和C 5個參數值進行測定，平行測10次，依據a*、b*值計算綜合色度指標色度角H=tan-1（b*/a*）和飽和度

1.2.2 不同品種辣椒營養指標測定

1.2.2.1 可溶性糖含量的測定 采用蒽酮-硫酸顯色法[21]測定，以蔗糖為標樣繪制標準曲線。制備樣品時準確稱取0.5 g辣椒粉至試管，加入沸水，在水浴中加蓋煮沸10 min。測定時，準確吸取1 mL已稀釋的提取液，加入4 mL蒽酮試劑，在620 nm處測定吸光度；在標準曲線上查出可溶性糖含量。

1.2.2.2 蛋白質含量的測定 采用馬斯亮藍G-250比色法[22]測定，以牛血清蛋白為標樣繪制標準曲線，制備樣品時準確稱取1 g辣椒粉至離心管，加入蒸餾水，4000 r/min離心20 min，吸取上清液，測定時取1 mL已稀釋過的待測樣，加入馬斯亮藍G-250試劑5 mL，放置2 min后在595 nm處測定吸光度；通過標準曲線查得樣品提取液中蛋白質的含量。

1.2.2.3 維生素C含量測定 采用鉬酸銨比色法[3]測定，以抗壞血酸為標樣繪制標準曲線，制備樣品時準確稱取1 g辣椒粉至離心管，加入適量草酸-EDTA溶液，7000 r/min離心15 min，取20 mL上清液，測定時取已稀釋過的待測樣5 mL，依次加入0.5 mL 3%偏磷酸-乙酸溶液、1 mL 5%硫酸溶液、2 mL l%鉬酸銨溶液，放置20 min后在709 nm處測定吸光度，在標準曲線上查出樣品中的維生素C含量。

1.2.2.4 粗脂肪含量的測定 采用脂肪測定儀進行，準確稱量2 g研磨好的辣椒粉，置于濾紙筒中，確保濾紙筒要緊密，將石油醚加入萃取室內，使得液面高于濾紙筒1.5～2 cm，回流速度不低于12次/h，提取溫度為65 ℃，提取時間為6 h。

1.2.2.5 辣椒紅色素含量的測定 辣椒紅色素含量測定參照國標GB/T 22299-2008《辣椒粉 天然著色物質總含量的測定》。

1.2.2.6 辣椒素含量的測定 采用高效液相色譜法（HPLC）對鮮果中辣味物質的含量進行測定[23-24]，HPLC色譜條件流動相：甲醇（A）-0.1%磷酸水溶液（B），梯度洗脫（0～10 min，A：10%～20%，10～20 min，A：20%～40%，20～35 min，A：40%～70%，35～50 min，A：70%～70%，50～55 min，A：70%～10%，55～60 min，A：10%～10%），檢測波長235 nm，色譜柱：Agilent ZORBAX SB-C18（5 μm，4.6 mm×250 mm），流速1 mL/min，柱溫30 ℃，進樣量15 μL。

1.3 數據處理

應用SPSS 26軟件計算各指標的最大值、最小值、平均值和標準差，并對數據進行Duncan” s差異顯著性分析，P＜0.05時顯著。對數據進行主成分分析和聚類分析，聚類分析采用系統聚類的組間連接法。

采用Excel軟件計算變異系數，并進行隸屬函數分析；隸屬函數公式為：Tij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin），式中：i表示某個辣椒品種；j表示某個品質指標；Tij表示i辣椒品種j品質指標的隸屬函數值；Xij表示i辣椒品種j品質指標的實際測量值；Xjmax和Xjmin分別表示12份辣椒品種中j品質指標的最大值和最小值[25]。分別計算出12份辣椒品種的品質指標隸屬函數值后再求均值，得平均隸屬函數值。

2 結果與分析

2.1 不同品種辣椒品質分析

2.1.1 不同品種辣椒商品品質比較

2.1.1.1 不同品種辣椒形態指標比較 由表2可知，辣椒單果重的范圍在0.673～6.166 g之間，平均重量為2.781 g，高于3.000 g的有XB-8（紅龍13）、XB-9（紅龍23）、XY-10（裕紅113）、XB-11（聚源5號）、XB-12（紅素三號），均屬于大果形的板椒，其中XY-10（裕紅113）的單果質量最大，為6.166 g，其中XK-4（泰星4號）的單果質量最小，為0.673 g，XB-9（紅龍23）和XB-12（紅素三號）單果重相當，與其余品種差異顯著（P＜0.05）；縱徑最大的是XH-2（長線1號），為22.881 cm，與其余差異顯著（P＜0.05）；橫徑最大的是XB-9（紅龍23），為3.579 cm，與其余品種差異顯著（P＜0.05）；果形指數是判定果實形狀的最直觀標準，果形指數最大的是XH-2（長線1號），為14.322，顯著高于其他各個品種（P＜0.05），果形指數最小的是XB-8（紅龍13），為4.417；可食比率最大的是XB-7（大葉朝天椒），為96.973%，其次是XA-6（朝地椒）、XA-5（紅丹丹1號）、XK-4（泰星四號），均屬于朝天椒。該5個形態指標中，單果重、橫徑、縱徑、果形指數4個指標的變異系數都大于10%，表明該12份辣椒品種的表型較豐富。

表2 不同品種辣椒形態指標比較Table 2 Comparison of agronomic traits of different pepper varieties

2.1.1.2 不同品種辣椒色度比較 色澤是評價鮮椒商品性的重要指標，辣椒干制加工后產品的顏色對商品性的評價更為重要[26]。目前在食品檢測中常用的顏色表示系統為CIELAB表色系和Hunter Lab 表色系[27]，L*值表示光澤的明亮度，L*值越大，亮度越高；a*值為色度中的紅綠色差指標，正值越大，紅色越深；b*值表示黃藍度，正值越大，黃色越深[28]；H值為色調參數中的色度角，變化幅度0～180之間，H＜50時，H值越小，紅色越深[29]；C值為飽和度，又稱純度，表示含色的多少，低飽和度意味著色澤稀疏暗淡，高飽和度則表示飽滿、強烈的顏色[30]。通過對12個品種辣椒的5個色度進行分析，結果見表3，L*值在50.259～44.787之間，最高的品種為XK-4（泰星4號），表明該品種果皮亮度較高，與其余品種差異顯著（P＜0.05），最低的品種為XB-11（聚源5號）；a*值在23.793～30.746之間，最高的品種為XB-9（紅龍23），最低的品種為XB-7（大葉朝天椒）；b*值最高的品種為XH-3（紅安6號），表明該品種表皮黃色較深；H值在31.486～49.965之間，紅色最深的品種為XB-9（紅龍23），最淡的品種為XH-3（紅安6號）；C值在33.805～38.401之間。五個色澤指標變異系數依次為H＞a*＞b*＞C＞L*，說明該12份辣椒品種之間的色澤差異主要表現在H值和a*上。產生這種差異的原因一是實驗選擇的辣椒品種以紅椒為主，二是板椒和朝天椒品種居多，該兩類辣椒表皮的明亮度較線椒高。

表3 不同品種辣椒色度比較Table 3 Comparison of different varieties of pepper color degree

2.1.2 不同品種辣椒營養品質比較 通過對12個品種辣椒的可溶性糖、粗脂肪、可溶性蛋白質、維生素C、辣椒素含量和ASTA色度進行測定，結果如表4所示，可溶性糖的含量范圍在153.177～354.311 mg/g之間，平均含量為233.523 mg/g，含量最高的是XH-2（長線1號），顯著高于其他各個品種（P＜0.05），脂肪含量最高的是XB-12（紅素3號），為15.307 g/100 g，最低的是XA-5（紅丹丹1號），為9.652 g/100 g，各品種間的差異顯著（P＜0.05）。可溶性蛋白含量最高的是XB-12（紅素三號），為14.740 mg/g，除XB-11（聚源5號）外，其余的品種與其差異顯著（P＜0.05）；維生素C含量最高的是XA-5（紅丹丹1號），為4.587 mg/g，含量最低的是XH-1（線椒10號），為1.558 mg/g，其中XH-3和XB-8的維生素C含量差異不顯著（P＞0.05）。ASTA色度最大的是XB-12（紅素三號），為646.715，最小的是XH-1（線椒10號），為248.713，其中XA-5（紅丹丹1號）和XA-6（朝地椒）的差異性不顯著（P＞0.05）。辣椒素含量的范圍在6.906～237.610 mg/100 g之間，XB-7（大葉朝天椒）的辣椒素含量高達237.610mg/100 g。該6個營養指標的變異系數在11.468%～76.104%之間，表明12個品種的營養成分含量互不相同，各有特點。線椒的可溶性糖、可溶性蛋白含量高于板椒和朝天椒，粗脂肪含量和板椒相當，辣椒素含量適中。因此從營養價值角度來說，本研究中線椒的營養價值高于板椒和朝天椒。

表4 不同品種辣椒營養指標比較Table 4 Comparison of nutritional indexes of different pepper varieties

2.2 不同品種辣椒綜合品質差異性分析

利用模糊數學中的隸屬函數值分析法，對12份辣椒的單果重、脂肪、蛋白質、辣椒素含量等指標的隸屬函數分別進行計算，并分別計算出12個辣椒品種的平均隸屬函數，評價12份辣椒的綜合品質之間的差異，結果如表5所示，12份辣椒的13個品質指標的平均隸屬度在0.313～0.516之間，相差0.203，表明12份辣椒的綜合品質之間存在較大差異。

表5 12份辣椒的綜合品質的平均隸屬度值Table 5 Average membership values for the overall quality of the 12 chili peppers

2.3 不同品質辣椒主成分分析

主成分分析可以解析復雜信息中的主要影響因素，簡化評價過程[31]。本研究采用主成分分析法對12個辣椒品種的單果重、可食比率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量等指標結果進行分析，結果如表6、表7所示，以特征值大于1為標準，提取出4個主成分，累計貢獻率達88.369%，所表達的綜合信息可以用來反映全部性狀的信息[32]。第一主成分的特征值為4.798，包含原來信息量的43.614%，L*、可食比率、a*值、單果重、辣椒紅素、辣椒素的絕對值排在前幾位，表明第一主成分由這些指標綜合反映，其中產生負向影響的為L*、可食比率和辣椒素含量；第二主成分的特征值為2.375，包含原來信息量的21.589%，脂肪和維生素C含量的特征向量值相對較高，表明第二主成分主要綜合了辣椒的維生素C和脂肪含量的信息；第三主成分的特征值為1.416，包含原來信息量的12.869%，主要反映辣椒的可溶性糖含量；第四主成分的特征值為1.133，包含原來信息量的10.296%，主要由可溶性蛋白含量決定。將4個主成分得分分別記為A1、A2、A3和A4，用4組主成分的特征值除以特征值總和作為權重數，得到主成分綜合得分模型[33-34]，計算公式如下：

表6 主成分特征值及累計貢獻率Table 6 Characteristic values of principal components and cumulative contribution rate of contribution

表7 主成分載荷結果Table 7 Principal component load

前4個表達式中，X1～X11分別為單果重、可食比率、L*、a*、b*、ASTA色度、脂肪、維生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、辣椒素含量檢測值經標準化處理后的值。

12份辣椒的綜合評分如表8所示，綜合評分由高到低依次為XB-12（紅素3號）、XH-2（長線1號）、XH-3（紅安6號）、XB-11（聚源5號）、XB-9（紅龍23）、XK-4（泰星4號）、XH-1（線椒10號）、XB-8（紅龍13）、XB-7（大葉朝天椒）、XA-5（紅丹丹1號）、XA-6（朝地椒）、XY-10（裕紅113）。辣椒加工企業可以根據主成分數值大小判定品種的特征，結合主成分綜合得分進行原料品種的選擇。

表8 不同品種辣椒主成分評分和綜合評分Table 8 Principal component scores and comprehensive scores of different pepper varieties

2.4 不同品種辣椒品質聚類分析

對12份辣椒品種的13個品質性狀測試結果標準化后進行R型聚類，結果見圖1，在組間距離為20時，13個品質性狀被聚為4大類群，第一類為單果重、可食比率、L*值、a*、H值、果形指數、ASTA色度和辣椒素含量。第二類為可溶性糖含量。第三類為粗脂肪、維生素C含量和b*。第四類為可溶性蛋白含量。結合主成分載荷表中的數值較大的正載荷量，確定干椒品質的核心指標包括a*、單果重、維生素C、辣椒紅素、可溶性蛋白、可溶性糖含量。

圖1 不同辣椒R型聚類譜系圖Fig.1 R-type cluster pedigree diagram of different pepper type

對12份辣椒品種進行Q型聚類，由圖2可知，在組間距離為8時，12分辣椒品種被分為4類群，第一類包含五種板椒和一種線椒，分別為XB-8（紅龍13）、XB-9（紅龍23）、XY-10（裕紅113）、XB-11（聚源5號）、XH-3（紅安6號）和XA-5（紅丹丹1號）。在對XH-3品種進行品質評價時，其可食比率、b*、可溶性糖、粗脂肪、和辣椒紅素含量與板椒較為相似，因此該品種也被聚在第一類。該類群單果重、a*值和ASTA色度的均值分別為3.620 g、27.849和446.692，均高于平均值，表明該類群辣椒品種果型較大，紅色較深，適宜制干，可用做提取辣椒紅素的原料。第二類將XH-1（線椒10號）和XH-2（長線1號）兩種線椒聚為一類，該類群果形指數和可溶性糖含量均值分別為13.387和320.975 mg/g，均為4個類群中最大，較其他三個類群差異明顯，表明該類群辣椒品種的果形呈線狀，味道較佳，適合干制加工。第三類將12份資源中的全部朝天椒聚為一類，分別為XA-6（朝地椒）、XB-7（大葉朝天椒）、XK-4（泰星4號），該類的可食比率和L*值均值分別為96.8130%和49.261，為四個類群中最高，且與其他三個類群差異顯著（P＜0.05）。表明該類群品種為亮度較高的小果型辣椒，但因朝天椒水分含量和籽含量較高，因此該品種屬于鮮食加工皆可品種。第四類包含XB-12（紅素3號），該品種雖也屬于板椒，但因其粗脂肪、蛋白質、ASTA色度值均為四類群中最高，且與其他三類群差異顯著（P＜0.05），因此被單獨分為一類。該品種在主成分綜合評分中排名第一，不僅品質最優，制干加工適應性也最好。

圖2 不同辣椒Q型聚類譜系圖Fig.2 Q-type cluster pedigree diagram of different pepper type

3 討論與結論

辣椒的綜合品質主要可分為商品品質、感官品質和營養品質。在商品品質中，單果重與辣椒產量有直接聯系，果形指數也是重要的商品品質之一，本研究在比較不同品種辣椒商品品質時，發現線椒10號和長線1號品種的果形指數較大，聚源5號等板椒的單果重較大，且單果重和果形指數的變異系數排名靠前，表明線椒和板椒的產量高于朝天椒。企業在選擇原料品種時，也較容易篩出產量較高的品種。在營養品質中，蛋白質是人體所必需的基礎物質，可溶性糖含量是決定辣椒味道的關鍵指標，維生素C是一種人體所必需的營養元素，能降低缺鐵性貧血的發病率[35]。脂肪不僅是食品中重要的營養指標，其含量的多少會還會直接影響辣椒風味與口感，粗脂肪含量高則適口性和香味更佳[36]，辣椒素是辣椒中的主要生物活性成分。在對比不同辣椒的營養和感官品質時發現，線椒的可溶性糖含量較高，有利于改善辣椒產品的口感風味，也有利于微生物發酵[37]。因此線椒是發酵辣椒醬用優質干椒原料。朝天椒的辣椒素含量較高，含籽較多。因此，朝天椒可作為提取辣椒素的原料，也較適宜用來制粉、制辣椒油和火鍋底料類調味料[38]。品種特性是造成辣椒產品品質差異的的首要因素，加工品種的選擇會直接影響到產品品質的均一性和穩定性，因此擁有科學的選料依據對辣椒生產企業而言顯得至關重要。近年來，多元統計分析法成為評價辣椒資源的有效途徑。高佳等[39]對10個線椒品種的主要品質指標進行隸屬函數分析和聚類分析篩選出品質最優的品種為紅冠4號，為線椒加工品種輔助選擇提供理論依據。聶楚楚等[40]利用聚類分析將57份辣椒材料劃分為四大類群，通過主成分分析結果將6個農藝性狀轉化為3個主成分，為辣椒資源分類提供了一定的數據依據。

本研究采用多元分析方法對12個辣椒品種的16個品質指標進行測定與分析，結果表明11個指標的變異系數均大于10%，其中辣椒素含量的變異系數最大，為76.104%，說明12個樣品間辣度指標差異較大，與高佳等[39]和劉宇鵬等[41]的研究結果一致，由此可知，這些品種的品質性狀具有豐富的遺傳多樣性；隸屬函數結果表明12份辣椒的綜合品質之間存在較大差異。采用主成分分析法提取出四個主成分，累計貢獻率達到88.369%，得到綜合評分排名前五的辣椒XB-12（紅素三號）、XH-2（長線1號）、XH-3（紅安6號）、XB-11（聚源5號）和XB-9（紅龍23）。經聚類分析，評定指標和辣椒品種均被聚為4類，R型聚類反映出影響干辣椒品質的重要指標包含單果重、辣椒紅素、脂肪、維生素C含量和a*；Q型聚類中，第一類包括紅龍13、紅龍23、裕紅113、聚源5號紅安6號，第二類包括線椒10號和長線1號，第三類包括朝地椒、大葉朝天椒和泰星4號，第四類包括紅素三號。經綜合分析，發現線椒的可溶性糖和粗脂肪含量較高，適宜做發酵辣椒醬、辣椒絲和油辣椒的原料，朝天椒的辣椒素含量較高，適宜提取辣椒堿，也可作為制粉、辣椒油等調味料的原料。板椒的產量和ASTA色度較高，適宜辣椒紅色素的提取。12份辣椒中品質最優、最適宜制干的辣椒為紅素三號。本研究旨在辣椒加工時品種的選擇提供可靠依據，也可在一定程度上促進新疆辣椒資源合理配置。后續研究可通過增加更多的測定指標來提高篩選的準確性。