辣椒及辣椒制品中辣椒素類物質檢測方法優化

唐毅，王艷，周鑫，趙欠，梁亞男，張麗*

1.重慶火鍋調味品及菜品工程技術中心（重慶 401336）；2.重慶德莊農產品開發有限公司（重慶 401336）

辣椒作為辣椒制品的主要原料，其在辣椒制品中主要提供辣椒素類物質[1]，辣椒素類物質含量的高低直接決定辣椒制品的辣度的高低。羅金鳳等[2]研究辣椒中辣椒素的穩定性，結果發現辣椒素在150 ℃以下是穩定的；周細軍等[3]研究影響辣椒堿在堿性、酸性等環境中的變化，結果發現辣椒堿在此等環境下均為穩定。以上兩位在驗證辣椒堿穩定的檢測方法均是國家標準，分別為GB/T 21266—2007《辣椒及辣椒制品中辣椒素類物質測定及辣度表示方法》[4]和NY/T 1381—2007《辣椒素的測定 高效液相色譜法》[5]，此兩種方法均采用高效液相色譜儀檢測辣椒素含量，此方法檢測結果準確，但存在樣品預處理繁瑣且耗時長和上機檢測時間長的問題。文章通過優化預處理方法和優化檢測時間，旨在縮短預處理和檢測時間、提高辣椒及辣椒制品的辣椒素含量的檢測效率。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

LX-10A 500克多功能粉碎機（上海江信科技有限公司）；超聲波清洗儀（寧波新芝生物科技股份有限公司）；M1-L213C微波爐（廣東美的廚房電器制造有限公司）；高效液相色譜儀：DGU-20A在線真空脫氣系統、SIL-20A自動進樣器，RF-20A熒光檢測器，labsolution LC workstationVer.5SingleLC色譜工作站（島津儀器有限公司）；電子分析天平（感量0.000 1 g，上海瞬宇恒平科學儀器有限公司）；0.45 μm有機微孔濾膜（天津市津騰實驗設備有限公司）。

1.2 材料與試劑

辣椒（艷椒、小椒、印度椒，市售）；辣椒制品（火鍋底料，市售）；甲醇（HPLC）、四氫呋喃（HPLC）：成都市科龍化學品有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 優化高效液相色譜儀檢測時間

高效液相檢測儀的檢測辣椒素的所需要的時間為30 min[1]，對高效液相色譜儀的柱溫箱進行調整，由原來要求的30 ℃調整到35 ℃，提前出峰的時間，同時常規的流動相的比例為甲醇與水7∶3（V/V），因此對流動相比例進行調整，達到辣椒素和二氫辣椒素提前出峰的目的。擬定甲醇與水的體積比9∶1，8∶2，0.85∶0.15，0.78∶0.22，0.75∶0.25和0.78∶0.22。

1.3.2 利用微波預處理辣椒原料

1) 采用微波的低火處理辣椒原料，處理時間為3，6和9 min，提取完成后與標準方法處理的辣椒素原料進行對比，驗證其提取效率。

2) 采用微波的中火處理辣椒原料，處理時間為3，6和9 min，提取完成后與標準方法處理的辣椒素原料進行對比，驗證其提取效率。

1.3.3 利用超聲聯合微波提取方式優化處理時間

采用60 ℃超聲提取5，10和15 min，再進行微波低火提取6 min，預處理后上設備檢測辣椒素含量，同時與正常的提取方法的檢測的辣椒素含量進行對比，驗證其準確率。

2 結果與分析

2.1 優化高效液相色譜儀檢測時間

2.1.1 通過調整柱溫箱的溫度，優化辣椒素及二氫辣椒素的保留時間

將國家標準方法中的柱溫箱設定的溫度由原來的30 ℃，提高到35 ℃，其辣椒素及二氫辣椒素保留時間圖譜如圖1和圖2所示。

圖1 柱溫箱35 ℃辣椒素標準品保留時間圖譜

圖2 柱溫箱30 ℃辣椒素標準品保留時間圖譜

如圖1和圖2所示：柱溫箱35 ℃時，辣椒標準品素保留時間為8.111 min，二氫辣椒素標準品的保留時間為10.636 min；柱溫箱30 ℃時，辣椒素標準品保留時間為11.799 min，二氫辣椒素標準品保留時間為16.482 min。所以，提高柱溫箱的溫度能夠有效地提前辣椒素和二氫辣椒素的保留時間，提高溫度到35 ℃能夠將辣椒素的保留時間提前24%，二氫辣椒素的保留時間提前28%。

2.1.2 調整流動相比例，優化辣椒素及二氫辣椒素的保留時間

常規的流動相的比例為甲醇與水0.7∶0.3（V/V），因此對流動相比例進行調整，達到縮短辣椒素和二氫辣椒素保留時間的目的。擬定甲醇與水體積比0.9∶0.1，0.8∶0.2，0.85∶0.15，0.78∶0.22，0.75∶0.25，0.78∶0.22，結果如圖3～圖8所示。

圖3 甲醇-水0.9∶0.1（V/V）時間圖譜

圖4 甲醇-水0.85∶0.25（V/V）時間圖譜

圖5 甲醇-水0.8∶0.2（V/V）時間圖譜

圖6 甲醇-水0.78∶0.22（V/V）時間圖譜

圖7 甲醇-水0.75∶0.25（V/V）時間圖譜

圖8 甲醇-水0.73∶0.27（V/V）時間圖譜

如圖3～圖8和表1所示，通過調整不同的流動相體積比，其辣椒素和二氫垃圾辣椒素的出峰時間也會做相應的變化。為了將辣椒素和二氫辣椒素完全徹底地分離開，最終選擇流動相甲醇-水0.73∶0.27（V/V），此時二者的出峰保留時間差值為3.281 min，且出峰時間比常規的出峰時間提前4 min左右，整體時間要比常規的30 min，節約8 min，即22 min便可以完成樣品檢測。

2.2 利用微波預處理辣椒原料以及辣椒制品，優化預處理時間

2.2.1 利用微波低火預處理辣椒原料以及辣椒制品，優化預處理時間

利用微波的低火處理辣椒原料以及辣椒制品，辣椒制品中火鍋底料（牛油產品）炒制時先將牛油融化，并在130 ℃炒制[6]，炒制過程中辣椒素類物質穩定。樣品取樣：辣椒原料稱取2 g，辣椒制品稱取3 g，放在250 mL的三角瓶中，加入40 mL的提取液（甲醇-四氫呋喃1∶1，V/V）處理時間為3，6和9 min，提取完成后與標準方法處理的辣椒素原料進行對比，驗證其提取效率。其檢測結果如表2所示。

表2 利用微波低火提取辣椒素在不同處理時間下提取的辣椒素含量

利用微波在低火中對辣椒原料和辣椒制品進行微波提取，結果如表2所示。在3 min時，小椒的辣椒素含量與標準方法下檢測的相對標準偏差為32.7%，艷椒為13.6%，印度椒為10.8%，辣椒制品為12.1%；在6 min時，小椒的辣椒素含量與標準方法下檢測的相對標準偏差為19.3%，艷椒為8.6%，印度椒為7.6%，辣椒制品為7.8%；在9 min時，小椒的辣椒素含量與標準方法下檢測的相對標準偏差為23.4%，艷椒為10.9%，印度椒為6.4%，辣椒制品為9.8%。綜上所述，在微波處理6 min時，提取效果最好，而9 min提取效果要弱于6 min，原因是長時間的微波提取會使試劑揮發加快，導致檢測值降低。

2.2.2 利用微波中火預處理辣椒原料以及辣椒制品，優化預處理時間

利用微波的中火處理辣椒原料以及辣椒制品，將辣椒原料和稱取2 g，辣椒制品稱取3 g，放在250 mL的三角瓶中，加入40 mL的提取液（甲醇-四氫呋喃1∶1，V/V），處理時間為3，6和9 min，提取完成后與標準方法處理的辣椒素原料進行對比，驗證其提取效率。其檢測結果如表3所示。

表3 利用微波中火提取辣椒素在不同處理時間下其提取的辣椒素含量

利用微波在中火中對辣椒原料和辣椒制品進行微波提取，結果如表3所示。在3 min時，小椒的辣椒素含量與標準方法下檢測的相對標準偏差為34.3%，艷椒為15.3%，印度椒為9.5%，辣椒制品為18.1%；在6 min時，小椒的辣椒素含量與標準方法下檢測的相對標準偏差為23.7%，艷椒為11.1%，印度椒為9%，辣椒制品為12.1%；在9 min時，小椒的辣椒素含量與標準方法下檢測的相對標準偏差為21.5%，艷椒為16.9%，印度椒為7.2%，辣椒制品為15%。綜上所述，在中火提取過程中，提取液爆沸嚴重，導致提取液溢出三角瓶外，導致辣椒素含量檢測值下降。

綜合2.2.1小節和2.2.2小節，最佳的微波提取條件是低火、提取時間6 min。

2.3 利用超聲提取聯合微波提取方式優化處理時間

采用超聲提取時間5，10和15 min，結合2.2.1小節和2.2.2小節的結論，在微波低火提取6 min，預處理后上設備檢測辣椒素含量，同時與正常的提取方法的檢測的辣椒素含量進行對比，其檢測結果如表4所示。

表4 不同超聲提取時間結合微波提取后樣品的辣椒素含量

將樣品放置在超聲波提取儀中分別提取5，10和15 min后在放置在微波爐中低火提取6 min，預處理后上設備檢測辣椒素含量，結果如表4所示。超聲提取聯合微波提取后，其辣椒素的檢測結果與單獨的微波提取檢測結果進一步得到提升，與標準檢測方法的檢測結果更接近。超聲提取5 min加微波低火提取6 min小椒的辣椒素含量與標準方法下檢測的相對標準偏差為14.4%，艷椒為9.7%，印度椒為6.9%，辣椒制品為10.9%；超聲提取10 min加微波低火提取6 min小椒的辣椒素含量與標準方法下檢測的相對標準偏差為7.7%，艷椒為6.3%，印度椒為5.1%，辣椒制品為6.2%；超聲提取15 min加微波低火提取6 min，小椒的辣椒素含量與標準方法下檢測的相對標準偏差為11.4%，艷椒為8.6%，印度椒為5.3%，辣椒制品為7.3%。通過對比，超聲提取10 min加微波低火提取6 min的組合為最優的組合，其檢測結果與標準方法的檢測結果的相對標準偏差（SRSD）均＜10%，說明此檢測方法可行。同時，預處理只需要16 min就可以完成提取，且是一次添加試劑，相比標準方法50 min提取和3次添加試劑，大大節約了時間，提高了檢測效率。

3 結論

辣椒作為辣椒制品的主要原料，其應用量巨大，但其辣椒素含量的檢測預處理繁瑣且時間長。此研究方法首先通過調整高效液相設備的柱溫箱，將原來的柱溫30 ℃提高到35 ℃，能夠將辣椒素的保留時間提前24%，二氫辣椒素的保留時間提前28%。其次優化了流動相的比例，將原來的甲醇-水7∶3（V/V）優化到0.73∶0.27（V/V），將辣椒素和二氫辣椒素的保留時間提前近4 min。再次通過將超聲提取和微波的提取的方式結合起來，一次性添加試劑40 mL，提取時間由原來的50 min縮短到16 min，經過檢測，此提取方式與標準的檢測方法的結果相比，其相對標準偏差（SRSD）均小于10%，說明此方法可行。通過優化檢測方法和樣品的預處理方式，提高了辣椒和辣椒制品的辣椒素的檢測效率，為辣椒素及辣椒制品企業的產品連續生產，打下基礎。