不同種質花椒果皮風味物質測定與評價

摘要［目的］分析韓城花椒試驗站參試花椒種質風味物質含量的差異性，并進行綜合評價，為當地篩選花椒優異種質。［方法］以陜西韓城花椒試驗站收集的15個花椒種質為試驗材料，通過測定花椒果皮主要風味物質揮發油和麻味物質的含量與組成成分，對比分析不同種質花椒的差異性。通過綜合評價，初選適宜當地栽培的優良花椒種質。［結果］區試的15個種質花椒果皮揮發油和麻味物質含量差異明顯，其中揮發油含量最高的是萊蕪大紅袍（ZB7），為40.04mL/kg；麻味物質含量最高的是林州大紅袍（ZB10），為87.813mg/g。在麻味物質組分中羥基-α-山椒素貢獻最大，為93.2%，是花椒麻味的主要成分。通過綜合評分和聚類分析，評選出了ZB10（林州大紅袍）、ZB3［韓城大紅袍（優株）］、ZB4（韓城無刺）和ZB6（臨沂小花椒）這4個花椒種質為當地初選的優良花椒種質。ZB7、ZB14（貴州油椒）和ZB1（仡佬無刺花椒）這3個種質可作為單項優異種質，進行定向培育。［結論］該研究為后期花椒良種選育奠定基礎。

關鍵詞花椒；揮發油；麻味物質；含量測定；品質評價

中圖分類號TS264.3"文獻標識碼A"文章編號0517-6611（2025）01-0184-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.038

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

DeterminationandEvaluationofFlavorSubstancesinthePeelsofDifferentGermplasmsof"Zanthoxylumbungeanum"Maxim

WANGYu-hui，LIBo-tong，CHENLeietal

（CollegeofForestry，NorthwestAamp;FUniversity，Yangling，Shaanxi712100）

Abstract［Objective］Toanalyzethedifferencesinflavorsubstancecontentofthetested"Zanthoxylumbungeanu"germplasmattheHancheng"Z.bungeanum"ExperimentalStation，andconductacomprehensiveevaluationtoscreenexcellent"Z.bungeanum"germplasmforthelocalarea.［Method］Using15"Z.bungeanum"germplasmscollectedfromtheHancheng"Z.bungeanum"ExperimentalStationinShaanxiProvinceasexperimentalmaterials，thecontentandcompositionofthemainflavorsubstancesvolatileoilandhempflavorsubstancesintheskinof"Z.bungeanum"weremeasured，andthedifferencesindifferentgermplasmof"Z.bungeanum"werecomparedandanalyzed.Throughcomprehensiveevaluation，selectexcellent"Z.bungeanum"germplasmsuitableforlocalcultivation.［Result］Amongthe15"Z.bungeanum"germplasmstestedintheregion，thereweresignificantdifferencesinthecontentofvolatileoilandhempflavorsubstancesinthefruitpeelof"Z.bungeanum.Amongthem，LaiwuDahongpao（ZB7）hadthehighestcontentofvolatileoil（40.04mL/kg）;thehighestcontentofhempflavorsubstancewasLinzhouDahongpao（ZB10），withaconcentrationof87.813mg/g.Inthecomponentsofhempflavoredsubstances，hydroxy-α-coumarincontributesthemost，accountingfor93.2%，andwasthemaincomponentof"Z.bungeanum"hempflavor.Throughcomprehensivescoringandclusteranalysis，four"Z.bungeanum"germplasms，ZB10（LinzhouDahongpao），ZB3（HanchengDahongpao（superiorplant）），ZB4（HanchengWuthorn）andZB6（LinyiXiaohuajiao），wereselectedasexcellent"Z.bungeanum"germplasmsforlocalpreliminaryselection.ZB7，ZB14（Guizhouoilpepper）andZB1（Gelaopricklyash）germplasmcouldbeusedassingleexcellentgermplasmfortargetedcultivation.［Conclusion］Thisstudylaysthefoundationforthelaterbreedingofhigh-qualitySichuanpeppervarieties.

Keywords"Zanthoxylumbungeanum"Maxim;Volatileoil;Hempflavorsubstances;Contentdetermination;Qualityevaluation

基金項目西北農林科技大學試驗示范站（基地）科技創新與成果轉化項目“花椒種質評價及良種選育研究”（TGZX2021-8）。

作者簡介王玉輝（1999—），男，山西大寧人，碩士研究生，研究方向：經濟林栽培。*通信作者，副研究員，碩士，碩士生導師，從事經濟林栽培研究。

花椒是蕓香科花椒屬（ Zanthoxylum "L.）植物，因果皮富含麻味素和芳香油等風味物質，而具有麻香味，是人們非常喜食的調味品，位列調料“十三香”之首，在我國餐飲和食品加工業有十分重要的作用。花椒耐旱喜光，適應性強，栽培價值高?；ń饭?、枝葉及根徑中均富含揮發油、脂肪酸、酰胺和生物堿等化學成分^［1］。其中山椒素等酰胺類物質是花椒果皮中的主要麻味成分，而揮發油是其主要的香氣成分，麻味物質和揮發油含量是反映花椒果皮內在品質優劣的主要指標^［2］。

花椒主產我國，面積和產量均居世界首位。陜西韓城是我國花椒的主要產區，栽培面積3.67萬hm年產干花椒3萬t，產值30多億元，被中國經濟林協會譽為“中國花椒之都”。韓城花椒栽培品種以韓城大紅袍為主，栽培歷史悠久，但由于長期以來的粗放管理，種子重復繁殖，使花椒品種單一、良種匱乏、品質退化，嚴重制約當地花椒產業的高質量發展。

為了培育當地適宜的花椒優良品種，在韓城花椒試驗示范站收集全國各地花椒特異種質，進行區域栽培試驗。該試驗是以韓城花椒試驗站栽培的不同花椒種質的果皮材料為研究對象，采用水蒸氣蒸餾法結合氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）、高效液相色譜法（HPLC），對試驗的不同花椒種質果皮揮發油和麻味物質的成分及含量進行鑒定分析，并以揮發油和麻味物質的含量為評價指標，通過綜合得分、聚類分析等方法，篩選表現優異的花椒種質，為后期花椒良種選育奠定基礎。

1材料與方法

1.1材料來源

該試驗材料來自2016年從全國各地收集的花椒種質苗木，在陜西韓城花椒試驗示范站進行區域栽培試驗。2022年8月，采集成熟后不同種質的花椒果皮，及時曬干、去籽、去雜。將干凈果皮使用粉碎機粉碎成花椒粉，過40目篩，常溫保存，以備測試分析?；ń贩N質名稱及編號如表1所示。

1.2試驗方法

1.2.1花椒果皮揮發油提取。

采用水蒸氣蒸餾法提取花椒中揮發油，30.0 g花椒粉和300 mL超純水蒸餾2 h，等精油界面穩定后讀數，收集的揮發油用無水硫酸鈉干燥^［3］。按以下公式計算出樣品中花椒揮發油的含量。

揮發油含量（mL/kg）=揮發油體積（mL）/樣品取樣量（g）×1000

1.2.2花椒果皮揮發油成分測定。

使用正己烷稀釋花椒揮發油10倍，采用氣質聯用技術對揮發油成分進行鑒定和含量檢測^［4］，進樣體積為10 μL。

參考馬堯^［5］采用的氣相色譜和質譜條件，得到揮發油成分圖譜，依據國家標準與技術研究所質譜庫（NIST）和文獻報道^［6-7］初步鑒定揮發性成分，使用面積歸一化法，得出揮發油中相對豐富度較高的化學成分的相對含量。

1.2.3花椒果皮麻味物質含量測定。

采用超聲波提取方法提取花椒中的麻味物質，稱量1g樣品，加入20mL甲醇進行萃取，搖勻水浴超聲0.5h，將上清液轉移至50mL容量瓶中，再次加入15mL甲醇，超聲0.5h，移取上清液，加入甲醇定容，轉移至離心管，3000r/min離心10min，過濾（0.22μm膜），將其注入進樣瓶中，待測。

HPLC色譜條件：色譜柱為AglientZBRBAXSB-C18（4.6mm×250mm，5μm）；以甲酸乙腈-甲酸水為流動相梯度洗脫（A為甲酸乙腈，B為甲酸水）。梯度程序：0min，35%A；0～30min，35%～75%A；30～35min，75%～90%A。洗脫流速0.8mL/min，柱溫25℃，檢測波長270nm，進樣量10μL，時間35min。

將待測溶液注入高效液相色譜儀中進行測定，得到樣品溶液在波長270nm處的峰面積，然后根據建立的標準曲線得出線性方程，并求出不同種質花椒麻味物質的含量。

2結果與分析

2.1花椒果皮揮發油含量差異性分析

對花椒果皮揮發油成分進行GC-MS分析，經儀器所配置的譜庫進行檢索，花椒精油中揮發性成分的相對含量經數據處理系統按峰面積歸一化法計算得出。

從表2可以看出，不同種質花椒果皮揮發油含量差異明顯。其中含量最高的是ZB7，為40.04mL/kg，含量最低的是ZB5，僅為15.00mL/kg，前者是后者的2.67倍。根據中華人民共和國林業行業標準《花椒質量等級》（LY/T1652—2005），花椒揮發油含量達到一級以上的有ZB7、ZB1、ZB3、ZB10、ZB8、ZB6和ZB4這7個花椒種質，它們與其余花椒種質揮發油含量差異性均達到顯著水平，有良種選擇潛力。

2.2花椒果皮揮發油組成成分分析

從表3可以看出，揮發油中檢測出的成分主要為醇類、烯類、酮類?；ń饭]發油主要共有成分為芳樟醇、β-月桂烯、α-蒎烯、β-羅勒烯。芳樟醇和檸檬烯等成分是常用的香精香料，在日常生活中廣泛添加于食品、飲料、洗滌劑等^［6］，是非常重要的添加劑。芳樟醇不僅具有抗菌、殺蟲、鎮痛、抗焦慮、鎮靜催眠、抗炎、抗腫瘤的作用^［7］，而且在抑制大腸桿菌方面展現出顯著的抑菌效果^［8］。

區試的15個花椒種質中芳樟醇相對含量較高的有ZB8、ZB2和ZB13，分別為4.07%、3.83%和3.18%；檸檬烯相對含量較高的有ZB6、ZB10和ZB14，相對含量分別為31.30%、27.70%和26.89%。同一組分相對含量在不同種質之間差異較大，如ZB7中檜烯的相對含量達到了37.57%，ZB5中檜烯含量僅為1.65%，前者是后者的近23倍，差異十分顯著。

其他成分相對含量較高的花椒種質：β-月桂烯相對含量較高的有ZB1和ZB13，分別為10.37%和9.42%；松油烯相對含量較高的有ZB10和ZB14，分別為4.24%和4.07%；β-羅勒烯相對含量較高的有ZB11和ZB14，分別為11.26%和4.60%；反式-β-羅勒烯相對含量較高的有ZB2和ZB10，分別為13.13%和6.39%；胡椒酮相對含量較高的有ZB6和ZB8，分別為6.36%和6.34%；吉馬烯相對含量最高的是ZB1為9.35%；（+）-α-松油醇相對含量最高的是ZB1為6.70%；4-松油醇相對含量較高的有ZB10和ZB14，分別為11.04%和10.13%；β-欖香烯相對含量較高的有ZB12和ZB13，分別為4.23%和4.69%。這些不同花椒種質不同成分含量的差異性可為花椒特異種質培育和選擇提供依據。

2.3花椒果皮麻味物質含量分析

2.3.1花椒果皮麻味物質主要組分標準曲線的建立。

花椒果皮麻味物質主要成分為羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素和羥基-γ-山椒素，通過對這3種羥基山椒素的標品設置不同梯度的濃度，建立線性方程，來測定樣品麻味物質主要成分含量，以確定花椒麻味物質總含量^［9］。

稱取羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素和羥基-γ-山椒素對照標品，將其溶解于甲醇中，先過濾，稀釋至質量濃度分別為0.01、0.02、0.03、0.05、0.10和0.15mg/mL共6個梯度，依次將樣品溶液注入高效液相色譜儀中，測定羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素和羥基-γ-山椒素對照品溶液的峰面積，以其質量濃度為縱坐標、峰面積為橫坐標繪制標準曲線，進行線性回歸，得到回歸方程，且各回歸方程的相關系數（R2）均大于0.95（表4），說明不同花椒品種的麻味物質線性關系良好。因此，根據線性方程，可以確定不同種質花椒果皮麻味成分羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素和羥基-γ-山椒素的含量，最后計算出不同種質花椒果皮麻味物質總含量。

2.3.2花椒果皮麻味物質含量差異性分析。

從表5可以看出，15個花椒種質的果皮麻味物質含量平均為56.683mg/g，而且不同種質間麻味物質總含量差異明顯。麻味物質含量最高的是ZB10，為87.813mg/g；含量最低的是ZB僅為19.626mg/g，前者是后者的4.47倍，差異顯著。其中ZB10、ZB3、ZB4、ZB14和ZB6這5個種質麻味物質總含量較高，均大于77.000mg/g，表現較好，有選擇潛力。其余花椒種質的麻味物質均小于70.000mg/g，表現較中庸或較差，選擇潛力小。

2.3.3花椒果皮麻味物質組分分析。

羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素和羥基-γ-山椒素是花椒果皮主要的麻味物質。從表5可以看出，不同種質花椒果皮中3類山椒素含量差異明顯，其中ZB10、ZB3和ZB4花椒種質中羥基-α-山椒素和羥基-β-山椒素的含量均顯著高于其他種質。ZB10的羥基-α-山椒素含量和羥基-β-山椒素含量均最大，表明ZB10的麻味強度最高。而ZB5的羥基-γ-山椒素含量最高，為0.790mg/g。

花椒果皮麻味物質總量主要由羥基-α-山椒素貢獻，平均貢獻率為93.2%，羥基-β-山椒素平均貢獻率為6.3%，羥基-γ-山椒素平均貢獻僅為0.5%。Tokita等^［10］研究發現，羥基-α-山椒素和羥基-β-山椒素可能通過促進5-羥色胺和前列腺素E2等的分泌，從而促進腸道平滑肌細胞的收縮。Kono等^［11］研究表明，α-山椒素具有改善克羅恩?。–rohn’s disease）大鼠結腸微血管循環障礙的作用；α-山椒素結構不穩定，在正常儲存條件下容易發生異構化、水解和氧化，在較低溫度下更穩定。李焰梅等^［12］研究表明，γ-山椒素能改善鏈脲佐菌素誘導的糖尿病模型鼠血糖、血脂和蛋白質代謝紊亂，是治療I型糖尿病的候選藥物。不同類型山椒素，除了食用以外，還具有特異的醫用價值。篩選具有特異類型山椒素含量較高花椒種質用于醫藥開發也具有重要的實用價值。

2.4花椒優良種質評價

2.4.1綜合評價。

采用熵權法確定不同種質花椒果皮揮發油和麻味物質的權重，結合線性加權法得出綜合得分。通過數據分析花椒果皮揮發油權重為0.425，麻味物質權重為0.575，麻味物質權重大于揮發油權重，說明花椒的麻味物質對果實品質的影響更大。根據權重求出花椒不同種質的綜合得分，評分越高，果實的品質越好。根據綜合得分，評選出得分前30%的花椒種質，其中ZB10（林州大紅袍）、ZB3［韓城大紅袍（優株）］、ZB4（韓城無刺）、ZB6（臨沂小花椒）、ZB7（萊蕪大紅袍）綜合得分較高，分別為0.857、0.829、0.793、0.774、0.730，說明這5個種質花椒的品質更好。

2.4.2聚類分析。

聚類分析可以用來更好地理解不同種質資源花椒分類問題，通過聚類還可以觀察不同種質資源的差異。用花椒果皮揮發油和麻味物質的含量作為變量，采用系統聚類法對15個花椒樣品進行聚類分析，結果見圖1。從圖1可以看出，類間距為10時，15個種質花椒可聚為5類：ZB14、ZB6、ZB10、ZB4、ZB3為一類；ZB9、ZB15、ZB8、ZB7為第二類；ZB13、ZB5為第三類；ZB11、ZB12、ZB2為第四類；ZB1為單獨一類。

從表6可以看出，I類花椒種質，麻味物質和揮發油含量均值均較大，是良種選育的首選類型；Ⅱ類種質，花椒麻味物質和揮發油含量均值表現中庸，后面可從抗性等方面繼續進行綜合觀測；Ⅲ類種質，麻味物質含量中等偏下水平，揮發油含量最低，表現較差，可以予以淘汰；IV類種質，麻味物質和

揮發油含量均較低，也不適宜于當地栽培；V類花椒種質比較特殊，揮發油含量最高，而麻味物質含量最低，可以作為特異種質予以保留，可以為花椒精油提取的加工企業培育高揮發油的花椒品種。因此，通過聚類分析初步篩選出，I類的ZB14、ZB6、ZB10、ZB4、ZB3花椒種質和V類的ZB1種質為花椒優良種質，可以進行進一步選育研究。

3結論與討論

我國花椒資源豐富，揮發油和麻味物質作為花椒最重要的品質指標，化學成分多樣且具有巨大的開發價值，是花椒種植、產品開發、良種選育的關鍵指標。該研究測定和分析了韓城試驗站不同種質花椒果皮揮發油的含量和成分以及麻味物質含量。通過綜合分析2個品質指標評分得出：ZB10、ZB3、ZB4、ZB6和ZB7的得分較高，說明這5個種質的花椒果皮揮發油和麻味物質的含量高于其他花椒種質，風味物質含量豐富，品質較好。

通過聚類分析，I類種質ZB14、ZB6、ZB10、ZB4和ZB3這5個種質花椒果皮揮發油和麻味物質的含量較高，表現較好。與綜合評分選擇方法相比，ZB10（林州大紅袍）、ZB3［韓城大紅袍（優株）］、ZB4（韓城無刺）、ZB6（臨沂小花椒）這4個花椒種質，是2種方法選擇都是比較好的，可以作為當地花椒良種選育的備選材料。評分法選擇的Z7（萊蕪大紅袍）揮發油含量高，而麻味素含量中等；聚類選擇的Z14（貴州油椒）麻味物質含量較高，而揮發油含量中等；聚類分類中V類種質ZB1（仡佬無刺花椒）揮發油含量高，而麻味物質含量低；這3個品種可以作為進一步觀察，通過定向育種，培育單項優良的花椒品種。

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