辣椒素類物質研究進展精

1、辣椒雜志(季刊2005年第4期辣椒素類物質研究進展戴雄澤1,2劉志敏1(1湖南農(nóng)業(yè)大學湖南長沙4101282湖南省蔬菜研究所湖南長沙410125辣椒(Capsicum annunm L是茄科辣椒屬的多年生或一年生作物 ，2n=24。原產(chǎn)中、南美洲、墨西哥、秘魯?shù)鹊兀?492年哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸后傳人歐洲。17世紀，辣 椒傳入東南亞各國，明朝末年引人中國。辣椒富含維生素 C、維生素A、胡蘿卜素 等多種營養(yǎng)物質，并有芬芳的辛辣味，是一種重要的世界性蔬菜，世界上有近3/4的人 口經(jīng)常食用辣椒和辣椒制品。辣椒獨有的辛辣成分辣椒素及同系物，以其獨特的理化性質，廣泛應用在加工、食品餐飲、醫(yī)藥工業(yè)、飼料工業(yè)等

2、領域。目前對 辣椒素類物質的研究較多，本文綜述辣椒素類物質近期研究進展。1國內外研究現(xiàn)狀1.1辣椒素及同系物P. A.Bucholtz (1816首先發(fā)現(xiàn)辣椒中的辛辣味能夠用有機溶劑浸染分離，1846年L.T.Thresh報道分離出辣椒素晶體，并命名為辣椒素,1878年匈牙利醫(yī)學家Endre Hogyes也分離出辣椒素。1930年,E.Spath和F.S.Darling首次合成了最辣 的混合物。Kosuge 和 Inagaki、D.J.Bennet等人利用色譜、核磁共振等手段詳細分析了辣椒辛辣物質的化學組成后發(fā)現(xiàn)：天然辛辣物質是 由一系列同類物組成，它們的結構和性質與辣椒素非常相似，稱為辣椒素

3、類物質 (Capsaicinoids現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有14種類似物，已定性和分離出了 6種不同的辣椒素同系 物和一種用于標定辣椒素含量的合成物。辣椒素分子式為C 18H 27NO 3,化學結構式為 H 3CO (HO -C 6H 3-CH 2-NH -CO-(CH 24CH =CHCH(CH 32,屬酰胺類化合 物。辣椒素同系物結構類似辣椒素，化學結構通式為H 3CO (HO -C 6H 3-CH 2-NH-CO-R，同系物間R基不同。辣椒素類物質主要由69%辣椒素(capsaicin、22%二氫辣椒素(dihydrocapsaicin 和7%的降二氫辣椒素(nordi-hydrocapsaicin、

4、1%高二氫辣椒素(homodihydrocapsaicin 1%高辣素 (homcapsaicin組成。Georgia 大學研究員 Anna收稿日期:2005-10-02作者簡介:戴雄澤(1964-,男，研究員，在讀博士 ,主要從事辣椒新品種選育及加工技 術研究Abstract Con stitue nts and characters of the capsaic ino ids are in troduced in the paper.Rece nt adva nces in the matter's researchsuch as its metabolism,c ontent

5、cha nge among differe nt capsicum (peppervarieties or duri ng the pepper's differe nt growth stages are reviewed.A nd its product developme nt in future is also prospected.Key w ordsCapsicum (chili,hot,pepepers;capsaic in Scovtille heat un it(SHUD ai X i on gze 1、2L i u Z hi m i n 1(1H unan A gr

6、i cul t ural U ni versi t yC hangsha410128(2H unan V eget able R esearch I nst i t ut e C hangs ha 410125Rece nt Adva nces in Capsaic ino ids Research摘要本文介紹了辣椒素類物質的種類及其特性，并就國內外在辣椒素類物質方 面的研究進展，如辣椒素類物質的代謝，不同辣椒品種和不同生長期間辣椒素物質含 量的變化等進行了綜述。亦簡述了辣椒素類產(chǎn)品今后的發(fā)展方向。關鍵詞辣椒;辣椒素;辣度專題綜述辣椒雜志(季刊2005年第4期Kewska和John Power

7、s用品嘗的辦法，比較最辣的合成辣椒素類物質 VNA和 四種自然辣椒素類物質后認為：降二氫辣椒素低度辣味，其次是高二氫辣椒素，最辣的 辣椒素類物質為辣椒素和二氫辣椒素。我國學者郭建明等(1998認為辣椒素辣味最強(75%,與二氫辣椒素共占辣椒所含辣味物質的90%以上，其余同系物僅占少量，按其含量高低依次是降二氫辣素(NDC、高二氫辣素(HDC和高辣素(HC。最近，在甜椒 果實中發(fā)現(xiàn)兩種無辣味的類辣椒素物質辣椒素酯(Capsiate和二氫辣椒素酯(Dihydrocap-siate。辣椒素純品呈單斜長方形片狀無色結晶，熔點65C沸點210C 220C ,易溶于乙 醇、乙醚、苯以及氯仿，微溶于二硫化碳

8、。1.2辣椒素類物質的代謝辣椒素是由香草基胺和支鏈脂肪酸兩部分組成。香草基胺部分是由芳香族氨基 酸苯丙氨酸衍生而來，支鏈脂肪酸部分則是由纈氨酸衍生而來。參與辣椒素合成途 徑中目前已知的酶有：苯丙氨酸裂解酶、肉桂酸水解酶、對香豆酸水解酶、咖啡酸 轉甲氧基酶和辣椒素合成酶，其中辣椒素合成酶是辣椒素合成中的關鍵酶，位于果實 胎座表皮細胞的液泡膜上，反應的最適pH值約為9.0。辣椒素合成的酚類前體物有 對香豆酸、苯丙氨酸、咖啡酸、3-甲氧基-4-羥基肉桂酸、香草醛等。辣椒素的降解主要是通過辣椒果實中過氧化酶氧化而完成的。Bernal等（1993研究發(fā)現(xiàn),辣椒素在過氧化酶的作用下，轉化為其他次生物質，降

9、低辣椒果實中辣椒素 的含量。他進一步研究發(fā)現(xiàn)過氧化酶特別是堿性過氧化酶同工酶B6與辣椒素共存于胎座表皮細胞的液泡中，它能強烈氧化辣椒素及其酚類前體物。Berni等（1995用 凝膠滲透層析柱分析了過氧化物酶氧化辣椒素的產(chǎn)物特性。結果表明：辣椒素的氧化產(chǎn)物主要有5,5-二辣椒素聚合體,4,-0-5-二辣椒素酯以及一些高度聚合的脫氫產(chǎn) 物。這些氧化產(chǎn)物都具有類木質素特性，說明在辣椒素的降解代謝中存在著氧化競 爭庫，辣椒素合成的酚類前體物在辣椒素競爭氧化中產(chǎn)生了類木質素物質，用于細胞 壁的構成。1.3品種間辣椒素類物質含量的變化Govi ndaan 1985年利用薄層層析法研究了不同來源的14個辣椒

10、品種的辣椒素類物質的含量發(fā)現(xiàn)，C.annuum L種中的變化范圍為0.05% 0.33%,C.f r ut escens 種中變化范圍在0.35% 0.85%之間。該作者同時認為，C.annuum L. var.annuum中 的品種辣椒素類物質含量變化范圍較廣，在0.07%0.63%之間，有的變化范圍甚至在0.6%1.5%之間，幾乎包括C.f r uescens小果型品種的變化范圍。Govin-daan 1986年研究表明，不同變種辣椒素類 物質中各種辣椒素同系物所占比例不同。C.a nnuum var.a nn uum中，辣椒品種的辣椒 素含量為33% 59%二氫辣椒素為30%51%，降二

11、氫辣椒素為7%15%,其他分別 為 05%。C.f r ut escens種的果實有較高的辣椒素含量(63% 77%和二氫辣椒素含量(20% 32%,其他約為10%。盡管品種間和品種內辣椒素類物質含量變化較大 ，但主要成 分的比例辣椒素/二氫辣椒素基本相同,C.annuum L種為1:1,C.f r ut escens種為2:1。Jinap(1992研究認為，辣椒素在果實中的含量極不均勻，胎 座中含量最高，果肉次之，種子中含量最低。而且不同辣椒品種的總辣椒素含量變化 非常大，大多數(shù)品種的辣椒素含量在0.2%1.0%之間。2000年12月，印度科學家稱在Assam東北的山上發(fā)現(xiàn)了世界上最辣的辣椒

12、品 種 Naga Jolokia(Capsi cum f r ut esce n辣 度為 855000Scoville Heat Un its,超過世界紀 錄最辣品種Red Savina其辣度為577000SHU,另一個最辣品種競爭者是墨西哥的 Haba nerQ1.4辣椒果實不同成熟期辣椒素類物質含量變化關于在果實成熟過程中辣椒素含量的變化方面的研究，國內外都曾有過報道，但研究結論不一致。Gov in darjan (1986研究了兩種含高辣椒素類物質的小辣椒，發(fā)現(xiàn) 在座果后21d才檢測到這些成分。辣椒素類物質至 49d迅速增加,50 70d時變緩。 Govindaan(1986另外一些研究

13、報道，高辛辣味辣椒的辣椒素類物質在開花后 20d 就能檢測到，至40d迅速增長,但在4050d,辣椒素類物質總量將減少到60%。我國 學者研究表明，隨著辣椒果實成熟，辣椒果肉及胎座中辣椒素含量的變化均是先升達 到一定咼峰后，又略有下降。一些研究表明，隨著辣椒果實成熟，辣椒素含量逐漸增加，紅熟果的辣椒素含量最 高;但也有些研究者認為，辣椒素含量先是緩慢增加，至綠熟期達到高峰后又略有下降 一般紅熟果的辣椒素含量不及綠熟果高。對于這種變化趨勢的解釋亦有分歧，一種可能是由于辣椒果實本身干物質含量后期急劇增加而造成辣椒素含量的相對降低； 另一種可能是由于辣椒素被酶降解或光氧化分解所致。辣椒素在果實中的積

14、累受到 合成與降解兩方面的共同調節(jié)。隨著果實成熟，辣椒素合成酶的活性逐漸增加至一 定高峰后又有所下降，與辣椒素的積累趨勢相似，而最近的研究發(fā)現(xiàn)，果實中的辣椒素 含量下降的同時，過氧化物酶的活性專題綜述辣椒雜志（季刊2005年第4期升高，兩者之間似乎呈現(xiàn)一種負相關，但由于過氧化物酶廣泛存在于辣椒果實的 各個部位而且受到很多因素的影響，因此關于這方面還需更深入細致的研究。1.5環(huán)境條件對果實中辣椒素類物質積累的影響辣椒素的積累與栽培環(huán)境中的光、溫、水、氣、肥等因素有密切關系。降低光 照強度，進行遮蔭栽培會使辣椒果實中的辣椒素含量下降。而將辣椒果實置于光下，則可誘導采后果實成熟中辣椒素類物質的生成，

15、由此可見光對于辣椒素的合成是必 不可少的。高溫有利于辣椒素的積累，Cheon Soon Jeon酣究發(fā)現(xiàn)夜溫25°C下辣椒 素迅速增多，而夜溫15C下辣椒素含量最低。栽培環(huán)境中 CO2的濃度也影響到辣椒 素的積累，高濃度處理的辣椒果實中的辣椒素含量最高。黃科等2002年研究認為，氮肥施用量與辣椒素含量呈明顯的直線相關，且直線斜率較大,說明氮肥施用越多，辣椒 素含量越高。磷肥水平與辣椒素含量呈較小的曲線相關，增施磷肥,辣椒素含量有微小的上升趨勢。鉀肥則與辣椒素含量呈近乎水平的直線關系，說明鉀與辣椒素含量 關系不大。劉金兵等2000年報道，無論是大棚栽培或露地栽培，供試的4個辣椒品種 從

16、青熟果到紫熟果直到紅熟果，果實中的Vc、辣椒素及干物質含量均呈增長趨勢，對 同一品種而言，露地條件下辣椒中辣椒素及干物質含量略高于大棚。1.6遺傳特性辣椒品種的遺傳特性受起源地生態(tài)環(huán)境的制約，由于不同緯度、不同海拔高度 地區(qū)的氣候條件不同，而造成了不同起源地品種辣椒果實的辣椒素含量差異很大。 從果實性狀與辣椒素含量的相關關系來看，一般認為,辣椒果大則辣味弱，果小則辣味 強。多數(shù)研究也表明辣椒含量與果實鮮樣質量之間呈極顯著負相關，而與干物質含 量呈顯著正相關。因此，大果型辣味強和小果型辣味弱的辣椒品種較難育成。蔣健 箴等（1987對辣椒素含量的配合力和遺傳力進行研究表明：辣椒素含量性狀的遺傳力

17、較高,基因加性效應占主導地位。辣椒素類物質的含量受辣椒基因、氣候條件、栽培條件和果齡的影響，環(huán)境脅迫（stress對辣椒素的形成起重要作用，育種者能選育不同辣椒素含量的品種。Bosla nd（1994認為,辣椒在脅迫條件下和不適氣候條件下生長比較辣。一些作者認 為選育加工辣椒品種,辣椒素含量變化大非常重要。Bajaij（1980研究認為,在相同的 植物中能找到很高含量的品種。1.7辣椒素類物質的測定方法（1辣椒素類物質的感覺測定 Wilbur L.Scoville （1912首次報道用感覺方法科學地測定辣椒素，并稱為Scoville Heat Test該方法的基本檢測辦法是：將檢測的樣品 在乙

18、醇中溶解，過夜（或16h后，用5%的糖溶液稀釋,由五個專業(yè)人員品嘗，確定最低的 溶液濃度。每人咽下5ml稀釋溶液，五人中有三人能感覺到辛辣味，此時溶液濃度的 倒數(shù)就是該樣品的 Scoville Heat value或 Scoville Heat Unit （SHU。Scoville Heat Test 簡單且直接，但存在一些問題:提取時間長、較主觀、重復性差、敏感度變化大、香 味對辣味的影響、心理上的預料沒有標準。Gillette等（1984報道了一個取代 Scoville Heat Test的方法。辣椒粉放入 90C的 聚山梨醇酯（polysorbate水溶液中20min,過濾,濾液在20&

19、#176;C水中稀釋，專業(yè)品嘗人員 通過與合成辣椒素的標準濃度比較，來確定辣椒提取物辛辣味的濃度。感覺估計與 分析方法（HPLC之間有較高的相關性。這種方法避免了Scoville Test的一些問題，在食品檢測中應用較多。（2儀器分析目前有很多利用儀器測定辣椒中辣椒素類物質含量的報道，如定氮測定法、比色法（Colorimetric methods、分光光度法、光譜測定法（spectrometry、薄 層層析法（thin-layer、紙色譜法（paper chromatography氣相色譜和高效液相色譜法 （gas chromatography and high-perfor-ma nee l

20、iquid chromatography（HPLC等。目前高 效液相色譜法是美國香料貿(mào)易協(xié)會的官方分析的常用方法（ASTA, 1985。隨著HPLC的發(fā)展，儀器分析辣椒素方法得到進一步的改進和簡化，如帶有電子捕獲探測 的氣相色譜法、反相低壓色譜法、高效液相色譜一氮探測器等。（3儀器分析和感覺分析的相關性 Todd等（1977做了這方面的研究，利用氣相-液 相色譜儀有效地分離和測定辣椒中不同的辣椒素類物質，同時由專業(yè)人員對這些辣 椒素類物質進行感覺檢測，其結果是:SHUX106相當于降二氫辣椒素的9.3;辣椒素的 16.1;二氫辣椒素的16.1;高辣素的6.9;高二氫辣椒素的8.1。這些結果表明

21、，利用這些 信息能估計總辣味和每種成分的濃度，因為采用氣相色譜與感觀測定具有很高的相 關性（0.95。kewska and Powers采用美國材料檢測協(xié)會（American Society of Testing M aterials ASTM的方法，檢測天然辣椒素類物質,發(fā)現(xiàn)辣味與濃度有相當明顯的 線性相關，其結果與Todd相同。2發(fā)展趨勢2.1生產(chǎn)高質量的辣椒產(chǎn)品近年來，由于飲食習慣的改變，將導致辣椒產(chǎn)品消費專題綜述辣椒雜志（季刊2005年第4期量的迅速增長。辣椒是世界上最普及的消費香料，廣泛應用于世界各地的流行 食品中，目前世界上有近3/4的人經(jīng)常食用辣椒或辣椒制品。由此可見，選育不同辣

22、 椒素含量的品種、合理利用氣候資源生產(chǎn)不同含量的辣椒產(chǎn)品等將是辣椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展 的需要。2.2辣椒產(chǎn)業(yè)中辣椒素的研究重點國內外許多科研工作者對辣椒素的研究主要集中在辣椒素的提取和測定方法、 辣椒素藥理、辣椒素的代謝途徑、以及辣椒素的應用等方面，而對主要資源的辣椒素分布狀況、不同生育期辣椒素的含量變化、辣椒素在果實內的分布狀況、氣候條 件對辣椒素的影響、辣椒素與其它生理指標之間的相關性、辣椒素的遺傳等只做了 零散的、不系統(tǒng)的研究，如狄云等研究了辣椒果實成熟過程中辣椒素的降解、鄒學 校等研究過不同生態(tài)環(huán)境對辣椒品種辣椒素含量差異的影響等。今后的辣椒產(chǎn)業(yè)中 的辣椒素研究熱點主要集中在以下幾個方面：選育不

23、同辣椒素含量的辣椒新品種、 研究適宜辣椒素積累的栽培條件、研究辣椒素的代謝機制與調節(jié)，為各行業(yè)提供更 廣更高價值的辣椒素來源。2.3快速檢測產(chǎn)品中辣椒素類物質含量食品生產(chǎn)商利用辣椒生產(chǎn)不同的制品，為了明確標出產(chǎn)品中辣椒素含量，企業(yè)應 有一個準確、可操作的辣味檢測方法；由于消費者對辣椒制品需求量增加，準確地測 定辣味變得越來越重要；由于在醫(yī)藥品中的應用增加，不同辣椒素類物質含量的準確 測定也成為必然；食品研究者也需要可靠的、安全的和標準的分析程序，來比較不同樣品中辣味水平。因此，辣椒素的檢測應朝簡單、快速、實用方向發(fā)展。1 魏永鋒，閻宏濤反相高效液相色譜法測定卡斯舒中栓皮酸及辣椒素含量時珍國醫(yī)國

24、藥,1999,19(6:413-4142 李家慎，賴日安,林義章.福建小米椒的辣椒素含量J.福建農(nóng)學院學報,1989,18(1:67-703 歐陽華學，胡漠彪,王凌志，等.反相高效液相色譜法測定辣椒果實中辣椒素含量J.分析化學,1998,26(124 劉金兵，趙華侖,孫潔波，等.辣椒果實成熟過程中維生素 C、辣椒素及干物質 含量的變化J.江蘇農(nóng)業(yè)學報,2000,16(1:61-62 5孫進平，楊更亮，陳義，等.辣椒堿主要 組分的R P-HPLC法測定J.河北大學學報,2002,22(2胡宜亮，杜迅,劉慧辣椒辣素的提取分離技術研究J中國調味品,2003,(4:25-277 童慶宣，周新月，葉經(jīng)建

25、.高效液相色譜法測定辣椒素J.亞熱帶植物通訊,1995,24(1:28-318 狄云,蔣健箴,石正強.辣椒果實中的辣椒素類物質研究進展J.食品科學,1999,(6:30-329 鄭新榮，袁西恩,胡宜亮，等.辣椒及其制品中辣味素含量測定法J.河南科學,1991,9(1:63-6610 任召言，張慧，劉玉申辣椒精的精制及辣椒素的HPLC測定J 中國食品添加劑,2002,(1:75-7711 唐勝球，董小英,鄒曉庭辣椒素研究及其應用J.江西飼料，2003,112 曾仕廉，趙家俊,崇梅.辣椒堿(素、辣椒色素的分離純化及性質研究J中國 生化藥物雜志,1993,3564(1:51-5313 胡宜亮杜迅，劉

26、慧.辣椒辣素的提取分離技術研究中國調味品,2003,(4:25-2714 李浩明，高藍.辣椒素的提取與純化J.廣西植物,2001,21(3: 284-28615 王吉祥，劉惠蓉,王志恒，等.辣椒素含量測定法J.陜西農(nóng)業(yè)科學J,1995,(5:18-1916 王中秋，歧琳，劉養(yǎng)浩.辣椒素提取方法篩選J.西北藥學雜志,1996,11(2:65-6617 陳猛，袁東星,許鵬翔.微波法萃取辣椒中辣椒素的研究J.食品科學,1999,264(2:25-2718 袁翠美.紫外光譜分析法對辣椒素萃取工藝的研究J中國野生植物資源,17(4:51-5219 鄒學校，張繼仁,周群初.不同生態(tài)環(huán)境辣椒品種辣椒素、維生素C和干物質含量差異研究J.種子,1992,(6:4-820 曾長立，劉延湘，郭忠本.化學調控綜合栽培措施對辣椒早期產(chǎn)量及品質影響J.湖北農(nóng)業(yè)科學,2003,(5:64-6721 劉敬蘭，陳連文.減壓柱層析一分光光度法分離和測定辣椒色素中的辣椒素J.化學研究與應用，1995,7(3:318-32022 張豐德，王秀玲主編.現(xiàn)代生物學技術M.南開大學,200123 狄云，蔣健箴,石正強，等.辣椒果實成熟過程中辣椒素的降減J .食品科學,2000,21(6:19-2224 lwai,Karao,Teta