辣椒（Capsicum spp.）是一种原产于南美洲的茄科草本植物。伴随着人们对食物多样性和辛辣口味追求的不断增长，辛辣刺激的独特口感让辣椒在食品加工与烹饪调味领域占据一席之地[1]。中国的辣椒产业展现出巨大的产能规模，2022年，我国辣椒常年种植面积达223万hm2，总产量位居世界首位，约为6 400万t，其中干辣椒种植面积为60万hm2，总产量约290万t[2]。辣椒加工产业亦蓬勃发展，加工制品的消费占比高达45%[3]，彰显了辣椒深加工在产业链中的重要地位与价值转化能力。
新鲜辣椒可用于生产干制辣椒、鲜辣椒酱、发酵制品等传统产品以及用于提取辣椒红色素、辣椒碱、辣椒油树脂等高附加值产品。其中，干制辣椒作为初级加工制品，是实现辣椒加工最为常见的一种产品形式。辣椒干制后可进一步制粉调味，作火锅底料、色素等。目前我国辣椒干制产业面临原料辣椒品种繁多，品质参差不齐，难以明确应用于不同加工场景，导致下游干辣椒制品品质受影响等问题[4]。
通过干辣椒原料评价，分析各品种原料加工适宜性，对指导干辣椒加工制品的生产和品质提升具有重要意义。本文选取我国辣椒主产地具代表性的37个代表性品种干辣椒（25种指形椒、4种线椒、7种牛角椒和1种灯笼椒），系统对比其籽和肉含量、粗纤维、糖、脂肪、蛋白质、水分、灰分、类胡萝卜素、辣椒碱类物质和挥发性物质。采用主成分分析和聚类分析评价干辣椒综合品质，旨在为干辣椒的品质分级、应用推广及精深加工提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
37 个品种干辣椒（表1和图1），于2023年采样自我国干辣椒主产区，由以下试验站提供：特色蔬菜产业技术体系贵州遵义综合试验站、河南郑州综合试验站、山东德州综合试验站、内蒙古包头综合试验站、兰州综合试验站、云南昆明综合试验站、乌鲁木齐试验站、加工用干辣椒品种改良岗位。参照《辣椒种质资源描述规范和数据标准》对辣椒材料果形归为4类（指形椒、线椒、牛角椒和灯笼椒），收到样品后于40 ℃烘箱进行烘干前处理，使其含水量低于14%后贮存于阴凉干燥处。
图1 37种干辣椒样品外观图Fig.1 Photographs of thirty-seven varieties of dried peppers
表1 37 种干辣椒样品基本信息Table 1 Basic information of thirty-seven varieties of dried peppers
甲醇、乙腈（色谱纯），美国赛默飞世尔科技公司；辣椒碱、二氢辣椒碱、果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖（标准品），源叶生物科技有限公司；2-甲基-3-庚酮（标准品），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其余均为国产分析纯级试剂。
1.2 仪器与设备
mf-8888多功能研磨机，河南新飞电器有限公司；7890A/5975C SPME-GC-MS，美国安捷伦科技有限公司；e2695高效液相色谱仪，美国沃特世公司；GC-2010Plus气相色谱仪，日本岛津有限公司；CR21GIII台式高速离心机，株式会社日立高新技术；KN-6200自动凯氏定氮仪，阿尔瓦仪器有限公司；KQ-500DE数控超声清洗仪，昆山市超声仪器有限公司；DHG-9053A电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏试验设备有限公司。
1.3 方法
1.3.1 籽、肉含量测定 取30根干辣椒样品，去柄并籽、肉分离。分别将干辣椒籽、肉置于105 ℃烘箱恒重后称取质量，结果以恒重籽、肉分别占二者恒重总和百分比表示。
1.3.2 营养指标测定 参考《食品安全国家标准食品中水分的测定》（GB 5009.3—2016）中的方法测定含水率[5]；参考《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》（GB 5009.5—2016）中的方法测定蛋白质含量[6]；参照《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》（GB 5009.8—2023）中的方法测定总糖含量[7]；参考《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》（GB 5009.6—2016）中的方法测定脂肪含量[8]；参考《植物类食品中粗纤维的测定》（GB/T 5009.10—2003）中的方法粗纤维含量测定[9]；参考《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》（GB 5009.4—2016）中的方法测定灰分含量[10]。
1.3.3 色价测定 将干辣椒样品去柄、籽并粉碎过40目筛，得辣椒粉待测。称取上述辣椒粉0.2～0.4 g于50 mL离心管中，加入20 mL无水乙醇溶液并于40 ℃水浴超声提取20 min，移取上清液于50 mL容量瓶中，残渣重复提取1次并用无水乙醇定容。将上述提取液转移至1 cm比色皿，无水乙醇为参比溶剂，使用分光光度计于波长460 nm处测定吸光度（Abs），样液应适当稀释控制Abs在0.3～0.7之间。
色价计算：
式中：A为样品吸光值；V为色素提取时定容体积，mL；f为稀释倍数；m为辣椒样品处理前质量，g。
1.3.4 辣椒碱类物质含量测定 将干辣椒样品磨粉备用。称取2 g辣椒粉于50 mL离心管中，加入15 mL无水甲醇置于60 ℃水浴超声提取15 min后以10 000 r/min离心5 min，移取上清液于50 mL容量瓶中，将残渣重复提取2次并用无水甲醇定容，提取液过0.22 μm有机滤膜待测。
液相色谱条件为C18柱：5 μm，4.6 mm×250 mm；PDA检测器：波长280 nm；进样量20 uL；柱温30 ℃；流动相：VA（甲醇）∶VB（超纯水）=8∶2，流速1 mL/min，等度洗脱。采用外标法定量，分别配制辣椒碱和二氢辣椒碱的质量浓度2.5，5，10，20，50 μg/mL的标准溶液。
辣椒碱/二氢辣椒碱含量计算公式如下：
式中：X为试样中待测物质含量，mg/kg；C为试样中待测物质质量浓度，mg/L；V为样品定容体积，mL；m为试样质量，g。
辣椒碱类物质总含量计算公式如下：
式中：Xa为试样中辣椒碱含量，mg/kg；Xb为试样中二氢辣椒碱含量，mg/kg；0.9为辣椒碱与二氢辣椒碱折算为辣椒碱类物质总量的系数。
斯科维尔指数换算：
式中：W为斯科维尔指数，SHU。
1.3.5 挥发性物质测定 参考Jia等[11]的方法并作修改。称取1.0 g样品于15 mL萃取瓶中，加入7 mL饱和NaCl溶液，加入40 μL稀释105倍的2-甲基-3-庚酮内标物。样品首先于60 ℃磁力搅拌预平衡30 min后载入平衡槽，60 ℃平衡20 min后振荡萃取40 min。萃取完成后于GC进样口250 ℃解析5 min。GC-MS检测条件如表2，测定结果通过NIST2011普库检索，并用内标法计算各化学成分相对含量。
表2 气相色谱质谱联用仪条件Table 2 GC-MS conditions
表3 37 种干辣椒营养组分Table 3 Main nutritional components of 37 varieties of dried peppers
（续表3）
1.4 数据处理
每组进行3次平行试验，采用SPSS 26.0软件对数据进行显著性检验、聚类分析。采用Origin 2024软件进行PCA分析及图表绘制。
2 结果与分析
2.1 籽、肉含量分析
辣椒可食部分通常在结构上可被分为果肉及籽两部分。如图2所示，辣椒籽含量约占干椒整椒的11%～50%，不同椒形样品的籽含量间存在差异。指形椒和灯笼椒的辣椒籽含量显著高于线椒和牛角椒，其中贵州遵义灯笼椒籽含量最高，达49.78%；新疆猪大肠辣椒籽含量最低，达11.41%。由于辣椒籽中富含膳食纤维、脂肪等营养成分[12]，因此，高籽含量品种可作为辣椒粉制作、辣椒油提取的原料，并且富含脂肪的辣椒在炒制过程可形成丰富的挥发性香气成分，对制品香味贡献大。辣椒果肉中独特地含有辣椒红色素这一在籽中未检出的天然色素[13]，该色素色泽鲜艳、着色性好，有利于赋予辣椒制品鲜艳的红色。此外，高果肉含量的辣椒品种通常具有很好的复水性[14]、总糖含量较高[15]，可作为辣椒酱、发酵酱、辣椒丝的原料。据此，籽、肉含量可作为初步评估干辣椒工业应用潜力的有效手段。
图2 37种干辣椒样品籽、肉含量Fig.2 Pepper seed and flesh content of 37 varieties of dried peppers
2.2 营养指标分析
37 种干辣椒的营养指标测得结果如表2所示。干辣椒中粗纤维、蛋白质、脂肪、总糖、灰分干基占比分别为28.38%～49.38%，12.12%～19.79%，6.76%～24.10%，11.96%～49.12%，4.20%～7.42%。其中，就粗纤维含量而言，河南子弹头最高，新疆猪大肠最低；蛋白质含量甘肃天椒24最高，新疆铁皮椒最低；脂肪含量贵州遵义小米辣脂肪最高，新疆猪大肠最低；总糖含量甘肃金塔607最高，河南艳红椒香90最低；灰分含量山东改良北京红最高，河南艳红椒香90最低。如图3所示，按4种不同椒形对各品种辣椒营养指标进行分析，牛角椒脂肪含量显著低于其余品种辣椒，这与脂肪主要存在于辣椒籽中而牛角椒辣椒籽含量较低有关[16]。干辣椒样本间总糖干基含量存在显著差异。具体而言，线椒和角椒总糖含量显著高于指形椒和灯笼椒，其原因除了品种间遗传性状差异之外，还可能与辣椒干燥过程中发生的美拉德反应有关，该反应可能导致了一定程度的糖损失[17]。
图3 4种椒形干辣椒样品营养物质含量Fig.3 Nutrient contents in dried peppers of four morphological types
注：不同小写字母表示不同组别间的显著性差异（P＜0.05）。
2.3 色价分析
辣椒果色是果实外观的核心，辣椒红素的积累是辣椒果实呈现出红色的重要原因，而色价是考察辣椒红素并衡量干辣椒作为色素提取或调色适宜性的重要指标[18]。如图4所示，本研究所测37种辣椒色价在2～14之间，其中甘肃金塔607色价最高，达13.47。对各品种辣椒进一步系统聚类分析，结果如图5所示。以欧氏距离7.5处划分，37种辣椒可以被分为高色价、中色价及低色价3类，以SD-YCH4及GS-JT607为代表的是色价大于13的高色价品种，均为牛角椒；色价位于7.19～11.58之间的为中色价品种，包含1种线椒、13种指形椒及5种牛角椒；低色价品种色价为2.94～6.75，包含3种线椒、1种灯笼椒及12种指形椒。色价数值越高，干辣椒在提取天然色素或用于辣椒制品调色方面具有更优越的潜力，例如红龙系列色素专用型加工辣椒品种红龙23号的色价达19.1[19]。此外，针对火锅底料、辣椒油等需借助干辣椒赋予红亮色泽的日常辣椒制品，其更倾向采用色价较高的干辣椒原料以提高消费者接受度[20]。
图4 37份干辣椒色价指标Fig.4 Colour value of 37 varieties of dried peppers
图5 37种辣椒色价聚类分析图Fig.5 Cluster analysis of 37 varieties of dried peppers based on color value
2.4 辣椒碱类物质分析
辣椒碱类物质是辣椒辛辣味的主要来源，该类物质包括辣椒碱、二氢辣椒碱、去甲二氢辣椒碱、高二氢辣椒碱、高辣椒碱等，其中辣椒碱及二氢辣椒碱二者约占辣椒碱类物质总量的90%以上[21]。如图6所示，所测37种干辣椒的辣椒碱类物质总量在0～473 mg/100 g之间，其中属于指形椒的贵州辣椒王品种辣椒碱含量最高；3个牛角椒品种新疆猪大肠、新疆铁皮椒及山东改良北京红，其辣椒碱含量均低于检测方法所能检测到的最低限度。进一步的系统聚类分析结构如图7所示。以欧氏距离3.5处划分，37种辣椒可以被分为爆辣（388.24～473.10 mg/100 g；59 867～72 952 SHU）、极辣（276.38～337.88 mg/100 g；42 617～52 100 SHU）、高 辣（205.30～231.07 mg/100 g；31 657～35 630 SHU）、中辣（103.88～170.29 mg/100 g；16 018～26 243 SHU）及低辣（0～18.29 mg/100 g；0～2 820 SHU）5类。辣椒碱类物质除能通过与TRPV-1受体结合产生辛辣刺激灼痛感之外[22]，还具有一定治疗肥胖症、代谢紊乱、癌症、心血管疾病和胃肠疾病的作用[23]。鉴于此，针对辣椒中富含的辣椒碱类生物活性成分进行提取在新食品开发和药物制剂制造方面具有多元应用价值。本研究中属爆辣与极辣的共12种辣椒均为指形椒；线椒、灯笼椒与部分牛角椒、指形椒分布于高辣与中辣类别；低辣一类的4种辣椒均为牛角椒，这表明干辣椒中辣椒碱类物质含量主要取决于辣椒品种，究其原因是辣椒中参与辣椒碱类物质合成的表达基因与基因表达水平不同[24]。此外，辣椒碱类化合物的合成也受到温度、干旱、盐分等环境胁迫的影响[25-26]，这是造成同品种辣椒间存在差异的一部分原因。因此，较为湿热条件下种植的指形椒品种辣度更高，相较于其它椒形辣椒更适用于作为调味及提取辣椒碱类物质的优质原料。
图6 37份干辣椒辣椒碱类物质含量Fig.6 Capsaicinoids content of 37 varieties of dried peppers
图7 37种辣椒辣椒碱含量聚类分析图Fig.7 Cluster analysis of 37 varieties of dried peppers based on total amount of capsaicinoids
2.5 挥发性物质组成及含量
挥发性香味成分是构成辣椒风味特性的重要因素[27]。对37个品种干辣椒中挥发性物质的种类和相对含量进行检测和对比分析，结果如图8所示。整体而言，指形椒挥发物质总含量大于其余3种椒形辣椒。然而，指形椒品种间仍存在显著差异，其中云南小米辣挥发性物质总含量最高，达41.07 mg/kg；内蒙千斤红最低，仅为3.67 mg/kg。此外，各品种间挥发性物质种类及相对含量均存在一定差别：指形椒与线椒所含酯类、烷烃类物质种类及相对含量较高；牛角椒与灯笼椒中烯烃类物质是其相对含量较高的优势呈香物质。烷烃类化合物香气阈值较高，对香气的贡献较小[28]。烯烃化合物香气阈值通常较低，并具有特殊香气如草木香、果香和辛辣香，对整体香气的贡献较大[29]。在所测样品中，月桂烯、D-柠檬烯、罗勒烯是烯烃类化合物中风味贡献度较高的物质，分别呈现辛辣香、甜香、及花草味[30]。酯类化合物主要来源于脂肪酸与醇的酯化、蛋白质分解、糖酵解、脂肪氧化等反应[31]，其香气阈值也普遍较低，大多数产生果香和青草香[32]，对干辣椒总体风味形成具有重要的贡献[33]。样品中检出风味贡献度较高的酯为水杨酸甲酯、2-甲基丁酸异戊酯、异戊酸己酯、异丁酸己酯、月桂酸甲酯和正戊酸己酯，除水杨酸甲酯主要呈辛辣刺激味外，其余酯类呈令人愉悦的蒸谷味。此外，样品中风味贡献度较高的醇类包括蘑菇醇、芳樟醇和苯乙醇；酸类包括辛酸、戊酸、壬酸、己酸、4-甲基戊酸、2-甲基丁酸；醛类包括苯乙醛、β-环柠檬醛、壬醛、（E）-2-辛烯醛、苯甲醛和柠檬醛；酮类包括β-紫罗酮、二氢-β-紫罗酮；吡嗪为2-甲氧基-3-异丁基吡嗪；酚类为俞创木酚。
图8 37份干辣椒挥发性物质含量Fig.8 Volatile substances content of 37 varieties of dried peppers
总体上看，不同品种的干辣椒在挥发性物质的总含量及其相对比例上展现出较大差异。具体而言，辣椒籽含量相对丰富的辣椒品种，例如指形椒，其挥发性物质的含量显著高于其它品种。这一现象可归因于辣椒籽含量高的品种通常具有较高的脂肪含量，这一特性为酯类等基础风味物质的广泛形成提供了必要的基础条件，从而可能促进更为复杂和浓郁的风味特性形成[34]。
2.6 37 种干辣椒加工适宜性评价
2.6.1 主成分分析 基于前期测定的11项品质指标进行主成分分析，最终提取出3个主成分如表4所示，其累计方差贡献率达72.91%。其中，第1主成分贡献率达50.33%，与籽含量、脂肪、粗纤维及挥发性物质总量呈强正相关关系，而与肉含量和总糖呈高负相关关系；第2主成分贡献率为11.78%，主要关联灰分指标；第3主成分贡献率为10.80%，与蛋白质呈高负相关关系。基于主成分分析结果，以各指标在3个主成分上的特征向量为权重系数，建立的主成分表达函数如下：
表4 品质指标的综合主成分分析Table 4 Comprehensive principal component analysis of quality indices
式中：x1～x11分别为肉含量、籽含量、脂肪、总糖、粗纤维、挥发性物质总含量、辣椒碱类物质总含量、色价、灰分、蛋白质、含水率检测值经标准化处理后的值。
由方差贡献率和主成分函数表达式计算综合得分（Y）：
式中：y1～y3分别为第1～3主成分。
基于构建的主成分评价体系，计算得到全部37份样品的各主成分得分及综合得分，并据此进行排序，结果列于表5。总体上籽含量高的品种综合得分较高，因此，指形椒在综合得分上展现较大优势，表现为排序前10样本均为指形椒。灯笼椒得分较高，位于第11位。线椒与牛角椒得分均为负数，这与其籽含量较低而肉含量高，脂肪、粗纤维及挥发性物质总含量较低有关。
表5 37 个品种干辣椒各主成分因子得分及综合得分Table 5 Principal component factor scores and comprehensive scores of 37 varieties of dried peppers
（续表5）
2.6.2 聚类分析 对所有干辣椒依据11个主要指标进行聚类分析，结果如图9a所示，37种辣椒可被分为3类。Ⅰ类共有9种辣椒，主要为6种指形椒（2短指形、4长指形），1种线椒，2种短牛角椒。Ⅱ类全部为11种指形椒（6种短指形、5种长指形）。Ⅲ类共有17种辣椒，其中包含8种指形椒（6种短指形、2种长指形），3种线椒，5种牛角椒（1种短牛角形、4种长牛角形）及1种灯笼椒。
图9 37份干辣椒聚类分析图（a）和PCA图（b）Fig.9 Cluster analysis（a）and principal component analysis（b）of 37 varieties of dried peppers
Ⅰ类辣椒椒主要特征为色价高（7～13）、总辣椒碱含量适中（170～277 mg/kg；26 214～42 662 SHU），适宜主要作调色用椒，辅以调味功能，如制作油辣椒、辣椒酱、辣椒段等；Ⅱ类辣椒主要特征为较高的辣椒籽含量（40.76%～49.40%）、总辣椒碱含量（338～473 mg/kg；52 085～72 988 SHU）及风味物质总含量（11～41 mg/kg），适宜辣椒碱提取或主要发挥其调味调香功能，如制作干整椒、辣椒粉、火锅底料等。Ⅲ类辣椒的主要特征在于其较低的辣椒籽含量（23%～49%）、风味物质总含量（4～16 mg/kg）与总辣椒碱含量（0～110 mg/kg；0～16 962 SHU），同时伴随着较高的总糖含量（15%～49%），这些特性使得该类辣椒更适宜用于制作发酵辣椒酱及辣椒丝等产品，同时其中包含的部分高色价品种也可作为色素提取及辣椒制品调色的备选原料。
3 结论
本研究对我国具代表性的37个辣椒品种制成的干辣椒进行了品质分析及加工适宜性评价，涵盖了25个指形椒、4个线椒、7个牛角椒及1个灯笼椒品种。重点分析了籽和肉含量、粗纤维、糖、脂肪、蛋白质、水分、灰分、色价、辣椒碱类物质及挥发性物质等指标。
通过PCA法将干辣椒的11项关键品质指标进行数据降维处理，主成分得分模型显示籽含量、风味等方面占优势的指形椒品种相比其余3个椒形品种干辣椒的整体综合得分高。通过聚类分析，本研究将37种干辣椒分为3类，并针对调色、调味、增香等应用场景提出适宜的加工用途。色价高的Ⅰ类辣椒适宜主作调色用椒，辅以调味功能，如制作油辣椒、辣椒酱、辣椒段等，对应品种为山东英朝红4号、河南单生贵族2号等；籽含量、风味物质含量及总辣椒碱含量高的Ⅱ类辣椒则适宜主要发挥其调味、增香功能，如制作干整椒、辣椒粉、火锅底料等，对应品种为云南小米辣、贵州辣椒王等；Ⅲ类辣椒由于其辣椒籽及总辣椒碱含量低、总糖含量较高，适宜辣椒丝制作、辣椒段、或复水后制作辣椒酱等，部分可作色素提取及调色用椒的备选原料，对应品种为新疆猪大肠、甘肃金塔607等。
综上，本研究通过对不同干辣椒原料系统的品质分析与加工适宜性评价，对于干辣椒加工原料分级及标准化、明确并拓展应用领域，从而提升干辣椒加工制品品质提供了理论基础和科学依据。
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