重慶地區高香型花椒種質資源品質評價

黃明　曾維友　張義剛　程玥晴　闞建全　彭先容　謝永紅

摘 要 對采集自豐都縣的5種高香型新鮮花椒樣品（豐椒1號、豐椒2號、豐椒3號、豐椒4號、豐椒5號）進行了品質分析，包括花椒的百粒重、籽皮比、水分含量、總灰分含量、醇溶抽提物含量、不揮發性乙醚抽提物含量、揮發油含量等，同時使用氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）對揮發油的組成成分進行了定性與定量分析，使用高效液相色譜（HPLC）對主要麻味物質（花椒酰胺）含量進行了定量分析。此外，還依靠嚴格培訓過的感官評價小組分別對花椒樣品的香味和麻味特征屬性進行了多指標感官定量評價，對花椒樣品整體麻度做了時間-強度感官評價。結果表明：5種鮮花椒的顆粒大小和籽皮比沒有顯著差異，豐椒1號中的礦物質含量最高，豐椒1號和豐椒5號中的有機物質含量最高，豐椒5號中的不揮發性有機物質含量最高。從香氣和麻味這兩個指標綜合分析認為，綜合品質較好的為豐椒1號和豐椒5號，其中豐椒1號的香氣品質最好，豐椒5號的麻味品質最好。

關鍵詞 花椒；品質；香氣；麻味；成分分析；感官評價；重慶地區

中圖分類號：S573 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.15.004

蕓香科（Rutaceae）花椒屬（Zanthoxylum L.）植物在全球范圍內約有250個種，廣泛分布于亞洲、美洲、非洲和大洋洲的亞熱帶和熱帶地區，以中國的花椒種質資源最為豐富，已發現45個種和13個變種，主要分布于中國西南地區。目前，全球花椒的栽培種主要是花椒（Zanthoxylum bungeanum）和竹葉花椒（Zanthoxylum armatum）兩個種，規?；耘嗷ń返膰抑饕兄袊?、印度、韓國和日本，中國的花椒栽培面積和產量均居全球首位?；ń吩谖覈A北、華中、華南、西北和西南地區均有大規模栽培，其中西南地區是我國花椒產業的主產區。近年來，隨著花椒消費的普及，花椒作為重要的香辛料經濟林木，產業規模持續擴大，花椒產量以每年約20%的增速快速增長，在荒山治理，生態保護、脫貧攻堅及鄉村振興等方面都發揮了重要的作用[1-2]。

花椒的大小、顏色、香氣與麻味都是評價其品質的重要指標。不同品種、不同產地、不同栽培環境下花椒的大小與顏色差異較大，而且采后加工與貯藏方法也會嚴重影響產品的表觀顏色。相對于花椒大小與顏色，香氣與麻味則是花椒作為香辛料的關鍵評價指標。香氣和麻味均來源于花椒果皮，構成花椒果皮的主要化學成分是揮發油、酰胺類、生物堿、香豆素、黃酮類與脂肪類物質，其中花椒揮發油是香氣的主要來源，烯烴類、醇類、酮類、酯類和環氧化合物是揮發油的主要組分，其中含量相對較高的是月桂烯、檸檬烯和芳樟醇[3]。芳樟醇、檸檬烯、乙酸芳樟酯和乙酸松油酯可能是區別不同竹葉花椒（Z. armatum）品種的特征揮發成分，但區別不同花椒（Z. bungeanum）品種的特征揮發物還不明確[4]。而溶于醇的酰胺類有機物是花椒麻味的主要來源，這類長鏈不飽和脂肪酸酰胺通常被稱為花椒麻味物質或花椒麻素。我國花椒種質資源果皮中酰胺類物質含量分布區間是1.3～20.1 mg·g-1，平均含量為12.0 mg·g-1 [5]?；ń仿槲段镔|主要包括花椒素、異花椒素、雙氫花椒素、四氫花椒素、α-山椒素、γ-山椒素、脫氫γ-山椒素、羥基α-山椒素、羥基β-山椒素、羥基γ-山椒素等[6-7]。雖然花椒的麻味強度與酰胺類物質的總量有一定的相關性，但不同酰胺類物質的麻味強度卻不盡相同，所以不同花椒的麻味強度實際上是受這些酰胺類物質的組成和含量的雙重影響[8-9]。

我國花椒種質資源種類豐富、分布廣泛，蘊含了大量品質優良的種質。相對于日本、韓國等國家，我國花椒種質資源的收集保存與選育工作雖然起步較晚，但通過近30年的努力探索，已取得顯著成就。前期對花椒種質資源的評價主要集中在形態學、細胞學和生理生化等方面，而近年來隨著分子標記、基因組測序技術與色譜質譜聯用技術的運用普及，對花椒種質資源的遺傳多樣性進行了較為全面深入的評價[10-14]，也陸續選育出一批優質、多抗的種源或品種，為花椒產業發展提供了重要支撐和保障。此外，我國科研工作者最近陸續對多個花椒種及其近緣種的全基因組進行了高質量繪制與組裝，這也為深入挖掘花椒品質性狀種質及解析花椒品質形成的分子機理奠定了重要基礎[15-18]。

1? 材料與方法

1.1? 材料與試劑

1.1.1? 植物材料

5種豐都花椒新鮮樣品：豐椒1號、豐椒2號、豐椒3號、豐椒4號、豐椒5號。所有花椒樣品均于2022年6月21日在重慶市豐都縣采摘，采摘后當天冷藏運輸至實驗室進行檢測?；ń窐悠愤\至實驗室后各取一部分立即測定水分、百粒重及籽皮比重，剩余樣品貯藏于-80 ℃冰箱中用于后續指標測定。

1.1.2? 儀器設備

BSA124S-CW電子分析天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；DZF-6020鼓風干燥箱，上海齊欣科學儀器有限公司；Agilent 1260高效液相色譜儀，安捷倫科技有限公司；Centrifuge 5810離心機，艾本德（上海）國際貿易有限公司進口；PS-60AL超聲儀，深圳市雷德邦電子有限公司；GCMS-QP2010氣相色譜-質譜聯用儀，日本島津公司。

1.1.3? 試劑藥品

甲醇：分析純，重慶市鈦新化工有限公司；甲醇：色譜純，重慶市鈦新化工有限公司；乙醚：分析純，重慶市鈦新化工有限公司；無水乙醇：分析純，重慶市鈦新化工有限公司；正癸烷標準品：≥99.0%，重慶市鈦新化工有限公司；羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素、羥基-ε-山椒素、羥基-γ山椒素標準品：≥98.0%，成都麥德生科技有限公司；檸檬烯標準品，重慶市躍翔化工有限公司；芳樟醇標準品，重慶朋強石油化工有限公司。

1.2? 試驗方法

1.2.1? 樣品預處理

將新鮮花椒的梗、葉去除，干燥處理后分離籽和皮，計算籽與皮比重。揮發油的提取按照要求用整粒新鮮花椒進行，其余指標的測定用整粒鮮花椒粉碎后的冷凍花椒樣品進行。

1.2.2? 花椒百粒重測定

參考中華人民共和國國家標準“GB/T 5519-2018 谷物與豆類 千粒重的測定”并做適當修改，對花椒中百粒重進行測定。

1.2.3? 花椒水分含量測定

參考中華人民共和國國家標準“GB 5009.3—2016 食品安全國家標準 食品中水分的測定”對花椒中水分含量進行測定。

1.2.4? 花椒總灰分含量測定

參考中華人民共和國國家標準“GB 5009.4—2016 食品安全國家標準 食品中灰分的測定”對花椒中總灰分含量進行測定。

1.2.5? 花椒醇溶抽提物測定

參考中華人民共和國國家標準“GB/T 12729.10-2008 香辛料和調味品 醇溶抽提物的測定”對花椒中醇溶抽提物進行測定。

1.2.6? 花椒不揮發乙醚抽提物測定

參考中華人民共和國國家標準“GB/T 12729.12-2008 香辛料和調味品不揮發性乙醚抽提物的測定”對花椒中不揮發性乙醚抽提物進行測定。

1.2.7? 花椒麻味物質（花椒酰胺）含量測定

參考中華人民共和國供銷合作行業標準“GH/T 1291-2020 花椒及花椒加工產品 花椒酰胺總含量的測定 高效液相色譜法”并做如下適當修改，對花椒中主要花椒酰胺的含量進行測定。稱取0.5 g粉碎后的鮮花椒樣品與50 mL甲醇混合，并在50 ℃和300 W條件下超聲處理40 min。處理后的混合物于4 500 r·min-1離心10 min，保留離心后上清液，并將剩余沉淀物再次與30 mL甲醇混合重復提取。取以上兩次提取得到的上清液混合并定容至100 mL，以0.22 μm有機濾膜過濾后即為提取的麻味素溶液。色譜分析使用安捷倫Eclipse XDB-C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動相為離子水（洗脫液A）和甲醇（洗脫液B）。柱溫40 ℃，檢測波長為270 nm，流速為1 mL·min-1，進樣量為10 μL。梯度洗脫40 min。以羥基-α-山椒素、羥基-β-山椒素、羥基-ε-山椒素及羥基-γ-山椒素的標準曲線計算麻味物質含量。

1.2.8? 花椒揮發油含量測定

參考中華人民共和國國家標準“GB/T30385-2013/ISO 6571：2008 香辛料和調味品 揮發油含量的測定”對花椒中揮發油含量進行測定。收集的揮發油繼續用于其組成成分的測定。

1.2.9? 花椒揮發油組成成分測定

參考中華人民共和國供銷合作行業標準“GH/T 1294—2020 花椒揮發性成分的測定 氣相色譜-質譜法”并做如下做適當修改，對花椒中揮發油組成成分與含量進行測定。準確吸取15 μL提取的青花椒揮發油，加入150 μL正癸烷（0.01 g·mL-1）作為內標物，用無水乙醇定容至5 mL用于GC-MS分析。GC-MS色譜條件：色譜柱為DB-5MS石英毛細柱（30 m × 0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：60 ℃保持10 min，先以2 ℃·min-1升至70 ℃，然后以10 ℃·min-1升至140 ℃，再以5 ℃·min-1升至170 ℃維持1 min，最后以15 ℃·min-1升至230 ℃并保持10 min；進樣口溫度：250 ℃；載氣：He；流速：3 mL·min-1；壓力：40.7 kPa；進樣量：5 μL；進樣方式：以分流比5∶1分流進樣。質譜條件：電子轟擊（EI）離子源；離子源溫度：230 ℃；電離能：80 eV；采集方式：Scan；掃描速度：1 666 u·s-1；質量掃描范圍：35～500 m/z。揮發油樣品中成分的定性通過計算保留指數，由計算機檢索與NIST 08s. LIB和NIST 17. LIB譜庫匹配獲得，檸檬烯和芳樟醇采用外標法進行準確定量。定量分析按公式計算：

Cvo=Cd·ms1·V1/（ ms2·V2）? ? （1）

（1）式中，Cvo為揮發油組分濃度，Cd為正癸烷內標濃度，mg·mL-1；ms1為揮發油組分峰面積，ms2為正癸烷內標峰面積，ng·（mL-1·h-1）；V1為內標物體積，V2為揮發油體積，mL。

1.2.10? 花椒香氣感官評價

從西南大學本科學生中招募了50名年齡18～20歲、擁有良好的感官敏銳度及經常食用花椒的人作為培訓對象。按照中華人民共和國國家標準“GB/T 16291.1—2012 感官分析選拔、培訓與管理評價員一般導則 第1部分：優選評價員”的基本要求，進一步篩選出13名符合要求的評價員，組成了感官評價小組。參考本課題組之前建立的花椒麻感和香氣評價指標，對小組成員進行了總共30 h的培訓。

通過小組討論將每種香氣屬性配有1～4個參比，通過定量描述分析法（QDA法）對多個評價指標進行評分（見表1）。最終的評估過程是在白色評價隔間中進行的。評價時，整顆新鮮花椒樣本以隨機順序依次呈現，所有樣本均采用三位數隨機編碼，以消除偏差。感官小組成員分別評估鮮花椒樣品中嗅聞到的香氣強度，且對在訓練期間產生的每個香氣屬性都進行了評估。數值范圍為0～15，增量為0.5，其中0表示無，15表示極高。為了最大限度地減少評估員嗅覺疲勞的影響，每次會議都向每位小組成員提供熱毛巾。

1.2.11? 花椒麻味感官評價

1.2.11.1? ? 定量描述分析法（QDA法）

通過小組討論將每種麻感屬性配有1～4個參比樣。通過定量描述分析法（QDA法）對多個評價指標進行評分（見表2）。最終的評估過程是在白色評價隔間中進行的。評價人員在正式評價前先漱口，再將1顆鮮花椒果皮送至舌尖，左右牙齒各咀嚼3下后吐出。評價時，花椒樣本以隨機順序依次呈現，所有樣本均采用三位數隨機編碼，以消除偏差。感官小組成員分別評估樣品中感受到的麻感屬性，且對在訓練期間產生的每個麻感屬性都進行了評估。數值范圍為0～15，增量為0.5，其中0表示無，15表示極高。

1.2.11.2? ? 時間-強度法（TI法）

采用實驗室前期研究建立的鮮花椒麻度感官評價的15 cm標記線性標度。由經驗豐富的感官分析師統一評價小組的感覺測量范圍，建立3點麻感標度及其標度值：“3 cm-微麻”“7.5 cm-較麻”“10 cm-麻”，并通過培訓使評價員能夠很好地掌握麻度標度值對應語義。實驗在經過標準化設計的紙質回答表上進行，由感官分析師進行統一計時，評價員在規定的時間點上參考15 cm麻感強度參比標度進行強度估計。評價人員在正式評價前先漱口，再將1顆鮮花椒果皮送至舌尖，左右牙齒各咀嚼3下后吐出，同時由感官分析師計時，在感官評價回答表上進行，整體麻感強度記錄評價時間為入口開始計時，90 s前每隔10 s記錄口腔感知的整體麻感強度，90 s后每隔30 s記錄1次，直至900 s實驗結束。每個樣品重復測定3次，樣品呈送符合隨機、平衡原則。在實驗過程中允許小組成員在實驗期間短暫休息，并在必要時離開感官實驗室進行調整，避免味覺疲勞給實驗結果造成不必要的誤差。

1.2.12? 試驗數據處理

通過主成分分析（PCA）對 QDA數據進行處理，數據使用每個香氣屬性或麻感屬性的小組平均數據得分。運用XLSTAT對TI數據進行非線性曲線擬合。所有顯著性檢驗均采用GrapPad Prism 8軟件，在5%的顯著性水平下進行方差分析。

2? 結果與分析

2.1? 花椒百粒重、籽皮比及水分、總灰分、醇溶提取物、不溶性乙醚抽提物含量

測定結果顯示（見表3），5種鮮花椒的百粒重與籽皮比在統計學上均沒有顯著差異；豐椒2號的含水量顯著高于豐椒4號和豐椒5號，豐椒1號的總灰分含量最高，其次是豐椒2號、豐椒4號和豐椒5號，豐椒3號的總灰分含量最低，說明豐椒1號中的礦物質含量最高；豐椒3號和豐椒4號的醇溶抽提物含量最低，而豐椒1號和豐椒5號的醇溶抽提物含量最高，說明豐椒1號和豐椒5號中的有機物質含量最高；豐椒5號的不揮發性乙醚抽提物含量最高，其次是豐椒1號和豐椒2號，豐椒3號和豐椒4號的不揮發性乙醚抽提物含量最低，說明豐椒5號中的不揮發性有機物質含量最高，但按照中華人民共和國國家標準《花椒》（GB/T30391-2013），這5種鮮花椒的不揮發性乙醚抽提物均達到了“鮮花椒一級標準”。

2.2? 花椒揮發油含量與組成成分

5種花椒揮發油含量測定結果顯示（見表4），豐椒3號、豐椒4號和豐椒5號鮮花椒的揮發油含量都顯著高于豐椒2號，這說明豐椒2號的香氣最弱。按照中華人民共和國國家標準《花椒》（GB/T30391-2013）， 這5種花椒的香氣均達到了“鮮花椒一級標準”。揮發油組成成分測定結果顯示，從5種花椒的揮發油中共分析鑒定出26種物質，其中桉葉油醇、檸檬烯、α-松油醇、乙酸松油酯、β-月桂烯、檜烯、α-蒎烯、4-萜品醇、芳樟醇的含量都超過了10 mg·mL-1，可能是這5種鮮花椒的揮發油中的主體香氣物質；其中豐椒1號的桉葉油醇、檜烯、α-松油醇、4-萜品醇、乙酸松油酯的含量均高于其他花椒，這表明豐椒1號的香味可能最為濃郁，但5種鮮花椒揮發油中各種香氣物質的比例和組成差異較大，其香氣特征也應有較大不同。

2.3? 花椒香氣特性

5種鮮花椒香氣的定量評價分析（QDA）結果如圖1所示，其中與香氣相關的屬性為刺鼻、甜香、生青、香樟氣味、松香、花香香氛、柑橘香和薄荷香。豐椒1號（花椒1）在除甜香外的所有其他屬性指標上均獲得了最高的分數，這說明豐椒1號具有較優的整體香氣。

進一步使用主成分分析法（PCA）分析5種鮮花椒樣品與其香氣感官特征屬性之間的關系發現（見圖2），5種鮮花椒樣品的香氣特征各有不同，其中豐椒4號（花椒4）與其他花椒樣品距離最遠，也與各香氣感官屬性距離最遠，說明其香氣特征與其他5種鮮花椒樣品差距最大，香氣強度相對較弱。值得注意的是，相較于其他花椒樣品，豐椒1號（花椒1）距離薄荷香、刺鼻、柑橘香、香樟氣味、花香香氛和整體香氣強度的距離均是最短的，說明豐椒1號具有最強的薄荷香、刺鼻、柑橘香、香樟氣味、花香香氛及整體香氣強度。

2.4? 花椒麻味物質（花椒酰胺）含量

花椒麻味物質含量測定結果顯示（見表5），豐椒5號的麻味物質總含量最高，豐椒2號和豐椒2號麻味物質總含量最低；4種主要麻味物質（花椒酰胺）的含量在5種鮮花椒中均存在顯著差異，值得注意的是，豐椒5號的4種主要花椒酰胺含量均高于其他花椒樣品，說明豐椒5號的麻味最厚重。

2.5? 花椒麻感特性

5種鮮花椒麻感定量評價分析（QDA）結果如圖3所示，其中與麻感相關的屬性為麻木感、刺痛感、灼熱感、振動感、垂涎感和苦味，豐椒5號（花椒5）在除刺痛感外的所有其他屬性上均獲得了較高的分數，說明豐椒5號具有較優的整體麻感。

進一步使用主成分分析（PCA）法分析這5種鮮花椒樣品與其麻味感官屬性之間的關系發現（見圖4），5種鮮花椒的麻感特征各有不同，其中豐椒2號（花椒2）與其他花椒樣品的距離最遠，也與各麻味感官屬性距離最遠，說明其麻感特征與其他花椒樣品差距最大。值得注意的是，相較于其他花椒樣品，豐椒5號（花椒5）距離垂涎感、麻木感、振動感、灼熱感的距離均是最短的，說明豐椒5號具有極強的垂涎感、麻木感、振動感、灼熱感。

2.6? 花椒麻感-時間特征

對5種鮮花椒樣品的整體麻感強度進行了時間-強度（TI）方法的測定，結果如圖5所示。5種鮮花椒樣品具有相似的麻感-時間特性，均呈現麻感強度快速上升然后緩慢下降的趨勢特點，花椒入口后麻感一直快速持續上升，120～210 s時麻感達到最強值，隨著時間進一步延長，麻感逐漸降低，麻感消失時間在780～900 s。

運用XLSTAT軟件對5種鮮花椒樣品的TI曲線進行分析，并提取出6個特征參數，分別為麻感最大強度（Imax）、最大麻感強度出現的時間（tmax）、最大麻感強度持續時間（tpl）、麻感總體持續時間（tT）、曲線下面積（ms，uc）、麻感感知增加率（rinc）。結果顯示（見表6），5種鮮花椒樣品中，豐椒5號（花椒5）的麻感最大、強度最高，且最大麻感強度出現的時間最晚，麻感總體持續時間最長。

3? 結論

5種鮮花椒的顆粒大小和籽皮比均沒有顯著差異，豐椒1號中的礦物質含量最高，豐椒1號和豐椒5號中的有機物質含量最高，豐椒5號中的不揮發性有機物質含量最高。5種鮮花椒樣品的香氣優劣順序為豐椒1號＞豐椒3號、豐椒5號（但香氣特性有一定差異）＞豐椒2號（但其香氣特性與豐椒3號最近）＞豐椒4號（且其香氣特性與其他5種明顯不一樣）。5種鮮花椒樣品的麻味優劣順序為豐椒5號＞豐椒1號和豐椒3號＞豐椒2號和豐椒4號，豐椒5號中主要麻味物質的含量均高于其他花椒樣品。

從香氣和麻味這兩個指標綜合分析，豐都縣5種鮮花椒樣品中，綜合品質較好的為豐椒1號和豐椒5號，其中豐椒1號的香氣品質最好，豐椒5號的麻味品質最好。

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（責任編輯：丁志祥）