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辣椒中生物活性成分分析方法現狀研究

2024-05-10 09:59封雪馬海瀟張美玲蔣宜軒劉貴巧
農產品質量與安全 2024年1期
關鍵詞:辣椒素胡蘿卜素辣椒

封雪 馬海瀟 張美玲 蔣宜軒 劉貴巧 翁 瑞

(1. 河北工程大學生命科學與食品工程學院, 河北邯鄲 056038; 2. 中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所, 北京 100081)

辣椒屬于茄科辣椒屬, 是全球經濟農業中較重要的蔬菜作物[1]。 由于辣椒在烹飪、 工業、 醫療和作為觀賞植物上的用途, 辣椒市場規模在世界各地都呈上升趨勢。 根據聯合國糧食及農業組織報告的最新數據, 從2011 年到2021 年, 全球辣椒總產量在10 年間增長了15.7%。 2021 年我國新鮮辣椒種植面積為75 萬hm2, 產量22 萬t, 是全球最大的新鮮辣椒生產國。

在過去的20 年里, 人們對天然基質中存在的生物活性物質的化學和功能特性越來越感興趣, 加上人們對健康食品益處的認識和分析儀器的進步,促進了以辣椒果實及其副產品為生物活性成分來源的研究。 辣椒中的生物活性成分主要為酚類化合物、 辣椒素和類胡蘿卜素, 其含量因果實組織(胎盤、 果皮和種子)、 栽培品種、 成熟階段、 氣候和儲存條件以及加工方式而異[2]。 辣椒中的生物活性物質具有抗炎、 抗氧化、 抗癌等生理功能, 在風味、 顏色等方面為辣椒增加了很高的商業價值[3]。

揭示辣椒的生物活性物質, 從辣椒基質中分離, 并在食品工業上加以利用, 以及開發富含理想生物活性成分的辣椒新品種, 這些目標在很大程度上取決于對生物活性成分的準確定性和定量分析。不少學者對辣椒中重要的生物活性成分, 如酚類化合物、 辣椒素和類胡蘿卜素進行了分析方法開發和應用, 但信息分散在不同的文獻中, 很少有人進行系統的梳理。 ASNIN 和PARK[4]收集和整理了有關辣椒中活性成分的制備和分析方法等信息, 但到目前為止儀器和分析技術都取得了新的重大進展, 一些分析方法已經成為過去式。 本文的目的是收集近幾年關于辣椒中生物活性成分的分析方法, 特別是具有高選擇性、 靈敏性和通用性的分析技術, 以期為辣椒中生物活性成分的檢測提供一定的參考。

一、 酚類化合物的分析方法

酚類化合物是植物在脅迫條件下產生的具有生物活性的次生代謝產物, 由于其強大的抗氧化活性, 在過去的幾十年中引起了科研工作者的廣泛興趣。 它們在植物中的含量受不同因素的影響, 如基因型、 發育階段、 生長區域、 農業栽培方式、 氣候和采后加工條件等[5]。 辣椒中的酚類化合物主要為黃酮類化合物(木犀草素6-C-己糖苷、 山奈酚戊糖基二糖苷等)[6]和酚酸類化合物 (香草酸、 咖啡酸、 阿魏酸、 對香豆酸、 對羥基苯甲酸等)[7]。 這些酚類化合物在一定程度上賦予辣椒的味道和風味, 并具有很高的抗氧化活性, 對人體健康有益,如保護血管、 預防癌癥、 預防動脈粥樣硬化、 抗菌、抗炎、 抗腫瘤、 抗肥胖等[8]。

(一) 樣品的制備和提取辣椒收獲后的前處理過程對其酚類化合物含量有至關重要的影響。 其中, 干燥是食品工業中廣泛使用的一種保存方法[9]。常用的干燥技術包括熱風、 微波、 紅外線、 真空和冷凍干燥等[10]。 YAP 等[11]評價了不同熱風干燥溫度(60~160℃) 和時間 (30~120 min) 對辣椒中酚類化合物含量的影響, 結果顯示, 120℃熱風干燥30 min 提取酚類化合物的效果較好, 其中綠原酸是最穩定且含量最高的化合物, 蘆丁和槲皮素在160℃的高溫下還可以檢測到, 但含量隨溫度的增加呈下降趨勢。 紅外干燥因其穿透力強、 傳遞速度快等優點, 可以在更短的時間內減少水分, 從而減少酚類化合物的降解, GUCLU 等[6]的研究證明了這一點。 真空冷凍干燥可最大程度保留干燥后食品的色澤和營養價值, 相比于其他干燥方法具有獨特的優勢[12]。 但該技術成本和能源消耗較高, 凍干時間較長。 由于所有干燥技術都有各自的優缺點, 所以建議根據原材料的種類使用組合技術以最大效率地保持干燥產品的品質。 有研究表明, 冷凍干燥和滲透預處理的組合可最大程度保持原材料的功能和營養品質[13]。 TURKIEWICZ 等[14]采用70℃的對流預干燥和120 W 的真空微波干燥的組合方法對木瓜進行干燥, 酚類化合物含量與采用真空冷凍干燥技術時接近, 且其成本更低, 干燥時間更短。

萃取是酚類化合物分離的重要步驟。 傳統溶劑萃取是分離酚類化合物的最常用且最簡單的萃取技術, 酚類化合物通常在極性比水低的溶劑中更易溶解[15]。 甲醇[16]、 乙醇[17]、 乙腈[7]、 己烷、 丙酮以及其水溶液是提取酚類化合物常用的有機溶劑。MARINCAS 等[18]采用甲醇(100%)、 乙醇(100%)、甲醇-乙醇(50∶50, 體積比)、 己烷(100%)、 己烷-乙醇(50∶50, 體積比)、 丙酮(100%) 以及己烷-丙酮(50∶50, 體積比) 7 種不同萃取溶劑對辣椒中黃酮類化合物進行萃取, 發現甲醇是最適合的提取溶劑。 但由于辣椒中酚類化合物的極性差異較大, 有機溶劑與水的混合溶劑是提取辣椒中酚類化合物的常用溶劑[7,19]。

傳統方法會消耗大量的溶劑和樣品, 操作時間長, 處理溫度高, 可能導致酚類化合物的降解。 在樣品前處理技術方面, 學者們一直在努力開發更快、 更環保、 成本更低的萃取和凈化方法, 旨在克服傳統方法的局限性[20]。 超臨界流體萃取 (SFE)、微波輔助萃?。∕AE)、 加壓液體萃?。≒LE) 和超聲輔助萃?。║AE) 等綠色萃取工藝已被用于提取酚類化合物, 可有效減少提取時間和溶劑用量[21]。DIAS 等[22]通過超聲波輔助二氧化碳超臨界流體萃取法(SFE-US) 從紅辣椒中提取酚類化合物, 超聲波的應用使SFE 的總提取率提高了45%。 傳統萃取方法的小型化也被用于酚類化合物的提取, 其主要優點是減少樣品、 溶劑的用量, 降低成本和廢棄物的產生, 此外還可以減少試驗步驟和分析時間[20]。μ-QuEChERS (“微型快速、 簡單、 便宜、 高效、堅固和安全” 的縮寫) 是傳統QuEChERS 的小型化技術。 QuEChERS 技術一般用于蔬菜水果中農獸藥殘留的檢測[23], 是將振蕩法萃取、 液液萃取法初步凈化、 基質分散固相萃?。╠-SPE) 凈化相結合的一種樣品前處理方法, 常用的吸附劑有十八烷基鍵合硅膠 (C18)、 乙二胺-N-丙基硅膠(PSA)和石墨化碳黑(GCB)等[24], 該技術操作簡單, 萃取效率高, 近年來也被用于檢測食品中的活性成分。RODRIGUES 等[25]用優化的μ-QuEChERS 方法對紅辣椒中的酚酸和黃酮類化合物進行檢測, 萃取部分采用Mg SO4和CH3COONa, 凈化步驟選擇MgSO4、 PSA 與GCB 的組合, 與傳統的樣品制備技術相比, 樣品的量以及溶劑體積分別減少了32倍和14 倍。 但由于現有的酚類化合物數量眾多,傳統制備技術具有嚴重的局限性, 且綠色節能的新技術還沒有被廣泛應用, 因此到目前為止并沒有針對所有類型的酚類化合物的通用萃取方法。

(二) 鑒定和定量酚類化合物總量的測定主要基于Folin-Ciocalteau (FC) 比色法[26], 已使用了幾十年。 測定酚類化合物的方法還包括熒光法[27]、 電化學檢測法[28]、 氣相色譜法(GC)[29]、 高效液相色譜-紫外檢測法(HPLC-UV)[30]和液相色譜-串聯質譜法(LC-MS/MS)[31]等。 熒光法根據分子吸收的能量而發射出熒光, 根據熒光的光譜和熒光強度, 對物質進行定性或定量, 是一種靈敏而有選擇性的分析技術, 酚類化合物的熒光發射波長一般在275~500 nm, 激發波長在260~380 nm。 但該方法干擾因素多, 容易被光分解, 且對于單個酚類化合物的檢測較為麻煩。 電化學檢測法是根據傳感器與分析物相互作用時電流、 電壓或電導的變化, 對酚類化合物進行檢測。 該技術成本低、 效率高、 響應時間短, 但是電化學傳感器存在電極結垢的巨大缺點,需要進行頻繁校準[32]。 GC 以及氣相色譜-質譜聯用法(GC-MS)主要檢測辣椒中的香氣以及脂肪酸等揮發性成分, 對于非揮發的酚類化合物一般需要進行復雜的衍生化, TEMERDASHEV 等[33]通過固相萃?。苌璆C-MS 測定貫葉連翹水提取物中的酚類化合物, 與常規溶液分析衍生化相比, 在吸附劑上制備衍生物縮短了樣品制備時間, 減少了提取物的體積。 目前還沒有針對辣椒中酚類化合物的氣相色譜方法。

HPLC-UV 常被用于酚類化合物的分離和定量[34], 檢測波長一般在200~400 nm, 絕大多數酚類化合物可在C18柱[2,19]上進行分離, 也可使用HSS T3 柱[35]和RP-Amide 柱[36]。 流動相選擇甲醇或者乙腈, 可適當加入甲酸或乙酸以調整峰型和保留時間。 XU 等[37]用HPLC 和超高效液相色譜 (UPLC)測定了貴州省9 個不同辣椒品種中的6 種酚類化合物, 其中兒茶素是主要的酚類化合物, 含量為192.21~384.73 μg/g; GUILHERME 等[38]對青椒和紅辣椒中9 種酚類化合物進行鑒定和定量, 其中間香豆酸、 鄰香豆酸和槲皮素-3-O-鼠李糖苷在綠色青椒中含量更高, 綠原酸、 咖啡酸和蘆丁在紅色辣椒中的含量更高。 然而, 這種檢測器的主要局限性在于: 化合物的鑒定只能通過保留時間和紫外光譜進行[15], 在復雜樣品中其定量數據可能會受到一定影響。 為了克服這個問題, 近年來, 利用LCMS/MS 檢測酚類化合物的研究越來越多。 LCMS/MS 能夠通過多反應監測 (MRM) 掃描模式降低噪聲和提高靈敏度, 通過二級碎片離子信息對酚類化合物進行定性, 采用外標法進行精確的定量分析[35]且樣品前處理簡單。 BARBOSA 等[7]采用LCMS/MS 對辣椒粉中36 種酚類化合物進行了定量分析, 檢出限 (LOD) 為0.01~1 400 μg/L, 定量限(LOQ) 為0.03~4 500 μg/L; RODRIGUES 等[25]測定了辣椒中的14 種酚酸和黃酮類化合物, 其中香蘭素、 阿魏酸和柚皮素含量較高, 占所評價酚類化合物總量的92.2%, LOD 為7~87 μg/kg, LOQ 為25~290 μg/kg; MI 等[19]通過同時對38 種黃酮類化合物進行LC-MS/MS 測定, 建立了黃酮類化合物的指紋圖譜。 使用標準品對辣椒中的酚類化合物進行定量分析, 是進一步對其相關特性進行研究的基礎, 更是對其進行后續加工與應用的關鍵。

二、 辣椒素的分析方法

辣椒素是辣椒產生刺鼻、 灼熱感的次級代謝產物, 通常由辣椒胎座合成, 位于種子、 果皮和胎盤組織中, 是一種常見的天然食品添加劑和辣味調味品。 辣椒中的辣椒素主要是辣椒素、 二氫辣椒素、降二氫辣椒素、 高二氫辣椒素和高辣椒素, 其中辣椒素和二氫辣椒素含量最高, 約占總含量的90%以上[39]。 它們的含量主要取決于基因型、 果實成熟度和種植條件等[40]。 辣椒素因其辛辣的風味, 具有增加食欲、 開胃消食等作用[41]。 此外, 辣椒素還具有抗癌、 抗炎、 降糖、 抗肥胖[42]、 有利于胃腸道健康[43]等功效。

(一) 樣品的制備和提取液液萃取 (LLE)是從植物中提取次生代謝產物的最常見方法[44], 其中萃取溶劑的極性是萃取條件中的重要因素之一。WAQAS 等[45]評估了不同溶劑和表面活性劑對辣椒素浸漬萃取效率的影響, 發現所用溶劑的萃取效率排序為乙酸乙酯>二氯甲烷>丙酮>甘油>乙腈>甲醇>乙酸>甲苯。 但傳統萃取技術有其明顯的缺點,例如LLE 的萃取程序繁瑣且需消耗大量的有毒有機溶劑, 固相萃取 (SPE) 使用的有機溶劑體積較小, 但濾芯的成本過高。 目前, 現代萃取技術, 如UAE、 MAE、 SFE、 PLE、 酶輔助提?。‥AE)、 深共晶溶劑提取 (DESs)、 脈沖電場 (PEF) 等已被開發為辣椒素的綠色萃取技術[46]。

近年來, 小型化萃取技術也成為辣椒素萃取技術的發展趨勢。 分散液-液微萃取 (DLLME) 由于其快速、 環保、 高萃取效率和簡便性在食品分析中有廣泛的應用[47]。 該技術是將萃取劑 (有機溶劑) 和分散劑的混合物注入水相樣品基質中, 形成水/ 分散劑/ 萃取劑的乳濁液體系, 乳化液滴具有很大的間隙面積, 因此, 快速達到平衡, 提取瞬間完成。 CALEB 等[48]使用DLLME, 結合高效液相色譜二極管陣列檢測器 (DAD) 對不同品種辣椒中的3 種主要辣椒素(辣椒素、 二氫辣椒素和降二氫辣椒素) 進行了萃取濃縮和測定, 萃取時間僅需15 s, 且具有良好的回收率。 由于辣椒基質的復雜性, 單一的萃取方法很難將辣椒素提取完全, 最好的萃取方法是根據不同萃取技術的優缺點將不同的萃取工藝組合在一起, 可顯著提高萃取過程和最終產品的質量[46]。 但仍有很多需要研究的地方, 例如辣椒素提取工藝參數的優化、 最新先進技術以及預處理工藝對辣椒素回收效率的影響等。

(二) 鑒定和定量辣椒中辣椒素的檢測技術主要是核磁共振法(NMR)[49]、 電化學法、 HPLC[50]、GC[51]、 LC-MS/MS[52]和GC-MS[53]等。 NMR 具有數據采集時間短、 分析物結構鑒定可靠性高等優點, 但該方法靈敏度較低, 定量范圍較窄。 BORA等[49]以苯為內標, 建立了測定干辣椒和油樹脂中辣椒素和總辣椒素的1H-qNMR 方法, 該方法檢出限為4.4 μg/mL, 定量限為14.8 μg/mL, 線性范圍為0.083~8.33 mg/mL, 回收率為98.51%~106.50%,滿足檢測要求。 辣椒素結構中存在酚類片段容易進行氧化, 因此可進行電化學檢測, 電化學方法具有快速響應、 靈敏度高、 成本效益低和易于小型化等特點, 但是電極的制備非常耗時, 且檢測范圍較窄。 目前對電化學檢測方法的研究主要集中在對電極的優化, 如ZIYATDINOVA 等[54]開發了用羧化單壁碳納米管(SWNT-COOH) 和CeO2表面活性劑分散體修飾的玻璃碳電極 (GCE), 該電極對辣椒素具有高選擇性, 可用于辣椒素的定量, 線性范圍較寬, 為0.10~7.5 μmol/L 和7.5~500 μmol/L,檢出限、 定量限分別為28、 92 nmol/L; JIMENEZ等[55]開發了一種基于還原氧化石墨烯修飾絲網印刷碳電極 (rGO-SPCE) 的伏安傳感器來檢測辣椒素, 通過清洗步驟有效減少電極結垢, 可進行重復使用, 其線性范圍為1.1~25.0 μmol/L 和25.0~150.3 μmol/L, 檢出限為0.3 μmol/L。 因GC 需要對分析物進行衍生化, 會延長分析前樣品制備時間, 所以GC 使用相對較少。

目前, 使用HPLC 結合熒光 (FL) 和紫外(UV)[56]檢測辣椒素含量的研究較多, FL 檢測辣椒素的激發波長為229 nm, 發射波長為320 nm, 流動相一般選擇甲醇或乙腈[57], 色譜柱多為C18柱[50]。方林明等[58]采用HPLC 結合FL 測定食品中辣椒素類化合物含量, 其中辣椒素的檢出限為0.05 mg/kg,二氫辣椒素的檢出限為0.10 mg/kg, 在不同基質中的回收率范圍為69.8%~105.7%, 但熒光檢測極易受背景熒光和猝滅效應的影響, 導致定量數據不準確。 UV 檢測器是HPLC 中最常用的檢測器, 辣椒素的檢測波長為280 nm, 其線性范圍寬, 為1~200 mg/L, 操作簡單, 但其靈敏度有限, 辣椒素的LOD 為0.018 mg/L, LOQ 為0.062 mg/L[40]。 HPLC結合質譜 (MS) 檢測可通過精確的分子量 (m/z)對辣椒素進行鑒定, 比大多數HPLC-UV 方法具有更高的靈敏度, 其高選擇性也可用于直接測定辣椒果實中微量辣椒素的濃度。 ALOTHMAN 等[59]采用超高效液相色譜-質譜 (UPLC-MS) 檢測辣椒中的降二氫辣椒素、 辣椒素、 二氫辣椒素、 高辣椒素、 高二氫辣椒素, LOD 分別為0.15、 0.05、 0.06、0.2、 0.1 μg/g, LOQ 分別為1.07、 1.16、 0.89、1.22、 1.11 μg/g。 該方法與傳統的HPLC-MS 方法相比, 具有分析時間短、 靈敏度高等優點。 而LC-MS/MS 方法的靈敏度和選擇性更高, 適用于復雜的樣品基質, 如LIU 等[60]采用LC-MS/MS 對辣椒中的辣椒素、 二氫辣椒素、 降二氫辣椒素進行測定, 其LOD 分別為0.01、 0.01、 0.11 ng/mL,LOQ 分別為0.03、 0.04、 0.36 ng/mL。 液相色譜與質譜相結合, 提高了檢測的靈敏度, 可檢測到更多的化合物, 但檢測成本也大大提高。 近幾年對辣椒素的研究著重在生物合成、 功能開發等方面[61], 對于檢測技術方法的開發報道較少。

三、 類胡蘿卜素的分析方法

不同品種辣椒的成熟果實中的類胡蘿卜素被廣泛用作天然食用色素。 通常情況下, 每個辣椒品種的顏色都是可變的, 從未成熟果實的綠色、 黃色或白色, 到成熟階段的紅色、 暗紅色、 棕色, 有時甚至幾乎是黑色[62]。 顏色的變化主要源于在成熟過程中, 果實細胞中的質體表現出劇烈的變化, 通常從葉綠體轉化為色質體, 同時伴隨著葉綠素的降解和類胡蘿卜素的積累[63]。

類胡蘿卜素是具有多烯鏈和不同端基的親脂性C40類異戊二烯, 該結構可以經歷高度多樣的修飾,如一端或兩端的環化、 氫化、 脫氫、 添加側基等,從而產生非常廣泛的化合物群[64]。 這些化合物主要分為兩類, 分別為碳氫化合物 (通常稱為胡蘿卜素, 主要包括α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素) 和含氧化合物 (通常命名為葉黃素, 包括β-隱黃質、玉米黃質、 紫黃質和辣椒紅素等)[65]。 其中, 辣椒紅素是辣椒中主要的紅色色素, 約占類胡蘿卜素總量的50%, 其次是辣椒玉紅素, 這兩種色素是辣椒屬中特有的[66]。 類胡蘿卜素具有良好的抗氧化和抗癌活性, 因此在預防癌癥、 心血管疾病、 骨質疏松癥和糖尿病等方面發揮著重要作用[67]。

(一) 樣品的制備和提取辣椒中的類胡蘿卜素在自然環境中相對穩定, 但熱、 光、 空氣、 氧或化學物質也會導致其降解、 氧化和異構化。 因此,在分析辣椒中類胡蘿卜素的過程中須小心避免其分解。 一般建議是在溫度低于4℃的黑暗環境或柔和光線下, 盡快地進行均質、 萃取和后續程序[4]。 最常用的萃取溶劑是丙酮[68], 其他萃取劑包括正己烷-丙酮-無水乙醇(2∶1∶1, 體積比)[69]、 乙醇-正己烷 (1∶1, 體積比)[70]、 乙醇-丙酮 (1∶1, 體積比)[71]等。

由于成熟辣椒中存在酯類化合物, 通常建議增加皂化步驟, 以改善類胡蘿卜素的定量。 提取類胡蘿卜素的一般流程為稱取辣椒樣品加入丙酮(含有0.1%BHT) 進行萃取, 直至樣品沒有顏色為止,將提取物進行旋轉濃縮至最終的體積為50 mL, 將提取液轉移到分液漏斗中, 加入乙醚和氯化鈉(10%) 進行分離, 棄去水相, 用無水Na2SO4(2%)洗滌除去剩余水分, 加入甲醇-KOH (10%~20%)進行皂化, 皂化在黑暗環境下進行, 時間為1~24 h, 皂化完成后加入氯化鈉 (10%) 將溶液洗滌至中性, 旋轉蒸發(35℃) 至干, 檢測之前將其用丙酮復溶[66]。 但是GIUFFRIDA 等[72]認為皂化步驟是一種清理過程, 可能會導致樣品中天然類胡蘿卜素的降解, 其利用HPLC-MS 對辣椒中的天然類胡蘿卜素直接進行分析, 共鑒定出52 種類胡蘿卜素,其中也包括酯類。 考慮到傳統的有機溶劑萃取過程會大量使用溶劑, 有些溶劑有毒, 會對環境產生危害。 酶法提取、 超臨界流體提取、 微波輔助提取、索氏提取、 超聲波提取以及使用綠色溶劑 (植物油、 深層共晶溶劑、 離子液體和檸檬烯) 等方法已被用于提取類胡蘿卜素, 其中超臨界CO2技術和基于酶的提取工藝在回收效率和環境安全性方面顯示出良好的結果, 兩種或多種方法結合也可以提高產量并減少提取時間[73]。

(二) 鑒定和定量HPLC 是檢測類胡蘿卜素的常用方法[74], 色譜柱一般選擇C18柱[66]或YMC C30柱[37], 流動相為丙酮水體系或甲醇/ 乙腈-水(含有一定比例的甲基叔丁基醚) 體系[75], HPLC檢測波長在400~500 nm, 通常選擇450 nm[5,74]。對類胡蘿卜素的定量分為內標法和外標法, 內標法選擇β-apo-8'-胡蘿卜素作為內標添加到樣品中,大批量進樣時耗時較長。 外標法是將類胡蘿卜素的標準品稀釋成標準曲線, 根據標準曲線對樣品中的類胡蘿卜素成分進行定量, 定量數據準確, 耗時較少, 但是類胡蘿卜素的標準品較為昂貴, 且容易氧化, 標準品的保存條件較為苛刻, 一般避光、 密封保存在-20℃或-80℃, 配成溶液后盡快使用。 XU等[74]采用HPLC 對辣椒中5 種類胡蘿卜素(辣椒紅素、 玉米黃質、 葉黃素、β-隱黃質、β-胡蘿卜素) 進行定量分析, 5 種類胡蘿卜素的LOD 范圍在0.020~0.063 mg/L, LOQ 在0.067~0.209 mg/L,線性范圍為0.1~50 mg/L, 回收率在87.80%~107.47%。 但由于類胡蘿卜素異構體和/ 或類似結構的存在, 色譜特征可能相似。 此外, 辣椒中的一些類胡蘿卜素高度酯化, 這阻礙了單獨使用HPLC進行提取和鑒定。 因此, LC-MS/MS 是測定辣椒中類胡蘿卜素的首選方法[75]。 LC-MS/MS 整合了LC 的色譜容量以及MS 在儀器中提供的高靈敏度、準確性和豐富的結構信息, 可以對辣椒中的類胡蘿卜素進行結構鑒定和準確定量。 考慮到類胡蘿卜素通常以非常低的水平存在于辣椒基質中, 因此使用質譜儀作為檢測器是必要的。

四、 同時檢測辣椒中多種生物活性成分的方法

隨著高分辨色譜和質譜的發展, 辣椒中活性成分同時檢測的方法也在不斷開發, 同時檢測可以在很大程度上減少分析時間以及所需溶劑的量, 但由于辣椒中的生物活性成分極性各不相同, 所以極少有兩種或者3 種活性成分同時檢測的情況, 目前同時檢測的方法還需進一步完善。 ARRIZABALAGALARRANAGA 等[76]采用UPLC 與高分辨質譜(HRMS) 相結合的方法對辣椒粉中的4 種辣椒素和6 種類胡蘿卜素同時進行檢測, 大多數化合物的線性范圍在0.001~10 mg/kg,β-隱黃質和葉黃素的線性范圍為0.1~10 mg/g, 相關系數 (R2) 高于0.998; 大多數目標化合物的LOD 范圍為0.001~0.025 mg/kg,β-隱黃質和葉黃素的值略高 (分別為0.1、 0.25 mg/kg), 運行和日常精密度RSD 分別低于15%和10%, 相對誤差低于10%。 這些結果證明了所開發的方法在測定辣椒素和類胡蘿卜素方面具有良好的儀器性能, 但是該方法沒有對辣椒素和類胡蘿卜素的回收率進行評價。 MARINCAS等[18]采用HPLC 同時定量了辣椒中7 種黃酮類物質和辣椒素的含量, 線性范圍為0.5~40 μg/mL,黃酮類物質和辣椒素的LOD 分別為0.1 ~0.2 μg/mL 和0.05 μg/mL, LOQ 分別為0.3~0.4 μg/mL和0.1 μg/mL, 回收率為90.60%~115.05%, 方法性能良好, 但檢測的化合物相對較少且靈敏度較低。 BIJTTEBIER 等[77]使用液相色譜-光電二極管陣列-精確質譜法 (LC-PDA-amMS) 開發一種通用的分析方法, 鑒定和定量紅辣椒中的無機植物代謝物, 包括類胡蘿卜素、 甾醇衍生物、 糖脂、 甘油脂質、 辣椒素和脂溶性維生素。 這種通用的分析方法可以提供辣椒中大量的代謝物信息, 但同樣的對于方法學驗證的相關信息較少。

五、 結語和展望

辣椒中富含酚類化合物、 辣椒素、 類胡蘿卜素等天然活性成分, 具有抗氧化、 抗炎、 抗菌和抗癌等生物活性功能。 隨著人們對天然活性成分的逐漸認識, 功能成分和天然藥物的市場也在不斷擴大,這些天然化合物可以為產品提供良好的感官品質和營養價值, 將其應用于食品或醫藥產品可有效改善人體健康。 對這些活性成分的提取和檢測方法進行標準化可顯著提高辣椒中生物活性成分的利用率。對于活性成分的提取, 大部分的研究仍使用傳統的溶劑浸提法, 但一些綠色的提取方法也在不斷開發和完善。 對于分離和檢測技術, HPLC 和LC-MS/MS 成為檢測辣椒中活性成分的主流方法, 但到目前為止, 對于這些活性成分的定量分析以及方法優化和開發方面的研究較少。 對辣椒中生物活性成分功能的挖掘和應用有待進一步開展, 相信在不久的將來, 辣椒中的生物活性成分也將會應用于食品工業以及醫藥學等相關領域。

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