对8个线辣椒品种(系)的果实营养及风味物质在不同发育时期进行了测定,包括干物质、可溶性糖、蛋白质、维生素C,然后根据所得资料将各资源在不同发育时期各物质含量的变化分别作折线图。
1 线辣椒果实中维生素C含量的动态变化
由图4-1可以看出,8个线辣椒品种(系)的果实在整个发育、成熟过程中,维生素C含量均呈增长趋势,而且在开花后第30~44d的绿熟期增加速度最快,幼果中含量最低,开花44d果实由绿变紫之后基本上不再增长。不同品种(系)之间增长变化的速度存在一定差异,其中品系陕椒2005-2的维生素C(开花后16d)含量最高(60.665mg/100gFW),前期增长缓慢,中、后期增长速度与其它材料基本一致;L6的维生素C初始含量较高(47.6939mg/100gFW),前期维生素C含量增长速度与其他材料基本一致,但中后期的增长速度明显快于其他材料,到红熟期达峰值时含量也最高(200.9957 mg/100gFW),显著(P<0.01)高于其他材料;L1-6这一品系在果实发育的整个过程维生素C含量变化趋势与其他7个材料差异较大,在果实发育前期(开花后16~30d)维生素C含量的增长速度较快,后期(开花30d以后)的增长的速度较慢,到红熟期峰值时其含量也最低(139.265mg/100gFW),明显低于其他材料。
图4-1 线辣椒果实发育过程中维生素C含量的动态变化
Fig.4-1 Dynamic change of Vc in different varieties(line)
(赵海燕,赵尊练,2010年)
2 线辣椒果实中干物质含量的动态变化
从图4-2可以看出,供试的8个线辣椒品种在果实发育的整个过程中干物质含量随果实成熟度的增加而增加,中期(开花后第23~44d之间)增长速度相对较快,前期和后期增长速度相对较慢。但是不同的线辣椒品种(系)在中后期(开花后37d~58d)干物质含量的变化差异较大。其中L3-2的干物质含量最高,整个果实发育期都显著高于L1-2(P<0.001),中后期高于其他材料;L1-2、L6和陕椒2005-2的变化趋势基本一致:前后期增加缓慢,中期稍微加快,三者之间的干物质含量变化不显著,而且含量较低;L6、CK2和L1-5的干物质含量变化在后期(开花后51~58d)又有一个加快的阶段。
图4-2 线辣椒果实发育过程中干物质含量的变化
Fig.4-2 Dynamic change of drymatter in different varieties(line)
(赵海燕,赵尊练,2010年)
3 线辣椒果实中可溶性糖含量的动态变化
试验结果(图4-3)表明,供试的8个线辣椒品种(系)中,陕椒2006、CK2、L1-5、L1-2和L3-2这5个品种(系),在果实发育初期(开花后第16~23d或30d),可溶性总糖含量呈缓慢的下降趋势,以后随着果实成熟度的增加,可溶性总糖的含量也相应增加,中期(开花后第30~44d)增加速度较快,后期增加速度较平缓,而L1-6、L6和陕椒2005-2这3个品种(系),在果实发育的整个时期可溶性糖的含量均呈增长趋势,只是前期(开花后第16~30d)、后期(开花后第51d后)增长速度较慢,中期(开花后第30~44d)增长速度较快。
图4-3 线辣椒果实发育过程中可溶性糖含量的变化
Fig.4-3 Dynamic change of soluble sugar in different varieties(line)
(赵海燕,赵尊练,2010年)
在8个品种(系)之间,L6在果实发育初期可溶性糖含量居中,但在开花后第30~44d后,其含量增加的速度最快,且含量达到最高,红熟时的最高值为40.65753mg/g鲜重;CK2在果实发育初期可溶性糖含量较高,但在中期增长速度较慢,所以到红熟期可溶性碳含量较低;陕椒2005-2在果实发育初期可溶性糖含量最低(17.9567mg/g鲜重),但从开花后第23天后增长速度较快,到开花后第51d时赶上了CK2,在果实成熟时含量超过L1-2、仅次于CK2,含量为34.6104mg/g鲜重;L1-2在果实发育前、后期含量均较低,果实成熟时含量较其他品种最低,为34.2907mg/g鲜重。
4 线辣椒果实中蛋白质含量的动态变化
从图4-4可以看出,供试的4个线辣椒品种(系),果实发育初期蛋白质含量较高,然后迅速下降,开花后第23d降到最低,随后一周又快速上升,开花30d后上升速度趋缓。在8个品种(系)之间,其中L1-2的蛋白质含量前期较低,(26.66mg/g),但中期(开花后30~37d)、后期(开花后51~58d)含量最高(26.48mg/g、31.33mg/g);L6的初期蛋白质含量较高,花后23d时蛋白质含量最低,但在花后23~51d发育过程中蛋白质的含量增加较快,到红熟期仅次于L1-5的含量。其余各品种(系)之间在果实发育的各个时期蛋白质含量的差异均不显著。
图4-4 线辣椒果实发育过程中蛋白质含量的动态变化
Fig.4-4 Dynamic change of protein in different varieties(line)
(赵海燕,赵尊练,2010年)
5 线辣椒果实中辣椒碱含量、分布研究
辣椒碱又名辣椒素或辣椒辣素(主要成分及结构见表4-6),化学名称为8-甲基-6-癸烯香草基胺,分子式为C18 H27NO3,呈单斜或长方形片状无色结晶,熔点65℃,易溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。辣椒碱类物质最早由Thresh从辣椒果实中分离出来,并命名为辣椒碱(Capsaicin)。此后,又有一些辣椒碱的同系物在辣椒果实中被发现,他们被统称为辣椒碱类物质,至今已发现约14种辣椒碱类物质。按其结构的不同可划分为:辣椒碱族,二氢辣椒碱族,对甲基辣椒碱族,对甲基辣椒碱烯链族,对甲基辣椒碱饱和链烃族等,其中每1族又含有若干个成分。辣椒碱的主要成分是辣椒碱和二氢辣椒碱,按其含量的高低分别为:辣椒碱约占69%,二氢辣椒碱约占22%,降二氢辣椒碱约占7%,高二氢辣椒碱约占1%,高辣椒碱约占1%,此外,还含有一些含量极低的物质,如壬酸香草胺和癸酸香草胺等,它们均为邻甲氧基酚的衍生物。
表4-6 辣椒碱类物质结构式
Table4-6 Structural formula of capsaicin
注:表中的R表示
(熊科等,2007年)
辣椒碱是线辣椒果实中最重要的风味成分,为了探索线辣椒果实中辣椒碱的含量、成分、分布等,作者于2007年对线辣椒果实辣椒碱进行了比较系统地研究。本试验所选辣椒材料为线辣椒品种(系)T单2-2、陕椒2001、陕椒2003、陕椒2006和七寸红,彩色辣椒品种陕彩椒1号和陕彩椒2号,朝天椒品系G4(6Ge75)和G5(6Ge76),羊角椒品系6Beo7、6Beo2、6Qf038、6Qf036、湘研13号。除七寸红、湘研13号外,其余材料均为西北农林科技大学园艺学院辣椒课题组提供。
试材于2007年4月~2007年9月在西北农林科技大学新天地设施农业示范基地种植,田间管理与生产管理相同。果实发育过程中辣椒碱含量与其他生理指标的相关性研究以陕椒2006为供试品种,用标签标记开花时间,自花后15d起,每隔5d取样测定1次,每次随机取样20株,3次重复。分别于花后15d、20d、25d、30d、35d、40d、45d、50d、55d测定辣椒果实辣椒碱。
果实不同部位辣椒碱含量差异以(6Ge76)G5、陕椒2006、6Beo7、6Qf036为供试品种,分别于红熟期采收,将胎座、果皮与种子分离。烘干后分别测定辣椒碱含量。不同辣椒品种辣椒碱含量与辣度分级所有供试样品红熟期测定果皮辣椒碱含量及辣椒碱合成酶(CS)活性。
辣椒碱含量的测定采取高效液相色谱法(HLPC)。辣椒中辣椒碱含量与辣度分级参照熊科等(2007)的试验结果(见表4-7),表中
SHU=(x1+x2)×(16.1×103)×90%+x3×(9.3×103)×10%
辣椒碱总量中辣椒碱和二氢辣椒碱之和一般为90%。1mg辣椒碱或二氢辣椒碱相当于16.1×103 SHU,其余辣椒碱同类物相当于9.3×103 SHU。其中:x1为辣椒碱含量,x2为二氢辣椒碱含量,x3为其余辣椒碱同类物含量。
表4-7 辣度级别与SHU单位的换算
Table 4-7 Conversion from pungency ratings to SHU
(熊科等,2007年)
辣椒碱合成酶(CS)活性测定参照Ochoa-alejo(1993)与Sudha(2003)的方法:取鲜样0.5g,用6.0ml缓冲液(100mM Tris-HCl pH 6.8)冰浴研磨,匀浆双层纱布过滤,在0℃,12,850rpm转速下离心20min,上清液为酶液。反应体系为:0.1ml0.4M Tris-HCl buffer(pH 6.8);0.025ml 0.2M香草基胺;0.025ml 40mM ATP;0.025ml 40mM MgCl2;0.025ml 40mM 8-甲基-6-壬酸;0.3ml酶液。反应在37℃水浴中加热1h,0.1ml 1M HCl终止反应。反应混合物用0.5ml氯仿提取,50℃水浴蒸干,残渣溶于0.5ml甲醇,取10μl注入HPLC系统测定。
5.1 各供试辣椒材料中辣椒碱含量与辣度分级
5.1.1 不同果实部位辣椒碱含量的比较
图4-5 辣椒果实不同部位辣椒碱含量
Fig.4-5 Capsaicin content of different parts in pepper fruit
(梁丽鹏,赵尊练,2007年)
如图4-5所示,辣椒果实不同部位辣椒碱含量的趋势为:胎座>果皮>种子。(6Ge76)G5、陕椒2006、6Beo76、Qf036胎座辣椒碱含量分别是果皮的1.46、1.33、2.42、2.71倍,种子辣椒碱含量分别占果皮辣椒碱含量的34.45%、19.24%、26.52%、29.24%。由此可见,果实不同部位辣椒碱含量差异显著,这主要是由于胎座是果实中辣椒碱合成和积累的主要部位,辣椒碱在胎座细胞中合成,然后再运输到果皮和种子。在辣椒加工食用过程中,应根据风味需求,进行合理利用。
5.1.2 不同试辣椒材料辣度分级
不同试辣椒材料辣度分级见表4-8。由表4-8可知,在供试试的16个材料中,果实辣椒碱含量由高到低的顺序为朝天椒(6Ge75)G4、(6Ge76)G5>线辣椒T单2-2、陕椒2001、陕椒2003、陕椒2006、七寸红>羊角椒6Beo7(单果)、6Beo2、6Qf038、6Qf036、湘研13号>彩色辣椒陕彩椒1号、陕彩椒2号。朝天椒中辣椒碱含量最高,为5522.2和4901.2μg·g-1 DW(干重),彩色辣椒中辣椒碱含量最低。
从辣度级别看,朝天椒的辣度级别最高,为9级;线辣椒的辣度级别为6~7级;羊角椒为5~6级;彩色辣椒的辣度为5级。
表4-8 不同品种辣椒碱含量与辣度分级
Table 4-8 Capsaicin content and pungency ratings in different capsicum
(梁丽鹏,赵尊练,2007年)
5.1.3 线辣椒果实发育过程中辣椒碱含量的变化
线辣椒品种陕椒2006果实发育过程中辣椒碱含量的变化见图4-6。
辣椒碱类物质的积累过程与辣椒果实发育过程密切相关。和其他生物碱一样,随着果实发育辣椒碱不断合成积累,并在果实成熟过程中急剧增加,而在果实发育后期又随着细胞的衰老开始降解。图4-6表明,在陕椒2006果实发育初期,辣椒果皮与胎座中辣椒碱含量增加缓慢,胎座中辣椒碱含量在开花后25~40d增加最快,花后50d辣椒碱含量达到最高,50~55d稍有下降。而果皮中辣椒碱含量变化与胎座有所不同,果皮中辣椒碱含量增加时期变化不是十分剧烈,在30~35d和45~50d有2个增长高峰期。此外由图可以看出,在果实整个发育时期胎座辣椒碱含量始终高于果皮。这说明胎座可能是果实中辣椒碱合成和积累的主要部位。Iwai等(1979)认为辣椒碱主要在果实胎座表皮的液泡中形成积累,一部分则通过子房隔膜运输到果肉表皮细胞的液泡中,因而胎座中的辣椒碱含量高于果肉中的含量。
图4-6 陕椒2006果实发育过程中果皮和胎座辣椒碱含量变化
Fig.4-6 Change of capsaicin content in pericarp and placenta during fruit development of Shanjiao 2006 Xianlajiao chilli pepper
(梁丽鹏,赵尊练,2007年)
此外,从图4-6可以得知,花后50d左右采收的辣椒果实辣椒碱含量最高。花后35d随着果实发育转色,果实中辣椒碱含量增加迅速,到花后50d果实辣椒碱含量达到最高水平1.1836mg·g-1,后期又有所降低。由此可见,花后50d左右是线辣椒陕椒2006的最佳采收时期。采收过早,果实发育不完全,辣椒碱含量低,产量也低;过迟,但辣椒碱含量降低,辣味下降。
5.1.4 辣椒碱合成酶(CS)活性变化
辣椒碱合成酶是辣椒碱合成中的关键酶,定位于果实胎座表皮细胞的液泡膜上。在辣椒碱的合成反应中,辣椒碱合成酶催化isoC10-COA与香草基胺合成辣椒碱,由图4-7可知,辣椒果实中辣椒碱合成酶活性在开花后15d较低,胎座中15~20d有略微上升趋势,20~35d活性急剧提高,并于35d达到最高活性。花后35d酶活性开始降低。比较辣椒碱含量的变化,辣椒碱含量在花后15~25d增加缓慢,25~40d急剧增加,40~50d增加放缓,而辣椒碱合成酶活性在15~30d虽然增加但是相对水平较低,30d与50d的活性水平基本持平,而30d和50d恰好是辣椒碱积累增速较慢和开始下降的关键时期,30-50dCS活性水平较高,辣椒碱在此时期持续增加,花后50d辣椒碱有所下降,这可能是由于辣椒碱降解速率大于合成速率有关。
图4-7 陕椒2006果实发育过程中果皮和胎座CS活性的变化
Fig.4-7 Change of CSactivity in pericarp and placenta during fruit development of Shanjiao 2006 pepper
(梁丽鹏,赵尊练,2007年)
另外,果皮中辣椒碱合成酶活性虽然有一个升高和下降的过程,但其与胎座辣椒碱合成酶活性水平差异显著,始终处于一个较低的水平,这可能与辣椒碱主要合成部位在胎座表皮细胞有关。
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