不同成熟度青花椒的品质

李佩洪, 陈 政, 曾 攀, 龚 霞, 唐 亚, 张 艳, 温 铿, 王海峰

(四川省植物工程研究院， 四川 资中 641200)

引言

【研究意义】青花椒植物学分类为竹叶花椒(ZanthoxylumarmatumDC.)，隶属于芸香科(Rutaceae)花椒属( Zanthoxylum L.)[1]，因叶片狭长、状如竹叶而得名；因鲜果碧绿、干果灰绿俗称为青花椒或青椒[2]。其果实是我国传统的食用香辛料，果皮中化学成分主要为挥发油、生物碱、酰胺、香豆素和脂肪酸等[3-4]，其中挥发油是青花椒香味物质的主要成分，酰胺是花椒麻味的主要成分[4-5]，二者是花椒品质优劣最主要的评价指标。青花椒的采收时间与红花椒不同，其采摘时果实绿色，并未完全成熟，不同成熟度其品质差异较大。因此，研究不同成熟度青花椒品质变化对不同利用方向适宜采收期的确定具有重要参考意义。【前人研究进展】青花椒采摘方式与红花椒有很大差异，除个别地区，在四川、重庆的大部分地区采取的“以剪代采”的模式，即采收的时候把结果枝从树上剪下来摘取花椒果实，大大提高采摘效率，降低采摘成本，并且采摘时间越早，夏稍抽梢条件越好，越有利于保证第二年的花椒产量，但是采摘时间过早，椒皮的品质又不能得到保证[3-6]。【研究切入点】青花椒的品质主要取决于其香味和麻味物质，因此通过对不同成熟期青花椒果实挥发油和麻味素的含量测定，可得出其最适宜的采收期。目前对青花椒成熟期内其品质的变化过程研究较少，余晓琴等[6-7]研究江津地区青花椒的适宜采收期为6月上旬，其他区域尚未见研究报道。【拟解决的关键问题】通过对川渝地区青花椒主要栽培品种九叶青果实成熟期挥发油和麻味素等主要品质指标测定，明确不同利用方向青花椒的适宜采收期，为青花椒的精深加工利用奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

花椒果实：花椒品种为九叶青花椒，青花椒果实采至资中县银山镇花椒示范基地。选择基地内具有代表性的地块，以S形方式选择5株椒树，采集不同时段果实待测。仪器与设备：电子天平、鼓风干燥机、挥发油提取器、GC-MS气质联用色谱仪和HPLC-MS高效液相色谱-质谱联用仪。

1.2 试验设计

川渝地区青花椒一般在6月上旬至7月上旬采摘，因此将青花椒的采收时间分为3个阶段，且分别对应花椒不同成熟度，即成熟早期(5月15日至6月5日)、成熟中期(6月5日至7月5日)和成熟晚期(7月5日至8月7日)。从5月15日至6月26日，每隔7 d采摘花椒取样1次，7月10日采样1次，8月7日采样1次，共采样9次。选择椒树东南西北4个方向均匀采样，每次采样1 kg。采集的样本放入装有冰袋的保温箱迅速带回实验室编号并保存待测。试验样品委托西南大学食品学院检测，对所有采摘样品均进行含量及成分的测定。

1.3 测定指标

1.3.1 青花椒果实性状 测定所采样品的鲜千粒重、干千粒重、种皮千粒重，计算花椒果实含水量、出皮率。

含水量=[(鲜重-干重)/鲜重]×100%

出皮率=干种皮重/鲜重×100%

1.3.2 青花椒果实挥发油化学成分及含量 挥发油含量采用水蒸气提取法测定[8]。挥发油组分采用GC-MS气质联用色谱仪检测，气相色谱条件：Agilient DB-5MS毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度250℃，柱箱温度60℃，总流量54.0 mL/min，柱流量1.00 mL/min，吹扫流量3.0 mL/min；气化室温度260℃。升温程序：60℃保持5 min，升温速率2℃/min；升温到135℃，保持10 min，升温速率20℃/min；升温到260℃，保持4 min。质谱条件：离子源温度200℃，接口温度280℃，质量扫描范围40～550 m/z。

1.3.3 青花椒麻味素成分及含量 麻味素标准曲线的绘制：准确称取花椒麻味素标准品10 mg，用甲醇溶解并准确定容至10 mL，配制成1.0 mg/mL的标准贮备液。用甲醇逐渐稀释，分别得到0 mg/mL、0.2 mg/mL、0.4 mg/mL、0.6 mg/mL、0.8 mg/mL、1.0 mg/mL的系列标准溶液，过0.22 μm的微孔滤膜备用。样品处理：取粉碎并过40目筛的花椒样品约20 g，置于具塞锥形瓶中，加入100%甲醇50 mL，于55℃水浴振荡浸提4 h，离心(500 r/min，30 min)，取上清液，残渣再加入100%甲醇40 mL，并采用同样方法提取，合并上清液，转移至100 mL容量瓶中，用100%的甲醇定容至刻度，摇匀，过0.22 μm微孔滤膜，待HPLC-MS分析。HPLC-MS条件：岛津LC-20A型高效液相色谱仪，色谱柱为Zebron C18柱(4.6×250 mm，5 μm)；超纯水为流动相A，乙腈为流动相B，梯度洗脱程序：0～30 min，35%～75%B；30～40 min，75%～100%B；40～45 min，维持100%B；45～55 min，100%～35%B，流速0.5 mL/min；进样量10 μL。API 4000 QTrap型电喷雾质谱(ESI)仪，正离子质谱(ESI+/MS)，雾化气(N2)压力30 psi，去溶剂温度400℃，离子喷雾电压4 500 V，去簇电压450 V，射入电压6 V，出口电压10 V，扫描范围100～1 000 m/z。

1.3.4 青花椒品质的综合分析 选择4个具有代表性的指标进行分析，麻味物质代表味觉、挥发油含量代表风味、出皮率和皮干重代表青花椒产量，按 DTOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)法，先进行原始数据无量纲化处理，青花椒各品质权重比例麻味素含量0.30、挥发油含量0.30、青花椒皮千粒干重0.2、出皮率0.2，计算各采收日期花椒品质与理想解的相对接近度(Ci)，按照Ci值大小排序，最大值即为综合性状最优。

1.4 数据统计分析

采用IBM SPSS Statistics对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 青花椒不同成熟度果实性状的变化

从表1看出，青花椒果实鲜千粒重、干千粒重、千粒椒皮干重、千粒籽干重随青花椒成熟度的增加而增加，从始采期至终采期各指标分别为82.50～104.50 g、20.17～40.73 g、15.54～21.21 g、4.63～19.52 g。

表1 不同时期青花椒的果实性状

青花椒出皮率在青花椒果实成熟早期随采收期推后而缓慢增加，至青花椒成熟中晚期(6月5日至8月7日)出皮率保持相对稳定，在20%左右。含水率和皮/籽比率随青花椒成熟度增加而减小，从始采至终采期含水率和皮/籽比率分别从76%降至61%和3.38降至1.09。

2.2 青花椒不同成熟度果实的挥发油含量及化学成分

2.2.1 化学成分 通过GC-MS联用技术，对各个采收时期的青花椒检测其挥发油成分，经过NIST标准谱库比对，共定性分析出29种化合物，其中，含量>1%的成分有8种，分别为醇类3种、烯烃类4种、烷烃1种。挥发油中含量最高的为芳樟醇，其次是D-柠檬烯，与余晓琴等[3-7]的研究结果一致。红花椒挥发油的主要成分为月桂烯[9-10]、萜品醇[11]和里哪醇[12]。芳樟醇具有浓青带甜的木青气息，兼有木香、果香气息，D-柠檬烯有新鲜橙子香气及柠檬样香气，因此，青花椒果实具有与红花椒果实明显区别的浓烈青香味。

2.2.2 挥发油含量 由表2可知，在青花椒成熟早期，果实挥发油含量随成熟度增加逐渐增加，至中期果实挥发油含量保持相对稳定，之后含量增加，至晚期达最大。

表2 青花椒挥发油主要化学成分的动态积累过程

2.2.3 青花椒挥发油主要化学成分动态积累过程 芳樟醇随果实逐渐成熟，其含量逐渐增加，青花椒成熟中晚期，其含量一直保持在50%以上。D-柠檬烯含量在5月22日达峰值后开始缓慢减少。4-亚甲基-1-(1-甲基乙基)-双环-[3,1,0]己烷、4-甲基-1-异丙基-3-环己烯-1-醇、1-甲基-4-(1-甲基乙基)-1,4-环己二烯、(E)-3,7,11三甲基-1,6,10-十二烷三烯-3-醇随果实逐渐成熟，含量逐渐减少到基本稳定。β-月桂烯、α-蒎烯随果实逐渐成熟含量无明显变化。

2.3 青花椒不同成熟度果实的麻味素变化

2.3.1 青花椒麻味素的主要成分 从表3看出，青花椒麻味物质主要是羟基-ε-山椒素、羟基-α-山椒素、羟基-β-山椒素和羟基-γ-山椒素，在整个成熟期内均以羟基-α-山椒素含量最高。

2.3.2 不同成熟度青花椒麻味素含量 青花椒麻味素总量随青花椒果实成熟度增加呈先增后减趋势，其中，以成熟中期(6月12日)的青花椒麻味素含量最高，达19.61 mg/g(表3)。

2.3.3 青花椒麻味素主要成分的动态积累过程 由表3可知，羟基-ε-山椒素含量随青花椒成熟度增加而增加，羟基-α-山椒素含量在青花椒成熟早期随青花椒成熟度增加而增加，在青花椒成熟中晚期保持相对稳定，羟基-β-山椒素含量随青花椒成熟度的增加呈先增后减趋势，羟基-γ-山椒素含量随青花椒成熟度增加无显著变化。5月29日至6月12日青花椒麻味素总量增加较多，其主要原因是此阶段青花椒体内羟基-β-山椒素合成较多。

表3 青花椒麻味素成分及其动态积累过程

2.4 不同成熟度青花椒的品质

从表4看出，青花椒6月12日(成熟中期)采摘的综合性状最优，其次是6月5日采摘的。青花椒成熟早期(5月29日)和成熟晚期(8月7日)采摘的青花椒综合性状表现良好。因此，在5月底到6月上旬是青花椒集中采摘综合性状表现比较好的时期，即青花椒经过挥发油和麻味素的快速积累达到相对稳定状态即可进行青花椒采摘，此时采摘也有利于第2年结果枝培育；8月7日采摘青花椒虽然综合性状表现也较好，但是此时的青花椒表皮开始着色泛红，商品性降低，且此时采摘会影响第2年青花椒产量。

表4 不同采收时期青花椒的综合评价

3 讨论

青花椒最重要的品质性状包括麻味素含量、挥发油含量、椒皮干重和出皮率4个方面，其中挥发油含量和麻味素含量代表青花椒的风味成分，是区别其他调味料的关键；椒皮干重和出皮率是青花椒产量的关键指标。

青花椒麻味素成分主要为羟基-ε-山椒素、羟基-α-山椒素、羟基-β-山椒素和羟基-γ-山椒素，其中以羟基-α-山椒素为主，青花椒麻味素含量随果实成熟度增加呈先增后减趋势，在果实成熟中期达峰值后开始降低。说明在成熟前期，青花椒的麻味素含量与果实成熟正相关，即成熟度越高麻味素含量越高，果实成熟中晚期(6月中旬至8月)，青花椒麻味素含量较峰值有明显的降低。本研究在青花椒挥发油中共定性鉴定出29种化合物，其中百分含量>1%的有8种，这8种化合物共占青花椒挥发油总量的90%以上。随着青花椒成熟度的增加，其挥发油主要成分的百分含量主要表现3种变化趋势，以芳樟醇为代表的随成熟度增加而增加，以D-柠檬烯为代表的随成熟度增加而减少，以β-月桂烯为代表的随成熟度增加无明显变化趋势。

青花椒挥发油含量随果实成熟度增加逐渐增加至相对稳定。国标中规定挥发油含量≥3.0 mL/100g的鲜花椒为Ⅰ级，挥发油含量≥2.5 mL/100g的鲜花椒为Ⅱ级，重庆地方标准规定鲜青花椒挥发油含量不低于2.5 mL/100g。研究显示，青花椒在果实成熟中晚期其挥发油含量均高于2.5 mL/100g，达到国标和重庆地方标准规定。

4 结论

在青花椒果实成熟早期到成熟中期(川渝地区对应时间为5月底至6月上旬)这一过渡时期即青花椒经过挥发油和麻味素的快速积累达到相对稳定状态时进行采摘，在保证品质的同时促进椒树夏稍抽梢，有利于保证第2年的花椒产量。根据利用方向确定青花椒最适采收时期，若以挥发油为指标，青花椒成熟中晚期均可进行采摘(川渝地区对应采收时间为6月上旬到7月下旬)；若是提取青花椒麻味素，采摘时间应控制在成熟早期与成熟中期衔接的这一时间段(川渝地区对应采收时间为5月底至6月中旬)。