热风烘干温度对线椒和朝天椒干制品质的对比分析

田玉肖，罗静红，宋占锋，罗芳耀，朱永清,3，高佳,3*

(1.四川省农业科学院农产品加工研究所，成都 610066；2.四川省农业科学院园艺研究所，成都 610066；3.农业农村部西南地区园艺作物生物学及种质创制重点实验室，成都 610066)

辣椒(CapsicumannuumL.)为茄科辣椒属植物，原产于中南美洲等热带地区，目前在世界各地广泛种植。新鲜辣椒含有丰富的维生素C、维生素E、类胡萝卜素和辣椒素等物质，具有很高的营养和保健价值[1]。干制辣椒是辣椒干燥加工后的产品，在国际香料贸易中占有重要地位[2]。线椒和朝天椒是我国辣椒干制加工的两种重要辣椒类型[3]。

辣椒素类物质是辣椒辣味的主要来源，包含23种以上的辣椒素同系物[4]，其中辣椒素和二氢辣椒素占辣椒素类物质的90%以上[5]。辣椒素类物质具有抗菌活性[6]、抗氧化活性、潜在抗癌作用[7]和镇痛消炎[8]等多种生物学特性，还可以促进食欲，改善消化[9]，在食品餐饮、医疗药物等方面均具有很高的应用价值。

辣椒含有丰富的类胡萝卜素，是提取天然色素的重要材料。红辣椒中最主要的类胡萝卜素组分是辣椒红素。除此之外，辣椒还含有丰富的紫黄质、玉米黄质、叶黄素、β-胡萝卜素等成分[10-11]，是维生素A前体的重要来源。类胡萝卜素具有很强的抗氧化能力，可有效清除自由基，增强人体免疫力，抑制癌症[12]、心血管等疾病的发生。

随着人们对辣椒消费需求量的不断增加，干椒加工产业迅速发展。热风烘干是目前生产中辣椒干制加工的主要方式，加工过程中伴随着加热处理，类胡萝卜素和辣椒素等物质会产生一定损失。因此，探究烘干温度等干制加工条件对提高生产效率、降低产品品质损失具有重要作用。目前有关辣椒干制加工的研究主要集中在干制方式[13]和热风干燥的热力学模型上[14]，而对于不同类型辣椒烘干方式的比较及最适烘干条件的研究较少。辣度和色度是划分商品辣椒等级的重要指标[15]。本试验以线椒和朝天椒为对象，研究烘干温度对两种不同类型辣椒干制后辣度和色度等主要品质的影响差异，以期为生产提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为线椒和朝天椒(见图1)，线椒品种为红冠3号，朝天椒品种为红冠603，均由四川省农业科学院园艺研究所选育。辣椒原料统一种植于四川省成都市新都区四川省农业科学院科研示范基地，生产管理条件一致。辣椒鲜样于红熟期采收，挑选成熟度一致、外观完整、无明显病虫害的新鲜样品于采收当天运至实验室，冷藏暂存24 h备用。红冠3号和红冠603辣椒鲜样的干物质量分别为16.38%和26.41%。

图1 干制前后的辣椒Fig.1 The peppers before and after drying

1.2 材料处理

新鲜辣椒去蒂，将不同品种辣椒各分为3组，分别进行50，60，70 ℃热风烘干处理，每30 min查看辣椒状态，待其变脆、能轻易折断时停止处理，取出后粉碎成粉末状，采用聚乙烯薄膜密封包装，于0 ℃冷库避光保存备用。每10个线椒果实为一组，每30个朝天椒果实为一组，每个处理均设置4组。

1.3 仪器与设备

JA31002电子天平 上海精天电子仪器有限公司；DHG-9075A电热恒温鼓风干燥箱 上海齐欣科学仪器有限公司；XM-300UVF超声清洗机 小美超声仪器有限公司；TU-1810紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；FW-200高速万能粉碎机 北京科伟永兴仪器有限公司；Agilent 1260高效液相色谱仪 美国Agilent Technologies公司。

1.4 试验方法

1.4.1 含水量的测定

根据GB 5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[16]测定不同温度下烘干后干椒中的含水量。称取5 g样品，在105 ℃干燥箱中干燥5 h至恒重，放入干燥器中冷却后称取质量，计算干椒含水量。

1.4.2 辣椒素的测定

参考王燕等[17]的方法。称取0.2 g样品粉末于离心管中，加入6 mL甲醇，在60 ℃超声提取30 min，冷却后以6 000 r/min离心5 min，取上清液1 mL用0.45 μm醋酸纤维滤膜过滤到色谱瓶中待测。检测条件：色谱柱：Zorbax SB-C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)，流动相：70%甲醇，流速：0.8 mL/min，紫外检测波长：280 nm，柱温：两端均为30 ℃，进样量：10 μL，用辣椒素和二氢辣椒素标准品做标准曲线，计算辣椒样品中辣椒素和二氢辣椒素的含量，总辣椒素为辣椒素和二氢辣椒素含量的总和。

1.4.3 ASTA色度的测定

参考GB/T 22299-2008《辣椒粉 天然着色物质总含量的测定》[18]，称取0.1 g样品于容量瓶中，加入100 mL丙酮，摇匀，黑暗处提取16 h，取上清液测定其在460 nm波长处的吸光值，ASTA色度=A460 nm×16.4/m(m为样品质量,g)。

1.5 数据处理

试验数据使用Excel 2010处理，结果以4组的“平均值±标准差”表示。使用DPS 7.5进行随机分组设计方差统计分析。

2 结果与讨论

2.1 烘干时间和干椒含水量

分别在50，60，70 ℃对红冠3号和红冠603进行烘干处理，烘干所需时间及干椒含水量见表1。

表1 不同温度下处理时间和干椒含水量Table 1 The treatment time and water content of dried peppers at different temperatures

两种类型辣椒的烘干时间均随着烘干温度的升高而缩短，最终干椒含水量为6.99%～8.63%，但辣椒类型和温度对烘干时间均有较大影响。红冠3号由于果实较大，烘干时间较红冠603长，但随着温度的升高，两者之间的烘干时间差减少。红冠3号在50，60，70 ℃下的烘干时间分别为65，30.5，19 h，其中60 ℃的烘干时间比50 ℃缩短了53.08%，70 ℃比60 ℃缩短了37.70%。红冠603的烘干时间分别为49，24，19 h，60 ℃的烘干时间比50 ℃缩短了51.02%，70 ℃比60 ℃缩短了20.83%。结果表明，随着温度的增加，两种类型辣椒的烘干速率均增加，但增加速率有所降低。张茜等[19]认为辣椒热风干燥符合Page模型干燥规律，一直处于降速干燥阶段，随着温度的升高，干燥时间缩短，干燥速率增加，与本试验结果一致。本试验中辣椒的烘干时间与其他研究[20]相比较长，原因主要是本次试验干椒最终含水率较低，其次烘干时间还与烘干方式、物料厚度[21]、预处理方式[22]等因素有关。

2.2 辣椒素

对不同温度下线椒和朝天椒的辣椒素组分进行分析，结果见图2。

图2 不同烘干温度对辣椒素和二氢辣椒素含量的影响Fig.2 The effects of different drying temperatures on the content of capsaicin and dihydrocapsaicin

不同类型辣椒之间辣椒素和二氢辣椒素的变化趋势稍有差异。随着烘干温度的升高，辣椒素的损失率也不断增加。红冠3号的辣椒素含量从50 ℃的432.29 μg/g DW降到60 ℃的346.82 μg/g DW，损失率为19.77%，但差异不显著，60～70 ℃(206.15 μg/g DW)的损失率高达40.56%，差异显著。红冠603样品在50，60，70 ℃下的辣椒素含量分别为956.61，867.22，740.64 μg/g DW，每升高10 ℃的损失率分别为9.34%和14.60%，且各处理组之间差异显著。相同烘干温度下，红冠603比红冠3号的辣椒素损失率低，可能是因为其基础辣椒素含量显著高于红冠3号。

红冠3号二氢辣椒素含量的变化趋势与辣椒素一致，随着烘干温度的升高其含量逐渐降低，且损失率逐渐增加。50，60，70 ℃的二氢辣椒素含量分别为151.79，132.64，77.97 μg/g DW，每升高10 ℃二氢辣椒素损失率分别为12.62%和41.21%，50 ℃和60 ℃之间的二氢辣椒素含量没有显著差异，且均显著高于70 ℃。而红冠603中含量最高的为60 ℃(638.50 μg/g DW)，其次是50 ℃(611.30 μg/g DW)，但两者之间没有显著差异。

不同类型辣椒之间辣椒素含量差异显著。朝天椒品种红冠603的总辣椒素含量显著高于线椒品种红冠3号，见图3。

图3 不同烘干温度对总辣椒素含量的影响Fig.3 The effects of different drying temperatures on the content of total capsaicins

仲辉等[23]认为辣度与辣椒果实类型有一定的相关性，果实较小的朝天椒辣度高于线椒，与本试验结果一致。总辣椒素与辣椒素的变化趋势一致，红冠3号与红冠603的总辣椒表含量均随着温度的升高逐渐降低，变化范围分别为284.12～584.08 μg/g DW和1 307.73～1 567.91 μg/g DW，50 ℃和60 ℃之间差异不显著，且均显著高于70 ℃。缪武[24]研究了50，60 ℃热风烘干后辣椒素的变化，发现烘干温度对辣椒素含量没有显著影响，与本研究结果一致。总辣椒素的变化趋势与辣椒素一致，是因为辣椒素是辣椒中辣椒素类物质的最主要成分，约占总辣椒素的46%～77%[25]。不同类型辣椒中辣椒素类物质各组分的比例有一定的差异[26]，本试验中，线椒和朝天椒中辣椒素含量均比二氢辣椒素含量高，其中朝天椒的辣椒素占总辣椒素的比例为56.64%～61.01%，线椒中比例为72.34%～74.01%。结果表明，线椒中辣椒素的比例更高，二氢辣椒素的比例更低，说明相较朝天椒而言，辣椒素的变化对线椒的影响较大，二氢辣椒素的变化影响较小。

2.3 ASTA色度

对不同烘干温度下的辣椒进行ASTA色度测定，结果见图4。

图4 不同烘干温度对ASTA色度的影响Fig.4 The effects of different drying temperatures on ASTA chroma

红冠3号在各温度处理下的色度均高于红冠603，但随着烘干温度的升高，线椒和朝天椒色度的变化趋势完全不同，红冠3号呈现先降后升的趋势，色度最高值在70 ℃，为117.60，与50 ℃(115.22)相比差异不显著，且两者均显著高于60 ℃(98.12)。而红冠603呈现先升后降的趋势，在60 ℃下色度最高，为85.34，显著高于50 ℃(66.51)和70 ℃(62.35)。杨咏鹃等[27]认为随着温度的增加，辣椒红素的含量逐渐降低，以颜色相关指标进行主成分分析[28]，对干辣椒进行综合评分，认为70 ℃的得分最高；且50 ℃和60 ℃之间综合评分差异不大，这与本试验的结果有一定差异，这种差异可能是试验辣椒类型不同导致的。

不同类型辣椒之间截然不同的变化趋势可能是因为其类胡萝卜素组分差异较大[29]，类胡萝卜素各组分的热稳定性也不同。成熟红色辣椒中辣椒红素和辣椒玉红素约占总色素的46%，其次是玉米黄质、新黄质、紫黄质等[30]。其中红色素比黄色素的热稳定性高，辣椒玉红素比辣椒红素的热稳定性高[31]。所以，热风干燥过程中在干燥温度与干燥时间的综合影响下，不同类胡萝卜素组分在不同干燥温度下产生不同程度的损失，最终导致其色度差异，此外，Isabel等[32]也发现热风干燥过程中不同类型辣椒的各类胡萝卜素组分的损失率不同，甚至某些成分的含量还会增加。

2.4 方差贡献率分析

为了明确各因素对辣椒素、二氢辣椒素、总辣椒素、ASTA色度、烘干时间变异的影响，对各因素的方差贡献率进行了分析，见表2。

表2 方差贡献率Table 2 The variance contribution rate %

由表2可知，烘干温度、辣椒类型及其交互作用对辣椒各指标都有极显著的影响，但贡献率有一定差异。在3个因素中，温度×类型对烘干时间、辣椒素、二氢辣椒素和总辣椒素的影响最大，且温度的方差贡献率均高于类型，类型对ASTA色度的影响最大，约占总体变异的50%。

3 结论

线椒和朝天椒在不同热风干制温度下品质变化差异主要体现在二氢辣椒素和色度上。红冠3号的辣椒素各组分及总辣椒素含量均显著低于红冠603，ASTA色度显著高于红冠603。两种类型辣椒在烘干时间、辣椒素、总辣椒素含量变化趋势上一致，在二氢辣椒素含量变化上稍有差异，在ASTA色度上变化完全不同。随着温度的升高，辣椒的烘干时间缩短，烘干速率均随之增加，但增加速率越来越小。总辣椒素含量随着温度的升高而降低，且降低的速率越来越快，但50 ℃与60 ℃之间没有显著差异。红冠3号在70 ℃下ASTA色度最高，红冠603在60 ℃下最高。方差分析结果表明，温度、辣椒类型及温度×类型的交互作用对辣椒素、二氢辣椒素、ASTA色度和烘干时间均有显著影响。其中温度×类型对烘干时间、辣椒素和二氢辣椒素的影响最大，方差贡献率分别为81.01%、65.19%、44.37%；辣椒类型对ASTA色度的影响最大，方差贡献率为49.85%。综合干燥效率、辣椒素含量和ASTA色度，红冠603在60 ℃下热风干制能最大程度保持其辣度和色度品质。红冠3号的辣度较低，色度较高，可用于提取色素、低辣调味或加工，适宜在70 ℃干制加工。