基于GC-MS分析辣椒种子挥发性成分

摘要 [目的]为探明辣椒种子挥发性成分，比较不同辣椒品种主要挥发性物质种类及其含量的差异。[方法]经乙醇-水体系提取后用气相色谱仪-质谱联用仪对辣椒种子挥发性成分进行测定。结合计算机检索对分离的化合物进行结构鉴定。应用色谱峰面积归一化法测定各成分的相对含量，通过主成分分析（PCA）进行综合评定。[结果]不同辣椒挥发性成分和含量有所差异。4种辣椒共6种相同的挥发性成分，但含量有所不同。4种辣椒挥发性物质种类和含量存在明显差异，通过主成分分析可以找出辣椒特征挥发性物质并区分不同品种的辣椒。[结论]该研究为辣椒品种的鉴别提供方法参考。

关键词 辣椒;种子;挥发性成分;气相色谱-质谱联用;主成分分析

中图分类号 TS 255.7  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）06-0172-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.06.041

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis of Volatile Components in Pepper Seeds by GC-MS

ZHOU Peng，PENG Shi-qing，WANG Yong-ping et al （Research Institute of Pepper，Guizhou Academy of Agricultural Science，Guiyang，Guizhou 550006）

Abstract [Objective]To ascertain the volatile components of pepper seeds，compare the differences in the types and contents of the main volatile substances in different varieties of pepper.[Method]The volatile components of pepper seeds were extracted by ethanol-water and determined by gas chromatography-mass spectrometry.The structure of the separated compounds was identified by computer retrieval.The area normalization method was used to calculate the volatile components of each component，and perform principal component analysis （PCA）.[Results]The volatile components and contents of different pepper were different.There were 6 same volatile components in 4 pepper seeds，but the content of volatile components was different.There were obvious differences in the types and contents of volatile substances in the four peppers.Principal component analysis could find out the characteristic volatile substances in peppers and distinguish different varieties of peppers.[Conclusion]This study provides a method reference for the identification of pepper varieties.

Key words Pepper;Seeds;Volatile components;GC-MS;Principal component analysis

基金项目 贵州省科技支撑项目（黔科合支撑〔2020〕1Y172号）。

作者简介 周鹏（1991—），男，贵州毕节人，实习研究员，硕士，从事辣椒栽培研究。*通信作者，副研究员，博士，从事辣椒栽培研究。

收稿日期 2021-07-20

辣椒为茄科植物[1]，是常见的蔬菜和调味品[2]，是我国重要的果菜类蔬菜和调味品，因其具有较高的食用价值和保健功能而深受人们喜爱[3-4]。21 世纪是我国辣椒产业飞速发展阶段。据国家大宗蔬菜产业技术体系统计，近年来辣椒面积稳定在 210 万 hm2 以上，成为我国种植面积最大的蔬菜[5]。辣椒中含有丰富的辣椒红素、辣椒素、VC、矿物质等，有很高的保健功能和营养价值，具有抗菌消炎、抗氧化、降低胆固醇、溶解血栓等方面的功效[6-9]。研究不同品种辣椒的挥发性成分，对于不同品种辣椒的品质差异有重要意义。

干辣椒挥发性成分有萜烯、含硫化合物、醇、醛、酯、酸、酮、烷等[10]。杜勃峰等[1]利用固相微萃取气质联用技术检测不同辣椒果实的挥发性成分，4种代表性辣椒的挥发性成分主要有烃类、酯类、醛类、醇类、酮类、吡嗪类化合物。但关于辣椒种子挥发性化合物的研究鲜见报道。

辣椒挥发性成分种类繁多，组成复杂，且化学成分相互影响，辣椒的产地品种和贮藏条件都会影响其挥发性的种类和含量。因此仅靠个别的化学成分去判别辣椒存在一定的局限性，很难说明不同辣椒品种挥发性物质的种类、含量差异及其特有物质。主成分分析法是一种多元统计分析技术，它可以简化数据和揭示变量间的关系，可有效分析挥发性物质[11-13]。笔者采用主成分分析法，找出4种辣椒品种的主要挥发性物质及挥发性物质含量差异。

1 材料与方法

1.1 原料及试剂 试验材料（常艳4号、常艳5号、黔椒8号和辣研201）由贵州省辣椒研究所育种研究室提供。乙醇（分析纯，重庆川东化工有限公司）;丙酮（色谱纯，重庆川东化工有限公司）。

1.2 仪器 气相-质谱联用仪（Agilent 7890型，美国安捷伦科技公司）;恒温培养振荡器（ZWY-240，上海智诚分析仪器制造有限公司）;电子天平（BSA224S-CW型，北京赛多利斯天平有限公司）;超纯水系统（Milli-Q Direct，德国默克公司）;台式高速冷冻离心机（ALLEGRA X-15R，美国贝克曼库尔特有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备。

样品粉碎、过筛后，称取样品100 mg，溶解于10 mL的乙醇-水混合溶液中，低温振荡48 h，离心5 min，取上层清液过膜待测。

1.3.2 GC-MS 色谱与质谱条件。毛细管柱为TR-5ms（0.25 mm×30 m×0.25 μm）。GC进样口温度为250 ℃，连接线温度为280 ℃。GC程序温升条件：初始温度为60 ℃，保持2 min后以10 mL/min的速率升至140 ℃，然后以5 ℃/min升至280 ℃，保持6 min。载气为氦气，流速为1 mL/min，不分流进样，进样量为1.0 μL，离子源温度为230 ℃，扫描范围为35～650 amu，溶剂延迟6 min。

1.4 数据处理

采用峰面积归一化法计算各组分的面积百分比，并通过NIST17质谱数据库对所出峰的质谱图进行检索，以鉴定各组分。利用SPSS 23.0 软件对辣椒的挥发性成分及其含量进行主成分分析（PCA）。

2 结果与分析

2.1 辣椒种子的挥发性成分分析

通过对辣椒种子的挥发性成分进行GC-MS分析，分别得到了各辣椒品种的总离子流图（图1），分析可知，从4 个辣椒品种种子中共检测出72种挥发性物质（表1），包含烃类4种、醇类4种、醛类6 种、酮类7种、酸类5种、酚类3种、酯类17种、胺类9种，其他17种（表2）。其中6种物质为4种辣椒品种所共有，分别为巴龙霉素、 （5β）-孕烯-3，20β -二醇，14α，18α-[4-甲基-3-氧代-（1-氧杂-4-氮杂丁基-1，4-二基）]-二乙酸酯、四乙酰基-d-木腈、2，3-二氢-3，5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、2-肉豆蔻泛素和2，4-二叔丁基苯酚。不同品种辣椒种子挥发性物质的种类和含量差异显著（ P <0.05），挥发性物质种类最少的品种（常艳5号）有20 种，最多的品种（常艳4号和黔辣8号）有35种，辣研201有31种，具体详见表1～2。

从表1～2可以看出，在常艳5号中鉴别出来的20个挥发性成分，占总挥发性成分的98.87%，醛类物质占37.91%，其中5-羟甲基糠醛占33.53%;酯类占24.07%，其中（ 5β）-孕烯-3，20β -二醇，14α，18α-[4-甲基-3-氧代-（1-氧杂-4-氮杂丁基-1，4-二基）]-二乙酸酯占16.47%，酚类物质占16.21%（2，4-二叔丁基苯酚），四乙酰基-d-木腈占9.39%。常艳4号出峰时间主要集中在6～14 min，鉴别出的物质占总挥发性成分总量的95.83%，其中酚类物质占20.62%（2，4-二叔丁基苯酚含量最高，占16.92%），巴龙霉素占12.91%，四乙酰基-d-木腈占11.12%，2，3-二氢-3，5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮占2.53%，环状1，2：3，5-双（硼酸丁酯）-α-D-木呋喃糖占0.40%，酯类物质占7.94%，酮类物质占7.67%。黔辣8号的35种挥发性成分占总挥发性成分的96.27%，酮类物质占15.24%，其中2，3-二氢-3，5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮占13.16%; 醛类占13.03%（苯乙醛占6.33%），酚类占10.38%（2，4-二叔丁基苯酚6.80%和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚3.58%），胺类物质占8.86%（N-甲基-N-[4-（3-羟基吡咯烷基）-2-丁炔基]-乙酰胺占5.26%）。辣研201中含量最高的是四乙酰基-d-木腈，占总挥发性成分的21.73%，其次为巴龙霉素和2-肼基-2-咪唑啉，分别占总挥发性成分的15.03%和11.22%，酯类占总挥发性成分的20.61%。

2.2 辣椒品种挥发性成分主成分分析

由表2可知，4种辣椒的挥发性成分含量数据离散，通过 SPSS 23.0 软件对辣椒挥发性成分及其含量进行PCA，得到特征值和贡献率见表3。由表3可知，第1主成分的贡献率为45.55%， 第 2 主成分的贡献率为30.43%，第3主成分的贡献率为24.02%，3 个主成分的累计贡献率达到100%，可反映样品的整体信息，故取这3个主成分作为数据分析的有效成分。各特征向量挥发性成分相对含量数据再通过SPSS 23.0 软件标准化后，各主成分得分见表4。由表4可知，主成分综合评价中，黔辣8号最高，常艳4号挥发性成分的综合得分次之。

3 结论

该研究基于GC-MS分析辣椒种子挥发性成分，结果发现，常艳5号、常艳4号、黔辣8号和辣研201分别检测出20、35、35和31种挥发性成分。4种辣椒品种具有6种相同的挥发性成分，分别为巴龙霉素、 （5β）-孕烯-3，20β-二醇、14α，18α- [4-甲基-3-氧代-（1-氧代-4-氮杂丁基-1，4-二基）]-二乙酸酯、四乙酰基-d-木腈、2，3-二氢-3，5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、2-肉豆蔻泛素和2，4-二叔丁基苯酚。从物质的类别上来看，常艳5号醛类物质占37.91%，酯类物质占24.07%，酚类物质占16.21%;常艳4号酚类物质占20.62%，巴龙霉素占12.91%，四乙酰基-d-木腈占11.21%;黔辣8号中酮类物质占15.24%，胺类物质占8.86%，醛类物质占13.03%;辣研201中四乙酰基-d-木腈占21.73%，酯类物质占20.61%，巴龙霉素占15.03%。4种辣椒挥发性物质种类和含量存在明显差异，通过主成分分析可以找出辣椒特征挥发性物质并区分不同品种的辣椒，为辣椒品种的鉴别提供方法参考。