張璐璐，趙 鐳*，史波林，汪厚銀，支瑞聰，楊 靜，解 楠，李 志

（中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院食品與農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 102200）

花椒麻度分級(jí)的改良斯科維爾指數(shù)法建立研究

張璐璐，趙 鐳*，史波林，汪厚銀，支瑞聰，楊 靜，解 楠，李 志

（中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院食品與農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 102200）

針對(duì)辣椒辣度的斯科維爾指數(shù)（Scoville heat units，SHU）法存在對(duì)基質(zhì)影響因素的忽略及檢驗(yàn)結(jié)果缺乏統(tǒng)計(jì)學(xué)依據(jù)的問題，通過將單樣品評(píng)價(jià)改為樣品液與制備基質(zhì)對(duì)照液的成對(duì)比較檢驗(yàn)，以及增加評(píng)價(jià)小組人數(shù)或評(píng)價(jià)輪次改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等，建立了與辣味同為三叉神經(jīng)感的花椒麻味感覺強(qiáng)度的間接測量方法——改良SHU法。應(yīng)用新方法對(duì)花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxim.）麻度進(jìn)行測量與分級(jí)，并同時(shí)采用紫外分光光度計(jì)法對(duì)花椒中的酰胺含量進(jìn)行了測定。結(jié)果表明：麻味感覺強(qiáng)度值與花椒酰胺的物理含量之間具有一定的一致性，但對(duì)某些品種而言，相近的或者較低的花椒酰胺含量表現(xiàn)出更強(qiáng)的麻感，較高的酰胺含量卻能表現(xiàn)出較低的麻感。說明，花椒麻味感覺強(qiáng)度不僅與其所含的花椒酰胺總含量相關(guān)，也與花椒酰胺的構(gòu)成及其結(jié)構(gòu)相關(guān)。該方法的建立對(duì)花椒麻度相關(guān)研究以及應(yīng)用麻度作為核心指標(biāo)進(jìn)行花椒及其制品質(zhì)量評(píng)價(jià)與控制具有重要的理論和實(shí)踐意義。

花椒；麻度；分級(jí)；斯科維爾指數(shù)

花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxim.）是一種香辛料植物，也是我國傳統(tǒng)的“八大調(diào)味品”之一，辛麻味是其典型的風(fēng)味特征，也是其最重要的品質(zhì)指標(biāo)?；ń沸谅槲杜c辣椒辣味一同構(gòu)成我國傳統(tǒng)的八大菜系中最具特色和最受歡迎的菜系——川菜的麻辣風(fēng)味特征。國內(nèi)外研究人員自20世紀(jì)初一直未停止對(duì)花椒辛麻味的研究，但這些研究主要集中在兩大方面：一是花椒麻味成分的提取分離[1-6]及麻味組分含量的儀器測定方法[7-10]；二是麻味的生物學(xué)機(jī)制[11-14]。

近年來，隨著川菜的全國性乃至世界性流行以及我國各地區(qū)花椒的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，辛麻味強(qiáng)度評(píng)價(jià)與分級(jí)方法研究的空白對(duì)于花椒原料品種選育、麻味產(chǎn)品加工工藝改良與質(zhì)量控制、商品流通分級(jí)與優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)以及消費(fèi)者對(duì)適宜麻度級(jí)別的食品選擇等方面都造成了缺乏客觀依據(jù)的發(fā)展瓶頸。因此，建立一種可以對(duì)花椒麻度進(jìn)行量化分級(jí)的方法，并將其應(yīng)用于以麻味為主要風(fēng)味特征的產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)與控制之中是對(duì)研究人員提出的一個(gè)產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)需求。

目前，國內(nèi)外尚未對(duì)花椒麻度分級(jí)方法的建立展開研究，僅有少數(shù)文獻(xiàn)曾報(bào)道過花椒中個(gè)別麻味化合物如α（β，γ）-山椒素以及OH-α（β，γ）-山椒素及其部分花椒制品（花椒油、花椒油樹脂及花椒粗提物）的麻味閾值測定結(jié)果[9,15]。相比之下，辣度的研究則較多，而且也有了比較明確的結(jié)果和方法。從機(jī)制上看，花椒麻感與辣椒辣感十分相似，現(xiàn)已證明兩者均為三叉神經(jīng)感覺，均可通過化學(xué)物質(zhì)如麻味或辣味化合物激活瞬間受體電位離子通道（TRPA1）和熱敏離子通道（TRPV1）產(chǎn)生麻感或辣感[12-13]。因此，建立花椒麻度的測定及分級(jí)方法可從借鑒辣椒辣度的評(píng)價(jià)入手。

對(duì)辣感強(qiáng)度（辣度）進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法主要有斯克維爾指數(shù)（Scoville heat units，SHU）法和線性標(biāo)度法。線性標(biāo)度法是在直線兩端（通常為15 cm）各約1.5 cm的位置上標(biāo)識(shí)注釋詞，評(píng)價(jià)員將其感知到的產(chǎn)品感官特性強(qiáng)度標(biāo)記在直線的某個(gè)位置，再轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[16]。前期研究表明，應(yīng)用線性標(biāo)度法進(jìn)行中、低區(qū)段辣感強(qiáng)度進(jìn)行直接測定時(shí)，結(jié)果更準(zhǔn)確。而對(duì)于高辣度（麻度）的辣椒（花椒）樣品，因其辣味（麻）強(qiáng)度過高，無法利用線性標(biāo)度法進(jìn)行辣度或麻度的直接測定。而SHU法作為一種基于差別檢驗(yàn)的間接測量方法，它主要是通過將辣味提取液按比例稀釋，讓評(píng)價(jià)員找出剛剛能覺察出辣味的濃度最低的樣品，根據(jù)樣品的稀釋倍數(shù)轉(zhuǎn)化成辣度[17]。該方法操作簡便，是辣椒辣度評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)方法，但存在評(píng)價(jià)人數(shù)太少（一般5 名），檢驗(yàn)輪次不夠（一輪），檢驗(yàn)結(jié)論基于經(jīng)驗(yàn)判斷，統(tǒng)計(jì)依據(jù)不足，以及只評(píng)價(jià)樣品液無法消除樣品制備基質(zhì)對(duì)品評(píng)影響等方面的問題。

因此，若將SHU辣度評(píng)價(jià)方法應(yīng)用于花椒麻度分級(jí)評(píng)價(jià)中，需將現(xiàn)有方法做出適當(dāng)改良?？赏ㄟ^將原SHU法測定中的單樣品評(píng)價(jià)改為樣品液與制備基質(zhì)對(duì)照液的成對(duì)比較檢驗(yàn)，并增加評(píng)價(jià)小組人數(shù)或評(píng)價(jià)輪次改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使檢驗(yàn)結(jié)果更具統(tǒng)計(jì)學(xué)依據(jù)。此外，為進(jìn)一步驗(yàn)證麻味感覺強(qiáng)度與花椒酰胺的物理含量之間是否具有一致性，同時(shí)也采用紫外分光光度計(jì)法對(duì)花椒提取液中的花椒酰胺含量進(jìn)行測定。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

花椒麻味羥基山椒素混合物（HPLC法提取，麻味物質(zhì)組成為OH-α-山椒素63.6%、OH-β-山椒素22.8%、 OH-γ-山椒素7.4%）；乙醇（食品級(jí)） 河南金潤食品添加劑有限公司。

布氏漏斗、抽濾瓶、容量瓶、圓底燒瓶（500 mL）北京科實(shí)玻璃儀器公司；SK250H超聲波清洗器 上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司；SHB-III型循環(huán)水式多用真空泵鄭州長城科工貿(mào)有限公司；PL2002型精密天平 瑞士梅特勒-托利多儀器（中國）有限公司；Cary 100紫外分光光度計(jì) 美國Varian公司。

1.2 方法

1.2.1 花椒麻度的改良斯科維爾指數(shù)法測定

1.2.1.1 樣品篩選與制備

1）樣品篩選

用于花椒麻度分級(jí)方法建立研究的樣品應(yīng)滿足兩個(gè)條件：典型產(chǎn)區(qū)及非典型產(chǎn)區(qū)的常見品種；盡可能全面的覆蓋整個(gè)麻感強(qiáng)度區(qū)段。

據(jù)文獻(xiàn)[18]報(bào)道，青花椒以麻香為主，麻味為輔，麻味后勁足，主產(chǎn)區(qū)主要有四川涼山金陽、重慶江津，而大紅袍以麻味為主，香味為輔，麻味純正，主產(chǎn)區(qū)主要有陜西韓城、甘肅武都、四川漢源。據(jù)此，本研究篩選出16種代表性花椒樣品，見表1。

表1 代表性花椒樣品列表Table 1 List of representative samples of dry Zanthoxylum bungeaannuumm

2）花椒提取液的制備

準(zhǔn)確稱量表1中列出的花椒樣品各20 g，分別置于500 mL的圓底燒瓶中，并加入100 mL乙醇，常溫、超聲浸提20 min，過濾浸提棄去初濾液15～20 mL，收集濾液備用。

1.2.1.2 麻度區(qū)段的確定

1）區(qū)段端點(diǎn)樣品稀釋倍數(shù)的確定

分別用移液管準(zhǔn)確移取1.2.1.1節(jié)制備的16 種花椒提取液各1 mL至100 mL容量瓶中，加純凈水定容至100 mL；吸取上述稀釋液1 mL并加入純凈水定容至100 mL；重復(fù)上述操作，直至感官分析師可確定出麻感強(qiáng)度最弱及最強(qiáng)的樣品及其最大稀釋倍數(shù)。本研究中確定的區(qū)段端點(diǎn)（最弱和最強(qiáng)）樣品為山東萊蕪野生花椒（LWY）和麻味山椒素化合物（JYQ），其最大稀釋倍數(shù)分別為：8 750、175 000。同時(shí)，采用同樣的稀釋方法得到花椒麻味羥基山椒素混合物的最大稀釋倍數(shù)為9 410 000。

2）麻度區(qū)段的設(shè)定

據(jù)文獻(xiàn)[13-14]報(bào)道，花椒麻味與辣椒辣味在某種程度上作用機(jī)制類似，同時(shí)根據(jù)初步確定的最低與最高麻度樣品的最大稀釋倍數(shù)，將花椒麻度區(qū)段設(shè)定為10個(gè)，見表2。

表2 不同麻度區(qū)段對(duì)應(yīng)的取樣量Table 2 Sample quantities from different pungency sections

1.2.1.3 樣品稀釋倍數(shù)的確定

1）樣品稀釋液制備

首先，通過直接品嘗每個(gè)花椒提取液，初步確定出每個(gè)樣品所對(duì)應(yīng)的3個(gè)連續(xù)的麻度區(qū)段。然后，根據(jù)表2，進(jìn)行相應(yīng)稀釋后備用。

2）最小樣液量的確定

在3 個(gè)連續(xù)的麻味區(qū)段樣品中，由感官分析師首先對(duì)中間區(qū)段樣品進(jìn)行品嘗。具體步驟為：按照表3，從對(duì)應(yīng)區(qū)段所列數(shù)據(jù)中，用移液管從小到大移取提取液，然后移至50 mL容量瓶中用純凈水定容，進(jìn)行品評(píng)，直至無法嘗出麻味為止。此時(shí)體積為最小樣液量。當(dāng)移取此區(qū)段的最大體積仍無麻感刺激時(shí)，采用低麻味強(qiáng)度區(qū)段重復(fù)上述方法；當(dāng)移取最小體積仍有麻感刺激時(shí)，則采用高麻度區(qū)段重復(fù)上述方法，直至確定出最小樣液量為止。

表3 不同麻度區(qū)段的Scoville指數(shù)eTable 3 SHU of different pungency sections

續(xù)表3

3）空白液制備

準(zhǔn)確移取與最小樣液量等體積的乙醇至50 mL容量瓶內(nèi)，加純凈水定容，備用。

1.2.1.4 改良SHU法測定麻度具體步驟

1）評(píng)價(jià)小組建立

剔除對(duì)麻味食品有強(qiáng)烈嗜好性及排斥感的 評(píng)價(jià)員，麻味評(píng)價(jià)小組應(yīng)滿足GB/T 16291.1—2012《感官分析選拔、培訓(xùn)與管理評(píng)價(jià)員一般導(dǎo)則：優(yōu)選評(píng)價(jià)員》[19]優(yōu)選評(píng)價(jià)員基本要求，最終確定出一支由10位優(yōu)選評(píng)價(jià)員組成的麻味感官評(píng)價(jià)小組。

2）麻味評(píng)價(jià)方法

根據(jù)GB 12310—2012《感官分析方法成對(duì)比較檢驗(yàn)》[20]中規(guī)定的感官評(píng)價(jià)——成對(duì)比較檢驗(yàn)流程，分別對(duì)14個(gè)樣品的最小樣液量及空白液進(jìn)行3個(gè)輪次的成對(duì)比較檢驗(yàn)。

3）SHU的確定

10 人評(píng)價(jià)小組，重復(fù)測試3 輪，共30 個(gè)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量。根據(jù)二項(xiàng)式分布顯著性檢驗(yàn)表，進(jìn)行待測液與空白液在麻度上有無差異的判斷。若待測液與空白液在95%置信水平下有顯著性差異，則樣品的SHU可直接根據(jù)表3得出。

1.2.2 花椒酰胺含量的紫外分光光度計(jì)法測定[21]

1.2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱量一系列花椒麻味混合物，加乙醇將其波長配制成一系列質(zhì)量濃度的麻味物質(zhì)溶液。在254 nm波長下測其吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)單體混合物濃度為橫坐標(biāo)，作標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.070 6x（R2=1），式中：x為麻味混合物質(zhì)量濃度/（μg/mL），y為254 nm波長的吸光度。

1.2.2.2 待測樣品中花椒酰胺含量測定

分別取1.2.1.1節(jié)制備的樣品1 mL，用乙醇定量到100 mL容量瓶中作為待測樣，測定各待測液在254 nm波長的吸光度y，同時(shí)，根據(jù)y=0.070 6x計(jì)算公式以及相應(yīng)換算關(guān)系可知待測花椒樣品中的酰胺含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 花椒樣品的麻度級(jí)別

表4 SHU的自然對(duì)數(shù)值與麻度級(jí)別的換算關(guān)系Table 4 Conversion of pungency degree to ln(SHU)

前期研究結(jié)果已證實(shí)，花椒麻味感覺強(qiáng)度與物理濃度的對(duì)數(shù)值成正比，符合心理物理學(xué)的Fechner定律。呂躍進(jìn)等[22]研究結(jié)果也顯示人對(duì)不同事物在相同屬性的差異分辨在精度要求較高時(shí)也可分為9級(jí)以上。同時(shí)，結(jié)合17種花椒樣品及單體混合物稀釋倍數(shù)，得到如表4所示的SHU的自然對(duì)數(shù)（ln（SHU））與麻度級(jí)別的換算關(guān)系。

利用改良SHU法測得17 種花椒及麻味混合物樣品的稀釋倍數(shù)及麻度級(jí)別測量結(jié)果如表5所示。17 種花椒及麻味混合物樣品的稀釋倍數(shù)范圍在8 750～9 410 000之間，其中花椒麻味單體混合物（SSS）的SHU最大為9 410 000，麻度級(jí)別為10 級(jí)；其次為四川涼山金陽青花椒（JYQ）稀釋倍數(shù)為175 000，麻度級(jí)別為8 級(jí)；山東萊蕪野生花椒（LWY）的SHU最小為8 750，麻度級(jí)別為2 級(jí)。對(duì)比花椒樣品的麻度發(fā)現(xiàn)，野生花椒及刺椒的麻度級(jí)別較低，在3 級(jí)以下；青花椒的麻度最高，基本均為5 級(jí)以上；大紅袍由于品質(zhì)差別或產(chǎn)地差異等因素，在4～7 級(jí)內(nèi)均有分布。盡管在樣品收集階段，對(duì)花椒樣品進(jìn)行了除雜、干燥、真空密封保存等處理，由于花椒麻度受產(chǎn)地、生長條件、花開程度、品質(zhì)均一程度、籽粒含量等多種因素影響，可能導(dǎo)致即使同一品種產(chǎn)地的花椒麻度級(jí)別也會(huì)相差較大，因此，本實(shí)驗(yàn)的麻度測量結(jié)果僅能代表本次收集樣品。

表5 花椒SHU及麻度分級(jí)結(jié)果Table 5 SHU and pungency intensity grading of dry Zanthoxylum bungeanum

2.2 花椒樣品中酰胺含量

在254 nm波長測定花椒樣品的吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到經(jīng)稀釋后的待測樣中的酰胺含量，根據(jù)稀釋倍數(shù)換算后即可得到各樣品中的花椒酰胺總含量，如表6所示。整體來看，除麻味羥基山椒素混合物（SSS）以外，其余樣品中的酰胺含量均在2%以下。從品種上來看，大紅袍酰胺含量在0.5%～1.96%之間，其中，四川漢源大紅袍（HYH）中的酰胺含量最高，為1.92%；青花椒的酰胺含量在0.28%～1.59%之間，除MXQ、KMQ的酰胺含量在0.28%和0.62%，其他3種青花椒酰胺含量均在1.29%以上。因此，對(duì)于同一品質(zhì)花椒樣品，青花椒的酰胺含量總體高于大紅袍、野花椒酰胺含量。

表6 花椒酰胺含量測定結(jié)果Table 6 Amide contents of dry Zanthoxylum bungeaannuumm

2.3 花椒麻味感覺強(qiáng)度值與花椒酰胺物理含量的一致性

由表6可知，不同花椒樣品酰胺含量及其對(duì)應(yīng)的麻度等級(jí)。總體來看，花椒中酰胺含量增大，則其麻度級(jí)別增大，而酰胺含量較低時(shí)，往往會(huì)有較低的麻度級(jí)別。這表明，麻味感覺強(qiáng)度值與花椒酰胺的物理含量之間具有一定的一致性，但對(duì)于某些花椒樣品（LLH、KMQ、MXQ；SXY、WWH），較低或相近的花椒酰胺含量表現(xiàn)出較強(qiáng)的麻感，較高的酰胺含量（ASH、HYQ等）卻表現(xiàn)出較低的麻感。根據(jù)Kenji[23]、Yoshiki[2]等報(bào)道，含有1個(gè)順式雙鍵和3～4個(gè)反式雙鍵的OH-α-山椒素的麻感強(qiáng)度均高于僅含有反式雙鍵的OH-β-山椒素。Sugai等[15]也曾進(jìn)一步證實(shí)，經(jīng)羥基化處理后的山椒素麻感強(qiáng)度低于未經(jīng)羥基化的山椒素。麻度級(jí)別呈現(xiàn)較大差異的原因是由于其中雖然含有相同（近）的花椒酰胺含量，但其花椒酰胺構(gòu)成或結(jié)構(gòu)不同同樣會(huì)導(dǎo)致麻度感覺強(qiáng)度差別較大。這說明，花椒麻味感覺強(qiáng)度不僅與其所含的花椒酰胺總含量相關(guān)，也與花椒酰胺的構(gòu)成及其結(jié)構(gòu)相關(guān)。有關(guān)不同花椒花椒酰胺構(gòu)成及化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)麻度影響方面的研究目前正在進(jìn)行中。

3 結(jié) 論

本研究針對(duì)辣椒辣度SHU法存在對(duì)基質(zhì)影響因素的忽略及檢驗(yàn)結(jié)果缺乏統(tǒng)計(jì)學(xué)依據(jù)的問題，通過將單樣品評(píng)價(jià)改為樣品液與制備基質(zhì)對(duì)照液的成對(duì)比較檢驗(yàn)，以及增加評(píng)價(jià)小組人數(shù)或評(píng)價(jià)輪次改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等，建立了與辣味同為三叉神經(jīng)感的花椒麻味感覺強(qiáng)度的間接測量方法——改良的SHU法。應(yīng)用新方法對(duì)不同花椒麻味粗體物的麻度進(jìn)行了測量與分級(jí)，得到SHU與10個(gè)麻度級(jí)別的換算關(guān)系，并同時(shí)采用紫外分光光度計(jì)法對(duì)麻味粗體物中花椒酰胺的含量進(jìn)行測定。結(jié)果表明，麻味感覺強(qiáng)度值與花椒酰胺物理含量之間具有一定的一致性，但酰胺的構(gòu)成及其結(jié)構(gòu)等也可能對(duì)麻度產(chǎn)生較大影響。

該方法的建立對(duì)花椒麻度相關(guān)研究以及應(yīng)用麻度作為核心指標(biāo)進(jìn)行花椒及其制品質(zhì)量評(píng)價(jià)與控制具有重要的理論和實(shí)踐意義。然而，在探討麻度等級(jí)與花椒酰胺物理含量之間的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)花椒酰胺含量并非決定麻度級(jí)別的唯一因素，推測主要原因是由于酰胺種類及化學(xué)結(jié)構(gòu)的差異可能也會(huì)導(dǎo)致麻度級(jí)別的差異。有關(guān)花椒酰胺種類及化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)麻度影響的相關(guān)研究可見后續(xù)報(bào)道。

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A New Scoville Heat Unit (SHU) Method to Grade the Pungency Intensity of Dry Zanthoxylum bungeanum

ZHANG Lu-lu, ZHAO Lei*, SHI Bo-lin, WANG Hou-yin, ZHI Rui-cong, YANG Jing, XIE Nan, LI Zhi
(Sub-Institute of Food and Agricultural Standardization, China National Institute of Standardization, Beijing 102200, China)

By taking into account existing problems such as the neglect of matrix effect and the lack of statistical basis for the judgments of Scoville heat unit (SHU) method, which is commonly used to determine the pungency degree of hot pepper, an improved SHU method was developed to evaluate the pungency intensity of Zanthoxylum bungeanum in this paper. The new SHU method used the paired comparison and increased the number of assessors in sensory panel or evaluation sessions. By applying the new method, the pungency intensity of Zanthoxylum bungeanum was evaluated and graded. Meanwhile, the amide content of Zanthoxylum bungeanum was determined by using UV spectrophotometry. The results showed that there existed a relative consistency between the pungency intensity of Zanthoxylum bungeanum and its amide content. However, some varieties of Zanthoxylum bungeanum with similar or lower amide content could have stronger pungency intensity, and the opposite results were observed for those with higher, suggesting that the pungency intensity of Zanthoxylum bungeanum is correlated with not only total amide content but also the compositions and structures of amide compounds. The modified SHU method is of great theoretical and practical significance for the research of pungency intensity evaluation and quality control of Zanthoxylum bungeanum and the development of its related products.

Zanthoxylum bungeanum Maxim.; pungency intensity; grade; Scoville heat units

TS207.7

A

1002-6630（2014）15-0011-05

10.7506/spkx1002-6630-201415003

2014-03-25

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31171695）；質(zhì)檢公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201410006）

張璐璐（1987—），女，工程師，碩士，研究方向?yàn)楦泄俜治黾夹g(shù)。E-mail：onion1002@126.com

*通信作者：趙鐳（1968—），女，副研究員，博士，研究方向?yàn)楦泄俜治黾夹g(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化。E-mail：zhaolei@cnis.gov.cn