辣椒素類物質(zhì)是一類帶有香草基團(tuán)((3-甲氧基-4-經(jīng)基苯基)-甲基)和中長鏈脂肪酰胺結(jié)構(gòu)的生物堿，在自然界中為辣椒( Capsicum spp.）及其同屬植物所獨(dú)有。辣椒素類物質(zhì)在多數(shù)辣椒中的含量雖不到1%，卻提供了刺激性的辣味，是其最重要的活性成分之一。
一、辣椒素類物質(zhì)結(jié)構(gòu)對辣味強(qiáng)度的影響
二、辣椒素類物質(zhì)辣味強(qiáng)度的評價(jià)
時(shí)間-強(qiáng)度法
利用TI法評價(jià)食品的辣味需要品評員的深度參與，保證其充分熟知并認(rèn)同試驗(yàn)所定義的辣味評判標(biāo)準(zhǔn)。因此選擇合適人員并充分開展培訓(xùn)是該方法的關(guān)鍵所在。根據(jù)研究目的，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者有時(shí)需要對品評人員個(gè)人情況進(jìn)行充分的調(diào)查，如了解品評員有無食用辣味食品的習(xí)慣、食用辣味食品的頻率、對辣味食品的喜愛程度以及是否對即將品評的樣品有嚴(yán)重的抵觸。在之前的研究中，參與TI法評判食品辣度的品評人員在實(shí)驗(yàn)前均接受了幾天甚至幾周的訓(xùn)練!。為充分排除實(shí)驗(yàn)中無關(guān)因素的干擾，一般還會(huì)在正式的感官評價(jià)前進(jìn)行一次模擬預(yù)演，使品評員熟悉感官評價(jià)的全部流程。
通過TI法，研究者可以獲得樣品辣度的TI曲線，從而對樣品的辣度開展定量分析。典型的辣度TI曲線的辣味強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增加、后降低直至消失的形態(tài)（下圖）。通過該曲線可以獲取十余個(gè)定量指標(biāo)，其中常用的定量指標(biāo)包括:峰值辣度，即TI曲線達(dá)到頂點(diǎn)時(shí)的辣味評分，它反映了樣品辣度的強(qiáng)弱;峰值辣度出現(xiàn)時(shí)間，即峰值辣度對應(yīng)的時(shí)間，它用來衡量樣品中辣味物質(zhì)擴(kuò)散到達(dá)人體相應(yīng)受體的速率:辣味持續(xù)時(shí)間，即辣味出現(xiàn)到完全消失的時(shí)間，它是反映辣味持續(xù)性的指標(biāo):辣味總強(qiáng)度，即TI曲線的積分面積，它反映了樣品在測試時(shí)間內(nèi)所呈現(xiàn)的整體辣度。
三、影響辣椒素類物質(zhì)辣味感知的因素 1、辣椒素類物質(zhì)的含量
四、結(jié)語
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辣椒素類物質(zhì)對TRPV1的激活需要其分子上各個(gè)部分的參與，因此辣椒素類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)差異可能對受體的激活能力不同，從而影響神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生，最終影響辣度。早期的體外研究和計(jì)算機(jī)分析以背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞的鈣離子攝入為指標(biāo)，系統(tǒng)研究了辣椒素及其類似物的活性，研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素類物質(zhì)分子“頭部”的結(jié)構(gòu)對其生物活性影響最強(qiáng)，“頸部”可對“頭部”功能產(chǎn)生部分修飾作用，而“尾部”只與分子的親脂性有關(guān)系。然而，辣椒素類物質(zhì)與受體的接觸、相關(guān)受體的激活和神經(jīng)信號的傳遞均為辣味呈現(xiàn)的關(guān)鍵生理過程，僅僅通過體外實(shí)驗(yàn)并不足以反映物質(zhì)的真實(shí)辣度。例如，香草基油酸酰胺（No.20）較辣椒素(No.1）在體外可更有效地激活TRPV1，但這種物質(zhì)的辣味卻非常輕微。
辣椒素類物質(zhì)樣品的制備
辣椒素類物質(zhì)分子整體呈現(xiàn)親脂的特性，易溶于油脂和有機(jī)溶劑，因此制備油基樣品時(shí)可直接將辣椒素類物質(zhì)溶解在油中。然而辣椒素類物質(zhì)在水中的溶解度很小，如要獲得其水基樣品，需借助吐溫80、乙醇等助劑充分分散。乙醇本身具有刺激性辣味，會(huì)一定程度上干擾辣椒素類物質(zhì)的感官分析，吐溫80可能產(chǎn)生輕微的肥皂味和苦味，因此在低濃度樣品品評中應(yīng)留意這些助劑的影響。制備水基樣品時(shí)，首先將辣椒素類物質(zhì)溶解于乙醇，或通過加熱、超聲處理等手段使其充分分散于吐溫80，然后使用適量的水稀釋到需要的濃度。
斯科維爾指數(shù)法
斯科維爾指數(shù)法由美國藥劑師韋爾伯·斯科維爾提出，在該方法中，樣品中的辣椒素被乙醇提取出并分散于蔗糖溶液中，由品評員對不斷稀釋的樣品提取液進(jìn)行品評，直到辨別不出辣味的刺激為止。經(jīng)過多年的不斷完善，斯科維爾指數(shù)法現(xiàn)已形成了標(biāo)準(zhǔn)化的評價(jià)操作流程（見下圖）。在該方法中，單位一般為SHU，即將1g樣品中辣味物質(zhì)稀釋至無法嘗出辣味時(shí)的稀釋倍數(shù)。辣椒素的SHU大約為(15~16）×10°，即將辣椒素稀釋150萬倍其辣味仍可被感知。此外也可用“度”來表示辣味的強(qiáng)弱，1度等于150 SHU，大約相當(dāng)于樣品中含有10 mg/kg辣椒素。然而，這一方法的準(zhǔn)確性和重復(fù)性都相對較差133，所測得的辣味強(qiáng)度僅與樣品中辣味物質(zhì)的含量和種類有關(guān)。由于食品中其他組分和食品組織狀態(tài)的影響，斯科維爾指數(shù)法往往無法準(zhǔn)確地反映食品真正的辣味強(qiáng)度，在食品開發(fā)中已很少被用到。
時(shí)間-強(qiáng)度( time-intensity，TI）法是一種用于評價(jià)樣品辣味隨時(shí)間變化的感官評價(jià)手段，是經(jīng)典感官評分方法的延伸，這種方法常利用不同濃度的辣椒素標(biāo)準(zhǔn)品使參評人員建立相對統(tǒng)一的感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并要求品評員在攝入樣品后的一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)地對辣味的強(qiáng)弱進(jìn)行打分。TI法的基本操作流程如下所示。
此外，在評價(jià)過程中也需根據(jù)具體情況選擇特定的樣品刺激方式和不同的關(guān)注點(diǎn)。需要討論或區(qū)分的情況包括：
1）在攝入樣品后咽下還是吐出；
2）研究關(guān)注的是口腔整體還是其中某個(gè)部位（如硬腭、喉嚨或舌尖、舌根等）的刺激強(qiáng)弱；
3）除辣味以外，是否還需關(guān)注其他感官指標(biāo)；
4）攝入樣品后持續(xù)評分的時(shí)長和間隔（一般需要持續(xù)進(jìn)行100 s以上，每隔5~30 s進(jìn)行一次評分）。
1）在攝入樣品后咽下還是吐出；
2）研究關(guān)注的是口腔整體還是其中某個(gè)部位（如硬腭、喉嚨或舌尖、舌根等）的刺激強(qiáng)弱；
3）除辣味以外，是否還需關(guān)注其他感官指標(biāo)；
4）攝入樣品后持續(xù)評分的時(shí)長和間隔（一般需要持續(xù)進(jìn)行100 s以上，每隔5~30 s進(jìn)行一次評分）。
Nolden等研究了辣椒素水基樣品與其辣味評分的關(guān)系，并給出了相應(yīng)的劑量響應(yīng)函數(shù):y=21.5lg x＋23(y為樣品的辣度評分（評分范圍為1~100)；x為辣椒素的含量/(mg/kg) )?？梢钥闯?，樣品的辣度和辣椒素含量呈現(xiàn)對數(shù)關(guān)系，在低含量范圍內(nèi)，辣椒素含量增加，辣味增強(qiáng)更加明顯。此外，食品所呈現(xiàn)的辣味并非完全來源于辣椒素類物質(zhì)，在辣味評價(jià)時(shí)需針對樣品的成分具體分析。
2、分散系的性質(zhì)
水基體系相對于油基體系更有利于辣椒素辣味的感知。Lawless等對不同分散體系中辣椒素的感官研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素在植物油中的感受閾值可達(dá)（11.75士1.31) mg/L，但在水中的閾值僅有(0.31士0.03) mg/L，當(dāng)水基體系中含有10 mg/L辣椒素時(shí)，其辣味的強(qiáng)度幾乎與含有316 mg/L辣椒素的植物油體系相同。同樣地，對食品中油脂含量與辣度關(guān)系的研究也進(jìn)一步證實(shí)了這樣的結(jié)論。對奶酪醬、淀粉糊等食品的研究均發(fā)現(xiàn)，在相同辣椒素含量下，脂肪含量的降低明顯提高了食品的峰值辣度和辣味總強(qiáng)度，因此油脂較高的食品可能在減輕辣味方面具有一定的作用。油基體系下辣椒素辣味的減弱可能是由于油溶后的辣椒素較難與唾液混合，在吞咽之前無法有效接觸到口腔內(nèi)的相關(guān)受體導(dǎo)致的。
3、溫度
Appendino認(rèn)為辣椒素類物質(zhì)的作用可以通過進(jìn)一步通過降低溫度來抵消。而更高的溫度則可能通過更強(qiáng)烈的神經(jīng)信號增強(qiáng)人體對辣味的感知。因此，溫度升高能夠顯著增強(qiáng)辣味的感受，而通過口含冰水等方式，則可以抵消辣椒素所帶來的辣味。
4、辣味的敏感性
辣椒素激活TRPV1會(huì)導(dǎo)致電壓門控鈉離子或鉀離子通道的異源鈍化，從而阻礙傷害感受器末梢動(dòng)作電位的引發(fā)和傳導(dǎo)。也有研究發(fā)現(xiàn)鈣調(diào)蛋白的結(jié)合或鈣神經(jīng)素引發(fā)的去磷酸化也會(huì)使TRPV1鈍化。持久的辣椒素刺激還會(huì)導(dǎo)致鈉鉀離子大量進(jìn)入細(xì)胞膜，引起神經(jīng)末梢的損傷。在這些情況下，機(jī)體對辣椒素刺激的敏感性降低，稱之為辣椒素的脫敏作用。相關(guān)的感官評價(jià)實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，辣椒素所引發(fā)的脫敏作用往往可以持續(xù)數(shù)天。此外，喜愛辣味食品和經(jīng)常消費(fèi)辣椒的受試者對辣椒素刺激的敏感性顯著降低，也可能與脫敏作用有關(guān)。與之對應(yīng)，一些炎癥介質(zhì)、神經(jīng)生長因子以及熱刺激能夠通過多種途徑使TRPV1更易被激活，從而引發(fā)增感作用。這種情況下機(jī)體對辣椒素的敏感性可能會(huì)顯著增強(qiáng)。
5、其他感官信息的影響
口腔中辣味的感知主要是由刺激三叉神經(jīng)引起的。因此，能夠引發(fā)三叉神經(jīng)興奮的其他感官刺激也可能會(huì)對辣味的感知產(chǎn)生影響。有研究發(fā)現(xiàn)，在攝入辣椒素后，口腔中含有食物和飲料會(huì)明顯降低辣味的強(qiáng)度，而將食物和飲料吐出后辣味則明顯回升。
近年來，辣椒素類物質(zhì)因其突出的生理活性引起了人們廣泛的關(guān)注。然而，目前針對辣椒素類物質(zhì)的研究多集中于生理學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域。作為影響食品感官品質(zhì)的重要成分，辣椒素類物質(zhì)的辣味研究則略顯不足，一些問題仍有待進(jìn)一步闡明：
第一，在辣椒素類物質(zhì)結(jié)構(gòu)與辣味的關(guān)系研究中，雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些明確的規(guī)律，但這些規(guī)律通常是基于對不同結(jié)構(gòu)辣椒素類物質(zhì)辣味的比較得出的，所獲得的結(jié)論仍舊是經(jīng)驗(yàn)性的。辣椒素類物質(zhì)呈辣的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征（如香草基“頭部”、特定的疏水鏈長）究竟怎樣影響辣味感覺的產(chǎn)生：辣椒素類物質(zhì)與其他呈辣物質(zhì)（如山椒素、胡椒堿等）相比，其辣味產(chǎn)生機(jī)制的差異是什么，這些差異會(huì)對辣味的強(qiáng)度、持續(xù)性、刺激部位等特征產(chǎn)生怎樣的影響，這些都是未來有待系統(tǒng)性研究的問題。
第二，辣椒素類物質(zhì)辣味感知受到多種因素影響，與之對應(yīng)，其產(chǎn)生的辣味也會(huì)影響其他食品感官特征的呈現(xiàn)。例如，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)，辣椒素產(chǎn)生辣味的同時(shí)，還會(huì)帶來一定的苦味。辣椒素因?qū)е峦僖捍罅糠置?，?huì)降低人對香氣物質(zhì)的感知；辣味還會(huì)影響到人對食品稠厚感的判斷。這些研究相對零散，其具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。此外，自20世紀(jì)80年代，科學(xué)家們開展了大量辣味與等其他味覺相互作用的研究，但辣味是否和其他味覺的感知彼此影響仍需要進(jìn)一步的證明。
第三，辣椒素類物質(zhì)辣味呈現(xiàn)的影響因素雖然很多，但多具有明顯的規(guī)律。在食品口味和配方個(gè)性化發(fā)展的背景下，對調(diào)味醬、火鍋底料等含有大量辣椒素類物質(zhì)的食品，是否能夠基于其組分、結(jié)構(gòu)以及食品在消費(fèi)時(shí)的溫度、狀態(tài)等特征建立模型，對食品的辣味強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，以建立方便且準(zhǔn)確的辣味預(yù)測方法，也是今后食品開發(fā)中應(yīng)當(dāng)考慮的問題。
第一，在辣椒素類物質(zhì)結(jié)構(gòu)與辣味的關(guān)系研究中，雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些明確的規(guī)律，但這些規(guī)律通常是基于對不同結(jié)構(gòu)辣椒素類物質(zhì)辣味的比較得出的，所獲得的結(jié)論仍舊是經(jīng)驗(yàn)性的。辣椒素類物質(zhì)呈辣的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征（如香草基“頭部”、特定的疏水鏈長）究竟怎樣影響辣味感覺的產(chǎn)生：辣椒素類物質(zhì)與其他呈辣物質(zhì)（如山椒素、胡椒堿等）相比，其辣味產(chǎn)生機(jī)制的差異是什么，這些差異會(huì)對辣味的強(qiáng)度、持續(xù)性、刺激部位等特征產(chǎn)生怎樣的影響，這些都是未來有待系統(tǒng)性研究的問題。
第二，辣椒素類物質(zhì)辣味感知受到多種因素影響，與之對應(yīng)，其產(chǎn)生的辣味也會(huì)影響其他食品感官特征的呈現(xiàn)。例如，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)，辣椒素產(chǎn)生辣味的同時(shí)，還會(huì)帶來一定的苦味。辣椒素因?qū)е峦僖捍罅糠置?，?huì)降低人對香氣物質(zhì)的感知；辣味還會(huì)影響到人對食品稠厚感的判斷。這些研究相對零散，其具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。此外，自20世紀(jì)80年代，科學(xué)家們開展了大量辣味與等其他味覺相互作用的研究，但辣味是否和其他味覺的感知彼此影響仍需要進(jìn)一步的證明。
第三，辣椒素類物質(zhì)辣味呈現(xiàn)的影響因素雖然很多，但多具有明顯的規(guī)律。在食品口味和配方個(gè)性化發(fā)展的背景下，對調(diào)味醬、火鍋底料等含有大量辣椒素類物質(zhì)的食品，是否能夠基于其組分、結(jié)構(gòu)以及食品在消費(fèi)時(shí)的溫度、狀態(tài)等特征建立模型，對食品的辣味強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，以建立方便且準(zhǔn)確的辣味預(yù)測方法，也是今后食品開發(fā)中應(yīng)當(dāng)考慮的問題。
參考文獻(xiàn)：范智義，王俏君，鄧維琴，楊禮學(xué)，李龍，王澤亮，陳功，張其圣. 辣椒素類物質(zhì)辣味的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2023, 44(7): 363-371.
