Analysis of Quality Change of Capsicum annuum in Growing Process from Different Producing Areas
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摘要: 为调控剁辣椒产品品质并扩大其原料来源，本文以剁辣椒加工常用品种“辣丰33号”为研究对象，通过对山东和山西两产地辣椒5个不同生长阶段进行研究，探究其果实生长过程品质变化规律。结果表明，两产地辣椒生长过程中品质特性变化趋势基本一致，VC和总辣椒素含量随果实生长出现不同程度的上升；可溶性固形物、酸度、总多酚、DPPH·清除能力、FRAP、ABTS+·清除能力随果实生长呈先下降后上升趋势；有机酸、总灰分、Mg、Ca、Mn、Fe则随果实生长出现不同程度的下降。此外，山东产地辣椒的VC、可溶性固形物、有机酸、总辣椒素等含量总体高于山西产地（P<0.05），而山西产地辣椒仅在果长、果宽和单果重具有一定优势。聚类分析表明不同产地相同生长阶段辣椒品质接近，且绿熟期（S3）是辣椒生长过程中品质变化的转折点。综上所述，山东和山西两产地辣椒发育期品质变化基本一致，红熟期（S4）相比于其它时期更利于剁辣椒的加工。Abstract: As the common varieties of chopper pepper process, “La Feng 33” was selected as the research object. Five different growth stages of pepper from Shandong and Shanxi provinces were analyzed to explore the quality changes of pepper fruit during the growth process, which was essential for regulating the quality of chopped pepper and expanding the raw material sources. The results showed that the change trend of quality characteristics of pepper in the two regions was basically the same during the growth process. The content of VC and total capsaicin increased with fruit growth to some extent; soluble solids, acidity, total polyphenols, DPPH· scavenging capacity, FRAP, ABTS+· scavenging capacity decreased first and then increased with fruit growth; organic acids, total ash, Mg, Ca, Mn and Fe decreased with fruit growth. In addition, the contents of VC, soluble solids, organic acids and total capsaicin in Shandong producing area were higher than those in Shanxi producing area (P<0.05), but the peppers from Shanxi Province only had advantages in fruit length, fruit width and single fruit weight. Cluster analysis showed that the quality of pepper at the same growth stage was similar in different producing areas, and the green ripening stage (S3) was the turning point of quality change in the growth process of pepper. Overall, the quality change was similar between Shandong and Shanxi producing area, and the red ripe stage (S4) was beneficial for pepper chopping processing.
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Keywords:
- peppers /
- growth process /
- producing area /
- quality /
- clustering analysis
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辣椒（Capsicum annuum L.）为木兰纲、茄科、辣椒属一年或有限多年生草本植物，在世界上广泛种植，是世界上最大的调味料作物[1]。2020年全球辣椒种植面积约199.9万公顷，年产量3928万吨，其产值和效益逐年增加[2]。辣椒营养价值高，富含辣椒素、维生素、可溶性多糖和抗氧化物质等多种成分，具有抗血栓、消炎镇痛、抗氧化等功效[3-4]。剁辣椒是一种湖南特色传统发酵蔬菜食品，因其香脆爽口，酸辣馥郁，营养价值高等特点，不仅在湖南甚至于全国各地都吸引了越来越多的关注[5]。辣椒品质是影响剁辣椒产品至关重要的因素，但其随生长过程会发生明显变化。因此，确定辣椒采收期及成熟度对于调控剁辣椒品质至关重要。
果蔬生长成熟是一个生化过程，伴随着物理和化学特性的变化，而不同生长阶段以生物活性化合物的特定积累和分解为特征，进而影响果蔬品质[6]。目前已有研究集中在果蔬生长发育过程中的品质变化。Afsgar等[7]发现，在猕猴桃果实发育过程中，因发育阶段和品种的差异，可溶性蛋白含量积累存在差异。郭子微等[8]研究发现苹果果实发育过程中总酚、类黄酮、原花青素含量及抗氧化能力均呈减少趋势，而花青素含量则呈增加趋势。韩卫娟等[9]发现无核君迁子果实发育成熟过程中，可溶性单宁逐渐下降至可食用阈值以下，同时伴随着不溶性单宁逐渐上升的过程。但是，目前关于辣椒生长发育过程中的研究仍然较少。刘周斌等[10]通过对五种不同基因型辣椒发育过程中品质性状变化趋势的研究，发现不同基因型辣椒品质变化趋势基本一致，绝大多数品质性状均随果实的发育出现不同程度上升。然而，关于剁椒加工常用辣椒品种生长过程中的品质变化规律仍未见研究。
本研究以剁辣椒加工常用品种“辣丰33号”为研究对象，选取其两个主要种植地山东曹县和山西忻州，分析不同产地辣椒生长过程中的品质变化规律，以期为调控剁辣椒产品品质并扩大其原料来源提供一定的理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
新鲜辣椒（cv‘辣丰33号’） 分别取自湖南坛坛香食品科技有限公司在山东曹县（115.54 E，34.83 N）和山西忻州（112.73 E，38.42 N）的试验基地。
蒽酮、抗坏血酸、无水乙醇、碳酸钠、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、2,4,6-三吡啶基三嗪（TPTZ）、福林酚 分析纯，国药集团化学试剂有限公司；四氢呋喃、甲醇、磷酸 色谱纯，国药集团化学试剂有限公司；草酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、丁二酸、乳酸、酒石酸、辣椒碱、二氢辣椒碱 色谱纯，源叶公司；植物类黄酮试剂盒 北京索莱宝科技有限公司。
Water Alliance E2695超高效液相色谱仪 美国沃特世公司；EVOLS10型扫描电子显微镜（SEM） 德国蔡司公司；PAL-BX/ACID1手持糖度计 日本爱拓公司；KQ3200E超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；FE20K pH计 梅特勒-托利多仪器有限公司； TG16-WS台式高速离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；Agilent ICPMS7800电感耦合等离子体质谱 美国安捷伦公司。
1.2 实验方法
1.2.1 采样及表型性状统计
分五个生长阶段进行采样：嫩果期（花后20 d）、膨大期（花后30 d）、青熟期（花后60 d）、红熟期（花后90 d）、过熟期（花后100 d），分别命名为S1、S2、S3、S4、S5，具体见图1。每次取样均从同一块地进行采摘，选取成熟度一致、大小均一、颜色均匀、无病虫害和机械损伤的辣椒果实，于24 h内冷藏空运至实验室进行分析。每组样品选取20根辣椒果实去柄后进行基本性状统计。其中，果长和果宽分别采用直尺和游标卡尺进行测定，果重和含籽率采用分析天平进行测定，其中含籽率以辣椒籽重量比上总果重得出。
1.2.2 基本成分分析
水分含量的测定：参考GB 5009.3-2016[11]的方法；灰分含量的测定：参考GB 5009.4-2016[12]的方法；可溶性固形物和酸度的测定：采用手持糖酸度计测定。
1.2.3 抗氧化物质含量测定
VC含量测定：参考GB 5009.86-2016[13]，采用2, 6-二氯靛酚滴定法进行测定；总酚含量测定：参考Boinou等[14]的方法，采用福林-酚比色法进行测定。将冻干样品加入80%甲醇溶液超声提取，取上述提取液0.4 mL，加入2 mL 福林酚试剂反应5 min，随后加入3 mL 10%的碳酸钠溶液静置1 h，测定在765 nm处吸光值；类黄酮含量测定：采用植物类黄酮试剂盒测定，操作按照说明书进行。
1.2.4 抗氧化能力测定
DPPH·清除能力测定：参考Ma等[15]的方法，称取0.5 g冻干辣椒粉末样品，加入20 mL 80%的甲醇溶液,超声30 min（30 ℃, 250 W）后，离心10 min（4 ℃, 5300 r/min），收集上清液，重复上述步骤两次，将两次上清液合并，用80%甲醇定容至50 mL为样品提取液。取样品提取液400 μL，加入3.5 mL 0.14 mmol/L的DPPH·溶液，混匀后于室温下静置避光30 min，测其在517 nm处的吸光值，测定结果以1 g干质量中VC当量表示；铁离子还原能力（ferric reducing antioxidant power，FRAP）测定：参考Ma等[15]的方法，取样品提取液100 μL，加入4 mL TPTZ工作液，于37 ℃水浴中反应10 min，测其在593 nm处的吸光值，测定结果以1 g干质量中VC当量表示；ABTS+·清除能力测定：参考Lin等[16]的方法，采用分光光度计测定其在734 nm处的吸光值。
1.2.5 辣椒素含量测定
参考GB/T 21266-2007[17]，采用高效液相色谱进行测定，采用辣椒素和二氢辣椒标品，配制成不同溶度单标，进行定性、定量分析。色谱条件：色谱柱：Agilent 5TC-C18（2）250 mm ×4.6 mm；流动相：甲醇：水=65：35（体积比）；流速：1.0 mL/min；柱温：30 ℃；进样量：10 μL；检测波长：280 nm；时间：25 min。辣度与斯科维尔（SHU）换算关系为：150 SHU=1度。
1.2.6 有机酸含量测定
参考GB 5009.157-2016[18]，采用高效液相色谱进行测定，将草酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、丁二酸7种有机酸标品，配制成不同溶度混标，对样品定性、定量分析。色谱条件：色谱柱：Polaris 5 C18-A*4.6 mm；流动相：0.1%磷酸溶液：甲醇=97.5：2.5（体积比）；流速：1.0 mL/min；柱温：40 ℃；进样量：20 μL；检测波长：210 nm。
1.2.7 矿物质含量分析
参考Han等[19]的方法，取约5 mg冻干辣椒样品放入干净的陶瓷坩埚中，在550 ℃马弗炉中消解5.5 h至剁辣椒粉末灰白。随后，将消化后的样品放入离心管中，用去离子水定容至25 mL，用于样品测定。采用电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS）进行测定。ICP-MS操作条件：分析模式为碰撞反应罐，射频功率为1500 W，等离子体气体流量为15 L/min，载气流量为0.8 L/min，雾化室温度为2 ℃，雾化器为微型，辅助气体流量为0.4 L/min，扫描模式为跳峰（光谱）。
1.2.8 微观结构观察
将辣椒切成小块冻干后，用导电胶将其固定于样品柱上，进行喷金处理120 s，然后将处理好的样品置于SEM样品室。在加速电压10 kV，信号电子类型为SE1，放大200倍条件下对辣椒横切面果肉形态进行观察。
1.3 数据处理
每组实验均重复三次，结果采用平均值±标准差表示。采用SPSS 26处理数据并进行显著性分析，使用Origin2021b绘制柱状图和聚类热图。
2. 结果与分析
2.1 不同产地辣椒生长过程中表型性状统计
由表1可看出，山东和山西两产地辣椒表型性状变化趋势基本一致。在S1至S3阶段，果长、果宽和单果重均呈上升趋势；而在S3至S5期间果长的变化不显著（P>0.05），果宽和单果重则存在一定差异。且自S3阶段开始，山西辣椒的果长、果宽和单果重均高于山东辣椒。对于含籽率而言，山东和山西两地辣椒的含籽率在生长过程中整体呈先下降后上升趋势，其中山东产地辣椒在S2最低为3.27%±0.94%，而山西产地辣椒在S3最低为4.96%±0.68%。此外，整个生长过程中山西辣椒含籽率均高于山东辣椒。就表型性状而言，山东产地辣椒果形适中，含籽率较低，更适合剁辣椒加工。
表 1 不同产地辣椒生长过程中表型性状统计Table 1. The statistics of phenotypic traits during growth of peppers from different origins产地 生长阶段 果长（cm） 果宽（mm） 单果重（g） 含籽率（%）
山东S1 10.34±1.36a 7.32±0.87a 2.91±0.70a 5.37±0.77bc S2 13.73±0.62b 9.99±1.09b 6.86±1.10b 3.27±0.94a S3 17.30±0.91cd 11.62±0.68c 11.70±1.25c 4.09±0.29ab S4 17.37±0.69cd 10.74±0.63bc 11.54±0.71c 5.58±0.30bc S5 17.11±1.53cd 11.84±0.67cd 11.14±1.11c 4.79±0.14bc
山西S1 9.85±1.01a 7.28±0.63a 2.93±0.35a 5.97±1.49c S2 15.86±0.63c 9.92±0.67b 8.21±0.82b 5.83±0.64c S3 19.08±1.08d 13.25±0.98de 14.34±1.33d 4.96±0.68bc S4 19.14±1.49d 12.04±1.13cde 12.67±1.87cd 5.67±1.31c S5 19.31±1.64d 13.38±0.99e 14.03±1.50d 5.95±0.31c 注：表中同列上标不同字母表示差异显著（P<0.05），表2~表6同。 2.2 不同产地辣椒生长过程中基本成分变化
如表2所示，两产地辣椒水分含量在生长阶段的变化趋势一致，S1至S2先增加，随后逐渐降低。在整个生长阶段中，山东和山西两产地辣椒的水分含量均在 S2 最高，分别为 91.25%±0.46% 和 90.53%±0.13%；在 S5 最低，分别为 82.47%±0.06% 和 82.62%±0.40%。赵海云[20]对辣椒绿熟期、转色期、红熟期的研究中也发现水分含量随果实生长发育呈现降低趋势。这可能是因为果实生长初期需要大量水分，从而导致果实含水量升高[21]，而生长后期随果实成熟，大量自由水转化为结合水使其水分急剧下降。总体而言，两产地辣椒生长过程中水分含量差异并不显著（P>0.05）。对于灰分而言，两产地辣椒生长过程中灰分含量差异显著（P<0.05）。山东产地辣椒灰分含量随生长发育逐渐下降，在S1最高为6.98%±0.65%，S5最低为5.14%±0.45%。这可能因为随着辣椒的生长发育其体内积累的有机物越来越多，无机物积累速度低于有机物，导致无机物相对总物质含量逐渐减少。赵海云[20]也发现云南文山丘北县的烂泥潭寨和树皮乡两个种植地的丘北小椒的灰分含量都随生长成熟显著降低。然而，山西产地辣椒灰分含量在生长阶段则呈无规律波动，在S3最高为6.61%，S2最低为5.94%。对于可溶性固形物而言，山东和山西两产地辣椒果实生长发育过程中其含量变化趋势均为S1至S2下降，S2至S5增加。两产地辣椒可溶性固形物含量均在S5达到最高，分别为10.23%±0.05%和7.50%±0.08%。卢合全等[22]发现果实成熟前的蔗糖合酶活性显著高于果实成熟期间，而蔗糖合酶能水解合成的蔗糖，由此可能导致S1、S2、S3可溶性固形物含量较低。S4和S5属于果实的成熟阶段，此阶段细胞分裂活动活跃，光合作用产物以蔗糖或山梨糖醇的形式储存在薄壁细胞中；果实成熟后期液泡开始破裂，其包含的糖类随之溶出，导致可溶性固形物含量升高[23]。对于酸度而言，两产地辣椒在生长阶段的变化趋势一致，皆为先下降后上升。山东产地辣椒酸度在S2最低为0.33%±0.01%，S5最高为0.63%±0.02%；而山西产地辣椒在S1最高为0.81%±0.01%，S2最低为0.45%±0.04%。
表 2 不同产地辣椒生长过程中基本成分变化Table 2. Changes in basic components during growth of peppers from different origins产地 生长阶段 水分含量（%） 灰分含量（%） 可溶性固形
物含量（%）酸度（%）
山东S1 89.11±0.63cd 6.98±0.65d 5.90±0.08d 0.50±0.02dc S2 91.25±0.46e 6.69±0.26cd 5.07±0.05b 0.33±0.01a S3 88.62±0.12c 6.17±0.57bcd 5.43±0.25c 0.35±0.04ab S4 83.14±0.76a 5.28±0.47ab 9.33±0.12g 0.42±0.05bc S5 82.47±0.06a 5.14±0.45a 10.23±0.05h 0.63±0.02e
山西S1 89.49±0.20d 6.43±0.74cd 6.77±0.05e 0.81±0.01f S2 90.53±0.13e 5.94±0.60abc 4.67±0.09a 0.45±0.04dc S3 88.44±0.36c 6.61±0.26cd 5.87±0.05d 0.51±0.01d S4 84.45±0.31b 6.06±0.09bcd 7.30±0.08f 0.52±0.02d S5 82.62±0.40a 6.51±0.48cd 7.50±0.08f 0.61±0.08e 表 3 不同产地辣椒生长过程中抗氧化物质含量变化Table 3. Changes in the content of antioxidant substances during growth of peppers from different origins产地 生长阶段 VC含量
（mg/100 g）总多酚含量
（mg GA eq/g FW）类黄酮含量
（mg/g）
山东S1 5.96±0.08b 1.60±0.01f 0.97±0.03e S2 6.04±0.07b 1.10±0.00c 0.60±0.00c S3 10.66±1.04c 1.09±0.01c 0.30±0.04ab S4 128.25±1.80g 1.66±0.02g 0.40±0.04b S5 151.26±0.14h 1.75±0.01h 0.29±0.00ab
山西S1 3.53±0.14a 2.03±0.03i 1.32±0.04f S2 5.57±0.51b 1.05±0.04b 0.81±0.07d S3 15.04±0.22d 0.84±0.03a 0.34±0.01ab S4 53.54±0.29e 1.58±0.02d 0.23±0.01a S5 60.91±0.23f 1.60±0.01e 0.26±0.01ab 表 4 不同产地辣椒生长过程中辣椒素类物质变化Table 4. Changes in capsaicinoids during growth of peppers from different origins产地 生长
阶段二氢辣椒
素含量
（mg/g DW）辣椒素
含量
（mg/g DW）辣椒素类
总物质含量
（mg/g DW）斯科维尔指数
（SHU）辣度 山东 S1 0.11±0.00b 0.12±0.06b 0.26±0.00b 4039.43±25.79b 26.93 S2 0.19±0.00e 0.24±0.04e 0.47±0.00e 7218.58±29.11e 48.12 S3 0.31±0.00h 0.42±0.07h 0.82±0.00h 12639.86±9.53h 84.27 S4 0.33±0.00i 0.45±0.01j 0.87±0.00i 13408.20±41.74i 89.39 S5 0.34±0.00j 0.44±0.02i 0.87±0.00j 13462.41±55.88j 89.75
山西S1 0.08±0.00a 0.07±0.01a 0.17±0.00a 2626.03±49.55a 17.51 S2 0.23±0.00g 0.24±0.01f 0.52±0.00g 8069.30±2.59g 53.80 S3 0.14±0.00c 0.18±0.01c 0.35±0.00c 5389.70±11.68c 35.93 S4 0.19±0.00f 0.25±0.07g 0.50±0.00f 7679.83±27.04f 51.20 S5 0.16±0.00d 0.21±0.08d 0.41±0.01d 6350.62±174.78d 42.34 表 5 不同产地辣椒生长过程中有机酸含量变化Table 5. Changes in the content of organic acid during growth of peppers from different origins产地 生长阶段 草酸
（g/kg DW）苹果酸
（g/kg DW）柠檬酸
（g/kg DW）总量
（g/kg DW）
山东S1 19.58±0.40i 10.97±0.44f 16.93±0.27f 47.47 S2 14.24±0.07h 6.99±0.14d 10.01±0.03a 31.24 S3 5.37±0.03e 7.80±0.32de 18.38±0.05g 31.55 S4 1.53±0.03b 1.97±0.75b 11.82±0.95b 15.32 S5 2.47±0.34c 0.51±0.11a 11.40±0.55b 14.38
山西S1 13.67±0.07g 8.61±0.87e 16.28±0.19df 38.55 S2 12.41±0.29f 7.08±0.10d 14.50±0.04c 33.98 S3 4.30±0.10d 4.50±0.04c 14.80±0.10c 23.61 S4 1.22±0.02ab 1.43±0.00b 15.68±0.04de 18.34 S5 1.04±0.04a 1.54±0.29b 15.06±0.02cd 17.64 表 6 不同产地辣椒生长过程矿物质元素含量变化（mg/100 g DW）Table 6. Changes of mineral elements content during growth of peppers from different origins (mg/100 g DW)产地 生长阶段 Na Mg Ca Mn Fe Cu Zn 总量 S1 161.96±6.26ab 208.42±7.55bc 167.89±5.18d 1.34±0.09d 11.34±1.12b 2.00±0.61a 3.91±0.40a 556.87 S2 194.17±53.63b 191.44±1.29bc 158.27±2.40d 1.04±0.03ab 6.25±0.15a 1.93±0.45a 3.29±0.09a 556.40 山东 S3 136.18±5.86ab 186.09±2.71bc 171.12±2.22d 1.12±0.00abc 6.97±1.07a 1.98±0.23a 3.27±1.61a 506.73 S4 95.72±12.05a 145.14±9.52a 73.63±4.75a 1.04±0.05a 5.00±0.06a 1.34±0.15a 1.99±0.24a 323.85 S5 132.11±22.24ab 159.89±1.5a 95.07±3.74b 1.05±0.09ab 5.07±0.77a 1.83±0.29a 2.81±0.36a 397.84 S1 109.51±7.62ab 235.23±8.46d 144.42±5.36c 1.66±0.04e 7.70±0.29ab 2.19±0.00a 3.59±0.30a 504.30 S2 127.36±8.92ab 197.08±10.96bc 137.13±6.94c 1.17±0.07abcd 6.23±0.31a 2.08±0.18a 3.51±0.18a 474.55 山西 S3 132.14±1.50ab 184.86±1.46bc 104.68±0.10b 1.07±0.01abc 5.48±0.07a 2.00±0.02a 4.09±0.04a 434.32 S4 116.74±7.86ab 183.69±11.33bc 79.08±4.05a 1.24±0.07bcd 8.83±3.22ab 1.53±0.23a 2.20±0.52a 393.31 S5 140.47±34.20ab 205.00±0.47bc 103.35±4.76b 1.26±0.03cd 6.25±0.82a 1.94±0.35a 3.38±1.62a 461.66 2.3 不同产地辣椒生长过程中抗氧化物质含量变化
辣椒中富含富含维生素、多酚和生物类黄酮等最常见的抗氧化剂，由表3可知，山东和山西两产地辣椒VC含量随果实的生长发育均显著升高（P<0.05），在S5达到最高151.26±0.14 mg/100 g和60.91±0.23 mg/100 g，其分别为S1的25.38倍和17.25倍。刘周斌等[10]和赵海云[20]在对辣椒生长过程的研究中也发现VC呈逐渐积累的趋势。其中，山东产地辣椒生长过程中的VC含量显著高于山西产地（P<0.05）。对于总酚而言，山东和山西两产地辣椒在生长阶段的变化趋势一致，都呈先下降后上升的趋势，且两产地辣椒总酚含量均在S3最低，这与在柿果[24]和苹果[8]的研究类似。不同的是，山东产地辣椒在S5含量最高，为S3的1.61倍；而山西产地在S1含量最高，是其S3的2.42倍。辣椒果实中类黄酮主要包括黄酮醇类的山奈酚、槲皮素、杨梅素和黄酮类的木犀草素和芹菜素等。从表中可看出，山东和山西两产地辣椒类黄酮物质含量均在S1至S3显著下降（P<0.05），而在S3至S5变化不显著（P>0.05），且山西产地辣椒类黄酮物质含量普遍高于山东产地。山东产地辣椒S1的类黄酮物质含量最高，是其最低阶段S5的3.34倍；而山西产地辣椒S1的类黄酮物质含量最高，是其最低阶段S4的5.74倍，表明果实中类黄酮类物质的含量与原料种类、生长环境和果实发育时期密切相关[25]。
2.4 不同产地辣椒生长过程中抗氧化能力变化
由图2可知，山东和山西两产地辣椒DPPH·清除能力和FRAP的变化趋势一致，均在S1至S3显著下降（P<0.05），S3至S5显著上升（P<0.05）。对于DPPH·清除能力而言，山东和山西两产地辣椒均在S1最高，分别为9.49±0.07 mg VC/g DW和9.67±0.03 mg VC/g DW； 在S3降到最低，分别为3.98±0.03 mg VC/g DW和2.83±0.04 mg VC/g DW。对于FRAP而言，山东产地辣椒在S3最低为2.35±0.10 mg VC/g DW，S5最高为4.33±0.09 mg VC/g DW；而山西产地辣椒在S3最低为1.69±0.29 mg VC/g DW，S1最高为4.71±0.30 mg VC/g DW。这与上述总酚和类黄酮物质含量的变化趋势基本吻合，先前在梨[26]和连翘叶[27]研究中也发现了类似的趋势。对于ABTS+·清除能力而言，山东和山西两产地辣椒ABTS+·清除能力均在S1至S4呈下降趋势，S4至S5有一定的上升。且山东和山西两产地辣椒ABTS+·清除能力均在S1最高，分别为74.35%±0.14%和88.28%±0.20%；在S4最低，分别为56.04%±0.09%和51.62%±0.06%。在梨[26]和观赏海棠果[28]的研究中也出现了ABTS+·跟DPPH·清除能力在生长过程中变化趋势稍许不一致的现象，这可能是因为果实中部分抗氧化物质对ABTS+·的清除能力要强于DPPH·[26]。总体而言，山西产地辣椒S1和S2的抗氧化能力均显著高于山东产地（P<0.05），而山东产地辣椒在S3、S4、S5的抗氧化能力则显著高于山西产地（P<0.05）。
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图 2 不同产地辣椒生长过程中抗氧化能力变化注：图中不同字母表示差异显著（P<0.05）。Figure 2. Changes in antioxidant capacity during growth of peppers from different origins2.5 不同产地辣椒生长过程中辣椒素类物质变化
辣椒中引起辛辣的成分通称为类辣椒素，主要包括辣椒素、二氢辣椒素、降二氢辣椒素、高辣椒素和高二氢辣椒素5种。其中，辣椒素和二氢辣椒素约占类辣椒素总量的90%，是主要提供辣椒中辣感和热感的物质[29]。由表4可知，山东产地辣椒生长过程中二氢辣椒素和辣椒素含量整体呈增长的趋势，而山西产地辣椒生长过程中二氢辣椒素和辣椒素含量则出现一定波动。山东产地辣椒的辣度在S5为最高（89.75），是其最低阶段S1（26.93）的3.33倍，这与陈斌等[30]的研究结果一致。然而，山西产地辣椒的辣度在S2达到最高（53.80），为其最低阶段S1（17.51）的3.07倍，而在S2至S5则无明显变化规律，这可能与辣椒采摘时当地的气候有关，由于辣椒素含量受种源地影响较大，一般炎热、潮湿环境下其含量显著高于干燥、日温差大的环境。整体来看，除S2阶段外，山东产地辣椒生长过程中的辣度均高于山西产地。
2.6 不同产地辣椒生长过程中有机酸含量变化
对辣椒中草酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、丁二酸7种有机酸进行检测，其中草酸、苹果酸和柠檬酸在山东和山西两产地辣椒各生长阶段均存在，而酒石酸、乳酸、乙酸、丁二酸4种有机酸在所有样品中均未检出。如表5所示，两产地辣椒3种有机酸在生长阶段的变化存在差异。山东和山西两产地辣椒中含量最高的有机酸均为柠檬酸，其含量分别达到总有机酸酸含量的32.04%~79.28%和42.23%~85.37%。两产地辣椒生长过程中柠檬酸含量均呈先下降后上升再下降的趋势。不同的是，在山东产地辣椒生长过程中，S1至S2和S3至S5呈下降趋势，S2至S3呈上升趋势；在山西产地辣椒生长过程中，S1 至 S2 和 S4 至 S5 呈下降趋势，S2 至 S4呈上升趋势。对于草酸而言，山东产地辣椒在S1至S4呈现下降的趋势，S4至S5有少量上升；山西产地辣椒则随果实生长整体呈下降的趋势。山东和山西两产地辣椒草酸含量均在S1最高，分别是最低阶段S4和S5的12.80倍和13.14倍。对于苹果酸而言，山东产地辣椒随果实生长整体呈下降的趋势；而山西产地辣椒则在 S1 至 S4 呈现下降的趋势，S4 至 S5有少量上升。山东和山西两产地辣椒苹果酸含量均在S1 最高，分别达到其最低阶段 S5 和 S4 的 21.51倍和6.02倍。总体而言，山东和山西两产地辣椒的有机酸含量均随果实生长呈下降趋势。
2.7 不同产地辣椒生长过程矿物质元素含量变化
矿物质是人体的必需营养素之一，在体内无法自行合成，需从外界环境中获取[31]。由表6可看出，山东和山西两产地辣椒总矿物质含量整体变化趋势一致，在S1至S4呈现下降趋势，S4至S5有一定上升。S1、S2、S3阶段山东产地辣椒矿物质含量均高于山西产地，而从S4开始矿物质含量则为山西产地辣椒更高。其中，Mg、Ca、Mn、Fe含量在整个生长过程中有轻微波动，但整体呈降低趋势，出现这种现象的原因可能是生长过程中元素会向树体倒流所致[32]。Cu和Zn的含量在生长过程中则变化不显著（P>0.05），Na的含量在生长过程中均呈现先上升后下降再上升的趋势。此外，Na、Mg、Ca含量在两产地辣椒生长过程中均处于较高水平，它们属于常量元素，具有构成机体组织，并在体内起电解质作用；而Mn、Fe、Cu、Zn含量在两产地辣椒生长过程中均处于较低水平。
2.8 不同产地辣椒生长过程中表面微观结构观察
图3反映的是山东和山西两产地辣椒生长过程中表面微观结构的变化。从图3中可看出，山东和山西两产地辣椒整个果肉主要由薄壁细胞组成，在S1至S3果肉细胞由小而密集逐渐扩大，细胞壁呈现外扩状态以支撑其整个组织结构；S3至S5果肉细胞大小无明显变化，表明果实个体大小基本稳定。总体而言，两产地辣椒均在S3时细胞完整性较好，能清晰地看到细胞边缘界限；从S4开始薄壁组织逐渐疏松，细胞间接触减少，细胞分离明显，表现出轻微的卷曲且细胞内空化明显，且这种情况在S5阶段更为明显。这表明随着成熟的进行，辣椒果肉细胞壁聚合物发生严重降解[33]。对比两产地同一阶段辣椒的微观结构可发现，山东产地辣椒薄壁细胞排列更紧密且细胞完整性更好，能更好地维持其品质[34]。
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图 3 不同产地辣椒生长过程中表面微观结构变化Figure 3. Changes in the microstructure during growth of peppers from different origins2.9 不同产地辣椒生长过程中品质特性聚类分析
聚类分析是将大量数据进行分类的多元统计方法，且能通过图片直接反映样品之间的相关程度。对山东和山西两产地辣椒各生长阶段及品质特性原始数据经标准化处理后进行聚类分析，结果如图4所示。图中色块颜色表示含量的高低，纵向为各生长阶段辣椒的聚类，横向为各品质的聚类，聚为同类的表示两者相关程度高，欧式距离越短表示相关程度越高[35]。从各生长阶段辣椒的聚类来看，相同生长阶段的辣椒样品相似度较高，山东和山西两产地各生长阶段样品大致可分为3类。第一类包含山东S4、山东S5、山西 S4 和山西 S5；第二类包含山东 S3 和山西 S3；第三类包含山东S1、山东S2、山西S1和山西S2。可以看出S3是辣椒生长过程中品质变化的一个转折点，聚类可将各阶段很好地分开。从各品质特性聚类结果来看，大致可分为4类：第一类包含总辣椒素含量、可溶性固形物含量和VC含量；第二类包含总多酚含量、FRAP和酸度；第三类包含类DPPH·清除能力、ABTS+·清除能力和类黄酮含量；第四类包含矿物质含量、总灰分含量和有机酸含量。各类所包含的指标在辣椒生长过程中均呈现着相似的变化规律。
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图 4 不同产地辣椒各生长阶段品质特性聚类分析Figure 4. Cluster analysis during growth of peppers from different origins3. 结论
本文对山东和山西两产地“辣丰33号”辣椒生长过程中品质变化规律进行研究，结果表明：两产地辣椒生长过程中品质特性变化趋势基本一致，VC和总辣椒素含量随果实生长出现不同程度的上升；可溶性固形物、酸度、总多酚、DPPH·清除能力、FRAP、ABTS+·清除能力随果实生长则呈先下降后上升趋势；有机酸、总灰分、Mg、Ca、Mn、Fe则随果实生长出现不同程度的下降，且辣椒在S3至S4是整个生长过程中品质变化最大的阶段。其中，山东产地辣椒的VC、可溶性固形物、有机酸、总辣椒素含量总体高于山西产地（P<0.05），而山西产地辣椒仅在果长、果宽和单果重具有一定优势。不同产地相同生长阶段辣椒聚类效果较好，S3是两产地辣椒生长过程中品质变化的转折点。综上所述，山东和山西两产地辣椒发育期品质变化规律基本一致，且S4相比于其它时期更利于剁辣椒的加工。
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图 2 不同产地辣椒生长过程中抗氧化能力变化
注：图中不同字母表示差异显著（P<0.05）。
Figure 2. Changes in antioxidant capacity during growth of peppers from different origins
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图 3 不同产地辣椒生长过程中表面微观结构变化
Figure 3. Changes in the microstructure during growth of peppers from different origins
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图 4 不同产地辣椒各生长阶段品质特性聚类分析
Figure 4. Cluster analysis during growth of peppers from different origins
表 1 不同产地辣椒生长过程中表型性状统计
Table 1 The statistics of phenotypic traits during growth of peppers from different origins
产地 生长阶段 果长（cm） 果宽（mm） 单果重（g） 含籽率（%）
山东S1 10.34±1.36a 7.32±0.87a 2.91±0.70a 5.37±0.77bc S2 13.73±0.62b 9.99±1.09b 6.86±1.10b 3.27±0.94a S3 17.30±0.91cd 11.62±0.68c 11.70±1.25c 4.09±0.29ab S4 17.37±0.69cd 10.74±0.63bc 11.54±0.71c 5.58±0.30bc S5 17.11±1.53cd 11.84±0.67cd 11.14±1.11c 4.79±0.14bc
山西S1 9.85±1.01a 7.28±0.63a 2.93±0.35a 5.97±1.49c S2 15.86±0.63c 9.92±0.67b 8.21±0.82b 5.83±0.64c S3 19.08±1.08d 13.25±0.98de 14.34±1.33d 4.96±0.68bc S4 19.14±1.49d 12.04±1.13cde 12.67±1.87cd 5.67±1.31c S5 19.31±1.64d 13.38±0.99e 14.03±1.50d 5.95±0.31c 注：表中同列上标不同字母表示差异显著（P<0.05），表2~表6同。 
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表 2 不同产地辣椒生长过程中基本成分变化
Table 2 Changes in basic components during growth of peppers from different origins
产地 生长阶段 水分含量（%） 灰分含量（%） 可溶性固形
物含量（%）酸度（%）
山东S1 89.11±0.63cd 6.98±0.65d 5.90±0.08d 0.50±0.02dc S2 91.25±0.46e 6.69±0.26cd 5.07±0.05b 0.33±0.01a S3 88.62±0.12c 6.17±0.57bcd 5.43±0.25c 0.35±0.04ab S4 83.14±0.76a 5.28±0.47ab 9.33±0.12g 0.42±0.05bc S5 82.47±0.06a 5.14±0.45a 10.23±0.05h 0.63±0.02e
山西S1 89.49±0.20d 6.43±0.74cd 6.77±0.05e 0.81±0.01f S2 90.53±0.13e 5.94±0.60abc 4.67±0.09a 0.45±0.04dc S3 88.44±0.36c 6.61±0.26cd 5.87±0.05d 0.51±0.01d S4 84.45±0.31b 6.06±0.09bcd 7.30±0.08f 0.52±0.02d S5 82.62±0.40a 6.51±0.48cd 7.50±0.08f 0.61±0.08e
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表 3 不同产地辣椒生长过程中抗氧化物质含量变化
Table 3 Changes in the content of antioxidant substances during growth of peppers from different origins
产地 生长阶段 VC含量
（mg/100 g）总多酚含量
（mg GA eq/g FW）类黄酮含量
（mg/g）
山东S1 5.96±0.08b 1.60±0.01f 0.97±0.03e S2 6.04±0.07b 1.10±0.00c 0.60±0.00c S3 10.66±1.04c 1.09±0.01c 0.30±0.04ab S4 128.25±1.80g 1.66±0.02g 0.40±0.04b S5 151.26±0.14h 1.75±0.01h 0.29±0.00ab
山西S1 3.53±0.14a 2.03±0.03i 1.32±0.04f S2 5.57±0.51b 1.05±0.04b 0.81±0.07d S3 15.04±0.22d 0.84±0.03a 0.34±0.01ab S4 53.54±0.29e 1.58±0.02d 0.23±0.01a S5 60.91±0.23f 1.60±0.01e 0.26±0.01ab
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表 4 不同产地辣椒生长过程中辣椒素类物质变化
Table 4 Changes in capsaicinoids during growth of peppers from different origins
产地 生长
阶段二氢辣椒
素含量
（mg/g DW）辣椒素
含量
（mg/g DW）辣椒素类
总物质含量
（mg/g DW）斯科维尔指数
（SHU）辣度 山东 S1 0.11±0.00b 0.12±0.06b 0.26±0.00b 4039.43±25.79b 26.93 S2 0.19±0.00e 0.24±0.04e 0.47±0.00e 7218.58±29.11e 48.12 S3 0.31±0.00h 0.42±0.07h 0.82±0.00h 12639.86±9.53h 84.27 S4 0.33±0.00i 0.45±0.01j 0.87±0.00i 13408.20±41.74i 89.39 S5 0.34±0.00j 0.44±0.02i 0.87±0.00j 13462.41±55.88j 89.75
山西S1 0.08±0.00a 0.07±0.01a 0.17±0.00a 2626.03±49.55a 17.51 S2 0.23±0.00g 0.24±0.01f 0.52±0.00g 8069.30±2.59g 53.80 S3 0.14±0.00c 0.18±0.01c 0.35±0.00c 5389.70±11.68c 35.93 S4 0.19±0.00f 0.25±0.07g 0.50±0.00f 7679.83±27.04f 51.20 S5 0.16±0.00d 0.21±0.08d 0.41±0.01d 6350.62±174.78d 42.34
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表 5 不同产地辣椒生长过程中有机酸含量变化
Table 5 Changes in the content of organic acid during growth of peppers from different origins
产地 生长阶段 草酸
（g/kg DW）苹果酸
（g/kg DW）柠檬酸
（g/kg DW）总量
（g/kg DW）
山东S1 19.58±0.40i 10.97±0.44f 16.93±0.27f 47.47 S2 14.24±0.07h 6.99±0.14d 10.01±0.03a 31.24 S3 5.37±0.03e 7.80±0.32de 18.38±0.05g 31.55 S4 1.53±0.03b 1.97±0.75b 11.82±0.95b 15.32 S5 2.47±0.34c 0.51±0.11a 11.40±0.55b 14.38
山西S1 13.67±0.07g 8.61±0.87e 16.28±0.19df 38.55 S2 12.41±0.29f 7.08±0.10d 14.50±0.04c 33.98 S3 4.30±0.10d 4.50±0.04c 14.80±0.10c 23.61 S4 1.22±0.02ab 1.43±0.00b 15.68±0.04de 18.34 S5 1.04±0.04a 1.54±0.29b 15.06±0.02cd 17.64
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表 6 不同产地辣椒生长过程矿物质元素含量变化（mg/100 g DW）
Table 6 Changes of mineral elements content during growth of peppers from different origins (mg/100 g DW)
产地 生长阶段 Na Mg Ca Mn Fe Cu Zn 总量 S1 161.96±6.26ab 208.42±7.55bc 167.89±5.18d 1.34±0.09d 11.34±1.12b 2.00±0.61a 3.91±0.40a 556.87 S2 194.17±53.63b 191.44±1.29bc 158.27±2.40d 1.04±0.03ab 6.25±0.15a 1.93±0.45a 3.29±0.09a 556.40 山东 S3 136.18±5.86ab 186.09±2.71bc 171.12±2.22d 1.12±0.00abc 6.97±1.07a 1.98±0.23a 3.27±1.61a 506.73 S4 95.72±12.05a 145.14±9.52a 73.63±4.75a 1.04±0.05a 5.00±0.06a 1.34±0.15a 1.99±0.24a 323.85 S5 132.11±22.24ab 159.89±1.5a 95.07±3.74b 1.05±0.09ab 5.07±0.77a 1.83±0.29a 2.81±0.36a 397.84 S1 109.51±7.62ab 235.23±8.46d 144.42±5.36c 1.66±0.04e 7.70±0.29ab 2.19±0.00a 3.59±0.30a 504.30 S2 127.36±8.92ab 197.08±10.96bc 137.13±6.94c 1.17±0.07abcd 6.23±0.31a 2.08±0.18a 3.51±0.18a 474.55 山西 S3 132.14±1.50ab 184.86±1.46bc 104.68±0.10b 1.07±0.01abc 5.48±0.07a 2.00±0.02a 4.09±0.04a 434.32 S4 116.74±7.86ab 183.69±11.33bc 79.08±4.05a 1.24±0.07bcd 8.83±3.22ab 1.53±0.23a 2.20±0.52a 393.31 S5 140.47±34.20ab 205.00±0.47bc 103.35±4.76b 1.26±0.03cd 6.25±0.82a 1.94±0.35a 3.38±1.62a 461.66
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