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辣椒是全世界范圍被廣泛消費的蔬菜和香料之一，其主要的辛辣成分是辣椒素，辣椒素的化學名為8–甲基–6–癸烯香草基胺。辣椒素在辣椒中通常與其它辣椒素類物質同時存在，主要包括二氫辣椒素(DC)，降二氫辣椒素(NDC)、高辣素(HC)和高二氫辣椒素(HDC)等。
目前，已發現30 多種辣椒素類化合物，皆為支鏈脂肪酸和香草基胺合成的酰胺類化合物，其區別在于脂肪側鏈的長短、雙鍵的有無、分支位置等。
部分辣椒素及辣椒素酯類物質結構
研究發現，辣椒素的生物合成主要通過苯丙氨酸到香草基胺的苯丙烷途徑和從纈氨酸到 8–甲基–6–癸烯酰CoA 的支鏈脂肪酸途徑。辣椒素合成酶（CS）被認為是辣椒素合成的關鍵酶。目前已經克隆了多個辣椒素生物合成途徑的候選酶相關基因，包括pAMT、BCAT、KAS I、Fat A、AT3 等。
1.1辣椒素的合成部位
以同位素示蹤技術和高密度電子掃描顯微鏡觀察研究發現，辣椒素類物質在辣椒胎座表皮腺體細胞的細胞質中形成，并通過子房隔膜運輸到胎座和果肉表皮的腺體細胞中積累。對辣椒和甜椒花后55 d 的果實的胎座進行顯微觀察，發現一年生辣椒（C. annuum）自交系‘59’、‘612’和中國辣椒（C. chinense）‘涮涮辣’自交系‘740’（均有辣椒素）的胎座隔膜表皮的腺體細胞含有大量的“水泡”結構，而甜椒（C. annuum var. grossum）自交系‘170’（無辣椒素）則不含此類結構。
1.2 辣椒素苯丙烷合成途徑
苯丙氨酸裂解酶（PAL ）廣泛存在于各種植物和少數微生物中，在植物次生代謝產物的合成中起重要作用，參與蛋白質、黃酮、木質素等多種化合物的生物合成。PAL 是苯丙烷代謝過程中的關鍵酶，也是辣椒素生物合成中苯丙烷途徑的第1 個酶。有研究表明，辣椒果實中辣椒素含量與PAL 的活性呈正相關，即當PAL 水平較高時，辣椒素含量增加。肉桂酸水解酶（C4H）是苯丙烷途徑中催化肉桂酸轉化為對–香豆酸的第2 個關鍵酶。氨基轉移酶（AMT）是苯丙烷支路辣椒素生物合成的最后一步催化酶，催化香草醛合成香草基胺。
1.3 辣椒素的支鏈脂肪酸合成途徑
支鏈氨基酸轉移酶（BCAT）催化纈氨酸生成 α–酮異戊酸鹽，KAS 是脂肪酸合成酶的重要組成部分。通過轉錄組分析和比較，發現辣椒和番茄果實在胎座發育過程中這兩個同源基因的表達存在顯著差異，番茄中BCAT 和KAS 很少表達，在馬鈴薯基因組中也得到了相似的結果，這表明BCAT和KAS 表達的改變使得辣椒素的合成成為可能。酰基運載蛋白 ACL 是一種分子量小、絲氨酸殘基保守的酸性蛋白質，攜帶酰基鏈完成縮合、還原、脫氫等酶促反應，在植物脂肪酸的合成中起著重要的調控作用，研究發現脂肪酸合成酶的3 個候選基因KAS、ACL 和FAT ，其表達量與辣椒果實味道的刺激性呈正相關，并定位于胎座表皮細胞中。
1.4 辣椒素合成酶（CS）
辣椒素合成酶催化辣椒素合成過程的最后一步，即催化苯丙烷途徑的香草基胺與支鏈脂肪酸途徑的8–甲基–6–癸烯酰CoA 合成辣椒素。免疫定位研究證實CS 基因特異性定位于辣椒果實的胎座組織；此外Western blot 分析結果顯示，在果實發育過程中，CS 水平和辣椒素積累均有明顯的增加。對辣椒素類物質生物合成基因在辛辣、非辛辣辣椒胎座中的表達進行比較，發現 CS 基因的表達缺失是導致非辛辣辣椒產生的主要原因。
1.5 辣椒素酯類物質
辣椒素酯類物質包括辣椒素酯、二氫辣椒素酯和降二氫辣椒素酯等，是脂肪酸和香草醇的化合物，辣椒素酯和辣椒素具有相似的生物學功能和化學結構。研究發現，‘CH-19’品種（C. annuum）辣椒素酯的產生是由于在pAMT 基因1 291 bp 處插入了1 個t 核苷酸，形成了1 個新的終止密碼子，阻止了pAMT 的翻譯。Park 等（2015）報道了一種含大量辣椒素酯的低辣品種‘S3212’（Capsicum frutescens L.），在其pAMT 基因第7 外顯子中發現1 個12 bp 的缺失突變，這證明胎座組織中辣椒素酯的合成與pAMT 基因突變有關。
為了進行品質鑒定，需要快速簡便的方法來測定辣椒素含量，諸多測定技術已被廣泛報道。目前，高效液相色譜法和氣相色譜法是分離和測定辣椒素最常用的方法。
3.1 減輕疲勞
辣椒素可以特異地與人體內對其敏感的受體結合，釋放信號分子作用于特殊陽離子的運輸通道，進而使特定的活性物質被釋放出來，以達到減輕疲勞的作用。
3.2 降糖降脂
辣椒素降糖降脂的作用主要是通過作用于與脂肪有關的細胞因子，作用于腸道菌群和調節細菌完成的。胰島素對脂肪的含量起著重要的調控作用，而脂肪細胞因子中的幾類單核細胞能夠通過引發炎癥影響胰島素。辣椒素的作用就是降低對胰島素作用有不利影響的這幾類單核細胞來降糖降脂。腸道菌群和人體攝入、代謝和儲存糖脂等都有密切的關系，腸道菌群的結構會受到人體吸收的各種物質的影響。其中辣椒素則可作用于腸道菌群，使其結構和多樣性發生改變，從而達到降糖降脂的目的。辣椒素通過升高厭食激素濃度并且降低飲食激素濃度從而減少機體對食物的攝入量，使人體攝入的能量低于消耗的能量。
3.3 保護腸胃
胃炎是由于各種原因引起的胃粘膜炎癥，對于消化系統有著嚴重的不良影響。由于辣椒素的強烈刺激性，人們普遍認為辣椒素會對人體的腸道產生不良影響，尤其不適合胃炎患者食用。然而目前的研究表明，小劑量辣椒素的不但不會對胃造成破壞，還可以修復胃粘膜的損傷。