采用ATD-GC/MS測定4個(gè)品種板栗花揮發(fā)性香氣成分*

魏賓，崔亞輝，徐芳，歐陽杰

1(北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程系，北京，100083)2(林業(yè)食品加工與安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，北京，100083)3(北京林業(yè)大學(xué)分析測試中心，北京，100083)

板栗(Castanea mollissima Blume)是板栗屬毛櫸科植物，是我國傳統(tǒng)種植的名優(yōu)干果，在中國已有3 000多年的種植歷史。中國板栗的栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位，占世界總產(chǎn)量的50%以上［1－2］。板栗花是指板栗的雄性直立柔黃花序，長15～20 cm，花期為5～6月，開花持續(xù)10～15 d。板栗花香氣純正、圓和、甜潤、淡雅，性味甘、平，無毒。栗農(nóng)將落地的栗花撿回，將其擰成火繩并在夏季點(diǎn)燃，其燃燒產(chǎn)生的煙霧具有很強(qiáng)的驅(qū)蚊效果［3］。根據(jù)《中藥大辭典》記載，板栗花具有治療便血、瀉痢、小兒消化不良及日久赤白痢疾等功效［4］。板栗花中含有的黃酮類化合物不但具有預(yù)防心血管疾病、消除自由基、抗氧化、調(diào)節(jié)血脂、防止骨質(zhì)流失和改善動(dòng)物生長等作用［5］，還具有抗真菌、抗病毒、提高機(jī)體免疫力等作用［6－7］。

動(dòng)態(tài)頂空采樣(dynamic headspace sample，DHS)結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)檢測揮發(fā)性成分是近20年來新興的檢測手段，它是將液體或固體樣品中的揮發(fā)性組分直接導(dǎo)入氣相色譜儀進(jìn)行分離和檢測的理想進(jìn)樣裝置。使用動(dòng)態(tài)頂空技術(shù)，可以免除冗長繁雜的樣品前處理過程，避免有機(jī)溶劑帶入的雜質(zhì)對分析造成干擾，減少對色譜柱及進(jìn)樣口的污染［8－10］。目前已在食品、芳香和藥用植物、材料、環(huán)境監(jiān)測和臨床化驗(yàn)等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用［11－14］。吸附熱脫附法(automatic thermal desorption，ATD)是直接將樣品管熱脫附后進(jìn)行GC-MS分析，步驟簡單，省去了中間操作環(huán)節(jié)［15］。目前，動(dòng)態(tài)頂空采樣法和全自動(dòng)熱脫附-氣相色譜/質(zhì)譜(ATD-GC/MS)聯(lián)用技術(shù)已成功應(yīng)用于天然活體植物揮發(fā)物的樣品采集與成分檢測［16］，相對于蒸餾、提取等方法，能更準(zhǔn)確、真實(shí)地反映揮發(fā)物的組成狀況。植物開花時(shí)都伴有香氣，這是由于花中含有揮發(fā)性的揮發(fā)油及氣體成分，如玫瑰花、玉竹、茉莉花等植物中含有大量的揮發(fā)油類物質(zhì)［17］。目前對板栗花的化學(xué)成分、抑菌效果、抗氧化活性等研究較多，但香氣方面的研究較少。本研究以河北遷西4個(gè)品種的板栗雄花為原料，采用DHS法提取板栗花的揮發(fā)性香氣成分，用ATD-GC/MS分析其香氣成分，為板栗花資源的進(jìn)一步開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

4個(gè)品種(紫珀、燕魁、燕龍、早豐)的板栗雄性花序采于河北省唐山市遷西縣。吸附管:CAMSCO，Houston，TX，USA。采樣袋:Reynolds，406 mm ×444 mm，Richmond，VA，USA。

1.2 主要儀器設(shè)備

解析管處理器:TP－240型，北京北分天普儀器技術(shù)有限公司;大氣采樣儀:QC－1S型，北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所;自動(dòng)熱解析器，Perkin Elmer Turbo Matrix 650;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀:Perkin Elmer Clarus 600 Gas Chromatograph＆ 600 Mass Spectrometer，USA。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 動(dòng)態(tài)頂空采樣

采樣之前使用解析管處理器在100 mL/min氦氣的吹掃下，將吸附管270℃活化120 min，吹走其中的內(nèi)含物。將4個(gè)品種板栗花分別放置在采樣袋中，將其中原有的氣體抽干40 min后，用抽氣泵打入經(jīng)活性炭過濾后的空氣，然后將采樣袋密封，靜置90 min使揮發(fā)物累積。然后用大氣采樣儀將含有揮發(fā)物的氣體抽出，歷時(shí)60 min，并將揮發(fā)物吸附在樣品管中。實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行2次。

1.3.2 揮發(fā)物的脫附與檢測

自動(dòng)熱脫附條件:吸附管在自動(dòng)熱解析器260℃條件下解析，載氣氦氣流速為1.5 mL/min。熱解析出來的化合物先被吸附在冷阱(－25℃)，然后冷阱以40℃/s的速度迅速加熱到300℃，而從中熱解析出來的化合物則通過傳輸線(250℃)進(jìn)入GC開始進(jìn)行分析。

色譜條件:所用色譜柱為DB－5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)的毛細(xì)管柱，載氣為氦氣，流速為1.0 mL/min，柱溫采用程序升溫，起始溫度為40℃，保持2 min，然后以6℃/min的速度升到200℃，保持2 min，再以20℃/min的速度升到270℃并保持3 min。

質(zhì)譜條件:MS的電離方式為 EI，電子能量70 eV，掃描范圍為30～500 amu，質(zhì)譜分析用數(shù)據(jù)庫為NIST譜庫。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

由GC-MS分析得到總離子流圖，根據(jù)系統(tǒng)對NIST 08質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并對總離子流圖中各組分進(jìn)行峰面積歸一化，確定化合物的種類和含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 四種板栗花(紫珀、燕龍、燕魁、早豐)揮發(fā)性香氣的GC-MS分析

圖1(a)～圖1(d)為用ATD-GC/MS法從4種板栗鮮花中提取的精油的揮發(fā)性香氣成分的總離子流圖，共鑒定出32種化合物，表1為鑒定出的化合物的保留時(shí)間、名稱、分子量、分子式、匹配度和相對含量。

圖1 四種板栗鮮花中揮發(fā)性香氣的總離子流圖Fig.1 GC-MS of volatiles in four cultivars of chestnut flowers

4個(gè)品種的板栗花(紫珀、燕龍、燕魁、早豐)中酯類和醇類占大部分，是板栗花香氣的主要組成成分。紫珀、燕龍和燕魁中均含有一定量的乙酸乙酯，其帶有輕微的水果香和酒香，香氣易擴(kuò)散、不持久。四種板栗花中共有的香氣成分主要有 2，2，3，3，4，4-六甲基-四氫呋喃，其帶有類似乙醚的氣味，有甜味;2-丙基-1-戊醇帶有蘋果的清香;四氫-2，5-二甲基-2H-吡喃甲醇、3，3-二甲基丁基-叔丁基-乙醚和 2，6-二苯基苯酚等成分為板栗花的清新香味做貢獻(xiàn)。但是，4個(gè)品種中都未檢測出芳樟醇、松油醇等這些被報(bào)道在板栗花精油中的香氣物質(zhì)，可能是由于提取香氣成分方法不同致使香氣成分的差異。另外，脂肪烴如2，2，4，6，6-五甲基-庚烷、2，2，4，4，6，8，8-七甲基-壬烷、十六烷、十九烷、二十一烷等都是花的蠟質(zhì)成分。

表1 四種板栗鮮花揮發(fā)性香氣成分鑒定結(jié)果Table 1 The analytical results of volatiles in four cultivars of fresh chestnut flowers

2.2 不同品種(紫珀、燕龍、燕魁、早豐)板栗花主要香氣物質(zhì)的含量比較

比較4個(gè)品種板栗花揮發(fā)性氣體中的主要香氣物質(zhì)可見，紫珀中的主要香氣物質(zhì)乙酸乙酯和2，6-二苯基苯酚的相對含量明顯高于其余3個(gè)品種。早豐和紫珀中的主要香氣物質(zhì) 2，2，3，3，4，4-六甲基-四氫呋喃、四氫-2，5-二甲基-2H-吡喃甲醇和2-丙基-1-戊醇的含量均高于燕龍和燕魁。紫珀與其余3個(gè)品種相比，其揮發(fā)性氣體中主要香氣物質(zhì)的相對含量均較高，實(shí)際上紫珀花的香氣也更為強(qiáng)烈些。

3 結(jié)論

由ATD-GC/MS分析可知，從紫珀、燕龍、燕魁、早豐四種板栗花中共檢測出32種揮發(fā)性香氣成分，

其中酯類和醇類是主要香氣成分。4種板栗花共有的主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)為乙酸乙酯、2，2，3，3，4，4-六甲基-四氫呋喃、四氫-2，5-二甲基-2H-吡喃甲醇、2-丙基-1-戊醇、2，6-二苯基苯酚等，它們?yōu)榘謇趸◣硖鹞逗颓逍孪阄?，而脂肪烴是花的蠟質(zhì)成分。

圖2 不同品種(紫珀、燕龍、燕魁、早豐)板栗花主要香氣物質(zhì)含量的比較Fig.2 Comparison of main compounds in four cultivars of chestnut flower(Zipo，Yanlong，Yankui and Zaofeng)

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