固相微萃取結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)用分析不同花期的紫丁香花香氣成分

孫潔雯，楊克玉，李燕敏，劉玉平*

（北京工商大學(xué)，北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實驗室，食品質(zhì)量與安全北京實驗室，食品營養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)新中心，北京 100048)

丁香（Syringa oblata）屬木樨科，落葉灌木或小喬木，在世界上已有1 000多年的栽培歷史[1]。丁香屬植物資源十分豐富，全世界約有40種，分布于歐洲和亞洲，我國有27種，自東北至西南各省均有分布[2]。丁香花芳香濃郁，辛溫，據(jù)《新華本草綱要》中記載“紫丁香主治急性黃疸型肝炎，外用抗菌，多種瘡瘍膿腫”[3]，有溫胃暖腎、消炎解熱、鎮(zhèn)痛降壓、抗癌抗氧化、降血糖以及加強(qiáng)免疫系統(tǒng)等作用，具有很高的藥用和食用價值[4-5]。丁香花作為無污染、無公害的植物香料，在食品、化妝品、醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。如在食品工業(yè)中，現(xiàn)已應(yīng)用于休閑食品、醬腌菜制品、鹵制品、肉制品以及復(fù)合型調(diào)味品等。

近年來很多學(xué)者對丁香鮮花和丁香花蕾、花和葉的精油進(jìn)行了研究，如張文靜等[3]采用同時蒸餾萃取（simultaneous distillation extraction，SDE）結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析了紫丁香花精油；張婷婷等[6]采用超聲波輔助提取法研究了丁香花出油率的影響因素以及不同花期時出油率的變化；回瑞華等[7]采用同時蒸餾萃取法（simultaneous distillation extraction，SDE）研究了花和葉的揮發(fā)油中的化學(xué)成分；李祖光等[8]采用固相微萃取（solid phase micro-extraction，SPME）結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)用儀研究分析了白丁香花不同花期的香氣成分。這些研究多數(shù)定性較簡單，只采用質(zhì)譜一種定性方法，且有的在對揮發(fā)性成分進(jìn)行提取時采用了高溫加熱的方法，鑒定出來的成分有可能是在加熱過程中產(chǎn)生的，因此對檢測結(jié)果會有一定的影響。

固相微萃取技術(shù)是新型的非溶劑萃取技術(shù)，操作簡單，攜帶方便，是一種有效的前處理手段，在環(huán)境、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[9]。本研究利用固相微萃取結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)用對紫丁香花在不同花期揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行提取、分離與鑒定，采用質(zhì)譜與保留指數(shù)進(jìn)行定性，旨在較準(zhǔn)確地鑒定出不同花期中的揮發(fā)性成分，為丁香花在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供更好的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫丁香花：采自北京工商大學(xué)校園，取在同一棵樹上的花蕾期、開花期和枯萎期的紫丁香，摘取備用；C5～C30正構(gòu)烷烴混合物（色譜純）：美國Supelco公司。正己烷（色譜純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890B氣相色譜-5977A型質(zhì)譜聯(lián)用儀、固相微萃取專用采樣臺、手動進(jìn)樣手柄及Carboxen/PDMS萃取頭（75 μm，黑色）：美國Supelco公司；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：河南省予華儀器有限公司。

1.3 實驗與方法

1.3.1 SPME法操作步驟

先將SPME萃取纖維頭在氣相色譜進(jìn)樣口于250 ℃老化至無雜峰，取3.5 g樣品放入15 mL的樣品瓶中，在55 ℃恒溫水浴鍋里平衡15 min后，向瓶中插入萃取頭，頂空吸附45 min后拔出，在溫度250 ℃的GC-MS儀的氣相色譜進(jìn)樣口中解析5 min，進(jìn)行GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS分析條件

色譜條件：HP-5MS 型色譜柱（30 m×250 μm×0.25 μm），升溫程序：起始溫度40 ℃，保持5 min，然后以3 ℃/min 的速度升至80 ℃，再以5 ℃/min 的速度升至180 ℃，最后以20 ℃/min的速度升至250 ℃，保持1 min；進(jìn)樣口溫度250 ℃，進(jìn)樣模式不分流，載氣為He，載氣流速為1.0 mL/min。

質(zhì)譜條件：電離方式為電子電離（electron ionization，EI）源，離子源溫度230 ℃，電子能量70 eV，四極桿溫度150 ℃，全掃描模式，傳輸線溫度230 ℃，掃描質(zhì)量范圍為25～500 amu，無溶劑延遲。

1.3.3 定性定量方法

定性方法：（1）以美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）譜庫檢索為主，同時結(jié)合人工解析質(zhì)譜圖；（2）計算揮發(fā)性成分的保留指數(shù)，并與文獻(xiàn)值進(jìn)行比對。選擇匹配度＞75%的化合物。保留指數(shù)（retention index，RI）計算公式如下[10]：

式中：RI為保留指數(shù)；ti為待測組分的調(diào)整保留時間，min；tn為具有n個碳原子的正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留時間，min；tn+1為具有n+1個碳原子的正構(gòu)烷烴的保留時間，min。

定量方法：采用面積歸一化法，求得各個不同揮發(fā)性化學(xué)組分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

用裝有HP-5MS型色譜柱的GC-MS分別對處于花蕾期、開花期和枯萎期的紫丁香的揮發(fā)性成分進(jìn)行分離與鑒定，所得相應(yīng)的總離子流色譜圖見圖1，鑒定出的揮發(fā)性成分見表1。

圖1 花蕾期(a)、開花期(b)和枯萎期(c)紫丁香的揮發(fā)性成分總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile compounds in Syringa oblata during bud stage (a),anthesis stage (b) and withering stage (c)

由圖1和表1可以看出，采取固相微萃取結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)用分別提取分析處于花蕾期、開花期和枯萎期的紫丁香花中的香氣成分，共檢測出44種揮發(fā)性成分，包括烯烴類13種、醇類11種、醛類9種、酯類5種和其他類6種。

開花期檢測出的揮發(fā)性成分種類最多，共檢測出36種揮發(fā)性成分，總相對含量為93.85%，包括醇類9種（50.66%）、醛類8種（18.93%）、酯類4種（18.62%）、烯烴類12種（3.57%）以及其他類化合物2種（2.07%）。

表1 紫丁香的花蕾期、開花期和枯萎期中揮發(fā)性成分的相對含量Table 1 The relative contents of volatile compounds in Syringa oblata during bud stage,anthesis stage and withering stage

續(xù)表

枯萎期共檢測出31種揮發(fā)性成分（96.49%），包括醛類8種（51.22%）、醇類8種（18.59%）、烯烴類8種（2.11%）、酯類1種（0.02%）以及其他類化合物6種（23.30%）。

花蕾期檢測出的揮發(fā)性成分種類最少，共檢測出19種，總相對含量為96.83%，包括醛類2種（20.01%）、醇類4種（32.54%）、烯烴類8種（7.14%）、酯類4種（37.09%）以及其他類化合物1種（0.05%）。

3種花期均檢測出的共有揮發(fā)性成分有14種，其中醛類2種，醇類4種，烯烴類6種，酯類1種，其他類1種。醛類和醇類化合物在3種花期中所占的種類和含量均較多，且醛類閾值較低，香氣貢獻(xiàn)較大。

在3種花期中均檢測出的醛類化合物有2-甲基丁醛和苯乙醛，其中含量較高的2-甲基丁醛具有獨(dú)特的可可和咖啡樣的香氣；苯乙醛具有類似風(fēng)信子的香氣。此外，在開花期和枯萎期還檢測出了其他醛類化合物，包括正己醛具有水果樣的特有香氣；苯甲醛具有相似苦杏仁的芳香香氣；紫丁香醛的異構(gòu)體具有香草、丁香的氣味，為紫丁香花的特征性香氣成分。而上述醛類化合物在花蕾期中沒有檢測出來，可能的原因是此期間植物自身生物合成的量少，并且花苞尚未打開，揮發(fā)性的香氣成分未得到完全釋放。

3種花期中均檢測出的醇類化合物有3-甲基-1-丁醇、葉醇、芳樟醇、正己醇，其中3-甲基-1-丁醇具有蘋果白蘭地香氣和辛辣味；葉醇具有新鮮的青葉香氣；芳樟醇則有典型的花香香氣，具有鎮(zhèn)靜、抗菌的作用；正己醇具有水果香氣及芬芳的風(fēng)味。此外，在開花期檢測出的揮發(fā)性成分中，苯甲醇具有特有的令人愉快的水果香氣，用于鎮(zhèn)痛、防腐；苯乙醇具有特有的玫瑰樣的香氣。開花期和枯萎期檢測出的紫丁香醇異構(gòu)體為紫丁香花的特征性香氣成分。

酯類化合物中，甲酸乙酯（花蕾期36.76%、開花期18.33%）具有菠蘿樣的香氣；丁酸-（Z）-3-己烯酯（花蕾期0.10%、開花期0.20%）具有青香的水果香氣，微帶奶油似的芳香；苯甲酸乙酯（開花期0.06%）稍有水果氣味，近似于依蘭香氣，賦予了紫丁香花果香、甜香。

從花蕾期到開花期再到枯萎期，可以看出醛類化合物相對含量是先較平穩(wěn)后明顯增加，而醇類化合物的相對含量是先增加后減少，酯類化合物相對含量是逐漸減少?？赡苁怯捎谠陂_放過程中，酯類物質(zhì)被相關(guān)的酶水解成相應(yīng)的醇[27]，使醇類化合物相對含量增加，酯類化合物相對含量減少；而從開花期到枯萎期，可能由于生理代謝等因素的關(guān)系，醇被氧化成相應(yīng)的醛，使醇類化合物相對含量減少，醛類化合物相對含量增加。

烯烴類化合物中，α-蒎烯具有特有的松木香氣；β-蒎烯具有特有的松節(jié)油香氣，干的木香或樹脂芳香；β-石竹烯具有萜烯的氣味；右旋檸檬烯則具有柑橘香、甜香，有預(yù)防癌癥、抗腫瘤的作用；崁烯具有萜烯、樟腦樣味道。在紫丁香花開放的過程中，烯烴類化合物含量逐漸減少，可能與這些物質(zhì)較活潑，在開花工程中轉(zhuǎn)變成了其他物質(zhì)有關(guān)。

在其他類化合物中，枯萎期檢測出來含硫化合物，可能是跟植物代謝轉(zhuǎn)化有關(guān)。含硫有機(jī)物在植物體內(nèi)參與氧化還原反應(yīng)，并且在植物呼吸過程中起到重要作用。硫在植物體內(nèi)移動性不大，一般存在于衰老組織中[28]。此外，檢測出的欖香素具有香蕉樣香氣，且有麻醉鎮(zhèn)痛的作用；香葉基丙酮有果香香氣；6-甲基-5-庚烯-2-酮具有新鮮的青香、柑橘樣氣息。這些檢測出來的化合物不僅賦予了紫丁香草香、花香、果香和清香，它們的應(yīng)用價值也使得紫丁香在食品、日用及化妝品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。

3 結(jié)論

本研究采用固相微萃取法分別提取不同花期紫丁香花中的揮發(fā)性香氣成分，經(jīng)GC-MS分析，共鑒定出44種揮發(fā)性成分。開花期檢測出來的揮發(fā)性成分種類最多，為36種；其次是枯萎期，檢測出31種；花蕾期種類最少，檢測出19種。3種花期均檢測出的共有揮發(fā)性成分14種。

根據(jù)鑒定出的不同花期的紫丁香的揮發(fā)性成分的相對含量和香氣特征，得出對紫丁香的香氣貢獻(xiàn)較大的香氣成分有紫丁香醛異構(gòu)體、苯乙醛、芳樟醇、葉醇、紫丁香醇異構(gòu)體、右旋檸檬烯等。而紫丁香醛異構(gòu)體和紫丁香醇異構(gòu)體為紫丁香的特征性香氣成分。檢測出的揮發(fā)性化合物賦予了紫丁香花香、果香、青香和草香；并且有的特征性香氣成分還具有鎮(zhèn)痛、抗菌、防腐等作用。

紫丁香花在不同花期揮發(fā)性香氣成分差異較明顯：花蕾期以酯類化合物含量居多，開花期以醇類化合物含量居多，枯萎期以醛類化合物含量居多。根據(jù)本研究對紫丁香花在不同花期揮發(fā)性香氣成分的差異分析，有利于在工業(yè)采摘加工過程中對香氣及藥用價值的不同需求提供依據(jù)參考。

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