不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油化學(xué)成分的比較研究

陳光靜 闞建全 李 建 石開(kāi)武 張 藝

（西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1，重慶 400715）

（農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（重慶）2，重慶 400715）

（重慶和信農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司3，重慶 409800）

不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油化學(xué)成分的比較研究

陳光靜1，2闞建全1，2李 建3石開(kāi)武3張 藝1，2

（西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院1，重慶 400715）

（農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（重慶）2，重慶 400715）

（重慶和信農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司3，重慶 409800）

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）儀、以正癸烷為內(nèi)標(biāo)，對(duì)8個(gè)不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油的組成進(jìn)行了分析，并比較了不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油含量和組成的差異。研究結(jié)果表明：不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油差異較大，樣品間揮發(fā)油組分不同，相同組分間其含量差異也較大；8個(gè)不同產(chǎn)地樣品的揮發(fā)油含量范圍為1.64～5.89 mL／100 g；共鑒定出64種化學(xué)組分，包括39種烴類(lèi)、11種醇類(lèi)、8種酯類(lèi)、3種醛類(lèi)和3種酮類(lèi)，其共有組分?jǐn)?shù)21個(gè)，共有組分含量間存在較大差異；非共有組分的含量都比較低，非共有組分中含量占總含量百分比大于1%的較少；樣品間主要成分也有所差異，共有組分中的主要成分是檸檬烯、月桂烯和桉樹(shù)醇。紅花椒揮發(fā)油含量和組分間的差異決定了樣品間香氣和品質(zhì)的差異，可將不同紅花椒揮發(fā)油含量和組分的差異作為鑒別產(chǎn)地的指標(biāo)。

紅花椒 揮發(fā)油 產(chǎn)地 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

花椒是蕓香科落葉灌木植物花椒（Zanthoxy lumbungeanum Maxim.）的干燥成熟果皮，主要包括青花椒（Zmnthoxylum schinifolium Sieb.et Zucc.）和紅花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxim.），是我國(guó)傳統(tǒng)的調(diào)味香料和藥用植物，可散發(fā)出濃烈芳香，味辛、麻、辣，能散寒祛濕?；ń窊]發(fā)油是從其果皮中提取的易揮發(fā)性成分，是評(píng)價(jià)花椒香氣強(qiáng)度和品質(zhì)的主要指標(biāo)。花椒揮發(fā)油含烯烴、醇類(lèi)、酮類(lèi)和酯類(lèi)等化學(xué)物質(zhì)［1-3］。相關(guān)研究表明，花椒果皮中揮發(fā)油質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為2%～5%，主要成分為單萜類(lèi)物質(zhì)如檜烯、月桂烯、檸檬烯和烴類(lèi)物質(zhì)的含氧化合物如桉樹(shù)醇、芳樟醇［4-10］。不同產(chǎn)地和品種干花椒果皮中揮發(fā)油含量和組分差異較大，這是造成不同花椒香氣和品質(zhì)差異的主要原因。

花椒揮發(fā)油的提取方法有溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法、超聲波提取法、微波提取法、超臨界CO2萃取、超聲霧化頂空單滴微萃取法等［11-15］。不同提取方法所提取的花椒揮發(fā)油中各組分的相對(duì)含量差異較大，但揮發(fā)油組分差異較小。上述提取方法中，水蒸氣蒸餾法因其成本低廉、原料用量較少、操作簡(jiǎn)單，是最為普遍的花椒揮發(fā)油提取方法。目前，對(duì)青花椒揮發(fā)油的研究報(bào)道很多［16-19］，但對(duì)四川、甘肅、陜西3個(gè)紅花椒主產(chǎn)地的地方品種所含揮發(fā)油的含量及其化學(xué)成分差異的研究還鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究擬采用水蒸氣蒸餾法提取測(cè)定不同產(chǎn)地的紅花椒揮發(fā)油含量，并用氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）方法對(duì)各揮發(fā)油的組成成分進(jìn)行分析鑒定，從而比較不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油的差異，進(jìn)一步全面了解紅花椒揮發(fā)油的組成成分，為紅花椒品質(zhì)鑒定提供依據(jù)，以便進(jìn)一步完善花椒揮發(fā)油的指紋圖譜庫(kù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干紅花椒：采集新鮮花椒果實(shí)，放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱中于45℃烘干至殼籽分離，取果皮為實(shí)驗(yàn)樣品，樣品產(chǎn)地及編號(hào)見(jiàn)表1；正癸烷標(biāo)準(zhǔn)品（Decane，純度≥99.9%）：美國(guó)Sigma公司。

表1 紅花椒樣品編號(hào)及產(chǎn)地

1.2 儀器與設(shè)備

QP 2010型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（配有EI離子源及GC-MS solution 2.50工作站）：日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 紅花椒揮發(fā)油的測(cè)定

采用水蒸氣蒸餾法進(jìn)行提取。將干紅花椒粉碎過(guò)40目篩，準(zhǔn)確稱(chēng)取20 g，置于500 mL平底燒瓶中，加入300 mL蒸餾水，加熱蒸餾4 h。收集蒸餾所得的揮發(fā)油，同時(shí)加入4 g無(wú)水硫酸鈉干燥脫水，過(guò)濾后得到的淡黃色透明液體即為花椒揮發(fā)油，測(cè)定所得揮發(fā)油的體積［20］。

1.3.2 紅花椒揮發(fā)油組成分成分的分析

準(zhǔn)確稱(chēng)取30μL提取的紅花椒揮發(fā)油，加入0.3 mL正癸烷（0.01 g／mL）作為內(nèi)標(biāo)物，用無(wú)水乙醇定容至10 mL，用于GC-MS分析。

1.3.3 GC-MS分析條件

色譜條件：色譜柱為DB-5MS石英毛細(xì)柱（30 m×0.25 mm，0.25μm）；升溫程序：60℃保持 10 min，先以2℃／min升至70℃，然后以10℃／min升至140℃，再以5℃／min升至170℃，保持1 min，最后以15℃／min升至230℃，保持4 min；進(jìn)樣口溫度：250℃；載氣：He（純度為 99.999%）；流速：0.8 mL／min，壓力：37.8 kPa；進(jìn)樣量：1μL；進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣；分流比：5∶1。

質(zhì)譜條件：電子轟擊（EI）離子源；檢測(cè)器電壓：830 eV；離子源溫度：230℃；接口溫度：230℃；ACQ方式：Scan；掃描速度：769 u／s；質(zhì)量掃描范圍：40～400。

1.3.4 揮發(fā)性成分的定性與定量分析

定性分析：樣品中各未知揮發(fā)性成分的定性由計(jì)算機(jī)檢索與儀器所配置的NIST08.LIB和NIST 08s.LIB譜庫(kù)匹配，結(jié)合相似度并參考相關(guān)文獻(xiàn)求得。

定量分析：以正癸烷為內(nèi)標(biāo)，根據(jù)內(nèi)標(biāo)物的濃度、樣品中各組分的峰面積與內(nèi)標(biāo)峰面積的比值，計(jì)算樣品中各組分的絕對(duì)含量，按下式計(jì)算：絕對(duì)含量＝c×V1×A1／（A2×V2），式中，c為正癸烷內(nèi)標(biāo)濃度／mg／mL；A1為各揮發(fā)性組分的峰面積；A2為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的峰面積；V1為內(nèi)標(biāo)物體積／mL，V2為紅花椒揮發(fā)油的體積／mL。結(jié)果以 mg／mL表示［21-22］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Origin（Version 8.6）和 Excel（Version 2007）軟件進(jìn)行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅花椒揮發(fā)油含量的分析結(jié)果

由表2可知，不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油含量存在一定差異，8個(gè)不同產(chǎn)地樣品的揮發(fā)油含量范圍為1.64～5.89 mL／100 g，L樣品的揮發(fā)油含量最低，Q樣品的揮發(fā)油含量最高，L樣品的揮發(fā)油含量是Q樣品的3倍。

表2 不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油含量／mL／100 g

2.2 不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油的成分差異分析

圖1為不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油的GC-MS總離子流色譜圖，各組分的定性分析和定量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3和表4。從不同產(chǎn)地的紅花椒揮發(fā)油中共鑒定出64種化學(xué)組分，包括39種烴類(lèi)、11種醇類(lèi)、8種酯類(lèi)、3種醛類(lèi)和3種酮類(lèi)組分。表5比較了不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油組分的總組成，8個(gè)產(chǎn)地的樣品中都含有烴類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)組分，X、L樣品中還檢出酮類(lèi)組分，S、H、F和F-G樣品中檢出酮類(lèi)和醛類(lèi)組分，而W和Q樣品中未檢出酮類(lèi)和醛類(lèi)組分，樣品間檢出的化學(xué)組分總數(shù)差異較大，S和L樣品中化學(xué)組分最多，檢出46種，Q樣品中化學(xué)組分最少，檢出33種。8個(gè)產(chǎn)地的樣品中種類(lèi)數(shù)量最多的是烴類(lèi)，其次是醇類(lèi)和酯類(lèi)，而酮類(lèi)和醛類(lèi)數(shù)量很少，不同產(chǎn)地樣品揮發(fā)油組分種類(lèi)的區(qū)別主要為烴類(lèi)數(shù)量的不同，而醇類(lèi)、酯類(lèi)的種類(lèi)數(shù)量差異不顯著。

由表6可知，8個(gè)產(chǎn)地樣品揮發(fā)油組分的總含量、烴類(lèi)總含量、醇類(lèi)總含量和酯類(lèi)總含量均存在一定差異，總含量范圍為578.83～709.01 mg／mL，X樣品的總含量最低，F(xiàn)樣品的總含量最高。各樣品組分中總含量最高的是烴類(lèi)，烴類(lèi)的總含量范圍為259.25～441.61 mg／mL，Q樣品的烴類(lèi)總含量最低，F(xiàn)樣品的烴類(lèi)含量最高，醇類(lèi)的總含量范圍為135.54～241.58 mg／mL，L樣品的醇類(lèi)總含量最低，Q樣品的醇類(lèi)含量最高，酯類(lèi)的總含量范圍為17.53～104.89 mg／mL，L樣品的酯類(lèi)總含量最低，Q樣品的酯類(lèi)總含量最高。

由圖1和表4可知，8個(gè)樣品中檢出21種共有組分，共有組分主要是萜烯類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)，共有組分中含量較高的幾個(gè)組分為月桂烯、檸檬烯、桉樹(shù)醇、芳樟醇和4-萜烯醇。共有組分含量占總含量的百分比之間存在一定差異，范圍為81.61%～96.24%，說(shuō)明產(chǎn)地對(duì)紅花椒揮發(fā)油樣品間的差異性影響較大，S、F與X樣品間差異最大，S和F樣品共有組分含量最低，分別只有82.41%和81.61%，而X樣品的最高，達(dá)到96.24%。不同產(chǎn)地樣品揮發(fā)油的共有組分含量間存在較大差異，由表7可知，8個(gè)樣品共有組分中烴類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)所占總含量的比例均存在一定差異，所占比例范圍分別為37.87%～62.98%、19.07%～40.04%和2.82%～17.28%，Q和L樣品共有組分中烴類(lèi)和醇類(lèi)所占比例差異、Q和F-G樣品共有組分中酯類(lèi)所占比例差異最大，Q樣品中烴類(lèi)和醇類(lèi)所占比例分別是L樣品的1.6倍和2倍，Q樣品中酯類(lèi)所占比例是F-G樣品的6倍，可將共有組分中烴類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)所占總含量的比例作為鑒別紅花椒產(chǎn)地的指標(biāo)。

圖1 不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油的GC-MS圖譜

由表3可知，8個(gè)產(chǎn)地樣品揮發(fā)油組分中的非共有組分的含量都比較低，非共有組分中含量占總含量百分比大于1%的較少，只有H和F-G樣品中的α-蒎烯，S、H和F樣品中的4-蒈烯，L樣品中的蓽澄茄苦素，F(xiàn)樣品中的α-杜松醇。非共有組分中，α-法尼烯、十八烷和十九烷僅在S樣品中檢出，α-胡椒烯僅在X樣品中檢出，癸醛僅在H樣品中檢出，香芹酮、蓽澄茄苦素和香樹(shù)烯僅在L樣品中檢出；β-環(huán)氧石竹烷僅在L和F樣品中檢出，α-杜松醇僅在S和F樣品中檢出，羅勒烯醇和香茅醛僅在H和F-G樣品中檢出，榧葉醇僅在H和L樣品中檢出，水茴香醛僅在S和F樣品中檢出；α-蒎烯、β-欖香烯除Q樣品外，4-蒈烯除X樣品外，α-欖香醇除F-G樣品外，鄰苯二甲酸二丁酯除L樣品外，這些組分在其他樣品中均檢出，這些都可以作為鑒別紅花椒產(chǎn)地的指標(biāo)之一。

表3 不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油中非共有組分的GC-MS分析結(jié)果／mg／mL

表4 不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油中共有組分的GC-MS分析結(jié)果／mg／mL

表5 不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油中各類(lèi)揮發(fā)性成分的數(shù)量

表6 不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油的成分組成／mg／mL

表7 不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油的共有組分面積百分比／%

由表8可知，8個(gè)產(chǎn)地樣品揮發(fā)油組分的主要成分有所差異，X、W和Q樣品中主要成分除萜烯類(lèi)、醇類(lèi)外還有酯類(lèi)（乙酸芳樟酯）。8個(gè)樣品的主要成分中，都有檸檬烯、月桂烯和桉樹(shù)醇，但含量存在較大差異，檸檬烯含量最高，且H和F-G樣品主要成分中無(wú)芳樟醇，X和L樣品主要成分中無(wú)4-萜烯醇。可將主要成分物質(zhì)作為鑒別紅花椒產(chǎn)地的指標(biāo)。

表8 不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油的主成成分／mg／mL

3 結(jié) 論

不同產(chǎn)地紅花椒揮發(fā)油差異較大，樣品間揮發(fā)油組分不同，相同組分間其含量也有一定差異；8個(gè)樣品的揮發(fā)油含量范圍為1.64～5.89 mL／100 g；通過(guò)氣質(zhì)聯(lián)用分析對(duì)8個(gè)不同產(chǎn)地紅花椒的揮發(fā)油組分進(jìn)行分析，共鑒定出64種化學(xué)組分，包括39種烴類(lèi)、11種醇類(lèi)、8種酯類(lèi)、3種醛類(lèi)和3種酮類(lèi)，其共有組分?jǐn)?shù)21個(gè)，共有組分含量間存在較大差異；非共有組分的含量都比較低，非共有組分中含量占總含量百分比大于1%的較少；樣品間主要成分也有所差異，共有組分中的主要成分是檸檬烯、月桂烯和桉樹(shù)醇。紅花椒揮發(fā)油含量和組分間的差異決定了樣品間香氣和品質(zhì)的差異，可將紅花椒揮發(fā)油含量和組分的差異作為鑒別產(chǎn)地的指標(biāo)。

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Analysis of Essential Oil Compounds in Zanthoxylum bungeanum Maxim from Different Habitats

Chen Guangjing1，2Kan Jianquan1，2Li Jian3Shi Kaiwu3Zhang Yi1，2
（College of Food Science，Southwest University1，Chongqing 400715）
（Laboratory of Quality＆Safety Risk Assessment for Agro-products on Storage and Preservationg（Chongqing），
Ministry of Agriculture2，Chongqing 400715）
（Chongqing and letter agriculture company limited3，Chongqing 409800）

The essential oil components in Zanthoxylum bungeanum Maxim from differenthabitats have been investigated and compared by GC-MSwith decane as an internal standard.The results showed that there were great differences among essential oil content，components or constituent content.In eight batches samples，Zanthoxylum bungeanum essential oil content raged from 1.64 to 5.89mL／100 g.Therewere 64 volatiles compounds in eightbatches essential oil samples，including 39 hydrocarbons，11 alcohols，8 esters，3 aldehydes and 3 ketones.Twentyone volatile compoundswere common to the eight cultivars，while there were siginificant differences in common constituent contents of eight different sarnples.The contentof non-common compounds of eightbatches essential oilwas low.In addition，it was less that the amount of area percentage of non-common compounds wasmore than 1%.There were differences on main characteristic substances of essential oilamong samples.The major volatile components of non-common compounds in the eight batches sampleswere limonene，myrcene and cineole.The results indicated that the essential oil contentand constituent content determined the difference of fragrance and quality of varieties，which could be an indicator for the locality identification of Zanthoxylum bungeanum Maxim.

zanthoxylum bungeanum maxim，essential oil，habitats，gas chromatography-mass spectrometry

TS255.1

A

1003-0174（2015）01-0081-07

國(guó)家自然科學(xué)基金（30671198），重慶市科委攻關(guān)項(xiàng)目（CSTC，2010AC1009）

2013-10-21

陳光靜，男，1989年出生，碩士，食品安全與質(zhì)量控制

闞建全，男，1965年出生，教授，食品化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)、食品生物技術(shù)、食品質(zhì)量與安全