水蒸氣蒸餾結合GC-MS法分析比較四川漢源青、紅花椒揮發(fā)性香氣成分

蒲鳳琳，孫偉峰，車振明，劉義

(西華大學 食品與生物工程學院，成都 610039)

水蒸氣蒸餾結合GC-MS法分析比較四川漢源青、紅花椒揮發(fā)性香氣成分

蒲鳳琳，孫偉峰，車振明，劉義*

(西華大學 食品與生物工程學院，成都 610039)

通過水蒸氣蒸餾提取四川漢源青、紅花椒的揮發(fā)性風味成分，并運用GC-MS對兩種不同的花椒揮發(fā)性成分進行分析鑒定。鑒定了匹配度在80以上的青花椒37種成分，占揮發(fā)油總量的98.04%；紅花椒49種成分，占揮發(fā)油總量的80.76%。其中芳樟醇均為兩種花椒揮發(fā)性成分含量最高，但青花椒芳樟醇含量是紅花椒的2倍。漢源紅花椒酯類化合物比青花椒含量高，這可能是青、紅花椒香氣差異的主要原因。

水蒸氣法；漢源青花椒；漢源紅花椒；氣質聯(lián)用；揮發(fā)性成分

花椒是我國特有的一種香辛料，品種較豐富，在我國四川、山西、山東等多個省區(qū)廣泛種植[1]。近幾年已經形成了陜西韓城、山東泰安、四川漢源、金陽、茂汶、重慶江津等全國聞名的花椒產業(yè)基地。在眾多花椒品種中，四川漢源花椒的品質最佳，芳香濃郁，醇麻爽口，在我國唐代就被列為貢品，又名“貢椒”[2]?；ń沸詼匚缎粒蟹枷憬∥?、溫中散寒、除濕止痛、殺蟲解毒、止癢解腥的功效[3]，不僅可以入藥，也是飲食中的一種調味品?；ń纷鳛榇ú酥械闹匾{味品，對于川菜風味起關鍵作用。四川漢源花椒的良好品質使其應用范圍更加廣泛。漢源花椒主要有青、紅花椒兩種品種，它們雖然產地一致，但在香氣及感官等方面都具有很大的差異[4]。本實驗通過水蒸氣蒸餾提取出漢源青、紅兩種花椒的揮發(fā)性成分，并進行了GC-MS分析，深入探討了這兩種花椒香氣差異的原因，為今后漢源花椒的生產應用提供更好的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料與試劑

四川漢源青、紅花椒 成都珪一食品開發(fā)有限公司；無水硫酸鈉、二氯甲烷(色譜純) 成都市科龍化工試劑廠。

1.1.2 儀器與設備

SFG-02.400型恒溫電熱鼓風干燥箱 黃石市恒豐醫(yī)療器械有限公司；80目分篩樣 新鄉(xiāng)市大漢震動機械有限公司；ZN-200A型高速中藥粉碎機 長沙市岳麓區(qū)中南制藥機械廠；GG-17型250 mL平底燒瓶 華?？萍脊煞萦邢薰?；萬用電爐 北京科偉永興儀器有限公司；24/29型300 mL冷凝管，GG-17揮發(fā)油提取收集裝置 江蘇凌云玻璃包裝制品廠；TB-214型電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；GC-MS-QP 2010 Plus(島津) 蘇州科沃安生物科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 花椒精油的提取

取花椒顆粒適量，于鼓風干燥箱中60 ℃烘干4 h，然后將干燥好的花椒置于萬能粉碎機中粉碎，過80目篩后得到花椒粉以備用。

精確稱取10.00 g花椒粉末，放置于干燥的250 mL平底燒瓶中，按料液比1∶10加入蒸餾水，用電爐加熱至沸騰，沸騰回流2 h，停止加熱，待裝置冷卻至室溫，從揮發(fā)油提取裝置中收集到花椒精油。

1.2.2 GC-MS法分析花椒揮發(fā)性風味成分

用二氯甲烷溶劑溶解提取好的花椒精油于10 mL的容量瓶中，用進樣針進樣1 μL樣品溶液，按以下條件測定花椒精油揮發(fā)性風味成分。

氣相色譜條件：石英毛細管柱DB-5MS(長度30.0 m，膜厚0.25 μm，內徑0.24 μm)；程序升溫：柱溫60 ℃，保持1 min，以8 ℃/min升至140 ℃，保持3 min，再以5 ℃/min升至230 ℃，保持1 min；載氣為高純He，柱流量為1.0 mL/min，進樣口溫度為230 ℃，分流比為10∶1，接口溫度為240 ℃，溶劑延遲時間為3 min。

質譜條件：EI電子源，離子源溫度：230 ℃，掃描范圍45～350 amu,標準圖庫NIST 05。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

通過計算機檢索，同時利用 NIST 05譜庫相互匹配進行定性分析。本實驗將譜庫中化合物相似度低于80(最大值為100)的組分標為未鑒定出。各組分相對含量按照峰面積歸一化法計算[5]。

2 結果與分析

2.1 漢源青花椒揮發(fā)性成分分析

對漢源青花椒色譜圖(見圖1)的各個峰進行質譜掃描得到相應的質譜圖，通過計算機質譜譜庫進行檢索(選擇匹配度大于80%的結果)，結合保留時間最終確定出漢源青花椒精油中揮發(fā)性物質的化學成分種類，并用峰面積歸一法得出各個化學成分的相對含量，結果見表1。

圖1 漢源青花椒揮發(fā)性成分離子流色譜圖

類別組分保留時間相似度相對含量(%)3?亞甲基?6?(1?甲基乙基)環(huán)己烯4．894910．62月桂烯5．142920．28檸檬烯5．915941．68β?羅勒烯6．195830．042，4，4?三甲基己烷8．549820．11烴類3?十四碳炔10．56840．71(12種)4，4?二甲基?1?己烯12．167850．012，2?二甲基戊烷13．129860．041?石竹烯13．801910．203?溴代戊烷14．416820．01丁香烯14．814860．08丙烷21．817900．01酯類(10種)四氫呋喃甲基丙烯酸酯4．707830．015?羥基辛酸內酯6．942810．01(Z)?丁酸?3?己烯酯8．981921．45乙酸芳樟酯10．026951．07異丁酸辛酯11．128840．12(Z)?2?甲基丙酸?3?己烯酯11．609860．04巴豆酸乙烯酯13．325860．021?吲哚烯酸酯14．912830．01正己酸乙酯15．92800．08醋酸乙烯酯25．025850．03醇類(6種)二氫芳樟醇5．633810．01桉葉油醇6．711880．88芳樟醇7．2529587．944?萜烯醇8．84930．15α?松油醇9．121921．102，3?二甲基丁烷?1?醇9．625840．19酮類(3種)[1S?(1α，4α，5α)]?4?甲基?1?(1?甲基乙基)二環(huán)[3．1．0]己烷?3?酮7．606940．224?(1，1?二甲基丙基)環(huán)己酮9．856860．44環(huán)丁基甲基酮23．179850．04醛類(6種)正辛醛5．391810．04反式?2?戊烯醛5．737820．01(R)?(+)?香茅醛8．208820．05反式?2?十一烯醛10．307850．06反式?2，4?癸二烯醛11．378840．21癸醛12．318810．07

由表1可知，用水蒸氣蒸餾出四川漢源青花椒精油，經GC-MS檢測出的揮發(fā)性成分共有37種，占揮發(fā)油總量的98.04%。其中烴類化合物最多，有12種，且大多為烯烴類化合物；其次是酯類化合物，共10種；檢出的醇類化合物僅有6種，但其中芳樟醇的相對含量是所有化合物中最高的，為87.94%。

2.2 漢源紅花椒揮發(fā)性成分分析

同樣對漢源紅花椒色譜圖(見圖2)的各個峰進行質譜掃描得到相應的質譜圖，通過計算機質譜譜庫進行檢索(選擇匹配度大于80%的結果)，結合保留時間最終確定出漢源紅花椒精油中揮發(fā)性物質的化學成分種類，并用峰面積歸一法得出各個化學成分的相對含量，結果見表2。

圖2 漢源紅花椒揮發(fā)性成分離子流色譜圖

類別組分保留時間相似度相對含量(%)4，4?二甲基?1?己烯3．349860．352?甲基?5?(1?甲基乙基)?雙環(huán)[3．1．0]?2?己烯4．219820．05異丁基環(huán)戊烷4．574880．053?亞甲基?6?(1?甲基乙基)環(huán)己烯4．88920．77月桂烯5．135920．21檸檬烯5．902942．20烴類β?羅勒烯6．181830．02(16種)萜品烯6．435880．061?甲?；量┩?．905930．033，3?二甲基庚烷7．835850．06二氧化二戊烯8．25850．561?石竹烯13．794930．24丁香烯14．807870．08十四烷15．945890．05十五烷18．705910．073?甲基十一烷20．358870．02苯乙酸甲酯8．664870．06乙酸四氫呋喃甲酯9．607852．33乙酸芳樟酯10．02941．04酯類乙酸苯乙酯10．152960．19(9種)異丁酸葉醇酯10．552848．70(Z)?丁酸?3?己烯酯12．0828915．16四氫呋喃甲基丙烯酸酯24．217800．022?羥基戊酸乙酯25．75800．01巴豆酸乙烯酯25．983810．01桉葉油醇6．701880．82順?α，α?5?三甲基?5?乙烯基四氫化呋喃?2?甲醇6．982870．03芳樟醇7．2429540．40苯乙醇7．54880．05順式馬鞭烯醇7．698810．03金合歡醇7．943850．124?萜烯醇8．832940．11α?松油醇9．114921．923?己烯?2，5?二醇9．371840．55

續(xù) 表

由表2可知，水蒸氣蒸餾結合GC-MS法檢出的四川漢源紅花椒揮發(fā)性風味成分共49種，占揮發(fā)油總量的80.76%。其中烴類化合物最多，共16種，烯烴類化合物占多數(shù)；其次是醇類化合物，共15種，相對含量最高的化合物也為芳樟醇，為40.40%；酯類化合物有9種。

2.3 漢源青、紅花椒揮發(fā)性成分差異性分析

由表1和表2可知，四川漢源青花椒和紅花椒揮發(fā)性風味成分中共有成分有18種，其中烴類化合物共有成分有6種，青花椒和紅花椒相對含量分別為2.9%和3.52%；酯類化合物共有成分有4種，相對含量分別為2.55%和16.23%；醇類化合物共有成分有4種，相對含量分別為90.07%和43.25%；酮類化合物共有成分有2種，相對含量分別為0.66%和3.38%；醛類化合物共有成分有2種，相對含量分別為0.25%和0.29%。

圖3 四川漢源青花椒和紅花椒揮發(fā)性風味成分比較

由圖3可知，四川漢源青花椒和紅花椒揮發(fā)性風味成分在種類上差異不大，但在各成分相對含量上存在很大差異。青花椒揮發(fā)性成分中醇類化合物的相對含量，較高為90.27%；烴類化合物和酯類化合物相對含量差不多，分別為3.79%和2.84%；而酮類化合物和醛類化合物相對含量較低，僅有0.7%和0.44%。相比于青花椒，四川漢源紅花椒揮發(fā)性風味成分的醇類化合物相對含量更低，僅有44.33%，而酯類化合物相對含量更高，為27.52%；紅花椒的烴類化合物和醛類化合物與青花椒的烴類化合物和醛類化合物相對含量相差不大，分別為4.82%和0.56%；而紅花椒的酮類化合物相對含量明顯高于青花椒，為3.53%。由此可知，相比于青花椒，紅花椒含有更多的酯類化合物，這可能是引起漢源青、紅花椒香氣差異的主要原因之一。

2.4 漢源青、紅花椒共有特征香氣成分分析

烯烴類化合物中，青、紅花椒共有的6種成分分別是3-亞甲基-6-(1-甲基乙基)環(huán)己烯、月桂烯、檸檬烯、丁香烯、1-石竹烯、β-羅勒烯。研究表明[6-8]：其中的月桂烯、檸檬烯、β-羅勒烯是漢源花椒的特征風味成分。由表2可知，漢源紅花椒特有的萜品烯是萜品醇的還原物質,而萜品醇是漢源紅花椒的一種特征風味物質[9]。

酯類化合物中，青、紅花椒共有的4種成分分別是四氫呋喃甲基丙烯酸酯、(Z)-丁酸-3-己烯酯、乙酸芳樟酯、巴豆酸乙烯酯。相關研究表明：其中的乙酸芳樟酯是漢源花椒的特征風味成分。而漢源紅花椒比青花椒含量多的酯類化合物主要是(Z)-丁酸-3-己烯酯。漢源紅花椒比青花椒有更多的酯類化合物，這可能是漢源青、紅花椒香氣差異的主要原因。

醇類化合物中，漢源青、紅花椒共有的4種成分分別是桉葉油醇、芳樟醇、4-萜烯醇、α-松油醇。研究表明：其中芳樟醇是漢源花椒的特征風味成分，也是漢源青、紅花椒特征風味成分中含量最多的成分。

3 結論

通過水蒸氣蒸餾提取的漢源青、紅花椒的揮發(fā)性風味成分，經GC-MS鑒定，主要為月桂烯、檸檬烯、β-羅勒烯、乙酸芳樟酯、芳樟醇等物質，其中芳樟醇的含量在兩種花椒中均最高。雖然漢源青、紅花椒主要的特征香氣物質基本相同，但其香氣具有很大的差異。漢源青花椒比漢源紅花椒的醇類物質含量高，主要是芳樟醇的含量更高，而漢源紅花椒的酯類物質比漢源青花椒的含量高，這可能是引起漢源青、紅花椒香氣差異的主要原因。

[1]肖培根.新編中藥志[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002:253-259.

[2]楊崢,公敬欣,張玲,等.漢源紅花椒和金陽青花椒香氣活性成分研究[J].中國食品學報,2014,14(5):226-230.

[3]郭君雅,田呈瑞.花椒開發(fā)利用的現(xiàn)狀及前景分析[J].食品研究與開發(fā),2008,29(8):167-170.

[4]閻紅,辛松林,彭德川.四川漢源地區(qū)青花椒和紅花椒的氣味指紋圖譜分析[J].中國調味品,2010,35(4):89-91.

[5]鄭平安,黃健,孫靜,等.HS-SPME結合GC-MS法分析鮐魚肉加熱前后揮發(fā)性成分變化[J].食品科學,2012(14):242-246.

[6]趙志峰.漢源花椒風味物質研究及花椒油生產工藝優(yōu)化[D].成都:四川大學,2005.

[7]羅凱,朱琳,闞建全,等.不同產地青花椒和紅花椒揮發(fā)油的比較研究[J].食品工業(yè)科技, 2012, 33(18):103-106.

[8]趙志峰,雷鳴,雷紹榮,等.兩種四川花椒揮發(fā)油的成分分析[J].中國調味品,2004(10):39-42.

[9]祝瑞雪,曾維才,趙志峰,等.漢源花椒精油的化學成分分析及其抑菌作用[J].食品科學,2011(17):85-88.

Analysis of Volatile Aroma Components in Hanyuan Green and Red Peppers by Steam Distillation and GC-MS

PU Feng-lin, SUN Wei-feng, CHE Zhen-ming, LIU Yi*

(School of Food and Biotechnology, Xihua University, Chengdu 610039, China)

The volatile flavor components of green and red peppers in Hanyuan are extracted by steam distillation, in which two different peppers' volatile components are analyzed and identified by GC-MS. 37 kinds of ingredients in green pepper with the matching degree more than 80 account for 98.04% of the total essential oil; 49 kinds of ingredients in red pepper with the same matching degree account for 80.76% of the total essential oil. The content of linalool is the highest in volatile components of two peppers, while the linalool content in green pepper is two times of that in red pepper. The content of esters in Hanyuan red pepper is higher than that in green pepper, which may be the main reason for aroma differences in green and red peppers.

steam method; Hanyuan green pepper; Hanyuan red pepper; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); volatile compounds

2016-07-05 *通訊作者

西華大學研究生創(chuàng)新基金資助項目(ycjj2015140)

蒲鳳琳(1991-)，女，碩士，研究方向：食品風味化學； 劉義(1980-)，男，講師，研究方向：生物酶異源表達、分子改造及固定化、生物信息學分子模擬。

TS207.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.01.006

1000-9973(2017)01-0023-05