固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法 分析6個食用玫瑰品種的芳香成分

張 文,倪 穗

(寧波大學海洋學院,浙江寧波 315211)

玫瑰(RosarugosaThunb.),為薔薇科(Rosaceae)薔薇屬(Rosa)落葉灌木,原產(chǎn)于我國華北、日本和朝鮮,現(xiàn)廣泛栽培于世界各地[1]。其中可以用于食用的品種常見的有:重瓣紅玫瑰、“紫枝”(四季玫瑰)、豐花玫瑰、“苦水”、法國格拉斯、法國“千葉”、“大馬士革”等[2]。據(jù)報道玫瑰花中含有300多種化學成分,具有豐富的芳香醇、醛、脂肪、多糖類、多酚類和黃酮類物質(zhì),還含有亞油酸、生物堿、維生素、氨基酸、糖、蛋白質(zhì)、膳食纖維和微量元素等,具有很高的藥用價值和營養(yǎng)價值[3]。目前國內(nèi)外學者對提取精油的玫瑰品種的芳香成分進行了大量的研究和報道[4-8],明確了香茅醇、香葉醇、苯乙醇、金合歡醇及其酯類、芳樟醇、玫瑰醚、丁香酚、甲基丁香酚為其主要賦香成分,但對于食用玫瑰品種的芳香成分組成和含量研究報道不多[9-11]。

固相微萃取及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(SPME-GC-MS)作為一種樣品預處理濃縮技術(shù)和芳香成分分析技術(shù),具有簡便、靈敏度高、重現(xiàn)性好、樣品處理時間短的優(yōu)點,目前廣泛用于植物揮發(fā)性成分的研究[12-15]。本實驗采用固相微萃取技術(shù)提取6個食用玫瑰品種鮮花中的揮發(fā)性成分,經(jīng)氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀分析,通過NIST27.LIB、NIST147.LIB和WILEY7.LIB質(zhì)譜庫提供的檢索功能,分析鑒定其揮發(fā)性化合物的成分及相對百分含量,旨在為不同品種的食用玫瑰的品質(zhì)評價及在食品中的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

食用玫瑰 6個食用玫瑰品種為:大馬士革、白玫瑰、千葉、滇紅、墨紅和紫枝,于2016年5月采摘各品種盛開期(全開期)的新鮮花朵,于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆茫勺詫幉ㄊ宣愂⑸鷳B(tài)農(nóng)業(yè)有限公司。

表1 6種食用玫瑰的主要芳香性成分及其相對含量Table 1 The main aromatic components and relative contents of 6 kinds of edible roses

手動SPME進樣器、75 μm CAR/PDMS萃取頭 美國Supelco公司產(chǎn)品;氣質(zhì)聯(lián)用儀ShimadzuGC-MSQP2010 日本島津;電子分析天平AL104 梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 食用玫瑰芳香物質(zhì)的萃取 精確稱取6個品種食用玫瑰盛開期的新鮮花瓣5.0 g,迅速置于15 mL樣品瓶中,用密封墊迅速密封頂空瓶,在40 ℃下加熱10 min后,將以老化的萃取頭(300 ℃下老化1 h)插入頂空瓶,在40 ℃下萃取1 h,進行GC/MS分析。

1.2.2 食用玫瑰芳香物質(zhì)的分離和檢測 采用GC/MS對食用玫瑰芳香物質(zhì)進行分離和檢測。將萃取頭插入氣相色譜進樣口,熱解析3 min。氣相色譜條件:采用SPR-50石英毛細管氣相色譜(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm),柱初溫40 ℃保持2 min,然后以10 ℃/min速度升溫至130 ℃,再以5 ℃/min升溫至270 ℃,保持5 min,進樣口溫度250 ℃;進樣量1 μL,分流比30∶1,載氣為氦氣(99.99%),流速1 mL/min,不分流進樣,時間為5 min。質(zhì)譜條件:電離方式EI,電子電量70 eV,離子源溫度200 ℃,傳輸線溫度250 ℃,溶劑切除時間3 min,掃描范圍45～650 amu。

1.2.3 食用玫瑰芳香性物質(zhì)的定性和定量 利用GC/MS工作站軟件Xcalibur自帶NIST和WILEY標準庫自動檢索各組分質(zhì)譜數(shù)據(jù),確定玫瑰芳香成分各組分;定量方法采用峰面積歸一化法求得各組分相對含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

求出特征根和相應的特征向量,當特征根的累積貢獻率大于90%以上時來確定研究所取主成分個數(shù)[16],上述數(shù)據(jù)經(jīng)Excel軟件(2013版)進行統(tǒng)計分析,得出6個品種食用玫瑰芳香性物質(zhì)中具體的化合物和含量。

2 結(jié)果與分析

圖1是6個食用玫瑰品種花的芳香組分的總離子圖。各組分質(zhì)譜經(jīng)計算機譜庫(NIST/WILEY)檢索及資料分析,檢出的主要芳香成分及相對含量見表1。

圖1 6種食用玫瑰揮發(fā)性成分GC-MS總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components from edible rose注:1.大馬士革;2.白玫瑰;3.千葉;4.滇紅;5.墨紅;6.紫枝。

2.1 6個品種食用玫瑰芳香性物質(zhì)中共有的成分分析

從表1可知,6個不同品種食用玫瑰的主要芳香性物質(zhì)共有117種,其中烷烴類成分最多,有35種,醛類17種、醇類17種、烯萜類14種芳香族類9種、酸類2種、酯類6種、醚類5種其他8種物質(zhì)。在相同的分析條件下,不同品種玫瑰各類芳香性物質(zhì)的種類及其相對含量存在一定差異。大馬士革、白玫瑰、千葉、滇紅和墨紅6個品種食用玫瑰中分別檢測出的芳香性物質(zhì)有38種、47種、51種、58種、46種和49種。6個不同品種的食用玫瑰共有的芳香性物質(zhì)為13種,分別是香茅醇、香葉醇、苯乙醇、2-蒎烯、苯乙醛、苯甲醛、戊醛、癸烷、甲基庚烯酮、正癸醛、2,4-戊二烯醛、十一烷和硼酸。

續(xù)表

續(xù)表

續(xù)表

注:“-”:未檢測到或不存在。

表2 6種食用玫瑰揮發(fā)性成分的相對含量Table 2 The relative content of volatile components in 6 kinds of edible roses

2.2 6個品種食用玫瑰芳香性成分的特有成分分析

由表2可知,大馬士革的揮發(fā)性物質(zhì)主要成分為醇類,占總峰面積的62.54%,其中苯乙醇、香茅醇相對含量分別為49.84%、9.29%,醛類物質(zhì)占14.52%,烷烴類含量為10.51%,其中十一烷相對含量為7.07%,萜烯類含量較少,其中檸檬烯相對含量為4.16%。大馬士革特有成分是:(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、香茅醛、3-甲基-2-(3-甲基-2-丁烯基)呋喃、玫瑰醚A(見表1)。研究結(jié)果與楊柳等[17]對大馬士革玫瑰1號精油香氣成分的分析中所含有的化合物種類結(jié)果一致,但主要成分和含量有些差異,這與分析方法、種植地區(qū)(北京地區(qū))及分析的對象(精油)不同有關。

白玫瑰的揮發(fā)性物質(zhì)主要成分為烷烴類、醇類、醛類和萜烯類,相對含量分別為32.41%、16.30%、10.74%和10.43%,各種揮發(fā)性物質(zhì)中十一烷、苯乙醇、檸檬烯、正十九烷、癸烷和2,4-戊二烯醛相對含量較高,分別為17.87%、11.21%、8.74%、5.69%、4.61%和3.71%。白玫瑰特有成分是反-2-辛烯醛、2,2,3-三甲基戊烷、二甲胺基甲硼烷、3-甲基已烷、桉葉油醇、1,4-戊二烯、環(huán)戊酮、異丙叉丙酮、對二甲苯、丙酸酐和D-苯酚。

千葉的揮發(fā)性物質(zhì)主要成分為醇類、醛類、萜烯類和烷烴類,相對含量分別為21.26%、21.01%、20.55%和15.88%,各種揮發(fā)性物質(zhì)中檸檬烯、苯乙醇、十一烷、苯乙醛、庚醛和2,4-戊二烯醛含量較高,相對含量分別為16.39%、13.99%、10.74%、6.53%、5.31%和4.97%。千葉特有成分為順式玫瑰醚、異丁醛、1,5-己二烯醇、正十六烷、2-甲基二十烷、2-甲基十一烷和2,4-二甲基-1-癸烯。

滇紅的揮發(fā)性物質(zhì)中,烷烴類含量最高,占總峰面積40.65%,其次為醇類占18.9%,萜烯類占13.43%、醛類占10.60%,揮發(fā)性物質(zhì)主要成分為六甲基環(huán)三硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、苯乙醇、檸檬烯、十一烷和2,4-戊二烯醛,其相對含量分別為15.66%、12.81%、11.71%、10.39%、5.58%和3.44%。滇紅特有成分為4-戊烯醛、2,2,9-三甲基癸烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、環(huán)五聚二甲基硅氧烷、雜氮環(huán)丁烷、2,3,4-三甲基正己烷、1,2-環(huán)氧-3-甲基丁烷、3-乙基戊烷、3-甲基戊烷、聚二甲基硅氧烷、5,7-二甲基十一烷、環(huán)己醇、十三烷醇、丙酮、丙烯酸丁酯、二丁醚、環(huán)丙胺和4,5-二氫-2-甲基-4-惡唑。

墨紅的揮發(fā)性物質(zhì)主要成分為烷烴類、萜烯類、醇類和醛類,相對含量分別為28.1%、26.18%、16.9%和9.57%,各種揮發(fā)性物質(zhì)中檸檬烯、十一烷、2,4-戊二烯醛、苯乙醇、癸烷和苯乙醛的相對含量較高,分別占總峰面積的20.46%、20.45%、4.77%、4.59%、3.97%和3.45%。墨紅特有成分為正辛烷、β-蒎烯、三甲氧基酯、二乙二醇丁醚乙酸酯、甲酸己酯以及雙十二烷基乙醚。

紫枝的揮發(fā)性物質(zhì)主要中烷烴類占總峰面積28.12%,其中十一烷相對含量為21.74%;醇類物質(zhì)占總峰面積23.95%,其中苯乙醇、香茅醇和香葉醇相對含量分別為13.56%、3.57%和3.09%;烯萜類占總峰面積17.06%,其中檸檬烯的相對含量為13.56%;醛類物質(zhì)占總峰面積13.96%,庚醛和2,4-戊二烯醛相對含量較高,分別為3.85%和3.18。紫枝特有成分是芐基肼、2-戊基-1-庚烯和異戊酸。李明等[18]對紫枝樣品采用75 ℃烘干處理分析其香氣成分,發(fā)現(xiàn)所得結(jié)果間有較大差異。本實驗采用自然晾干,與文獻中紫枝的揮發(fā)性物質(zhì)相同的是香茅醇,但含量比文獻中低,其他物質(zhì)相差較大。

實驗中6種食用玫瑰均含有甲基庚烯酮,該成分具有檸檬草和乙酸異丁酯般的香氣,酮類化合物可以使玫瑰油具有油脂氣;6種食用玫瑰均含有2-蒎烯和檸檬烯,萜類化合物是構(gòu)成玫瑰油新鮮的頭香香氣的必要組分,使玫瑰油香氣具有天然感[19]。6種食用玫瑰中均檢測到苯乙醇、香茅醇和香葉醇均是玫瑰花香的主體香氣成分[20]。除滇紅以外,其他5種食用玫瑰均含有具有果香、酒香氣息的庚醛,這可能是玫瑰香氣比較尖刺的原因之一[21]。

3 結(jié)論

HS/SPME-GC/MS以其操作簡便、用樣量少,無繁雜的前處理過程等特點,在植物揮發(fā)性成分的提取分離方面具有明顯的優(yōu)勢。由于萃取頭在密閉環(huán)境中吸附,過程損失少,故更能準確反映菊花的揮發(fā)性成分,且操作中無需任何有機溶劑,是人們推崇的分析技術(shù)之一。

采用HS/SPME-GC/MS分析檢測6種不同品種食用玫瑰的芳香性物質(zhì),共檢測出117種主要化合物。不同品種的玫瑰花所含揮發(fā)油的成分各不相同,既有共性也有個性。根據(jù)各組分的質(zhì)譜圖與標準質(zhì)譜圖的匹配度大小及各確定成分的含量可知,6個品種的食用玫瑰所含揮發(fā)油的共有成分有香茅醇、香葉醇、苯乙醇、2-蒎烯、苯乙醛、苯甲醛、戊醛、癸烷、甲基庚烯酮、正癸醛、2,4-戊二烯醛、十一烷、硼酸等13種。

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