4種不同的干燥處理對(duì)草果揮發(fā)性成分的影響

胡劍 凌瑞枚 黎平 嚴(yán)洪斌 劉圓圓 楊毅 楊全 吳蓮張 張仲凱 顏健

摘? 要? 為了解不同干燥處理對(duì)草果揮發(fā)性成分的影響，對(duì)采自怒江州貢山縣普拉底鄉(xiāng)的新鮮草果樣品分別采用自然晾干、55 ℃烘干、冷凍干燥以及熏干4種處理方式進(jìn)行干燥，干燥處理后的果實(shí)分開為果殼和種仁，并分別粉碎成粉末，粉末用正己烷經(jīng)超聲提取獲得提取液，提取液經(jīng)GC-MS儀器檢測(cè)分析，結(jié)果顯示全部樣品共檢測(cè)出53個(gè)成分。其中熏干處理的果殼和種仁與其他3種處理的果殼和種仁相比在化合物種類偏多，但對(duì)應(yīng)化合物的含量偏低，說明熏干處理后果殼和種仁的成分都變得豐富和復(fù)雜。而且在4種處理中都顯示同一化合物在種仁中的相對(duì)含量明顯比在果殼中的高，然而果殼在化合物種類上更豐富。由此說明不同干燥處理的果殼和種仁之間揮發(fā)性成分種類和含量上都呈現(xiàn)一定差異。該研究結(jié)果為草果后期的深加工、保存及應(yīng)用提供了一定的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞? 草果;揮發(fā)性成分;GC-MS;豆蔻屬;姜科中圖分類號(hào)? S567.2? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A

Abstract? In order to study on volatile components under four different preprocessing models， fresh fruit samples from Gongshan， Yunnan were dried by natural drying， 55 ℃ baking， lyophilization drying and smoking drying， respectively. The dried fruit was separated into pericarp and kernel， grounded and extracted with n-hexane， and the extraction was analyzed by GC-MS. 53 components were detected at present research. Higher content and more compound types were found in the smoking drying treatment of pericarp and kernel than that of the other three treatment groups， indicating that the components of pericarp and kernel after smoking drying treatment became rich and complex. In addition， the relative content of the same compound in the kernel was significantly higher than that in the pericarp in all four treatments. Although the pericarp had more compound types， the relative content of the same compound was generally not high. The results would provide a certain technical reference for the later processing， preservation and application of grass fruit.

Keywords? Amomum tsao-ko; volatile components; GC-MS; Amomum; Zingiberaceae

DOI? 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.04.023

草果（Amomum tsao-ko Crevost et Lemaire）為姜科豆蔻屬多年生草本植物，我國(guó)主要分布在云南，少量分布在廣西和貴州等地，其中云南草果種植區(qū)域主要分布在文山、紅河、怒江、保山等州市，種植面積達(dá)11.98萬hm2，年產(chǎn)量達(dá)140萬kg左右，云南省的種植面積和產(chǎn)量均占全國(guó)90%以上[1]。草果不僅是重要的烹調(diào)香料，也是藥食同源植物之一，早在宋代的《太平惠民和劑局方》（公元1078—1085年）就記載過其有藥用價(jià)值。草果其味辛，性溫，入脾、胃二經(jīng)，具有燥濕除寒、祛痰截瘧、消食化積、抗胃潰瘍等功效[2]。

基于草果具有多樣的藥用價(jià)值[3-4]及對(duì)云南多地經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義[5-6]，草果日益受到許多科學(xué)工作者的關(guān)注與研究。近年有文章報(bào)道草果果實(shí)粗提物具有抑制金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌和綠膿假單孢桿菌的生物膜形成和抑制它們的群體感應(yīng)的活性[7]，從草果果實(shí)中也分離出具有抗補(bǔ)體的活性物質(zhì)[8]。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者對(duì)草果揮發(fā)油的不同提取方法[9-10]、揮發(fā)油不同組織部分含量[11]、以及揮發(fā)油組分抑菌效果[12-15]都進(jìn)行了深入研究。普遍報(bào)道草果果實(shí)中精油的化學(xué)成分中以1，8-桉油素為主，還有檸檬醛、α-蒎烯、β-蒎烯、檸檬烯、壬醛、癸醛、芳樟醇、樟腦、α-松油醇、香葉醇、橙花叔醇等成分。草果莖精油中則含有1，8-桉葉油素、α-蒎烯、β-蒎烯、金合歡醇、橙花醛、香葉醛、樟腦等，與果實(shí)中的成分有異同[16]。不同提取方法獲得的精油成分也略有不同，含量也有差異[17]。這些都為草果的開發(fā)利用提供依據(jù)。

隨著草果種植面積的不斷增大，產(chǎn)量的逐年遞增，如何對(duì)草果進(jìn)行初加工以使草果便于貯藏運(yùn)輸以及使草果質(zhì)量達(dá)到更好發(fā)揮藥用價(jià)值顯得越來越重要，不同加工方式對(duì)草果化學(xué)成分的影響具有重要意義[18]。在當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)中，種植農(nóng)戶對(duì)草果的第一步加工多是干燥。且多數(shù)農(nóng)戶只是對(duì)草果進(jìn)行簡(jiǎn)單的晾曬或烘烤干燥就進(jìn)行售賣，對(duì)干燥處理下草果的質(zhì)量認(rèn)識(shí)也不夠深入。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)不同干燥處理對(duì)草果的揮發(fā)油組分的影響的研究鮮有報(bào)道[19]。因此，本研究以采自貢山縣普拉底鄉(xiāng)的鮮草果樣品為原料，分別采用放置在陰涼干燥地方，避免日曬風(fēng)干（自然晾干）、55 ℃烘干、冷凍干燥以及當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶熏干4種干燥方式干燥草果，對(duì)干燥后的草果進(jìn)行粉碎，正己烷提取揮發(fā)性成分，利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）分析其中的化學(xué)成分，研究4種干燥處理中揮發(fā)性成分的含量的差異，以期為草果產(chǎn)業(yè)的加工、保存及應(yīng)用提供物質(zhì)基礎(chǔ)。也為后期統(tǒng)一草果生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)，豐富草果產(chǎn)品種類提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 植物材料? 草果（A. tsao-ko Crevost et Lemaire）于2017年12月采自云南省怒江州貢山縣普拉底鄉(xiāng)咪唂村（東經(jīng)98°47′1″，北緯27°34′58″，海拔1320 m），經(jīng)不同干燥處理后，直到恒重，粉碎備用。

1.1.2? 試劑與設(shè)備? 色譜純正己烷，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司;無水硫酸鈉（分析純），江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司;環(huán)己酮、1，8-桉油素和反-2-十一烯醛標(biāo)準(zhǔn)品，純度> 98%，美國(guó)Sigma公司。

7890A/5975B-MSD氣-質(zhì)聯(lián)用儀，美國(guó)安捷倫科技有限公司;GT-S超聲清潔儀，寧波雙嘉儀器有限公司。

1.2? 方法

1.2.1? 揮發(fā)油的提取? 稱取草果樣品粉末約100 mg，放置于1.5 mL的HPLC樣品瓶;加色譜純正己烷（含有20 mg/L的環(huán)己酮，內(nèi)標(biāo)）到樣品瓶，配成100 mg/mL濃度的提取物，每種干燥的樣品重復(fù)3次;于室溫下超聲30 min后，靜置1 h，加入適量的無水硫酸鈉，密封，置于4 ℃冰箱過夜;小心吸取上清液200 μL，移至裝有200 μL內(nèi)插管的樣品瓶，用GC-MS分析。

1.2.2? 氣相色譜-質(zhì)譜條件? GC條件：色譜柱DB-5ms彈性石英毛細(xì)管柱（30 m?0.25 mm? 0.25 μm），柱初溫60 ℃，保持2 min，然后以6 ℃/ min速率升至250 ℃，保持15 min。進(jìn)樣口溫度230 ℃，載氣He，載氣流量1.0 mL/min，不分流，進(jìn)樣量1 μL。

MS條件：EI離子源，電離能源70 ev，掃描范圍m/z 29～500 amu，離子源溫度230 ℃，GC/MS接口溫度280 ℃。

1.2.3? 保留指數(shù)值測(cè)定? 參考梁晟等[20]的方法測(cè)定保留指數(shù)。取正構(gòu)烷烴混合標(biāo)準(zhǔn)品，按照相同條件進(jìn)行GC-MS分析（進(jìn)樣量1 mL），記錄每個(gè)正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品出峰的保留時(shí)間，采用Kovats保留指數(shù)（retention index， RI）公式計(jì)算各組分的保留指數(shù)。

1.2.4? 1，8-桉油素和反-2-十一烯醛測(cè)定? 由標(biāo)準(zhǔn)品譜圖得知1，8-桉油素和反-2-十一烯醛的保留時(shí)間分別為8.0 min和15.7 min，分子質(zhì)量分別為154和168。樣品中1，8-桉油素和反-2-十一烯醛的定性與定量是通過對(duì)樣品GC-MS色譜圖進(jìn)行分子量或分子碎片的提取得到1個(gè)至數(shù)個(gè)峰及與峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖，后對(duì)各個(gè)峰進(jìn)行保留時(shí)間匹配，質(zhì)譜圖進(jìn)行數(shù)據(jù)庫匹配，并取匹配度最高為鑒定結(jié)果，最終需要兩者一致才視為相應(yīng)樣品含有該物質(zhì)，否則為無。最后對(duì)目標(biāo)峰進(jìn)行面積積分，并采用面積歸一化法算得對(duì)應(yīng)化合物含量。

1.3? 數(shù)據(jù)處理和分析

利用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫NIST 2014進(jìn)行檢索匹配對(duì)照，取匹配率在85%以上的數(shù)據(jù)（當(dāng)多個(gè)物質(zhì)的匹配率高于85%時(shí)，選取最高值，匹配率低于85%為未確定）。采用峰面積歸一化法，以環(huán)己酮為內(nèi)標(biāo)換算各個(gè)成分的相對(duì)含量[21]。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 4種干燥方式處理的草果種仁的GC-MS比較分析

從圖1可以看出，4種干燥方式對(duì)草果的種仁揮發(fā)性成分的種類在數(shù)量上沒有區(qū)別，但自然晾干、55 ℃烘干、冷凍干燥處理樣品中化學(xué)成分含量普遍高于傳統(tǒng)熏干，少數(shù)成分含量上有明顯差別（表1），如保留時(shí)間14.98 min（未確定物質(zhì)），17.75 min順式-庚烷（cis-Heptane），18.33 min 10-十一烯醛（10-Undecenal）含量在3種干燥處理中明顯高于當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶熏干處理。

2.2? 4種干燥方式處理的草果果殼揮發(fā)物的GC-MS比較分析

從圖2可以看出，經(jīng)熏干后的草果果殼的信號(hào)峰數(shù)量比其他3種干燥方式要多，但對(duì)應(yīng)峰的化合物的相對(duì)含量比其他3種干燥方式要少。此外還出現(xiàn)極少數(shù)新的信號(hào)峰，而且含量存在明顯差別（表1），如保留時(shí)間15.41 min反式垅牛兒酸（trans-Geranic acid），17.47 min（未確定物質(zhì)），18.97 min蓽澄茄醇（Cubebol），19.10 min 3，4，5-三甲氧基甲苯（3，4，5- Trimethoxytoluene）等。

由圖3可以看出，1，8-桉油素和反-2-十一烯醛分別在不同干燥方法后的種仁和果殼中的含量都有差異。相對(duì)其他3種干燥方式，農(nóng)戶熏干樣品中1，8-桉油素較高。與自然晾干相同部位比較，種仁中1，8-桉油素在55 ℃烘干、冷凍干燥和熏干沒有明顯差別，而果殼中1，8-桉油素在55 ℃烘干、冷凍干燥和熏干存在極顯著差別。反-2-十一烯醛則在自然晾干、55 ℃烘干和熏干干燥的果殼中的含量比在對(duì)應(yīng)干燥的種仁中高，而經(jīng)冷凍干燥后在種仁中的含量比在果殼中高。與自然晾干相同部位比較，種仁中反-2-十一烯醛在55 ℃烘干和熏干有極顯著差別，而果殼中反-2-十一烯醛在冷凍干燥和熏干也存在極顯著差別。

3? 討論

草果為藥食兩用的植物品種之一，具有廣泛的藥理價(jià)值[22]，如草果的提取物能有效的抑制金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)[23]，同時(shí)具有防腐保鮮效果[24]，還是重要的烹飪調(diào)料之一，可以增加香氣，達(dá)到除異味的功效。然而，在多數(shù)情況下，由于圖方便省事，往往整個(gè)草果投入湯中使用，這樣的使用方法相對(duì)粗糙，也可能導(dǎo)致草果化學(xué)成分得不到充分利用。據(jù)本研究的揮發(fā)性成分分析結(jié)果，果殼的揮發(fā)性成分在數(shù)量上比種仁的豐富，這為草果在烹飪方面的科學(xué)利用提供依據(jù)。

在以前的研究報(bào)道中，多關(guān)注于果實(shí)、莖、葉等不同部位揮發(fā)油的含量差異以及不同的提取方法對(duì)揮發(fā)油提取的影響[9-12]，而本研究比較了4種干燥處理對(duì)草果的種仁和果殼揮發(fā)性成分的影響。從分析結(jié)果得知，不同干燥方式對(duì)草果的果殼和種仁揮發(fā)性成分的種類有明顯影響。如熏干的草果的果殼信號(hào)峰比其他3種干燥方式要多，但各化合物的相對(duì)含量卻相對(duì)較少。此外，個(gè)別成分含量上也有著顯著的差別。如：其中已報(bào)道的活性物質(zhì)1，8-桉葉油素在自然晾干、55 ℃烘干、冷凍干燥條件下種仁含量比果殼高，而熏干則是果殼中1，8-桉油素含量比種仁高，在4個(gè)干燥條件下，熏干組1，8-桉油素在種仁和果殼中含量都是最高，且熏干組中果殼含量與其他干燥組的存在顯著差別。反-2-十一烯醛在自然晾干、55 ℃烘干以及熏干方法中，果殼的含量比種仁中高，且在55 ℃烘干條件下，果殼的含量與種仁中含量存在極顯著的差別，然而在冷凍干燥條件下，則是種仁中反-2-十一烯醛含量比果殼中高，且存在極顯著差別。這說明不同干燥處理對(duì)草果的個(gè)別化學(xué)成分的含量有明顯的影響，為草果的后期深加工及提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提供前期技術(shù)儲(chǔ)備。

目前草果在生產(chǎn)地多采用熏烤處理干燥，這樣干燥處理對(duì)草果的后期利用帶來很多不利的影響，外觀上沒有光澤，而且有難聞的煙熏氣味。目前的GC-MS分析結(jié)果也顯示，熏烤確實(shí)出現(xiàn)更多的信號(hào)峰，但多數(shù)信號(hào)峰在目前數(shù)據(jù)庫中匹配率不高，其對(duì)應(yīng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式有待進(jìn)一步確認(rèn)。

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