SPME-GCIS聯(lián)合分析法測定食用菊花花朵揮發(fā)性成分

陳志星 楊敏 姚茹瑜 趙婭紅 劉敏榮 薛建平 黃飛燕 方宇 王啟宇 賀世峰 余磊

摘要：采用固相微萃取技術(shù)萃取食用菊花花朵揮發(fā)性成分，利用氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行分析，并用峰面積歸一化法得出各組分的相對百分含量。結(jié)果表明，共鑒定出51種揮發(fā)性成分，包括烯類、酯類、醇類，還有少量酸、雜環(huán)類和烷類物質(zhì)，其中主要成分為單萜類化合物α一蒎烯、β一月桂烯、α一松油烯、β一蒎烯、γ一松油烯等，相對含量分別為74.04%、5.24%、3 .96%、3 .44%、2.01%，共占總相對含量的88.69%。

關(guān)鍵詞：食用菊花;香氣成分;固相微萃取;氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)

中圖分類號：S682.1+1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（ 2020）12-0145-04

D01：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.12.032

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

菊花[Dendranthema morifolium （Ramat.） Tzv-el]屬菊科菊屬的多年生宿根草本植物，是中國十大傳統(tǒng)名花之一，產(chǎn)量居世界四大切花之首，原產(chǎn)于中國，現(xiàn)已遍及全世界。同時，菊花為中國傳統(tǒng)中藥，具有清肝明目、散風(fēng)清熱的功效，常用于治療風(fēng)熱感冒、頭痛眩暈、目赤腫痛等[1-3]?，F(xiàn)代醫(yī)理研究表明，菊花中含有多種黃酮類化合物、菊苷、多酚類等有效成分，具有抗炎、抗菌、抗氧化、降血壓、加快膽固醇代謝和增強免疫調(diào)節(jié)等生物學(xué)功能[4-8]。作為藥食同源植物，菊花具有豐富的營養(yǎng)成分，大量制成營養(yǎng)保健茶，加工成各類功能食品與飲料等用途[9]。

目前，中國對于食用菊花的研究，主要集中在引種馴化、營養(yǎng)繁殖和高產(chǎn)栽培方面，而對食用菊花等相關(guān)研究較少[10-12]。在傳統(tǒng)的菊花繁育過程中，主要注重花型、花色、抗性及產(chǎn)量，而忽略了菊花的香氣選育，并且人們對于香氣的認(rèn)識和了解不足，導(dǎo)致有關(guān)菊花香氣研究進(jìn)度相對比較緩慢。例如，潘蕓蕓等[1]采用滴定法、紫外分光光度法、高效液相色譜法對食用菊花主要化學(xué)成分進(jìn)行含量測定;王凱能[13]對食用菊品種的篩選評價等相關(guān)研究;李煜坤等[14]對中國食用菊花研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合分析等。在植物界中，天然香氣成分具有傳遞信息、驅(qū)趕病蟲、保護自身的功效，是植物為適應(yīng)自然界進(jìn)化而得來[15-19]?；ㄏ阌绊懼参锏纳?，確保植株的經(jīng)濟效益，還影響著菊花的鮮切花品質(zhì)。傾城香菊花品種是近幾年中國自主培育出的食用菊品種，具有香氣濃郁、花瓣純潔、厚實有光澤、大花型等特點。自然開花期在10月中旬，其植株粗壯高大、耐病性強、葉色濃綠密實?，F(xiàn)有食用菊品種，其香氣與其他菊花無異，或香氣微不可聞，而該品種的香氣極具特色，花朵盛開時散發(fā)一股特殊的清香香氣。因此，本研究對食用菊花花朵以采用固相萃取技術(shù)提取，頂空進(jìn)樣加氣相質(zhì)譜聯(lián)用GC-MS方法鑒定其揮發(fā)性化學(xué)成分[20-23j，歸一化法測定各成分相對含量，旨在為進(jìn)一步綜合利用食用菊花植物資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

食用菊花于2018年10月10日采自云南省都市特色農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心資源圃內(nèi)，自然開花處于盛花期，采集時間為晴天上午，采集后即帶回實驗室進(jìn)行測定。

1.2儀器

7890A/5975C型氣相色譜/質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用儀（美國安捷倫公司）;PDMS-DVB型固相微萃取儀，SPME-PAL型氣相固相微萃取自動進(jìn)樣器，PD-MS/DVB萃取頭（65 μm，美國Supelco公司）;HP-5MS彈性石英毛細(xì)管柱（30 mx0.25 mmx0.25 μm，美國Agilent公司）。

1.3 方法

1.3.1 色譜（GC）條件 色譜柱：Agilent 1909IS-433UI， HP-5 ms UItra Inert，-60-325℃：30 mx250μmx0.25 μm，流量：1.0 mL/min;柱箱升溫程序：初溫40℃，保持3 min;以4qC/min升至160℃，保持3min;以6。C/min升至280℃，保持10 min;進(jìn)樣口溫度：250℃;進(jìn)樣量：1μL;載氣：He（99.99%）;不分流進(jìn)樣;MSD傳輸線溫度：250℃。

1.3.2質(zhì)譜（MS）條件EI源電離能70 eV;離子源溫度：230℃;MS四極桿溫度：150℃;質(zhì)量掃描范圍m/z：50-550 u;溶劑延遲：3 min。

1.3.3樣品處理稱取2 9粉碎后的樣品置于20mL頂空瓶中（該頂空瓶需配有聚四氟乙烯膠墊），70℃預(yù)熱30 min。將帶有100μm PDMS固相微萃取頭250℃活化35 min后插入密封頂空瓶中，頂空吸附30 min，隨后在GC-MS進(jìn)樣口250℃解吸附5min，利用氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 食用菊花品種的主要香氣組成成分

按GC-MS條件對香氣成分進(jìn)行分析，得到食用菊花香氣揮發(fā)性化學(xué)成分的總離子流（圖1）。經(jīng)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索，從基峰、相對豐度等幾個方面進(jìn)行比較，鑒定出食用菊花中共51種成分，按峰面積歸一化法確定出各組分的相對含量，其結(jié)果見表1。將CC-MS測定質(zhì)譜圖與計算機質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索比較，匹配度均在85%以上，具有較高的可信度。對以上的化合物對各色譜峰面的歸屬加以確認(rèn)，從而鑒定出食用菊花花朵揮發(fā)性化學(xué)成分主要為烯類化合物，其次為酯類和醇類，還有少量酸、雜環(huán)類和烷類物質(zhì)。從表1中可以看出，食用菊花花朵揮發(fā)性化學(xué)成分中共鑒定出5 1種揮發(fā)性成分（占總量的98.53%），烯類化合物中主要為α-蒎烯、β-月桂烯、α-松油烯、β-蒎烯、γ一松油烯，其相對含量分別為74.04%、5.24%、3.96%、3.44%、2.01%，共占總相對含量的88.6g%。在鑒定出的51種揮發(fā)性成分中，包含25種烯類、10種酯類、5種醇類、11種其他類，相對含量分別為93.31%、2.17%、1.09%、1.96%。

2.2 香氣的構(gòu)成物質(zhì)作用

從食用菊花花朵中分離鑒定出51種揮發(fā)性化學(xué)成分，其中β一月桂烯是一種化學(xué)性質(zhì)活潑的天然產(chǎn)物[23]，屬于合成萜烯類，是合成香料如香葉醇、芳樟醇等香料的重要原料。α一蒎烯和β一蒎烯是松節(jié)油的主要化學(xué)成分[24.25]，α-蒎烯具有松木的氣味，是合成檀香類香料的主要物質(zhì)，主要用來合成香水;β一蒎烯是合成各類萜烯類香料的原材料。α一松油烯具有柑橘香味，可用來調(diào)配檸檬、薄荷等香精和精油[26]，γ一松油烯可以用來制作各種植物香精[27]。揮發(fā)性成分是多數(shù)食品香氣特征的物質(zhì)基礎(chǔ)，多種揮發(fā)性成分共同決定了食品的香氣特征。

3 小結(jié)

本研究通過固相微萃取氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（ SPME-CCIMS），測定了食用菊花品種的主要揮發(fā)性成分，鑒定出51種揮發(fā)性成分，主要為烯類化合物，其次為酯類和醇類，還有少量酸、雜環(huán)類和烷類物質(zhì)，其中烯類中單萜類化合物相對含量占總含量的88.69%，這些成分的共同作用構(gòu)成了食用菊花的濃郁香氣。單萜類化合物多為有特殊氣味的揮發(fā)性油狀液體，廣泛存在于植物體內(nèi)，是構(gòu)成某些植物的香精、樹脂、色素等主要成分，同時在植物的正常生長發(fā)育方面具有重要的作用，并被大量用于食品、醫(yī)藥、精油、工業(yè)等方面，如玫瑰油、桉葉油、松脂等都含有多種萜類化合物，部分化合物還具有祛痰、止咳、祛風(fēng)、驅(qū)蟲、鎮(zhèn)痛等作用[16j。

張菲菲等[28]研究表明，菊花揮發(fā)性成分基本為單萜烯類、倍半萜烯類及其含氧衍生物等。其中，單萜類成分主要有樟腦、龍腦、α一側(cè)柏酮、β-蒎烯、1，8-按葉醚、對聚花傘素、馬鞭草烯酮、馬鞭草醇等;倍半萜類成分主要有金合歡醇、金合歡烯、甜沒藥醇、α一蓽澄茄醇、衣蘭油醇、姜烯等。其中懷菊花揮發(fā)性化合物組分主要有菊烯酮、桉油精、菊烯酮乙酸酯、聚傘花烯和3-石竹烯等[29];杭白菊和杭黃菊主要包含樟腦、石竹烯、龍腦、β -金合歡烯、乙酸龍腦酯、α一姜黃烯等[30];小白菊中揮發(fā)性化學(xué)成分為石竹烯、α一杜松醇、杜松腦、氧化石竹烯[31]。潘蕓蕓等[1]研究表明，食用菊花主要成分有α-蒎烯、1，8一桉葉油素、雙環(huán)[2.2.2]癸烷-2-烯-5-酮、冰片醋酸酯、2，6，6-三甲基一雙環(huán)（3.1.1）一庚-2 -烯-4-醇一乙酯、β-欖香烯、3-石竹烯和α一蓽澄茄烯等。

本研究中食用菊花花朵揮發(fā)性化學(xué)成分主要為烯類化合物，其次為酯類和醇類，還有少量酸、雜環(huán)類和烷類物質(zhì)，其中α-蒎烯和β-月桂烯是食用菊花中含量最高的揮發(fā)性香氣成分，這與以往菊花的研究結(jié)果不同，說明其盛花期花朵具有獨特的香味，同時也可為食用菊花的資源開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。本研究中鑒定出的51種揮發(fā)性成分中，包含25種烯類、10種酯類、5種醇類、11種其他類，相對含量分別為93.3l%、2.17%、1.09%、1.96%。這表明食用菊花的品種類型、栽培方式、菊花產(chǎn)地等是影響揮發(fā)性化合物種類和含量的主要因素[32]，同時成熟時間及生長狀況對揮發(fā)性成分也具有不同程度的影響，后期對于如何保存菊花的香氣成分以及不同成熟度和生長狀況對菊花香氣的影響情況，還需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘蕓蕓，冉聰，劉瓊，等.四種食用菊花主要成分分析[J].食品工業(yè)科技，2019，40（12）：248-253.

[2]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：2015年版（一部）[M].中國：中國醫(yī)藥科技出版社，2015. 310-311

[3]謝占芳，張倩倩，朱凌佳.菊花化學(xué)成分及藥理活性研究進(jìn)展[J].河南大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版），2015，34（4）：290-300.

[3] LIN L Z，HARNLY J M. Identification of the phenolic componemsof chrysanthemum flower（Chrysanthemum morifolium RamaL）[J].Food chemistry， 2010， 120（1）：319-326.

[4]李保利.超聲波法從菊花中提取黃酮的方法研究[J]山東化工.2017（ 12）：32 -34.

[5]王慶蘭，林慧彬，張素芹不同菊花氨基酸含量的比較研究[J].中國中醫(yī)藥科技，2005（4）：249

[6] RAJIC A， AKIHISA T，UKIYA M. et al. Inhibition of trypsin and-chy-mocrypsin hy anti-inflammatory Lriterpenoids from compositaeflowers[J].Planta medica. 2001， 67（7）：599-604.

[7]王珊.不同加TT藝對菊花提取物的抗氧化活性的影響[J].中南藥學(xué)，2016（5）：505-507.

[8]王婷婷，王少康，黃桂玲，等菊花主要活性成分含量及其抗氧化活性測定[J].食品科學(xué)，2013（ 15）：95-99

[9]付為琳，孫桂菊，菊花的有效成分、功效、提取T藝及開發(fā)前景[J-食品工業(yè)科技，2008（3）：296-299.

[10]陳軍，劉延剛，張永濤，等.食用菊花的營養(yǎng)保健功能及盆栽技術(shù)[J]農(nóng)業(yè)科技通訊，2015（1）：186-188.

[11]李建國.食用菊花花瓣組織培養(yǎng)初探[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007.35（ 16）：4831-4832.

[12]王桂珍葉面噴施鋅硒肥對食用菊品質(zhì)的影響[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[13]王凱能食用菊品種的篩選評價[D]南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[14]李煜坤，譚雪，鄭麗.中國食用菊花研究應(yīng)用現(xiàn)狀[J]農(nóng)學(xué)學(xué)報，2013，3（2）：54-56

[15] TSUJI-NAITO K. SAEKI H. HAMANO M. Inhibitorv effects ofChrvsanthemum species extracts on formacion of arlvanced glyca-tion end productsEJl. Crossref. 2009， 42（4）： 854-859.

[16] JIANG H D， CAI J， XU J H.Endothelium-dependent and directrelaxation induced bv ethyl acetate exEracL from flos chrysanthemiin rat choracic aortaIJl. Crossref. 2005， 18（1）：221-226

[17] KIM I S，KOPPULA S， PARK P J Chrysanthemum morifolium Ra-mat （CM） extract proLects human neuroblastoma SH-SY5Y cellsagainst MPP+-induced cytotoxicilv LJl. Crossref. 2009. 17 （3）：447-454.

[18] JIANC D Q. XU D H， YUAN K. Chemical composition and anliox一idant activities of essential oil of Abelmoschus esculentusL.fromdifferem parts[C].IEEExplore， Crossref： IEEE， 2011.165-168.

[19]吳芳華.固相萃取新技術(shù)研究進(jìn)展[J].分析測試技術(shù)與儀器，2012. 18（2）：114-120.

[20]王賢，唐曉偉，周滌，等固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用測定百合（Lilium spp）揮發(fā)性成分[J].現(xiàn)代儀器，2011，17（5）：47-49.

[21]代毅，須海榮.采用SPME-GC/MS聯(lián)用技術(shù)對龍井茶香氣成分的測定分析[J].茶葉，2008，34（2）：85-88.

[22]白沙沙，固相微萃取一氣相色譜法在幾種有機污染物分析中的應(yīng)用[D].河北保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[23]連建偉，夏建陵，黃坤，等.B一月桂烯在有機反應(yīng)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2011，30（8）：1826-1831.

[24]李凝.a-蒎烯化學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用[J].廣西化工，2000，29（1）：36-38， 48.

[25]廖圣良，新型（一）一β一蒎烯衍生物的合成、生物活性和構(gòu)效關(guān)系研究[D].北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2016.

[26]李曉潁，曹翠玲，武軍凱，等.頂空氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用法分析兩種玉蘭花揮發(fā)性成分[J-食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報，2017，35（5）：9.

[27]冉慧，馮璐璐，毛運芝，等.重慶4種野生樟科植物葉片精油GC-MS鑒定及揮發(fā)性成分分析[J].林業(yè)科學(xué)，2018，54（7）：91-103.

[28]張菲菲，馬永建，孫桂菊，菊花揮發(fā)油研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā)，2009（3）：162-165.

[29]黃保民，劉杰，氣質(zhì)聯(lián)用法對懷菊花及“大懷菊”揮發(fā)油化學(xué)成份的分析與比較[J].中醫(yī)研究，1997（5）：16-18.

[30]官艷麗，王燕軍，石琳，等，杭白菊和杭黃菊揮發(fā)油的GC-MS分析[J].分析試驗室，2007（6）：77-80.

[31]王瑩，楊秀偉.不同炮制品懷小白菊揮發(fā)油成分的GC-MS分析[J].中國中藥雜志，2006（6）：456-459.

[32]趙歐.不同產(chǎn)地菊花揮發(fā)油的CC/MS分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53（12）：2898-2901.

基金項目：云南省科技重點研發(fā)計劃項目（ 2018BBOIl）

作者簡介：陳志星（1982-），男，山西陽高人，碩士，中級農(nóng)藝師，主要從事菊花新品種研發(fā)研究，（電話）18287179717（電子信箱）172703057@qq.com;通信作者，余磊（1981-），男，教授，博士，主要從事高價值經(jīng)濟作物抗病良種資源收集及綜合開發(fā)利用等研究，（電話）13708400503（電子信箱）yulei0425@163.com。