基于氣相色譜-靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜的四種植物精油成分分析及其抗氧化活性評價

孫明朝，楊悠悠，余雅男, ，陳 晗，趙青余，張軍民，趙金山

（1.青島農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，山東青島 266109；2.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京 100193；3.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北動物遺傳資源與營養(yǎng)科學觀測實驗站，北京 100193）

精油是芳香植物經(jīng)水蒸餾、溶劑提取等技術(shù)獲得的次生代謝產(chǎn)物，是一種粘稠的親脂性液體，能夠集中芳香植物的特有香味，其主要成分為萜類化合物、苯丙素類化合物、以及少量的脂肪族化合物和含硫含氮化合物。精油的親脂特性以及復雜的活性組分使得其具有多種生物活性，在制藥、衛(wèi)生、化妝品、農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)中得到廣泛應用。

辣椒、姜黃、小茴香、香茅是在食品行業(yè)具有廣泛應用的芳香植物，由四種植物提取而得的精油均已被食品添加劑目錄（允許使用的食品用天然香料名單）收錄。辣椒精油是由一年生草本植物辣椒提取濃縮獲得的含有色素和辣椒素的油狀液體，具有多種功能活性，例如抗氧化、抗炎、抗糖尿病、抗腫瘤、抗癌和抗真菌特性。姜黃，原產(chǎn)于亞洲南部，是姜科植物姜黃的根莖，其精油具有相當高的抗氧化能力，且抗氧化能力與其化學成分密切相關。香茅草，別稱檸檬草，禾本科香茅屬芳香植物，其精油是一種混合物，包括香茅醛、香茅醇、香葉醇等，具有多種生物活性如抗菌、抗氧化、抗驚厥、驅(qū)蚊等。小茴香，是傘形科的一種二年生藥用植物，常被用作飲料、面包、泡菜、糕點和奶酪等食品的調(diào)味劑。小茴香精油具有利尿、抗炎、鎮(zhèn)痛和抗氧化等活性，多被用作化妝品和醫(yī)藥產(chǎn)品的成分。由于環(huán)境和遺傳因素，如植物品種、生長階段、地理來源、使用部位和提取工藝等，使得植物精油在定性和定量方面都具有很高的組分變異性，因此很多精油的成分并不明確，導致其生物活性不穩(wěn)定，限制了精油產(chǎn)品的深入開發(fā)應用。

目前，有文獻報道植物精油中揮發(fā)性成分的鑒定方法，有高效液相色譜法（HPLC）、氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）、HPLC 結(jié)合化學計量學解析法、二維氣相色譜法（GC×GC）和衰減全反射傅里葉變換中紅外光譜（ATR FTIR）等。氣相色譜-靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-Orbitrap-MS）是一種相對較新的技術(shù)，具有高分辨率（200 m/z 時達120 K）以及高質(zhì)量精度（＞1/1000000）的優(yōu)點，在成分精確分析、痕量成分鑒定等方面優(yōu)勢明顯，已被廣泛應用于靶向和非靶向代謝組學以及藥毒殘留分析。電子鼻是模仿人類嗅覺系統(tǒng)的芳香氣味檢測系統(tǒng)，本質(zhì)上是一個具有部分特定性和適當模式識別系統(tǒng)的陣列式電子氣體傳感器，可區(qū)分、識別、量化氣體或氣體混合物，用于香料混合物的摻假鑒定及成分分類，是一種更經(jīng)濟實惠且不具破壞性地鑒別不同種類及來源精油的方法。

合成抗氧化劑存在不穩(wěn)定性，使得其在食品中的使用受限，因此從植物中提取精油作為天然抗氧化劑得到了深入的研究。最近，多篇文獻通過不同的體外抗氧化評價方法對植物精油的抗氧化能力進行全面評價。不同抗氧化測定方法的機理存在差異，僅使用一種方法對抗氧化物質(zhì)的抗氧化活性進行檢測，得到的結(jié)果不太全面和準確。目前植物提取物抗氧化活性的體外評價一般是利用基于氫原子轉(zhuǎn)移和單電子轉(zhuǎn)移原理的不同測定方法對待測物質(zhì)進行抗氧化評定。

精油具備廣闊的應用前景，但由于其成分組成不明確，活性差異較大，限制了其進一步的開發(fā)應用。本研究利用氣相色譜--靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對辣椒、姜黃、香茅、小茴香四種常用植物精油進行全面的成分分析，利用電子鼻技術(shù)進行快速鑒別，并采用DPPH、ABTS 和FRAP 抗氧化分析方法對四種植物精油進行抗氧化活性測定與比較，為植物精油在食品行業(yè)中的深入開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

植物精油（見表1） 由三家精油公司（公司編號為來源一S1、來源二S2、來源三S3）提供，均采用水蒸汽蒸餾法提取，購買后于-4 ℃密封冷藏避光保存；正己烷、甲醇 色譜純，賽默飛世爾科技公司；乙醇 分析純，國藥集團；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、2,2’-連氮基-雙-（3-乙基苯并二氫噻唑啉-6-磺酸（ABTS） 北京酷來搏科技有限公司；總抗氧化能力（FRAP 法）試劑盒 蘇州格銳思生物科技有限公司；L-抗壞血酸 分析純，上海麥克林生化科技有限公司；2,6-二叔丁基對甲酚（BHT） 大于99%，西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司。

表1 精油中英文名稱及FEMA 號Table 1 Plant essential oil English and Chinese name and FEMA number

氣相色譜--靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀（Q Exactive GC-Orbitrap-MS），配有電子轟擊離子源（EI）及Xcalibur4.3 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，TriPlus RSH 自動進樣器和Trace1310 氣相色譜儀 賽默飛世爾科技公司；PEN3 型電子鼻，配有10 種金屬氧化物傳感器（傳感器如表2 所示） 德國施維林公司。

表2 PEN3 電子鼻傳感器及其性能描述Table 2 Sensor array and performance characteristics of PEN3 electronic nose

1.2 實驗方法

1.2.1 GC-MS 分析

1.2.1.1 樣品前處理 精油成分通過氣相色譜--靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜（GC-Oribitrap-MS）測定。利用正己烷將樣品稀釋至100 μL/L，取1 mL 于棕色進樣瓶待測。

1.2.1.2 GC 條件 姜黃精油、香茅精油、小茴香精油檢測條件：參考色譜柱：VF-WAX 毛細管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm，安捷倫公司）；進樣口溫度250 ℃；傳輸線溫度280 ℃；升溫程序：初始溫度80 ℃，保持3 min，以8 ℃/min 升至280 ℃，保持10 min；載氣為高純氦氣，載氣流量1 mL/min；分流比10:1；自動進樣器進樣，進樣量1 μL。

辣椒精油檢測GC 條件：色譜柱：毛細管色譜柱DB-5（60 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent）；進樣口溫度250 ℃；傳輸線溫度250 ℃；程序升溫初始溫度80 ℃，保持3 min，以8 ℃/min 升至230 ℃，保持10 min；高純氦氣為載氣，載氣流量1 mL/min；分流比5:1；動進樣器進樣，進樣量為1 μL。

1.2.1.3 MS 條件 電子轟擊（EI）離子源，離子源溫度280 ℃，傳輸線溫度280 ℃（辣椒精油250 ℃），電子能量70 eV；采用全掃描采集模式，掃描質(zhì)量范圍為30～550 amu。GC-Orbitrap-MS 數(shù)據(jù)采用Thermo Scientific Trace Finder 進行處理，對數(shù)據(jù)進行解卷積后再將質(zhì)譜圖與NIST 2017 譜庫比對，通過譜庫比對的正/反向匹配度和保留指數(shù)（retention index，RI）確證未知化合物的定性結(jié)果，保留匹配度大于700（最大值1000）以內(nèi)的成分。RI 以C～C的系列正構(gòu)烷烴在相同實驗條件下計算得到?；衔锵鄬坎捎梅迕娣e歸一化法計算，保留含量大于0.1%的成分。

1.2.2 電子鼻分析

1.2.2.1 采集方法 取樣品5 μL 于10 mL 頂空進樣瓶中，密封進樣瓶，放置于24 ℃避光平衡30 min 待測，每個樣品重復采集三次。

1.2.2.2 儀器條件 試驗參考Chen 等的方法并稍作修改。傳感器在使用前經(jīng)過校準和充分洗脫，待傳感器響應信號穩(wěn)定后將平衡好的頂空瓶頂部氣體以300 mL/min 的恒定速度泵入傳感器陣列；樣品采集時間400 s；傳感器清洗時間480 s；調(diào)零時間10 s。

1.2.3 抗氧化活性測定

1.2.3.1 DPPH 自由基清除率測定 根據(jù)Kebede，Nazir 等的方法進行測定，稱取24 mg DPPH溶解于100 mL 無水乙醇中，制成DPPH 溶液。取精油0.256 mL 溶于39.744 mL 無水乙醇配成濃度為6400 μL/L 的精油儲備液，逐倍稀釋，配制成濃度為6400、3200、1600、800、400、200、100、50 μL/L 的精油（另配制同種濃度梯度的抗氧化劑抗壞血酸與BHT 作為陽性對照）。吸取不同濃度樣品稀釋液1 mL，與DPPH 溶液1:1 混合，搖勻后將混合溶液室溫避光30 min。通過分光度計在波長517 nm 處測量吸光度值，平行測定兩次，重復三次試驗。結(jié)果以平均值表示。DPPH 清除率計算公式如下：

式中：A指混合溶液（樣品溶液與DPPH 溶液1:1 混合）的吸光度值；A指對應的樣品溶液吸光度值；A指空白對照溶液（無水乙醇與DPPH 溶液1:1 混合）的吸光度值。

1.2.3.2 ABTS 自由基清除率測定 根據(jù)Jamuna，Huang 等的方法稍作修改后進行測定，取ABTS 0.0384 g，配制10 mL 濃度為7 mmol/L 的水溶液A，取過硫酸鉀0.0378 g，配制1 mL 濃度為140 mmol/L 的水溶液B。取178 μL B 溶液加入A 溶液中使得混合溶液的濃度體系為ABTS 濃度7 mmol/L、KSO濃度2.45 mmol/L?；旌先芤涸诤诎抵蟹跤^夜（12～16 h）以產(chǎn)生自由基。加入無水乙醇將混合溶液在745 nm 下將光度值調(diào)節(jié)至0.7，配成ABTS 工作液。取96 孔板進行加樣（樣品稀釋液濃度同上），分別取20 μL 配制好的精油、抗壞血酸以及BHT 樣品溶液加入180 μL ABTS 工作液中，加樣完成后混合搖勻，避光孵育6 min，于734 nm處測定吸光度值。用酶標儀記錄混合物的吸光度?？箟难峒癇HT 用作陽性對照。其他條件不變，以無水乙醇為對照，用20 μL 無水乙醇替代樣品溶液，以此為空白組。所有測試樣品重復3 次分析，并使用公式計算ABTS 清除能力百分比。計算公式如下:

式中：A指混合反應溶液（樣品溶液與ABTS 工作液混合）的吸光度值；A指對應的樣品溶液吸光度值；A指空白對照溶液（無水乙醇與ABTS 工作液混合）的吸光度值。

1.2.3.3 FRAP 法抗氧化能力評價 使用總抗氧化能力（FRAP 法）試劑盒進行測定精油（80%乙醇稀釋）總抗氧化能力。分析結(jié)果以總抗氧化能力（μmol Trolox/mL）表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗均做三次重復，使用Excel 2019（微軟公司）對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，結(jié)果用平均值±標準差表示，使用MetaboAnalyst 5.0 在線進行主成分分析（PCA），用Origin2018 軟件對數(shù)據(jù)進行擬合并繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 四種植物精油揮發(fā)性成分的GC-Oribitrap-MS測定

辣椒精油的成分分析結(jié)果及化合物種類如表3和圖1 所示。辣椒精油共鑒定出33 種化合物，其中32 種化合物相對含量＞0.1%（表1），三種來源的共有成分19 種，主要成分均為辣椒堿、二氫辣椒堿、降二氫辣椒堿以及少量的酯類化合物。這與朱曉蘭，季德勝等的實驗結(jié)果相符合，三種不同來源的辣椒精油共有成分為辣椒堿類化合物。從圖1 可以看出，辣椒精油中脂肪族化合物和芳香族化合物占檢出化合物的80%以上，其中芳香族化合物占比超過60%，主要是辣椒堿，脂肪族化合物主要為脂肪酸甘油酯、乙烯基乙酸、正烷烴、棕櫚酸甲酯及呋喃等。

圖1 辣椒精油的總離子流圖及各類化合物含量Fig.1 Total ion current chromatogram and the content of various classes compounds of essential oil from Capsicum annuum L.

表3 辣椒精油的成分分析結(jié)果（相對含量≥0.1%）Table 3 Chemical components analysis results in essential oil from Capsicum annuum L. (relative content≥0.1%)

續(xù)表 3

姜黃精油的成分分析結(jié)果及化合物種類如圖2和表4 所示。姜黃精油共鑒定出95 種化合物，其中77 種化合物相對含量＞0.1%（表4），三種來源的共有成分12 種，姜黃精油中大多數(shù)成分都為萜類化合物及芳香化合物，三種來源姜黃精油均含有主要成分姜烯、長葉烯、菖蒲烯等倍半萜化合物，S1 主要成分為花側(cè)柏烯，去氫白菖烯、姜烯、姜酮等，S2、S3 主要成分為姜烯、-姜黃烯、-杜松烯等。不同來源的姜黃精油在成分種類及含量上差異明顯，楊海艷等采用GC-MS 技術(shù)對貴州產(chǎn)的姜黃精油進行鑒定，共鑒定出47 種化合物，主要成分為芳姜黃酮、-姜黃烯、-倍半水芹烯、姜黃酮。同種精油不同種類之間化合物種類及含量的巨大差異，與提取方法、部位、原料來源以及不同生長階段有著極為密切的關系。

圖2 姜黃精油的GC-MS 總離子流圖及各類化合物含量Fig.2 Total ion current chromatogram and the content of various classes compounds of essential oil from Curcuma longa L.

表4 姜黃精油的成分分析結(jié)果（相對含量≥0.1%）Table 4 Chemical components analysis results in essential oil from Curcuma longa L. (relative content≥0.1%)

續(xù)表 4

續(xù)表 4

香茅精油的成分分析結(jié)果及化合物種類如圖3和表5 所示，香茅精油共鑒定出137 種化合物，其中102 種化合物相對含量＞0.1%（表5），三種來源的共有成分30 種，主要成分為香茅醛、丁香烯、香茅醇、橙花醇、Δ-杜松烯等化合物。S1 香茅精油成分主要化合物為單萜化合物，含有較高的1-異丁基-1-環(huán)己烯、2-甲基丙基-1-環(huán)己烯，檸檬烯、對傘花烴等，S2、S3 主要化合物為倍半萜化合物，含有較高的丁香烯、甲基丁香酚、橙花叔醇、檀香烯、-檀香烯、-柏木烯、-石竹烯等，與石小翠等報道的主要成分相似，S1 與S2、S3 在萜烯化合物及脂肪族化合物的組成上差異極大。

表5 香茅精油的成分分析結(jié)果（相對含量≥0.1%）Table 5 Chemical components analysis results in essential oil from Cymbopogon nardus Rendle (relative content≥0.1%)

續(xù)表 5

續(xù)表 5

圖3 香茅精油的GC-MS 總離子流圖及各類化合物含量Fig.3 Total ion current chromatogram and the content of various classes compounds of essential oil from Cymbopogon nardus Rendle

小茴香精油的成分分析結(jié)果及化合物種類如圖4 和表6 所示，小茴香精油共鑒定出56 種化合物，其中21 種化合物相對含量＞0.1%（表6），三種來源的共有成分13 種，主要成分為反式茴香腦、茴香醚、5-茚醇等芳香族化合物，與姜楠楠，Ghasemian等報道的小茴香精油成分相一致。S1 含有較高的萜烯類化合物如-蒎烯、對傘花烴、1,8-桉葉素等，但反式茴香腦（77.12%）含量低于S2（89.4%）、S3（89.51%）。

表6 小茴香精油的成分分析結(jié)果（相對含量≥0.1%）Table 6 Chemical components analysis results in essential oil from Foeniculum vulgare Mill. (relative content≥0.1%)

圖4 小茴香精油的GC-MS 總離子流圖及各類化合物含量Fig.4 Total ion current chromatogram and the content of various classes compounds of essential oil from Foeniculum vulgare Mill

2.2 電子鼻測定

揮發(fā)性物質(zhì)在電子鼻的檢測過程中，其電子鼻傳感器的電導率為G，經(jīng)過電子鼻活性炭過濾后的標準氣體其電導率為G0，電子鼻的系統(tǒng)將得到的2 個數(shù)據(jù)進行比對，得到G/G0，即為響應值，響應值的大小反映了揮發(fā)性物質(zhì)含量的變化。辣椒精油、姜黃精油、香茅精油、小茴香精油的電子鼻傳感器響應值見圖5，由圖可知，辣椒精油中S1 與S2、S3 有明顯的區(qū)分，且在W1W（萜烯化合物、硫化物）傳感器有較高的響應值，這與成分分析結(jié)果相一致；姜黃精油中S1 與S2、S3 在W5S（氮氧化物），W1W（萜烯化合物），W2W（芳香化合物）有明顯的區(qū)分，GC-MS 結(jié)果中發(fā)現(xiàn)S1 的姜黃精油與S2、S3 成分差異較大；香茅精油中S1 在W5S（氮氧化物），W1W（萜烯化合物），W2W（芳香化合物）傳感器上的響應值遠高于S2、S3，成分分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)三種來源香茅精油在萜烯化合物及脂肪族化合物的組成上有明顯差異；小茴香精油S1 中W1W（萜烯類化合物）響應值高于S2、S3。同種精油不同來源之間傳感器響應值有差異，主要集中在對氮氧化物（W5S）、含硫化合物、萜烯以及吡嗪類化合物（W1W）、芳香化合物及含硫有機物（W2W）敏感的三個傳感器中，結(jié)果表明電子鼻可通過精油氣味的綜合信息特征來判別，同種精油不同來源區(qū)分明顯。

圖5 電子鼻傳感器響應值雷達圖Fig.5 Radar graph for sensors response values of E-nose

PCA 是將多變量線性轉(zhuǎn)換選出較少重要變量的一種多元統(tǒng)計分析方法，可將傳感器獲取的多指標信息進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維，并對特征向量進行線性分類，最終在PCA 圖上顯示主要的二維圖，貢獻率越大越能更好地反映樣品信息。圖6 為四種植物精油的PCA 分析，由圖6 可知，辣椒精油中第一主成分PC1 貢獻率為72.6%，第二主成分PC2 貢獻率為19.4%；姜黃精油中第一主成分PC1 貢獻率為97.1%，第二主成分PC2 貢獻率為2.5%；小茴香精油中第一主成分PC1 貢獻率為87.3%，第二主成分PC2 貢獻率為10%；香茅精油中第一主成分PC1 貢獻率為95.7%，第二主成分PC2 貢獻率為3.5%。通過PCA分析，可以很清楚的將不同來源的同種精油區(qū)分開。因此電子鼻技術(shù)有望作為一種快速便捷的分析方法應用到市售精油的品質(zhì)鑒別中。

圖6 四種精油的主成分分析Fig.6 Principal component analysis (PCA) of four essential oil

2.3 抗氧化活性測定

由圖7 可以看出，陽性對照以及辣椒精油、姜黃精油、香茅精油均對DPPH、ABTS 自由基表現(xiàn)出良好的清除能力，而小茴香精油未表現(xiàn)出明顯的清除能力。方差分析結(jié)果表明，各個濃度平行之間清除率并無明顯的差異性，基本處于平衡狀態(tài)。精油的自由基清除效果在試驗濃度范圍內(nèi)，隨著濃度的增加，清除率增大且變化明顯。綜合精油的清除率曲線（圖7）以及精油的半數(shù)抑制率（表7），可以得出，DPPH 自由基清除能力：抗壞血酸＞BHT＞姜黃精油＞辣椒精油、香茅精油＞小茴香精油，且不同來源的同種精油之間存在DPPH 清除效果之間的差異，這與成分存在差異關系密切。ABTS 自由基可通過KSO氧化ABTS獲得，抗氧化物質(zhì)與其反應使溶液發(fā)生顏色反應，褪色越明顯表明抗氧化能力越強，其特征吸光度值越小。研究發(fā)現(xiàn)，樣品對ABTS 自由基的清除趨勢與對DPPH 自由基的清除趨勢一致，DPPH、ABTS 自由基的清除主要依靠抗氧化劑的供氫能力來實現(xiàn)，隨著樣品濃度的提高，精油對兩類自由基的清除能力逐漸增強。

圖7 不同精油濃度下DPPH、ABTS 自由基清除活性Fig.7 DPPH and ABTS radical-scavenging activity at different essential oil concentrations

FRAP 法是指酸性條件下抗氧化物質(zhì)還原（Fe-TPTZ）復合物，并產(chǎn)生藍紫色的（Fe-TPTZ），利用酶標儀測定其吸光度，吸光度變化與還原物質(zhì)的含有量呈比例關系。由Trolox 標準曲線可知，樣品在0～2.8 nmol/μL 之間線性關系良好，回歸方程為Y=0.8899X-0.0449（=0.9959），通過對4 種精油總抗氧化能力測定計算得出精油的FRAP 值如圖表7 所示，結(jié)果表明辣椒精油、姜黃精油、香茅精油具有抗氧化能力，抗氧化能力：V＞BHT＞姜黃精油＞香茅精油＞辣椒精油，而小茴香精油在檢測濃度范圍內(nèi)未體現(xiàn)出抗氧化能力。

表7 4 種精油的抗氧化活性Table 7 Antioxidant activity of four essential oil

實驗結(jié)果顯示，辣椒精油中，抗氧化能力從強到弱依次為S1、S3、S2，其差異可能源于辣椒堿含量的不同，辣椒堿具有典型的酚類結(jié)構(gòu)，可以清除自由基，猝滅單態(tài)氧，緩解脂質(zhì)氧化，是一種天然的植物抗氧化成分。姜黃精油中，S3 的DPPH、ABTS 自由基的IC以及FRAP 值分別為1020.99 μL/L、464 μL/L、44.72 μmol Trolox/mL，與Gounder 等的結(jié)果稍有不同，其DPPH 自由基陽離子的IC為3.5 mg/mL，ABTS 自由基陽離子的IC為1.9 mg/mL，F(xiàn)RAP 檢測的TEAC 值為276 μmol/mL，該研究中的姜黃精油主要成分為芳姜黃酮，成分上的不同是生物活性出現(xiàn)差異的根本原因。研究發(fā)現(xiàn)姜黃精油的自由基清除能力可能由于姜烯、-姜黃烯等化合物，姜烯在防止植物自身氧化中起到重要作用。綜合香茅精油的自由基清除活性及Fe還原能力，抗氧化活性S2、S3＞S1，這可能是因為S2、S3 的香茅精油中含有較高的丁香烯、甲基丁香酚、香茅醛等含有易氧化基團亞甲基、羥基的化合物，這類化合物具有供氫能力，可有效消除活性氧，倍半萜類化合物也被報道為強抗氧化成分。小茴香精油在檢測范圍內(nèi)未檢測出有效抗氧化活性，這與Shahat 等的研究結(jié)果有所不同，該研究得出小茴香（傘形科）精油的DPPH自由基IC為15.33 mg/mL，其主要成分與本研究一致，但試驗濃度超過本研究，這可能是造成差異的主要原因。

脂質(zhì)氧化會引起食物變質(zhì)，導致腐臭、酸敗等不良氣味的產(chǎn)生，還會造成營養(yǎng)成分的損失。本研究發(fā)現(xiàn)，姜黃精油、香茅精油、辣椒精油具有良好的抗氧化活性，不同來源的精油其成分和抗氧化活性存在差異。Djerrad 等對阿爾及利亞十個不同地區(qū)產(chǎn)的黑松精油進行了GC-MS 分析以及DPPH、還原力、-胡蘿卜素漂白試驗以及亞鐵離子螯合能力等抗氧化測定，發(fā)現(xiàn)地理來源和生長條件顯著影響了精油的成分組成和抗氧化活性。體外抗氧化活性測定的一般原理是基于單電子的轉(zhuǎn)移和氫原子的供應，兩者均能打斷自由基反應鏈，減少自由基的產(chǎn)生。根據(jù)不同抗氧化測定方法對精油進行測定發(fā)現(xiàn)，精油中存在能夠清除DPPH 自由基、ABTS 自由基并減少鐵離子的成分，即抗氧化成分，精油所含的化合物種類繁多，生物活性成分存在質(zhì)和量上的區(qū)別，這種成分的差別造成了抗氧化能力的高變異性。本研究顯示，抗氧化能力良好的精油，含氧萜類化合物以及部分芳香族化合物含量較高。精油的強抗氧化能力主要是由于它們的酚類化合物和一些其他次生代謝物，這些物質(zhì)在結(jié)構(gòu)上類似于具有強抗氧化潛力的酚類如香芹酚、丁香酚等。精油顯著的抗氧化效果可以作為天然的抗氧化劑、食品防腐劑預防脂質(zhì)氧化，保護食品質(zhì)量，其獨特風味對消費者來說是一種有吸引力的品質(zhì)。

3 結(jié)論

采用GC-Oribitrap-MS 對四種植物精油的成分進行了全面分析，其中辣椒精油共鑒定出33 種化合物（32 種化合物相對含量＞0.1%），主要成分為辣椒堿、二氫辣椒堿、降二氫辣椒堿；姜黃精油共鑒定出95 種化合物（77 種化合物相對含量＞0.1%），主要成分為姜烯、-姜黃烯、花側(cè)柏烯、去氫白菖烯等萜烯化合物；香茅精油共鑒定出137 種化合物（102 種化合物相對含量＞0.1%），主要成分為香茅醛、丁香烯、Δ-杜松烯、香茅醇；小茴香共鑒定出56 種化合物（21 種化合物相對含量＞0.1%），主要成分為反式茴香腦、草茴香腦、茴香醛、-蒎烯。不同來源精油的成分差異極大，市場上的精油質(zhì)量參差不齊，因此開發(fā)精油的快速鑒定技術(shù)，為市場提供便捷有效的精油質(zhì)量控制方法是當前精油產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題。本研究利用電子鼻技術(shù)對植物精油進行快速辨別，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可有效區(qū)分不同來源的植物精油。抗氧化研究結(jié)果表明，四種精油的抗氧化活性從強到弱依次為姜黃精油，香茅精油，辣椒精油，小茴香精油，不同來源的同種精油其抗氧化活性有極大不同。綜上，GCOribitrap-MS 技術(shù)可以對精油成分進行全面準確的鑒定，電子鼻技術(shù)可用于植物精油的快速鑒別，姜黃精油S3 的抗氧化活性最強，DPPH、ABTS 自由基的半數(shù)清除率以及FRAP 值分別為1020.99 μL/L、464 μL/L、44.72 μmol Trolox/mL。本研究為植物精油在食品行業(yè)中的深入開發(fā)提供理論依據(jù)。