GC-MS分析不同生長(zhǎng)期荸薺楊梅果實(shí)揮發(fā)油化學(xué)成分

徐元芬，劉信平，張 馳,,*

（1.湖北民族學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000；2. 湖北民族學(xué)院 生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 恩施 445000）

GC-MS分析不同生長(zhǎng)期荸薺楊梅果實(shí)揮發(fā)油化學(xué)成分

徐元芬1，劉信平2，張 馳1,2,*

（1.湖北民族學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000；2. 湖北民族學(xué)院 生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 恩施 445000）

采用水蒸氣蒸餾法提取荸薺楊梅不同生長(zhǎng)期果實(shí)中的揮發(fā)油，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行揮發(fā)油成分檢測(cè)，并對(duì)不同生長(zhǎng)階段的荸薺楊梅果實(shí)的揮發(fā)油化學(xué)成分進(jìn)行分析比較。結(jié)果表明，3 個(gè)不同生長(zhǎng)階段的樣品揮發(fā)油中共檢出85 個(gè)成分，其中烯類物質(zhì)占主要優(yōu)勢(shì)（34%～48%）。不同生長(zhǎng)期果實(shí)中含有相同的組分，且總含量最高可達(dá)40%，表明不同生長(zhǎng)期荸薺楊梅果實(shí)揮發(fā)油的基礎(chǔ)物質(zhì)具有一定相似性，但采摘于2013年5月26日、6月6日、6月15日3 個(gè)不同時(shí)間的荸薺楊梅獨(dú)有揮發(fā)油組分存在差異，尤其是最高含量組分，分別為α-石竹烯（36.9%）、綠葉白千層烯（34.2%）和π-芹子烯（31.8%）。

荸薺楊梅；揮發(fā)油；氣相色譜-質(zhì)譜；不同成熟度

楊梅（Myrica rubra）為我國(guó)特色水果，宋代的《食療本草》和明代的《本草綱目》中對(duì)楊梅的藥用功效均有記載[1]。楊梅提取物中含有的酚類化合物，能有效地抑制腸癌病灶和結(jié)腸腫瘤的發(fā)生發(fā)展，而且具有抗菌、抗氧化等保健作用[2-3]。有關(guān)楊梅的研究前期主要集中在栽培、貯藏保鮮及一些功能性成分等方面，而今關(guān)于楊梅揮發(fā)油成分的研究也開始受到關(guān)注。揮發(fā)油是一類具揮發(fā)性、可隨水蒸氣蒸餾出來的油狀液體的總稱，多具香氣，廣泛分布于植物界，含有豐富的化學(xué)成分，有多方面的功效[4-5]，如抗蟲、抗炎等。揮發(fā)油組分會(huì)受到品種、環(huán)境和生理狀況等因素的影響，想要系統(tǒng)地分析楊梅的揮發(fā)油成分是很困難的。就品種而言，楊梅科植物分為2 個(gè)屬，50多個(gè)種[6]。中國(guó)楊梅有1 個(gè)屬6 個(gè)種，5 個(gè)變種[7-9]，浙江的東魁楊梅、荸薺種楊梅、丁岙梅、晚稻梅占我國(guó)楊梅總面積和產(chǎn)量的60%以上，其中荸薺種以果實(shí)香氣濃郁、顏色深黑的優(yōu)點(diǎn)贏得市場(chǎng)，目前全國(guó)栽培面積、產(chǎn)量?jī)H次于東魁[9]。劉濤等[10]研究了黔產(chǎn)荸薺楊梅果實(shí)揮發(fā)油的化學(xué)成分，從揮發(fā)油中檢出 51 個(gè)色譜峰，鑒定了32 個(gè)化合物，占揮發(fā)油總量的94.64%，主要化合物為：石竹烯（20.29%）、棕櫚酸乙酯（18.35%）等。對(duì)其他楊梅品種的揮發(fā)油研究相關(guān)報(bào)道顯示，東魁、丁岙等揮發(fā)油成分大部分主要成分都含有棕櫚酸、石竹烯[11-14]。但對(duì)不同生長(zhǎng)期的荸薺楊梅果實(shí)揮發(fā)油成分的比較分析尚未報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)旨在為其在食品添加、香料、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的綜合利用及深加工提供理論基礎(chǔ)，也為荸薺楊梅的香氣成分開發(fā)、致香成分的變化特性分析、果實(shí)成熟度的判斷等提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

分別于2013年5月26日、6月6日、6月15日采摘湖北民族學(xué)院校園內(nèi)長(zhǎng)勢(shì)基本一致、無機(jī)械損傷、無病蟲的荸薺楊梅果實(shí)（以下簡(jiǎn)稱楊梅），采摘當(dāng)天即貯藏在-18 ℃冰箱中，按采摘時(shí)間順序依次編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)。從外觀上來看，1號(hào)樣品平均個(gè)體體積均比2號(hào)和3號(hào)樣品小，2、3號(hào)樣品差異不明顯。色澤上，1號(hào)樣品多為黃綠色，2號(hào)樣品帶有紫紅色，3號(hào)樣品紫黑色較2號(hào)樣品更深。

超純水、無水乙醚（分析純） 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；無水硫酸鈉（分析純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

G C 6 8 9 0/M S 5 9 7 5 i氣相色譜-質(zhì)譜（g a s chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用儀美國(guó)Agilent公司；HWS26型數(shù)顯恒溫水浴鍋、HHS型數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；RT-02A小型高速粉碎機(jī) 弘荃機(jī)械企業(yè)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

分別將楊梅果實(shí)取出解凍，稱取900 g于60 ℃條件下烘24 h，粉碎制得果肉和種子混合物，置于1 000 mL圓底燒瓶?jī)?nèi)，加入600 mL超純水，利用《中國(guó)藥典》中記載的揮發(fā)油提取裝置進(jìn)行水蒸氣蒸餾，此處并不采用回流而是直接用錐形瓶接收，蒸餾4 h，待其完全冷卻后，再加入300 mL超純水蒸餾4 h。置于分液漏斗中，加乙醚萃取多次，合并萃取液。將萃取液置于通風(fēng)處并加入無水硫酸鈉濃縮至1～2 mL，放置冰箱中冷藏備用。

1.3.2 GC-MS分析

GC條件：色譜柱為彈性石英毛細(xì)管柱HP-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。升溫程序：初始溫度為60 ℃，保溫2 min后以5 ℃/min升溫到160 ℃，并保持1 min，再以10 ℃/min升溫到240 ℃，保溫2 min。載氣為高純氮?dú)猓d氣流量為10 mL/min，進(jìn)樣量為0.1 μL。

MS條件：電子電離方式，燈絲電流0.6 mA，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，掃描范圍為50～550 u，溶劑延遲時(shí)間3.0 min。

1.4 質(zhì)譜檢索和數(shù)據(jù)處理

對(duì)各樣品進(jìn)行GC-MS分析后得到總離子圖，各分離組分利用NIST 05-Wiley質(zhì)譜庫檢索，結(jié)合相對(duì)保留時(shí)間和相關(guān)參考文獻(xiàn)確認(rèn)化學(xué)成分。通過Shimadzu GC-MS solution數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，采用峰面積歸一法確定相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

圖1 荸薺楊梅果實(shí)不同生長(zhǎng)期揮發(fā)油總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatograms of volatile oils from Myrica rubra cv. Biqi fruits during its development

GC-MS總離子流色譜圖見圖1。通過軟件分析，2013年5月26日采收的果實(shí)揮發(fā)油鑒定出54 種化合物，6月6采收的果實(shí)揮發(fā)油鑒定出42 種化合物，6月15日采收的果實(shí)揮發(fā)油鑒定出22 種化合物，分別占其揮發(fā)油總相對(duì)含量的97.85%、97.32%、88.73%（以峰面積計(jì)），不同生長(zhǎng)時(shí)間采摘的果實(shí)揮發(fā)油成分及相對(duì)含量見表1。

表1 樣品中揮發(fā)油化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Analytical results of chemical components of volatile oils fromMyrica rubra cv. Biqi fruits

續(xù)表1

續(xù)表1

由表1可知，3 個(gè)樣品中共鑒定出85 種組分，包括10 種醛類、19 種醇類、15 種酯類、4種酮類、9 種烷類、18 種烯類和10 種其他化合物。3 個(gè)不同生長(zhǎng)期的樣品揮發(fā)性成分種類相差很大，因此分別對(duì)3 個(gè)樣品的揮發(fā)性化合物種類及相對(duì)含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便分析比較。

表2 楊梅果實(shí)不同生長(zhǎng)期揮發(fā)性化合物種類及含量Table 2 Chemical classes and relative contents of volatile compoundsin Myrica rubra cv. Biqi fruits during its development

由表2可以看出，1、2、3號(hào)樣品鑒定出的組分依次減少，分別有54、42、22 個(gè)組分，占揮發(fā)性成分總量的97.85%、97.32%、88.73%。占主導(dǎo)的揮發(fā)性化合物為烯類化合物，占離子流的34%～48%，代表性化合物為α-石竹烯、綠葉白千層烯、π-芹子烯、香樹烯等，其次是醛類（16%～30%）和醇類化合物（9%～17%）。

表3 楊梅果實(shí)不同生長(zhǎng)發(fā)育期揮發(fā)油共有組分Table 3 Volatile components detected simultaneously in Myrica rubracv. Biqi fruits at different developmental stages

由表3可知，3 個(gè)樣品相同組分共有10 種，其中含量較高的有糠醛（14%～27%）、石竹烯醇（5%～13%）、5-甲基糠醛（1%～9%）和對(duì)甲氧基肉桂酸乙酯（2%～6%），這4 種組分的含量在各樣品中皆排在前10位，且1號(hào)樣品中糠醛（26.10%）、石竹烯醇（12.20%）、5-甲基糠醛（1.70%）和對(duì)甲氧基肉桂酸乙酯（2.50%），總含量可達(dá)40%以上?？梢姴煌L(zhǎng)期的楊梅果食揮發(fā)油基準(zhǔn)物質(zhì)具有一定的相似性。對(duì)甲氧基肉桂酸乙酯具有防曬、免疫、抑菌等功能[15-17]，被廣泛應(yīng)用。張潔等[18]在對(duì)東魁楊梅果實(shí)貯藏期揮發(fā)性有機(jī)化合物成分變化的研究中，新鮮楊梅果揮發(fā)性成分中糠醛相對(duì)含量為2.35%，本實(shí)驗(yàn)中的糠醛類物質(zhì)相對(duì)含量有所提高，可能是在貯儲(chǔ)過程中發(fā)生變化，且楊梅品種也不同。

盡管還有一些相同的組分，但每個(gè)樣品所獨(dú)有的主成分有一定的差異，除上述幾種相同化合物外，1號(hào)樣品含量較高化合物還有α-石竹烯（36.9%）、5,5-二甲基-4-（3-甲基-1,3-丁二烯基）-1-氧雜螺[2.5]辛烷（3.1%）、香樹烯（1.6%）和白菖油萜環(huán)氧化物（1.5%）等，2號(hào)樣品還有綠葉白千層烯（34.2%）、1,5,9,9-四甲基-（異石竹烯-I1）三環(huán)[6.2.1.0（4,11）]十一烷-5-烯（6.1%）、石竹烯氧化物（5.1%）和棕櫚酸（1.21%）等，3號(hào)樣品有π-芹子烯（31.8%）、1,1-二乙氧基乙烷（22.1%）、綠葉白千層醇（3.9%）和π-石竹烯（3.1%）等。

石竹烯及其衍生物具有許多生物活性，可以作為香味劑，同時(shí)具有局麻、抗炎、驅(qū)除蚊蟲、抗焦慮和抑郁、鎮(zhèn)咳和祛痰、鎮(zhèn)痛和抗炎、細(xì)胞毒性等特性，石竹烯除了藥理方面作用，在環(huán)保、空氣清潔各方面也有比較廣的用途[19-20]。多處研究[21-22]指出石竹烯是楊梅的主要特征香氣成分，本實(shí)驗(yàn)2號(hào)樣品中也有檢測(cè)出石竹烯，但其含量較1號(hào)明顯降低，α-石竹烯和π-石竹烯總和僅為1.13%。與此相應(yīng)的石竹烯醇、石竹烯氧化物和石竹烯，3者總和加起來的3個(gè)樣品的相對(duì)含量分別為49.36%、16.32%和8.3%，相繼減少。劉濤等[10]對(duì)黔產(chǎn)荸薺楊梅果實(shí)揮發(fā)油成分分析結(jié)果顯示石竹烯含量為20.29%，與2號(hào)樣品較接近，樣品采摘時(shí)間也是6月份。同樣許玲玲等[23]在東魁楊梅鮮果精油中檢測(cè)到的石竹烯相對(duì)含量為38.24%，實(shí)驗(yàn)材料選擇時(shí)只說明選取的是生長(zhǎng)期一致的果實(shí)，而張澤煌等[24]檢測(cè)到的石竹烯相對(duì)含量?jī)H為0.5%，選取的是完全成熟的果實(shí)作為實(shí)驗(yàn)材料，這組數(shù)據(jù)也證明完全成熟的楊梅果實(shí)石竹烯相對(duì)含量降低。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)對(duì)不同成熟階段的荸薺楊梅果實(shí)揮發(fā)性成分進(jìn)行研究，在此之前并未見到相關(guān)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)3 個(gè)樣品中共檢測(cè)出85 種組分，包括10 種醛類、19 種醇類、15 種酯類、4 種酮類、9 種烷類、18 種烯類和10 種其他化合物（表1），占主導(dǎo)地位的是烯類化合物。1號(hào)樣品組分種類較多，3號(hào)樣品組分含量比較集中，π-芹子烯和1,1-二乙氧基乙烷含量總和就達(dá)到了54%。這些差異來源于果實(shí)的成熟過程，在發(fā)育成熟過程中的果實(shí)的品質(zhì)（如顏色、質(zhì)地、味道）發(fā)生很大的變化。本研究為楊梅資源的利用開闊了思路，同樣也為其綜合利用和深加工提供了新途徑。

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Chemical Composition of the Volatile Oils of Myrica rubra cv. Biqi Fruits at Different Developmental Stages Analyzed by GC-MS

XU Yuanfen1, LIU Xinping2, ZHANG Chi1,2,*
(1. School of Biological Science and Technology, Hubei Nationality University, Enshi 445000, China; 2. Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Hubei Nationality University, Enshi 445000, China)

The volatile oils of Myrica rubra cv. Biqi fruits at different developmental stages were extracted by steam distillation, and their chemical components were identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). A total of 85 volatile oil components were identified and quantified from fruits at three developmental stages, which were predominated by alkenes (34%–48%). Some volatile components were detected simultaneously in the volatile oils of Myrica rubra cv. Biqi fruits from three developmental stages, which together accounted for up to 40% of the total amount of identified compounds, indicating that the basic volatile components of Myrica rubra cv. Biqi fruits at different stages of maturity are quite similar. However, there were differences in unique volatile oil components, especially in the most abundant ones, which were caryophyllene (36.9%), viridiflorene (34.2%) and selinene (31.8%) in the fruits harvested on May 26, June 6, and June 15, 2013, respectively.

Myrica rubra cv. Biqi; volatile oil; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); different maturities

10.7506/spkx1002-6630-201602015

TS201.2

A

1002-6630（2016）02-0087-05

徐元芬, 劉信平, 張馳. GC-MS分析不同生長(zhǎng)期荸薺楊梅果實(shí)揮發(fā)油化學(xué)成分[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(2): 87-91. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602015. http://www.spkx.net.cn

XU Yuanfen, LIU Xinping, ZHANG Chi. Chemical composition of the volatile oils of Myrica rubra cv. Biqi fruits at different developmental stages analyzed by GC-MS[J]. Food Science, 2016, 37(2): 87-91. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602015. http://www.spkx.net.cn

2015-04-10

國(guó)家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目（21461009/61263030）；湖北省科技廳重點(diǎn)基金項(xiàng)目（2011CDA011）；湖北民族學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目（2013Z083）；2013年湖北省生物工程專業(yè)產(chǎn)業(yè)人才項(xiàng)目

徐元芬（1992—），女，碩士研究生，主要從事食品化學(xué)研究。E-mail：1019253767@qq.com

*通信作者：張馳（1965—），男，教授，碩士，主要從事植物生物化學(xué)及硒資源研究。E-mail：zhtzu@163.com