不同地域蜂膠的揮發(fā)性成分分析

延 莎，張紅城，董 捷*

(中國農(nóng)業(yè)科學院蜜蜂研究所，農(nóng)業(yè)部國家蜂產(chǎn)品加工專業(yè)分中心，北京 100093)

不同地域蜂膠的揮發(fā)性成分分析

延 莎，張紅城，董 捷*

(中國農(nóng)業(yè)科學院蜜蜂研究所，農(nóng)業(yè)部國家蜂產(chǎn)品加工專業(yè)分中心，北京 100093)

采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析5個省(安徽、吉林、河北、河南、甘肅)37個蜂膠樣品的揮發(fā)性成分。結(jié)果共測出49種化合物，包括醇、酯、醛以及萜烯類化合物；對37個蜂膠樣品的揮發(fā)性組分的相對含量進行主成分分析，結(jié)果通過這種方法能夠?qū)Σ煌赜虻姆淠z進行一定的區(qū)分，其中甘肅省的蜂膠樣品與其他4省的差別最大，而河南、河北和安徽3省的蜂膠樣品未能區(qū)分開。

不同地域；蜂膠；揮發(fā)性成分；主成分分析

蜂膠是蜜蜂采集楊樹等植物的新生枝芽和愈傷組織的分泌物，并混入蜂蠟等其自身分泌物中所形成的一種黏性物質(zhì)[1]。人類使用蜂膠的歷史很長[2]，可以追溯到公元前300年。據(jù)報道，蜂膠具有多種生物活性，即抗癌、抗氧化、抗炎、抑菌、抗真菌和抗肝炎病毒等[3-4]，作為一種天然的保健品，蜂膠在市場上很受歡迎。

蜂膠的化學成分取決于蜜蜂采集樹脂的地區(qū)和植物，不同地區(qū)的蜂膠化學成分存在著很大的差別[5-6]。因此，來源不同的蜂膠在化學組成上可能完全不同，這就為蜂膠的標準化帶來了困難[7]。作為一種動、植物雙源性物質(zhì)，已有的研究主要是根據(jù)蜂膠的活性成分進行區(qū)分和鑒定。但是，把單獨某種或幾種成分的含量作為蜂膠質(zhì)量的指標是不科學的，因為蜂膠的生物活性并不是某種組分單獨作用的結(jié)果[5]。若是將結(jié)構(gòu)相同或是類似的化合物歸為一類定量分析，對質(zhì)量進行控制，則可能會導致制假販假者人為添加一些廉價的類似物，以次充好。氣味是蜂膠的一種本質(zhì)屬性，能夠反映其內(nèi)在的特性，而且氣味特性是很難人為模擬出來的。本實驗從蜂膠的揮發(fā)性成分入手，結(jié)合主成分分析法對不同來源的蜂膠進行分析。初步的研究表明，利用這種方法能夠?qū)Σ煌瑏碓吹姆淠z進行一定的區(qū)分，為進一步對不同來源蜂膠的質(zhì)量控制提供理論依據(jù)和研究思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

毛膠樣品(表1)，由各樣品產(chǎn)地的蜂業(yè)推廣站提供。

表1 蜂膠樣品來源及編號Table1 Numbers and sources of propoli samples

1.2 儀器與設(shè)備

PL303電子天平 瑞士Mettler Toledo公司；7890A GC/5975C MS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司；中草藥粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；手動固相微萃取(solid phase micro-extraction，SPME)裝置、2cm-50/30μm、DVB/Carboxen/PDMS萃取纖維 美國Supelco公司；FDB02DD型加熱器 英國Techne公司。

1.3 方法

1.3.1 蜂膠原料前處理

毛膠剔除雜質(zhì)后放入冷凍柜冷凍4h以上，取出后迅速放入中草藥粉碎機粉碎，過20目篩，備用。

1.3.2 蜂膠揮發(fā)性成分的提取

對萃取時間、萃取溫度和萃取頭選擇的固相微萃取條件進行優(yōu)化。萃取時間設(shè)定15、30、45、60、75min五個梯度，萃取溫度設(shè)定25、40、55、70、85、100℃六個梯度，試用4種萃取頭，分別為75μm CAR/PDMS、65μm PDMS/DVB、100μm PDMS、50/30μm DVB/CAR/PDMS。最后，優(yōu)選的萃取條件為使用50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取纖維55℃萃取45min。

準確稱取0.5g蜂膠樣品，置于15mL頂空瓶中，55℃平衡15min，然后將裝有萃取頭的手動進樣器插入頂空瓶中(萃取頭使用前根據(jù)說明書進行老化)，55℃頂空吸附45min，260℃解吸5min。

1.3.3 儀器操作條件

色譜條件：HP-5MS毛細管色譜柱(30m×250μm，0.25μm)；初始溫度40℃，保持3min，5℃/min升溫到200℃，保持1min，再以12℃/min升至260℃，保持1min。進樣口溫度260℃；載氣He，流速1.0mL/min；5:1分流進樣。

質(zhì)譜條件：電離方式EI；電子能量70eV；離子源溫度230℃；接口溫度280℃；掃描質(zhì)量范圍45～550u。各組分經(jīng)過NIST標準譜庫檢索和Wiley譜庫相匹配。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

利用Alpha MOS公司的電子鼻自帶數(shù)據(jù)處理軟件(V 12.3)，以在不同保留時間流出的化合物作為不同指標，對5個省份的37個樣品所得到的各組分的相對含量(根據(jù)面積歸一法)數(shù)據(jù)進行主成分分析(principal component analysis，PCA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用檢測

通過頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用(head space-solid phase micro-extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)分析安徽、吉林、河北、河南和甘肅5個省的37個蜂膠樣品，共檢測出49種化合物，包括醇、酯、醛以及萜烯類化合物，表2是根據(jù)面積歸一法所列出的各化合物的相對含量。其中，苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇、乙酸芐酯、乙酸苯乙酯、γ-桉葉醇、β-桉葉醇和α-桉葉醇在5省的蜂膠樣品中含量都較高。苯甲醇、苯乙醇及乙酸苯乙酯等具有防腐性作用的物質(zhì)含量較高，表明蜂膠的揮發(fā)性成分對蜂膠的抗菌消炎等生理功效有重要的關(guān)系[8]。甘肅省的蜂膠樣品較其他4省的差異較大，甘肅省的蜂膠樣品桉葉油醇的含量較高，4-萜品醇也只是在甘肅省的蜂膠中發(fā)現(xiàn)，萘和香蘭素未在甘肅蜂膠樣品中發(fā)現(xiàn)。

從表2可以看出，不同的蜂膠樣品揮發(fā)性成分差別較大，并不能簡單地根據(jù)化合物的種類和數(shù)值從地域上進行區(qū)分，而且由于所測得的化合物種類較多，很難從中去除冗余信息，挑選出有用的信息，達到使樣品之間的區(qū)別或是聯(lián)系明顯化的目的。

2.2 主成分分析

用PCA[9-11]方法處理HS-SPME-GC-MS所得到的數(shù)據(jù)，將各化合物的相對含量導入到Alpha MOS公司的電子鼻自帶數(shù)據(jù)處理軟件中，得圖1。由圖1可知，基于主成分分析結(jié)果，第1主成分的方差貢獻率為47.331%，第2主成分的方差貢獻率為23.52%，第3主成分的方差貢獻率為12.237%，前3個主成分的方差累積貢獻率達到83.088%(＞80%)，幾乎反映了全部信息。3個主成分所構(gòu)成的散點圖顯示了各樣品之間的相似程度。圖1顯示甘肅省的蜂膠樣品與其他4省的樣品差異較大，其

次是吉林省的蜂膠樣品，而安徽、河南和河北3個省的蜂膠樣品聚在一起，并未區(qū)分開。

表2 37種蜂膠樣品的揮發(fā)性成分組成及其相對含量Table 2 Identified volatile components and relative contents in 37 propolis samples %

續(xù)表2 %

圖1 37個蜂膠樣品的主成分分析散點圖Fig.1 Three-dimensional PCA scatter plot for 37 propolis samples

表3 各化合物判別能力列表Table 3 Discriminating capacity of partial identified compounds

表3所列數(shù)據(jù)是在主成分分析中，軟件所得出的各揮發(fā)性成分對區(qū)分蜂膠樣品的判別指數(shù)(判別指數(shù)最大值為1)，其中指數(shù)值越大，表明對樣品的區(qū)分能力越強。在49種揮發(fā)性成分中僅列出了區(qū)分能力較強的16種。這16種化合物在區(qū)分5省的蜂膠樣品時，貢獻是較大的，尤其是肉桂醇(0.71 3)、α-古巴烯(0.845)、石竹烯(0.763)、α-衣蘭油烯(0.876)、γ-桉葉醇(0.837)、β-桉葉醇(0.808)和α-桉葉醇(0.788)。這些揮發(fā)性組分在實驗的蜂膠樣品中，相對含量差異較大，可能是區(qū)分不同來源蜂膠的代表性組分，進而可對蜂膠的質(zhì)量控制提供一定依據(jù)。研究表明，蜂膠的揮發(fā)性成分與地域來源具有關(guān)聯(lián)性，從而可以推測根據(jù)蜂膠的揮發(fā)性成分的構(gòu)成可以判定其來源甚至品質(zhì)。

3 討 論

本研究用HS-SPME-GC-MS分析了安徽、吉林、河南、河北和甘肅5個省份的37個蜂膠樣品，共檢測出49種揮發(fā)性成分，包括醇、酯、醛以及萜烯類化合物，其中苯甲醛、苯乙醇、苯甲醇、乙酸芐酯、乙酸苯乙酯、γ-桉葉醇、β-桉葉醇和α-桉葉醇在5個省的蜂膠樣品中含量都較高。用主成分分析法對各蜂膠樣品的各組分相對含量數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)果表明甘肅省的蜂膠與其他4省的蜂膠樣品差異較大，其次是吉林，安徽、河南和河北3個中部省份的蜂膠樣品并未很好地區(qū)分，表明僅根據(jù)地域區(qū)分蜂膠是不夠的，還需要了解膠源植物的信息，從而更有利于對不同來源蜂膠的質(zhì)量進行控制。

任何物質(zhì)的氣味都是受成百上千的不同的不均一的化合物影響而形成的，包括醇類、醛類、酯類、酮類、吡嗪、酸類和萜烯類等。每種化合物對整體的香氣都有一個不同的貢獻。每種氣味物質(zhì)會揮發(fā)到接近鼻子并與嗅覺器官上皮細胞上合適的傳感器相作用，但并不是所有的揮發(fā)性成分都具有氣味活性[12]。本研究采用的HS-SPME-GC-MS技術(shù)，檢測得到的揮發(fā)性成分，并不是都具有氣味活性。例如，烷烴類化合物的閾值一般都比較高，所以這類化合物對產(chǎn)品的風味貢獻不大[13]。進一步的研究可以采用氣相色譜-氣味測定技術(shù)[14](GC-olfactometry，GC-O)，從而明確蜂膠的主要氣味活性成分，從氣味活性成分入手，能更真實地反映蜂膠的氣味本質(zhì)特征。

安徽、河北和河南的蜂膠樣品區(qū)分不好，可能由于它們的地理位置接近，膠源植物相似。要了解蜂膠化學成分差異的原因，必須從蜂膠的植物起源入手[15]。對蜂膠的研究，僅從地域上區(qū)分是不科學的，如果有條件應該詳細了解膠源植物，將地域與膠源植物結(jié)合起來，充足的來源信息可以幫助更好地揭示蜂膠的本質(zhì)特征。

本實驗使用了37個蜂膠樣品，其中有一些是來自同一個地區(qū)的不同蜂場，由于地理位置較為接近，膠源植物可能較為相似，差異體現(xiàn)并不明顯。進一步的試驗，取樣應盡可能的廣泛，較為全面地了解蜂膠揮發(fā)性成分的信息。

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Analysis of Volatile Components of Propolis from Different Geographical Origins

YAN Sha，ZHANG Hong-cheng，DONG Jie*
(National Research Center of Bee Product Processing, Ministry of Agriculture, Institute of Apicultural Research,Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100093, China)

The volatile components of 37 propoli samples from five provinces (Anhui, Jilin, Hebei, Henan and Gansu) in China were analyzed by headspace solid phase micro-extraction combined with gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPMEGC-MS). A total of 49 compounds were identified including alcohols, esters, aldehydes and terpenoids. The relative contents of the components were analyzed by principal component analysis (PCA). The results showed that propoli samples from different regions could be discriminated by this method. Gansu samples exhibited the largest difference from samples from other four provinces. However, samples from Hebei, Henan and Anhui could not be discriminated.

different regions；propolis；volatiles；principal component analysis

TS207.3

A

1002-6630(2011)20-0191-06

2011-06-30

國家農(nóng)業(yè)(蜂)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(CARS-45-KXJ18)

延莎(1986—)，女，碩士研究生，主要從事功能食品與生物活性成分研究。E-mail：yansha052@126.com

*通信作者：董捷(1966—)，女，研究員，碩士，主要從事功能食品與生物活性成分研究。E-mail：jiedon@126.com