南疆灰棗果皮蠟質成分初探

李述剛，白露，陸健康，許倩

（塔里木大學生命科學學院南疆特色農產品深加工兵團重點實驗室,新疆阿拉爾843300）

紅棗具有極高的營養保健價值及藥用價值，素有“木本糧食、滋補佳品”的美譽。是集藥、食、補三大功能為一體的保健果品[1]。由于紅棗不耐貯藏，大多以鮮棗銷售，加工率較低，其附加值一直不高。據統計，在棗果由白轉紅的過程中，由于各種自然性災害天氣的影響，常常出現豐產不豐收的現象，僅收棗季節陰雨連綿就造成爛棗率高達20%～40%[2]。鑒于紅棗易腐爛霉變，保鮮難度大的特點，紅棗除少量鮮用外，大部分在短期內制成干品。目前，我國紅棗種植戶和加工企業主要采用自然干制、熱風干制和微波干制等方法，其中大部分紅棗仍采用自然晾曬，由于紅棗果皮往往覆蓋一層蠟質，這賦予了干棗產品特有的品質，使其表皮光亮、美觀，極大提高其商品價格和市場競爭力。然而往往因為紅棗果皮覆蓋的這一層致密蠟質層，會明顯阻礙果實內部水分的蒸發[2]，使干燥時間延長，大量鮮果因干燥時間過長而霉變腐爛，造成浪費。

植物表皮蠟質組成成分復雜，物種不同蠟質的組成成分也不同，蠟質主要是由碳原子數在20～34碳之間的特長鏈脂肪酸及其衍生物（包括烷烴、醇、醛、脂肪酸和酯等）組成，還包括萜類和其他微量次級代謝物如固醇和類黃酮類物質[3]。為客觀揭示南疆灰棗果皮蠟質成分，本課題擬采用溶劑萃取法對紅棗表皮蠟質進行提取，并通過氣相色譜－質譜聯用法（GC－MS）對南疆灰棗果皮蠟質粗提物進行初步分析，以探索灰棗果皮蠟質組成，為生產加工中紅棗果皮蠟質的保護或脫除提供參考，為紅棗保鮮和干制提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

南疆灰棗：2011年9月采摘自塔水處水工二連，九成熟。

1.1.2 儀器

752N紫外可見分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；SHZ－D循環水式真空泵：鞏義市予華儀器有限責任公司；BS210S電子天平：北京賽多利斯儀器公司；Trace－DSQ氣相色譜－質譜聯用儀：美國熱電公司，等。

1.1.3 試劑

三氯甲烷、二氯甲烷、正己烷、重鉻酸鉀、吡啶、N，O－雙（三甲基硅烷基）、三氯乙酰胺（BSTFA）等，所有試劑均為分析純。

1.2 蠟質提取工藝

1.2.1 工藝流程

原料選擇→原料處理→溶劑提取→抽真空干燥→蠟質粗提物

1.2.2 工藝要點

原料選擇及預處理：選擇大小均勻，成熟度一致，無裂痕無病蟲害和無機械損傷，品質優良的棗。灰棗采摘后，立即放入4℃冷庫中保鮮，取一部分棗洗凈晾干，裝入保鮮袋放入冰箱中待用。

溶劑提取：將處理過的棗放置在一定提取溶液的燒杯中，輕微攪拌并保持一定的時間，注意這個過程中不可破壞棗的表皮，此操作需在通風櫥內操作。

抽真空干燥：將提取后的溶液在密閉容器中進行抽真空干燥，除去三氯甲烷等提取溶劑，此操作在通風櫥內進行。

蠟質粗提物：有機溶劑揮發完全后，用恒重法再次稱量燒杯，直至質量保持恒定，再用差量法求得提取的蠟質質量。

1.3 方法

1.3.1 蠟質成分定性分析[4]

由于蠟質與重鉻酸鉀反應會產生顏色變化，而分光光度計能檢測出這種變化，所以選用分光光度計對蠟質成分進行定性檢測。檢測方法如下：將40 mL去離子水和20 g粉末狀的重鉻酸鉀混合，再加入1L的濃硫酸（用量可根據比例調整），加熱直到溶液無懸浮顆粒及沉淀為止。在每個燒杯（含抽干后的蠟質）中加入5 mL重鉻酸鉀溶液，冷卻后，加入12 mL去離子水，等待10 min讓其反應。然后用分光光度計在590 nm的波長下下進行光密度分析，確定蠟質成分的含量。

1.3.2 GC－MS分析蠟質成分

1.3.2.1 樣品預處理

在GC－FID和GC－MS分析之前，羥基和羧基要通過和N－O雙三甲基硅基三氟乙酰胺在吡啶條件下（30 min，70℃）反應，被轉換成相應的三甲基硅烷基衍生物。

1.3.2.2 分析條件

分析前將蠟質溶于三氯甲烷，使蠟質濃度為10 mg/mL。本實驗采用DB－5毛細管色譜柱 30 m×0.25 mm×0.25 μm。實驗參考王美芳等[5]的方法并改進，具體條件如下：色譜條件：起始柱溫50℃，保持1 min，以20℃/min升溫至170℃保持2 min，以5℃/min升至300℃保持8 min，載氣為He，流速1.2 mL/min分流比1∶10，進樣口溫度280℃，傳輸線溫度280℃；質譜條件：離子源溫度230℃，電離方式EI，電子能量70 eV，掃描范圍 50 amu～650 amu。

2 結果與分析

2.1 提取溶劑確定

本實驗根據Shu－Jun Xu[6]和王美芳[5]的研究，選擇三氯甲烷，二氯甲烷，正己烷做為提取溶劑，提取時間為20 s，溶劑添加量為20 mL，以確定蠟質提取的最佳溶劑，結果如圖1所示。

由圖1可知，在相同條件下，不同溶劑提取量不同，其中提取量最大的是二氯甲烷為43.2 mg/100 g，最小的是正己烷4.0 mg/100 g，因此，本實驗確定二氯甲烷為最佳提取溶劑。

圖1 不同提取溶劑對蠟質提取量的影響Fig.1 The effect of different extraction solvents on the extraction of jujube epicuticular wax

2.2 溶劑添加量確定

根據周小云等人[7]的研究，以三氯甲烷、二氯甲烷和正己烷為提取溶劑，在提取時間為20 s時，選取溶劑添加量分別為 15、20、25、30、35 mL，以確定蠟質提取的最佳溶劑用量，結果如圖2所示。

圖2 溶劑添加量對蠟質提取量的影響Fig.2 The effect of different extraction solvents volume on the extraction of jujube epicuticular wax

由圖2可知，隨著溶劑添加量的增加，蠟質提取量有所增加，當溶劑添加量達到20 mL時，再增加溶劑添加量，蠟質提取量上升效果不明顯，所以實驗過程中選取20 mL為最佳溶劑用量。

2.3 溶劑混合比例確定

在以上實驗的基礎上，取提取時間為20 s，提取劑量為20 mL，3種提取溶劑三氯甲烷∶二氯甲烷、三氯甲烷∶正己烷、二氯甲烷∶正己烷，每種分別按照 1∶2、1∶1、2∶1的體積比混合提取蠟質，以期獲得最佳溶劑混合比例。

結果表明，三氯甲烷與二氯甲烷混合使用效果最好，可明顯增強溶劑的浸提率，混合后的提取量從大到小的比例為：1∶2（53.7 mg/100 g）、1∶1（52.8 mg/100 g）、2∶1（51.0 mg/100 g），三氯甲烷與正己烷混合的提取結果分別為8.5、15.8、28.3 mg/100 g；而二氯甲烷與正己烷混合后提取結果分別為12.3、25.2、33.5 mg/100 g。由此可以看出三氯甲烷與二氯甲烷混合比例為1∶2時提取效果最好。

2.4 提取時間確定

根據鄭喜清等[8]的研究選擇20 s到60 s作為本實驗的提取時間。在溶劑用量20 s、溶劑三氯甲烷：二氯甲烷體積比為1∶2的條件下，分別設置提取時間為20、40、60、80、100 s，最終確定最佳提取時間，結果如圖 3所示。

圖3 浸提時間對蠟質提取量的影響Fig.3 The effect of different extraction times on the extraction of jujube epicuticular wax

由圖3可知隨著時間的增加蠟質質量逐漸增加，當提取時間達到60 s時灰棗表皮蠟質基本溶出，再增加時間蠟質提取量上升效果不明顯，因此，選擇60 s為最佳提取時間。

2.5 最佳提取工藝正交試驗

在單因素試驗的基礎上，選取溶劑添加量（15、20、25 mL）、三氯甲烷與二氯甲烷混合比例（1∶1、1∶2、2∶1）、提取時間（20、40、60 s）三個因素，根據蠟質提取量的大小，選取三個水平建立L9（33）正交表進行正交試驗（表1）。

表1 L9（33）正交試驗結果Table 1 Results of orthogonal test by L9（33）

由表1可知，時間對提取量的影響最大，其次是溶劑添加量，最后是混合比例。因此，最佳工藝條件為A2B2C3，即溶劑添加量為20 mL，三氯甲烷與二氯甲烷的比為 1∶2，提取時間為 60 s。

2.6 GC-MS分析結果

在以上試驗基礎上，將所提取蠟質物質通過處理后按照上述氣質聯用方法和條件進行GC-MS分析，其結果見圖4和表3所示。

表2 方差分析結果Table 2 Variance analysis of experimental results

圖4 灰棗表皮蠟質成分的總離子流圖Fig.4 The better condition of extraction from jujube epicuticular wax components of the total ion chromatogram

表3 灰棗表皮蠟質成分的GC-MS 分析結果Table 3 Compositions of Jujube epicuticular wax by GC-MS

續表3 灰棗表皮蠟質成分的GC-MS分析結果Continue table 3 Compositions of Jujube epicuticular wax by GC-MS

由圖4和表3可知，GC-MS共檢測到29個峰，經檢索Nist05譜庫和人工解析譜圖相結合，鑒定出24種化合物，占總質量分數的76.17%，其中匹配度較高的組分有6-烯丙基-4甲氧基苯并1，3-二氧環戊烯（37.23%）、十六碳酸（9.56%）、9反-十八碳烯酸（6.82%）、5-亞異丙基-1，3環戊二烯（1.34%）、己酸（1.73%）、甘油（3.98%）、壬酸（1.26%）、9反，12反-9，12十八二碳烯酰氯（0.90%）、10反-十五烯醇（2.23%）、9順，12順十八碳二烯酸1-甘油酯（0.93%）。

3 結論

本文通過單因素和正交試驗研究了紅棗果皮蠟質提取條件，考察了提取溶劑、溶劑添加量、溶劑混合比和提取時間對提取灰棗果皮蠟質成分的影響，實驗表明，以三氯甲烷和二氯甲烷為提取溶劑，溶劑添加量為20 mL，三氯甲烷與二氯甲烷混合比為1∶2），提取時間為60 s時其提取效率最好。對所得蠟質經氣質聯用分析共鑒定出24種化合物，其中酯類5種，酸類7種，醇4類種，烯類3種，烷類2種，三氟乙酰胺、9反，12反-9，12十八二碳烯酰氯各一種。

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