采用ATD-GC/MS測定4個品種板栗花揮發性香氣成分*

魏賓，崔亞輝，徐芳，歐陽杰

1(北京林業大學生物科學與技術學院食品科學與工程系，北京，100083)2(林業食品加工與安全北京市重點實驗室(北京林業大學)，北京，100083)3(北京林業大學分析測試中心，北京，100083)

板栗(Castanea mollissima Blume)是板栗屬毛櫸科植物，是我國傳統種植的名優干果，在中國已有3 000多年的種植歷史。中國板栗的栽培面積和產量均居世界首位，占世界總產量的50%以上［1－2］。板栗花是指板栗的雄性直立柔黃花序，長15～20 cm，花期為5～6月，開花持續10～15 d。板栗花香氣純正、圓和、甜潤、淡雅，性味甘、平，無毒。栗農將落地的栗花撿回，將其擰成火繩并在夏季點燃，其燃燒產生的煙霧具有很強的驅蚊效果［3］。根據《中藥大辭典》記載，板栗花具有治療便血、瀉痢、小兒消化不良及日久赤白痢疾等功效［4］。板栗花中含有的黃酮類化合物不但具有預防心血管疾病、消除自由基、抗氧化、調節血脂、防止骨質流失和改善動物生長等作用［5］，還具有抗真菌、抗病毒、提高機體免疫力等作用［6－7］。

動態頂空采樣(dynamic headspace sample，DHS)結合氣相色譜質譜聯用(GC-MS)檢測揮發性成分是近20年來新興的檢測手段，它是將液體或固體樣品中的揮發性組分直接導入氣相色譜儀進行分離和檢測的理想進樣裝置。使用動態頂空技術，可以免除冗長繁雜的樣品前處理過程，避免有機溶劑帶入的雜質對分析造成干擾，減少對色譜柱及進樣口的污染［8－10］。目前已在食品、芳香和藥用植物、材料、環境監測和臨床化驗等領域取得了廣泛應用［11－14］。吸附熱脫附法(automatic thermal desorption，ATD)是直接將樣品管熱脫附后進行GC-MS分析，步驟簡單，省去了中間操作環節［15］。目前，動態頂空采樣法和全自動熱脫附-氣相色譜/質譜(ATD-GC/MS)聯用技術已成功應用于天然活體植物揮發物的樣品采集與成分檢測［16］，相對于蒸餾、提取等方法，能更準確、真實地反映揮發物的組成狀況。植物開花時都伴有香氣，這是由于花中含有揮發性的揮發油及氣體成分，如玫瑰花、玉竹、茉莉花等植物中含有大量的揮發油類物質［17］。目前對板栗花的化學成分、抑菌效果、抗氧化活性等研究較多，但香氣方面的研究較少。本研究以河北遷西4個品種的板栗雄花為原料，采用DHS法提取板栗花的揮發性香氣成分，用ATD-GC/MS分析其香氣成分，為板栗花資源的進一步開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

4個品種(紫珀、燕魁、燕龍、早豐)的板栗雄性花序采于河北省唐山市遷西縣。吸附管:CAMSCO，Houston，TX，USA。采樣袋:Reynolds，406 mm ×444 mm，Richmond，VA，USA。

1.2 主要儀器設備

解析管處理器:TP－240型，北京北分天普儀器技術有限公司;大氣采樣儀:QC－1S型，北京市勞動保護科學研究所;自動熱解析器，Perkin Elmer Turbo Matrix 650;氣相色譜-質譜聯用儀:Perkin Elmer Clarus 600 Gas Chromatograph＆ 600 Mass Spectrometer，USA。

1.3 實驗方法

1.3.1 動態頂空采樣

采樣之前使用解析管處理器在100 mL/min氦氣的吹掃下，將吸附管270℃活化120 min，吹走其中的內含物。將4個品種板栗花分別放置在采樣袋中，將其中原有的氣體抽干40 min后，用抽氣泵打入經活性炭過濾后的空氣，然后將采樣袋密封，靜置90 min使揮發物累積。然后用大氣采樣儀將含有揮發物的氣體抽出，歷時60 min，并將揮發物吸附在樣品管中。實驗重復進行2次。

1.3.2 揮發物的脫附與檢測

自動熱脫附條件:吸附管在自動熱解析器260℃條件下解析，載氣氦氣流速為1.5 mL/min。熱解析出來的化合物先被吸附在冷阱(－25℃)，然后冷阱以40℃/s的速度迅速加熱到300℃，而從中熱解析出來的化合物則通過傳輸線(250℃)進入GC開始進行分析。

色譜條件:所用色譜柱為DB－5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)的毛細管柱，載氣為氦氣，流速為1.0 mL/min，柱溫采用程序升溫，起始溫度為40℃，保持2 min，然后以6℃/min的速度升到200℃，保持2 min，再以20℃/min的速度升到270℃并保持3 min。

質譜條件:MS的電離方式為 EI，電子能量70 eV，掃描范圍為30～500 amu，質譜分析用數據庫為NIST譜庫。

1.3.3 數據處理

由GC-MS分析得到總離子流圖，根據系統對NIST 08質譜圖數據庫進行檢索，并對總離子流圖中各組分進行峰面積歸一化，確定化合物的種類和含量。

2 結果與分析

2.1 四種板栗花(紫珀、燕龍、燕魁、早豐)揮發性香氣的GC-MS分析

圖1(a)～圖1(d)為用ATD-GC/MS法從4種板栗鮮花中提取的精油的揮發性香氣成分的總離子流圖，共鑒定出32種化合物，表1為鑒定出的化合物的保留時間、名稱、分子量、分子式、匹配度和相對含量。

圖1 四種板栗鮮花中揮發性香氣的總離子流圖Fig.1 GC-MS of volatiles in four cultivars of chestnut flowers

4個品種的板栗花(紫珀、燕龍、燕魁、早豐)中酯類和醇類占大部分，是板栗花香氣的主要組成成分。紫珀、燕龍和燕魁中均含有一定量的乙酸乙酯，其帶有輕微的水果香和酒香，香氣易擴散、不持久。四種板栗花中共有的香氣成分主要有 2，2，3，3，4，4-六甲基-四氫呋喃，其帶有類似乙醚的氣味，有甜味;2-丙基-1-戊醇帶有蘋果的清香;四氫-2，5-二甲基-2H-吡喃甲醇、3，3-二甲基丁基-叔丁基-乙醚和 2，6-二苯基苯酚等成分為板栗花的清新香味做貢獻。但是，4個品種中都未檢測出芳樟醇、松油醇等這些被報道在板栗花精油中的香氣物質，可能是由于提取香氣成分方法不同致使香氣成分的差異。另外，脂肪烴如2，2，4，6，6-五甲基-庚烷、2，2，4，4，6，8，8-七甲基-壬烷、十六烷、十九烷、二十一烷等都是花的蠟質成分。

表1 四種板栗鮮花揮發性香氣成分鑒定結果Table 1 The analytical results of volatiles in four cultivars of fresh chestnut flowers

2.2 不同品種(紫珀、燕龍、燕魁、早豐)板栗花主要香氣物質的含量比較

比較4個品種板栗花揮發性氣體中的主要香氣物質可見，紫珀中的主要香氣物質乙酸乙酯和2，6-二苯基苯酚的相對含量明顯高于其余3個品種。早豐和紫珀中的主要香氣物質 2，2，3，3，4，4-六甲基-四氫呋喃、四氫-2，5-二甲基-2H-吡喃甲醇和2-丙基-1-戊醇的含量均高于燕龍和燕魁。紫珀與其余3個品種相比，其揮發性氣體中主要香氣物質的相對含量均較高，實際上紫珀花的香氣也更為強烈些。

3 結論

由ATD-GC/MS分析可知，從紫珀、燕龍、燕魁、早豐四種板栗花中共檢測出32種揮發性香氣成分，

其中酯類和醇類是主要香氣成分。4種板栗花共有的主要揮發性香氣物質為乙酸乙酯、2，2，3，3，4，4-六甲基-四氫呋喃、四氫-2，5-二甲基-2H-吡喃甲醇、2-丙基-1-戊醇、2，6-二苯基苯酚等，它們為板栗花帶來甜味和清新香味，而脂肪烴是花的蠟質成分。

圖2 不同品種(紫珀、燕龍、燕魁、早豐)板栗花主要香氣物質含量的比較Fig.2 Comparison of main compounds in four cultivars of chestnut flower(Zipo，Yanlong，Yankui and Zaofeng)

［1］ 王向紅，桑建新，張子德，等.不同品種板栗的營養價值和品質分析［J］.食品科技，2004，3:95－97.

［2］ 王浩然，魏福祥，馬曉珍，等.板栗殼棕色素提取方法的比較研究［J］.河北工業科技，2010，27(6):458－461.

［3］ 張建旺.板栗花中黃酮及揮發類物質的研究［D］.河北科技師范學院，2012:1－2.

［4］ 吳雪輝，張喜梅，李廷群，等.板栗花粗提物的抗氧化活性研究［J］.現代食品科技，2008，24(1):14－19.

［5］ 王晶，周禾.植物黃酮類化合物生物學功能及浸提純化［J］.中國飼料，2006，11:25－27.

［6］ 孫永科，楊林富，楊亮宇，等.板栗花水提物的抑菌活性研究［J］.畜牧獸醫科技信息，2010(5):29－30.

［7］ 陳叢瑾.柱色譜法分離純化黃酮類化合物研究進展［J］.西北藥學雜志，2011，26(2):151.

［8］ Vas G，Gál L，Harangi J，et al.Determination of volatile aroma compounds of Blaufrankisch wines extracted by solid-phase microextraction［J］.Journal of Chromatographic Science，1998，36(10):505－510.

［9］ 劉源，周光宏，徐幸蓮.固相微萃取及其在食品分析中的應用［J］.食品與發酵工業，2003，29(7):83－87.

［10］ 劉勁松，傅軍，金旭忠.吹掃捕集與氣相色譜-質譜聯用測定飲用水和地表水中揮發性有機污染物［J］.中國環境監測，2000，16(4):18－22.

［11］ Bicchi C，Cordero C，Liberto E，et al.Automated headspace solid-phase dynamic extraction to analyse the volatile fraction of food matrices［J］.Journal of Chromatography A，2004，1 024(1):217－226.

［12］ Vas G Y，Koteleky K，Farkas M，et al.Fast screening method for wine headspace compounds using solid-phase microextraction(SPME)and capillary GC technique［J］.American Journal of Enology and Viticulture，1998，49(1):100－104.

［13］ Mills G A，Walker V.Headspace solid-phase microextraction procedures for gas chromatographic analysis of biological fluids and materials［J］.Journal of Chromatography A，2000，902(1):267－287.

［14］ Foley D M，Pickett K，Varon J，et al.Pasteurization of fresh orange juice using gamma irradiation:microbiological，flavor，and sensory analyses［J］.Journal of Food Science，2002，67(4):1 495－1 501.

［15］ 趙云榮，權玉萍，王文領，等.ATD-GC-MS聯用分析阿爾泰狗哇花精油成分［J］.江蘇農業科學，2009，3:322－325.

［16］ 張雯雯，鄭華，張弘.蝴蝶蜜源與非蜜源植物揮發物成分的差異［J］.福建農林大學學報:自然科學版，2011，40(3):302－306.

［17］ 廉宜君，李元元，李敏，等.超臨界CO2萃取和水蒸氣蒸餾法萃取沙棗花揮發油工藝的比較研究［J］.中國中醫藥信息雜志，2010，17(1):51－53.