地椒精油中主要成分及其作用分析

胡亞云，李瑩，*，任亞梅，趙耀，李體雪

（1.西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西楊凌712100；2.陜西省榆林市橫山縣動物衛生監督所，陜西榆林719000）

地椒精油中主要成分及其作用分析

胡亞云1，李瑩1，*，任亞梅1，趙耀2，李體雪2

（1.西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西楊凌712100；2.陜西省榆林市橫山縣動物衛生監督所，陜西榆林719000）

地椒為唇形科百里香屬植物，其所含的精油屬于天然香料，具有較高的經濟價值，但很少有文獻對百里香屬植物精油中各種成分的作用進行詳細分析。本文分析了不同地區百里香屬植物精油成分的差異及其在食品中的應用，同時以陜西榆林地區的地椒為試材，利用GC-MS對各種揮發性成分的含量進行測定，得出其所含的苯、烯、酚、烷和醇類物質分別為48.54%、23.69%、13.13%、1.76%和0.5%，這些成分的存在使百里香屬植物具有特殊的香氣，并且在抑菌、抗氧化方面都發揮了重要作用。通過對地椒精油中各個組分作用的分析，有助于加強對地椒葉中各個揮發性成分的綜合利用。

地椒；百里香屬植物；精油成分；作用分析

地椒（Thymus monglicus Roon.）為唇形科百里香屬植物百里香的全草，又名百里香、地嬌、山椒等，在我國分布廣泛，生長于海拔1 000 m～2 500 m左右的山地、流水兩岸草叢、河岸或沙灘，可藥用及提取芳香油，民間常用作香料，具有很高的經濟價值［1］。全草入藥，有小毒、能祛風解表，行氣止痛；外用可防腐殺蟲。它是較好的芳香油植物，莖葉含量5%左右，可供食品工業用。

百里香屬植物全世界約有300種～400種，分布在非洲北部、歐洲及亞洲溫帶地區，中國有11種和2個變種，多分布于黃河以北地區［2］。中國百里香屬植物活性成分和藥理作用研究較多的主要有地椒（Thymus quinquecostatusCelak.）和百里香（T.mongolicusRonn.）［3］。1970年，國際標準化組織（International Standard Orga-nization）公布百里香可以用作食物香辛料［4］。歐洲學者對百里香已展開了廣泛的研究［5］。1991年，我國張宏力等采用氣相色譜-質譜聯用儀對產自秦嶺太白縣的地椒精油成分進行了分析鑒定［6］。目前對地椒精油中主要活性成分的作用沒有人研究，有待進一步探究。

本文以陜西榆林地區的地椒為試材，利用氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS），詳細分析了其精油中主要存在的揮發性物質及其主要成分的作用，總結了不同地區百里香屬植物所含精油成份的差異及其在食品工業中的利用價值，為陜西百里香屬植物在食品工業中進一步的研究和利用、芳香類物質的回收和加工提供有價值的參考；同時百里香用作調味品，可使烹調后的牛、羊肉肉味更加鮮美，本文也為此進一步的深入研究提供參考。

1材料與方法

1.1材料

2010年陜西省榆林市橫山縣首次對地椒進行人工栽培試驗研究。2011年6月10日，采集橫山縣雙城鄉地椒地上部分（包括莖、葉和花，見下圖1）作為試材。

所用儀器：TRACEGCULTRA氣相色譜儀、120150-T230L氣相色譜-質譜聯用儀，美國。

1.2方法

在植株離地面10 cm處截取植物莖、葉和花，隨機采樣后立即稱重并用水蒸氣蒸餾法提取精油。新鮮植物材料與水的比例為1∶10（m/V），提取后的精油用無水硫酸鈉進行干燥備用。采用GC-MS對精油成分進行分析［7］。

色譜條件：進樣口溫度250℃；氮氣為載氣；FID檢測器，檢測器溫度300℃；采用程序升溫，初始溫度為60℃，然后以2℃/min的速率升到180℃，再以15℃/min的速率升到290℃（保持15 min）。

質譜條件：電離電壓70 eV；離子源溫度200℃；質量掃描范圍35 amu～500 amu。

2結果與分析

2.1地椒精油中主要成分

采集橫山縣雙城鄉地椒的精油成份結果見表1。

表1　地椒精油的成分及相對含量Table 1Chemical components and their contents in the essential oil of Thymus monglicus Roon

續表1地椒精油的成分及相對含量Continue table 1Chemical components and their contents in the essential oil of Thymus monglicus Roon

可見地椒精油的成分含有44種化合物，主要包括苯、烯、酚、烷和醇等，其中苯占48.54%，烯占23.69%，酚占13.13%，烷占1.76%，醇占0.5%。其中主要的苯類化合物為對異丙基甲苯（43.27%），所含的烯類化合物多為萜烯類化合物，主要的酚類物質為3-甲基-4-異丙基苯酚（7.05%）和香芹酚（4.87%）以及少量的百里酚（0.12%），主要的烷類化合物為己烷（1.76%），少量的醇類化合物中主要是杜松醇（0.12%），此外還含有桉葉油素（1.48%）和壬醛（0.18%）等物質。

2.2地椒精油中主要成分的作用分析

2.2.1主要苯類化合物的作用

對異丙基甲苯（43.27%）是地椒精油中存在的主要揮發性物質，也稱傘花烴、對甲基異丙苯，是一種具有芳香性的單環單萜類物質，存在于自然界中。對異丙基甲苯存在于多種精油中，是一種祛痰、止咳的藥物，也是一種十分重要的化工產品和用途廣泛的有機合成中間體。它可用于軟飲料、冰制食品、糖果、口香糖或調味料中，也可用來合成多種多環麝香型香料（如傘花麝香、粉檀麝香、吐納麝香等）、藥物、除草劑或殺菌劑等［8］。

2.2.2烯類化合物的作用

在地椒精油中的烯類化合物中，萜烯類化合物占主要部分，其中以松油烯（14.68%）、石竹烯（8.32%）和側柏烯（3.04%）含量較高，此外還含有少量莰烯（0.81%）、水芹烯（0.54%）、蒎烯（0.45%）、檸檬烯（0.24%）和蒈烯（0.25%）。萜烴類化合物在植物精油成分中占有重要地位，但香氣一般比較弱，化學性質不夠穩定，極個別作為香料使用。烴類化合物在香料工業中，主要是作為合成香料的原料和溶劑［9］。

松油烯、水芹烯屬于單環單萜類化合物。松油烯分子式C10H16，存在于小豆蔻油、牛至油和芫荽油中，作為添加劑主要用于食用香料，用于配制香精的各香料成分，但須按照《食品安全標準-食品添加劑使用標準》（GB 2760-2011）的規定，根據生產需要適量使用。水芹烯具有祛痰、抗菌和殺蟲的作用，常用于制備香料、香料中間體和天然殺蟲劑［10］。

石竹烯是雙環倍半萜類化合物的一種。有α-，β-，γ-三種異構體，香料界所說的石竹烯主要指β-石竹烯，其具有局麻、抗炎、驅蚊蟲、抗焦慮和抗抑郁的作用［11］。GB 2760-1996《食品添加劑使用衛生標準》批準石竹烯為允許使用的食品香料，其具有辛香、木香、柑橘香、樟腦香，溫和的丁香香氣。

蒈烯作為一種雙環單萜類化合物，具有抗炎活性。莰烯和蒎烯為三環單萜類化合物，莰烯對紅細胞膜Ca2+-轉運-ATP酶有一定抑制作用，影響細胞功能，具有抗菌及抗真菌活性，常用于合成樟腦、龍腦代用品或殺蟲劑。蒎烯則具有明顯的鎮咳和祛痰作用，并有抗菌及抗真菌作用。

檸檬烯又稱苧烯，也是一種單萜類化合物，是橘皮油的主要成分，具有鎮咳和祛痰的功效，對酵母抑菌效果較好［12］。其檸檬香氣與橙汁有相似之處，因此可作為天然防腐劑用于橙汁的品質控制［13］。欖香烯是姜科植物溫郁香中含有的一種抗癌有效成分，也是一種萜烯類化合物，主要成分為β-欖香烯。欖香烯是一種廣譜、高效、副作用少的抗腫瘤藥物，并且具有增強免疫、抗耐藥等特點，被廣泛用于肺癌、腦膠質瘤和胃癌等惡性腫瘤的治療［14］。

2.2.3酚類化合物的作用

3-甲基-4-異丙基苯酚（7.05%）是地椒精油中主要酚類物質，基本無臭、無味，對皮膚無刺激性，2%的濃度無皮膚過敏反應，具有廣譜殺菌性。此外，其還具有紫外吸收及抗氧化性，穩定性好，便于長時間保存。由于3-甲基-4-異丙基苯酚安全性高，不含鹵素、重金屬和激素等有害物質，適用于醫藥和化妝品等行業。

香芹酚（4.87%），是一種單環單萜類化合物，它是百里香酚的異構體，對昆蟲和較高級動物的作用與百里香酚相似，抗菌性較強，抗真菌能力尤為突出。百里香酚（0.12%），是一種單萜酚，屬傘花烴的衍生物，具有宜人香氣和很強的殺菌作用。百里香酚的殺菌作用比苯酚強，且毒性低，對齲齒腔有防腐、局麻作用，用于口腔、咽喉的消毒殺菌、皮膚癬菌病、放射菌病及耳炎。

王曉君等［15］研究了百里香酚及香芹酚的殺菌機制，在百里香酚和香芹酚的脅迫下金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌細胞的成分、性質和生理性能發生改變，進而產生殺菌的效果。用百里香酚和香芹酚分別喂食西班牙烏頰魚，18周后將其置于4℃保存，結果發現香芹酚能抑制魚肉的氧化，它還能抑制魚肉中微生物的生長［16］。此外，百里香酚還可顯著抑制體外培養的Bel-7402肝癌細胞的生長，經百里香酚作用后，在顯微鏡下肝癌細胞的形態明顯改變［17］。

2.2.4少量烷類、醇類物質的作用

在地椒精油中還存在少量烷類物質，主要為己烷（1.76%）。己烷極度易燃，具有刺激性。它常用于有機合成，用作溶劑、化學試劑、涂料稀釋劑、聚合反應的介質等。地椒精油中含杜松醇（0.12%），是倍半萜的一種，具有平滑肌松弛作用，抗腹瀉作用，鈣拮抗作用，以及對植物種子生長的調節作用和殺螨蟲的作用。

2.2.5其它類物質作用

地椒精油中除含上述物質外，還存在一些其它物質，如桉葉油素、壬醛、苷橘環烴、石竹烯抗氧化物等。其中桉葉油素（1.48%）主要存在于桉葉油中，具有抗菌、殺蟲、疏風解熱、祛濕解毒等作用［18］。苷菊環烴（0.08%）可從菊科植物花中提取，它能抑制多種致炎物質引起的炎癥。

綜上所述，地椒精油中含有較多的有益成份，可根據其含量和作用的不同加工成不同類型的保健產品，因此在食品工業中具有廣闊的應用前景。

3討論

3.1不同地區百里香屬植物精油化學成分差異性分析

百里香屬植物主要化學成分包括揮發性和非揮發性物質兩部分，已報道的百里香精油揮發性成分達47種之多，主要是一些醇、酚、烯類物質。非揮發性物質主要有黃酮類，有機酸和許多營養元素等［19］。

精油揮發性成份是近幾年的研究熱點。張宏力等采用GC-MS對產于秦嶺太白縣的地椒精油成分進行了分析研究，鑒定出32種成分［6］；閆子嬌等采用水蒸氣蒸餾法提取甘肅鎮原百里香揮發油，并研究了采用三種不同保藏方法保藏百里香全草，其中以冷凍保藏效果最好，并利用GC-MS確定了其精油中的52種成份［20］；高紅霞等對英國百里香精油成分進行了GC-MS分析，鑒定出了34個組分［21］；郜瑞對陜西榆林地區百里香揮發性成分進行了分析，鑒定出23種化合物；Abdullah I.Hussain等對巴基斯坦的兩種唇形科百里香屬植物Thymus linearis和Thymus serpyllum的化學成分進行了研究，發現其揮發性成分分別含有48和35種化合物［22］。

通過將本試驗地椒精油中的揮發性成分與上述地區百里香屬植物中精油成份的差異（表2）進行比較分析，發現不同產地的百里香精油含量雖然不同，其中的某些成份也有所不同，但總體分類大致相同，主要成分相同。百里香提取物中富含百里香酚、香荊芥酚、黃酮及其甙類等抗氧化成分，將其添加于食品、飲料、保健品及化妝品中，可以起到防腐蝕、防酸敗、抗皮膚衰老、改善膚質和發質等作用［23］。有研究顯示，用海藻酸鈣水凝膠這類物質封存百里香水提取物，可有效保護其功能性質和加工產品的穩定性［24］。這些研究成果都為百里香的進一步開發利用提供參考［25］。

表2　不同地區百里香屬植物精油中主要成份及含量的差異Table 2The diversity of main chemical components and their contents in the essential oil of Thymus Plants in different areas

3.2百里香屬植物在食品中的應用

3.2.1用于添加劑或調味品

早在我國元朝，百里香就作為一種香料被人們食用。在國外，燒烤、煮湯、制作奶酪、釀酒、食用海鮮等時，添加百里香可去除腥味，使食物香味更加濃郁［26］。在中式香腸中添加適量的百里香粉對中式香腸冷藏過程中的抑菌、抗蛋白分解和抗脂肪氧化也均有顯著效果［27］。

此外，秋冬季節地椒為綿羊、山羊和馬所樂食，且羊食用后可使其肉味鮮美。盧媛［28］對此進行了研究，地椒中的風味活性成分對反芻動物瘤胃內發酵有一定影響，但其添加量有一個“度”的限制，且地椒對綿羊肉的總體營養成分不會產生明顯的影響，僅使部分脂肪酸（特別是不飽和脂肪酸）含量有一定提高。由于脂肪酸的組成與肉的風味有密切關系，因此地椒作為風味劑具有巨大的開發潛力。

3.2.2用作抑菌劑和抗氧化劑

已有研究表明，百里香精油對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有較強的抗菌活性，可安全用于醫藥和食品行業中［29］，且百里香精油結合殼聚糖可有效延長鮮切冬瓜的貨架期［30］。五脈地椒中的石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇粗提物對果蔬病原菌菌絲的生長均有明顯抑制作用［31］。此外，香葉醛型、百里香酚型和芳樟醇型寬葉百里香精油也具有強烈的抑菌作用［32］，但其抑菌作用取決于其精油的化學組成。

百里香抗氧化性強于目前已知的抗氧化劑-VE和BHT［33］。張有林等［34］對百里香精油的抗氧化性進行了研究，發現其抗氧化能力高于VE，且對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、黑曲霉菌和啤酒酵母菌均有抑制作用，可安全用作食品添加劑和化工香料。對土耳其的虹鱒魚進行切片熱熏后的真空包裝過程中，用百里香精油對其進行處理，可有效延長虹鱒魚在2℃下的貯藏期［35］。

4結論

作為一種香料，百里香屬植物的使用在我國已有悠久的歷史。由于不同地區的百里香屬植物在品種上存在差異，地椒作為唇形科百里香屬植物，是陜西地區主要的栽培品種，其所含精油的主要成分為對異丙基甲苯（43.27%）、δ-松油烯（13.33%）、石竹烯（8.32%）、3-甲基-4-異丙基苯酚（7.05%）和香芹酚（4.87%）。這些成分的存在，賦予了地椒特殊的香氣，進而用作調味品，可使烹調后的牛、羊肉肉味更加鮮美；同時這些成分使地椒具有較高的營養價值，并在抑菌、抗氧化和抗腫瘤等方面發揮重要作用。

近幾年來，我國對地椒及其它百里香屬植物的揮發性成分研究較多，但對其所含各種成分的作用分析和功能應用研究較少，且不同成分的作用和功能應用均有所不同。而當前擺在人們面前的是，如何對地椒中的風味物質進行有目的的工業提取，研究出可應用于食品工業的風味劑或添加劑，因此，本文對地椒精油中主要成分的作用進行了詳細分析，以期為百里香屬植物揮發性成分的深入研究及其應用提供參考。

［1］陳光英，袁藝，艾克蕙.地椒揮發油化學成分研究［J］.藥學學報，2001，36（3）:233-234

［2］中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志［M］.第六十六卷.北京:科學出版社，1977:250-259

［3］孫震曉，馬清溫.百里香活性成分及藥理作用研究［J］.中西醫結合學報，2009，7（2）:175-178

［4］黃健，馬莉，姚雷，等.七種百里香精油的主成分分析及其化學型［J］.上海交通大學學報（農業科學版），2009，27（3）:206-209

［5］Stahl-Biskup E，Sáez F.Thyme:the genus Thymus.London:CRC Press，2002:293-316

［6］張宏力，汪佑民，張振杰.地椒葉精油化學成分的研究［J］.西北植物學報，1992，12（3）:245-248

［7］林進能.天然實用香料生產與應用［M］.北京:輕工業出版社，1991

［8］李佶輝，哈成勇.對異丙基甲苯的合成研究進展［J］.化學通報，2004（1）:21-25

［9］何堅，孫保國.香料化學與工藝學［M］.北京:化學工業出版社，1995

［10］楊峻山.萜類化合物［M］.北京:化學工業出版社，2005

［11］劉曉宇，陳旭冰，陳光勇.β-石竹烯及其衍生物的生物活性與合成研究進展［J］.林產化學與工業，2012，32（1）:104-110

［12］Dambolena J S，Lopez A G，Canepa M C，et al.Inhibitory effect of cyclic terpenes（limonene，menthol，menthone and thymol）on Fusarium verticillioides MRC 826 growth and fumonisin B1 biosynthesis［J］.Toxicon，2008，51:37-44

［13］高紅亮，王雪梅，孫永紅，等.天然防腐劑檸檬烯在橙汁保鮮中的應用［J］.食品科學，2010，31（8）:257-259

［14］毛利飛，霍偉敏，柳軍，等.β-欖香烯抗氧化損傷作用的實驗研究［J］.中國臨床藥理學與治療學，2012，17（7）:727-731

［15］王曉君，蔣琳琳，程天印.百里香酚和香芹酚對細菌形態結構的影響［J］.畜牧獸醫雜志，2012，31（3）:10-11

［16］álvarez A，García García B，Jordán M J，et al.The effect of diets supplemented with thyme essential oils and rosemary extract on the deterioration of farmed gilthead seabream（Sparus aurata）during storage on ice［J］.Food Chemistry，2012，132:1395-1405

［17］殷清華，莊英幟，嚴奉祥.百里香酚的抗腫瘤作用［J］.現代生物醫學進展，2010，10（11）:2073-2075

［18］王文元，顧麗莉，吳志民.1，8-桉葉油素的研究進展［J］.食品與藥品，2007，9（2）:56-59

［19］卞金山，杜廣明，趙波.我國百里香植物研究進展［J］.草原與草坪，2007（1）:78-81

［20］閆子嬌，張有林，于月英.百里香揮發油成分分析及急性毒理學實驗研究［J］.食品工業科技，2011（2）:144-146

［21］高紅霞，辛華，李懷荊，等.英國百里香揮發油成分GC-MS分析［J］.黑龍江醫藥科學，2011，34（2）:73-74

［22］郜瑞.大葉碎米薺和百里香的化學成分及活性研究［D］.西安:陜西科技大學，2009

［23］白巖，劉明，魏春雁.百里香屬植物化學成分研究進展［J］.農業與技術，1999，9（5）:52-53

［24］Radoslava S，Ana Belscak C，Verica M，et al.Encapsulation of thyme（Thymus serpyllum L.）queous extract in calcium alginate beads［J］.J Sci Food Agric，2012，92:685-696

［25］Abdullah I H，Farooq A，Shahzad A S C，et al.Chemical composition and bioactivity studies of the essential oils from two Thymus species from the Pakistani flora［J］.LWT-Food Science and Technology，2013，50:185-192

［26］任茂生，王娣，田長城.百里香屬植物的功能利用與成分研究進展［J］.中國釀造，2010，225（12）:8-11

［27］李佳.連翹、百里香在中式香腸中應用效果的研究［D］.西安:陜西師范大學，2006

［28］盧媛.沙蔥、地椒風味活性成分及其對綿羊瘤胃發酵和羊肉風味的影響［D］.呼和浩特:內蒙古農業大學，2002

［29］Falcone P M，Mastromatteo M，Del N M，et al.Evaluating in vitro antimicrobial activity of thymol toward hygiene-indicating and pathogenic bacteria［J］.J Food Protect，2007，70（2）:425-431

［30］王建清，劉光發，金政偉，等.百里香精油的抑菌作用及其對鮮切冬瓜的保鮮效果［J］.包裝工程，2009，30（10）:1-4

［31］任孝敏，尚堅，吳雨真，等.五脈地椒粗提物對果蔬病原菌的抑制作用［J］.農產品加工·學刊，2012，280（5）:37-38

［32］R TEKORIENE˙，K LO?IENE˙.Disinfecting capacity of essential oil of Thymus pulegioides L.（Lamiaceae）chemotypes against phytopathogenic Pseudomonas species［J］.Acta Alimentaria，2012，41（2）: 257-264

［33］Lee S J，Umano K，Shibamoto T，et al.Identification of volatile components in basil（Ocimum basilicum L.）and thyme leaves（Thymus vulgaris L.）and their antioxidant properties［J］.Food Chem，2005，91（1）:131-137

［34］張有林，張潤光，鐘玉.百里香精油的化學成分、抑菌作用、抗氧化活性及毒理學特性［J］.中國農業科學，2011，44（9）:1888-1897

［35］Nuray Erkan.The Effect of Thyme and Garlic Oil on the Preservation of Vacuum-Packaged Hot Smoked Rainbow Trout（Oncorhynchus mykiss）［J］.Food Bioprocess Technol，2012，5:1246-1254

Function Analysis of Main Components in the Essential Oil in Thymus Monglicus Roon.

HU Ya-yun1，LI Ying1，*，REN Ya-mei1，ZHAO Yao2，LI Ti-xue2
（1.College of Food Science and Engineering，Northwest Agriculture and Forestry University，Yangling 712100，Shaanxi，China；2.The animal health supervision of Hengshan Country，Yulin 719000，Shaanxi，China）

Thymus monglicus Roon.was one of the Labiatae thyme herb，which contains the essential oil belonging to the natural spice with high economic value.But there was little literature to analyze the role of the various components in the essential oil in the thyme herb in detail.This paper summarizeed the diversity of volatile components in thyme herb in different areas and the applications of them in food industry.Taking the Thymus monglicus Roon.in Yulin of Shaanxi province for experimental material，this paper described various volatile components in it in detail which mainly contain benzene（48.54%），alkene（23.69%），phenol（13.13%），alkoxy（1.76%）and alcohol（0.5%）.Because of these components，the plant exudes a special aroma.These components also play an important role in anticandidal activities and antioxidant.The function analysis of various volatile components in essential oil in Thymus monglicus Roon.will help us to strengthen the comprehensive utilization of them.

Thymus monglicus Roon.；thyme herb；components in essential oil；function analysis

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.14.028

2013-12-14

胡亞云（1974—），女（漢），實驗師，碩士，研究方向：實驗教學與儀器設備管理。

李瑩（1986—），女（回），碩士研究生，主要從事果蔬貯藏與加工的研究。