GC-MS分析不同生長期荸薺楊梅果實揮發油化學成分

徐元芬，劉信平，張 馳,,*

（1.湖北民族學院生物科學與技術學院，湖北 恩施 445000；2. 湖北民族學院 生物資源保護與利用湖北省重點實驗室，湖北 恩施 445000）

GC-MS分析不同生長期荸薺楊梅果實揮發油化學成分

徐元芬1，劉信平2，張 馳1,2,*

（1.湖北民族學院生物科學與技術學院，湖北 恩施 445000；2. 湖北民族學院 生物資源保護與利用湖北省重點實驗室，湖北 恩施 445000）

采用水蒸氣蒸餾法提取荸薺楊梅不同生長期果實中的揮發油，氣相色譜-質譜聯用技術進行揮發油成分檢測，并對不同生長階段的荸薺楊梅果實的揮發油化學成分進行分析比較。結果表明，3 個不同生長階段的樣品揮發油中共檢出85 個成分，其中烯類物質占主要優勢（34%～48%）。不同生長期果實中含有相同的組分，且總含量最高可達40%，表明不同生長期荸薺楊梅果實揮發油的基礎物質具有一定相似性，但采摘于2013年5月26日、6月6日、6月15日3 個不同時間的荸薺楊梅獨有揮發油組分存在差異，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；揮發油；氣相色譜-質譜；不同成熟度

楊梅（Myrica rubra）為我國特色水果，宋代的《食療本草》和明代的《本草綱目》中對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腸腫瘤的發生發展，而且具有抗菌、抗氧化等保健作用[2-3]。有關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，而今關于楊梅揮發油成分的研究也開始受到關注。揮發油是一類具揮發性、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，含有豐富的化學成分，有多方面的功效[4-5]，如抗蟲、抗炎等。揮發油組分會受到品種、環境和生理狀況等因素的影響，想要系統地分析楊梅的揮發油成分是很困難的。就品種而言，楊梅科植物分為2 個屬，50多個種[6]。中國楊梅有1 個屬6 個種，5 個變種[7-9]，浙江的東魁楊梅、荸薺種楊梅、丁岙梅、晚稻梅占我國楊梅總面積和產量的60%以上，其中荸薺種以果實香氣濃郁、顏色深黑的優點贏得市場，目前全國栽培面積、產量僅次于東魁[9]。劉濤等[10]研究了黔產荸薺楊梅果實揮發油的化學成分，從揮發油中檢出 51 個色譜峰，鑒定了32 個化合物，占揮發油總量的94.64%，主要化合物為：石竹烯（20.29%）、棕櫚酸乙酯（18.35%）等。對其他楊梅品種的揮發油研究相關報道顯示，東魁、丁岙等揮發油成分大部分主要成分都含有棕櫚酸、石竹烯[11-14]。但對不同生長期的荸薺楊梅果實揮發油成分的比較分析尚未報道。本實驗旨在為其在食品添加、香料、化妝品、醫藥等領域的綜合利用及深加工提供理論基礎，也為荸薺楊梅的香氣成分開發、致香成分的變化特性分析、果實成熟度的判斷等提供依據。

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日采摘湖北民族學院校園內長勢基本一致、無機械損傷、無病蟲的荸薺楊梅果實（以下簡稱楊梅），采摘當天即貯藏在-18 ℃冰箱中，按采摘時間順序依次編號為1號、2號和3號。從外觀上來看，1號樣品平均個體體積均比2號和3號樣品小，2、3號樣品差異不明顯。色澤上，1號樣品多為黃綠色，2號樣品帶有紫紅色，3號樣品紫黑色較2號樣品更深。

超純水、無水乙醚（分析純） 天津市光復科技發展有限公司；無水硫酸鈉（分析純） 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

G C 6 8 9 0/M S 5 9 7 5 i氣相色譜-質譜（g a s chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用儀美國Agilent公司；HWS26型數顯恒溫水浴鍋、HHS型數顯鼓風干燥箱 上海博迅實業有限公司醫療設備廠；RT-02A小型高速粉碎機 弘荃機械企業有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

分別將楊梅果實取出解凍，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圓底燒瓶內，加入600 mL超純水，利用《中國藥典》中記載的揮發油提取裝置進行水蒸氣蒸餾，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。載氣為高純氮氣，載氣流量為10 mL/min，進樣量為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，溶劑延遲時間3.0 min。

1.4 質譜檢索和數據處理

對各樣品進行GC-MS分析后得到總離子圖，各分離組分利用NIST 05-Wiley質譜庫檢索，結合相對保留時間和相關參考文獻確認化學成分。通過Shimadzu GC-MS solution數據處理系統，采用峰面積歸一法確定相對含量。

2 結果與分析

圖1 荸薺楊梅果實不同生長期揮發油總離子流色譜圖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日采收的果實揮發油鑒定出54 種化合物，6月6采收的果實揮發油鑒定出42 種化合物，6月15日采收的果實揮發油鑒定出22 種化合物，分別占其揮發油總相對含量的97.85%、97.32%、88.73%（以峰面積計），不同生長時間采摘的果實揮發油成分及相對含量見表1。

表1 樣品中揮發油化學成分分析結果Table 1 Analytical results of chemical components of volatile oils fromMyrica rubra cv. Biqi fruits

續表1

續表1

由表1可知，3 個樣品中共鑒定出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 個不同生長期的樣品揮發性成分種類相差很大，因此分別對3 個樣品的揮發性化合物種類及相對含量進行統計，以便分析比較。

表2 楊梅果實不同生長期揮發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號樣品鑒定出的組分依次減少，分別有54、42、22 個組分，占揮發性成分總量的97.85%、97.32%、88.73%。占主導的揮發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 楊梅果實不同生長發育期揮發油共有組分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號樣品中糠醛（26.10%）、石竹烯醇（12.20%）、5-甲基糠醛（1.70%）和對甲氧基肉桂酸乙酯（2.50%），總含量可達40%以上?？梢姴煌L期的楊梅果食揮發油基準物質具有一定的相似性。對甲氧基肉桂酸乙酯具有防曬、免疫、抑菌等功能[15-17]，被廣泛應用。張潔等[18]在對東魁楊梅果實貯藏期揮發性有機化合物成分變化的研究中，新鮮楊梅果揮發性成分中糠醛相對含量為2.35%，本實驗中的糠醛類物質相對含量有所提高，可能是在貯儲過程中發生變化，且楊梅品種也不同。

盡管還有一些相同的組分，但每個樣品所獨有的主成分有一定的差異，除上述幾種相同化合物外，1號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%）和白菖油萜環氧化物（1.5%）等，2號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[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，同時具有局麻、抗炎、驅除蚊蟲、抗焦慮和抑郁、鎮咳和祛痰、鎮痛和抗炎、細胞毒性等特性，石竹烯除了藥理方面作用，在環保、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，本實驗2號樣品中也有檢測出石竹烯，但其含量較1號明顯降低，α-石竹烯和π-石竹烯總和僅為1.13%。與此相應的石竹烯醇、石竹烯氧化物和石竹烯，3者總和加起來的3個樣品的相對含量分別為49.36%、16.32%和8.3%，相繼減少。劉濤等[10]對黔產荸薺楊梅果實揮發油成分分析結果顯示石竹烯含量為20.29%，與2號樣品較接近，樣品采摘時間也是6月份。同樣許玲玲等[23]在東魁楊梅鮮果精油中檢測到的石竹烯相對含量為38.24%，實驗材料選擇時只說明選取的是生長期一致的果實，而張澤煌等[24]檢測到的石竹烯相對含量僅為0.5%，選取的是完全成熟的果實作為實驗材料，這組數據也證明完全成熟的楊梅果實石竹烯相對含量降低。

3 結 論

本實驗對不同成熟階段的荸薺楊梅果實揮發性成分進行研究，在此之前并未見到相關報道。本實驗3 個樣品中共檢測出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），占主導地位的是烯類化合物。1號樣品組分種類較多，3號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到了54%。這些差異來源于果實的成熟過程，在發育成熟過程中的果實的品質（如顏色、質地、味道）發生很大的變化。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分析不同生長期荸薺楊梅果實揮發油化學成分[J]. 食品科學, 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

國家自然科學基金地區科學基金項目（21461009/61263030）；湖北省科技廳重點基金項目（2011CDA011）；湖北民族學院大學生科技創新項目（2013Z083）；2013年湖北省生物工程專業產業人才項目

徐元芬（1992—），女，碩士研究生，主要從事食品化學研究。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及硒資源研究。E-mail：zhtzu@163.com