固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法 分析6個食用玫瑰品種的芳香成分

張 文,倪 穗

(寧波大學海洋學院,浙江寧波 315211)

玫瑰(RosarugosaThunb.),為薔薇科(Rosaceae)薔薇屬(Rosa)落葉灌木,原產于我國華北、日本和朝鮮,現廣泛栽培于世界各地[1]。其中可以用于食用的品種常見的有:重瓣紅玫瑰、“紫枝”(四季玫瑰)、豐花玫瑰、“苦水”、法國格拉斯、法國“千葉”、“大馬士革”等[2]。據報道玫瑰花中含有300多種化學成分,具有豐富的芳香醇、醛、脂肪、多糖類、多酚類和黃酮類物質,還含有亞油酸、生物堿、維生素、氨基酸、糖、蛋白質、膳食纖維和微量元素等,具有很高的藥用價值和營養價值[3]。目前國內外學者對提取精油的玫瑰品種的芳香成分進行了大量的研究和報道[4-8],明確了香茅醇、香葉醇、苯乙醇、金合歡醇及其酯類、芳樟醇、玫瑰醚、丁香酚、甲基丁香酚為其主要賦香成分,但對于食用玫瑰品種的芳香成分組成和含量研究報道不多[9-11]。

固相微萃取及氣相色譜-質譜聯用技術(SPME-GC-MS)作為一種樣品預處理濃縮技術和芳香成分分析技術,具有簡便、靈敏度高、重現性好、樣品處理時間短的優點,目前廣泛用于植物揮發性成分的研究[12-15]。本實驗采用固相微萃取技術提取6個食用玫瑰品種鮮花中的揮發性成分,經氣相色譜質譜聯用儀分析,通過NIST27.LIB、NIST147.LIB和WILEY7.LIB質譜庫提供的檢索功能,分析鑒定其揮發性化合物的成分及相對百分含量,旨在為不同品種的食用玫瑰的品質評價及在食品中的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

食用玫瑰 6個食用玫瑰品種為:大馬士革、白玫瑰、千葉、滇紅、墨紅和紫枝,于2016年5月采摘各品種盛開期(全開期)的新鮮花朵,于4 ℃冰箱保存備用，采自寧波市麗盛生態農業有限公司。

表1 6種食用玫瑰的主要芳香性成分及其相對含量Table 1 The main aromatic components and relative contents of 6 kinds of edible roses

手動SPME進樣器、75 μm CAR/PDMS萃取頭 美國Supelco公司產品;氣質聯用儀ShimadzuGC-MSQP2010 日本島津;電子分析天平AL104 梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 食用玫瑰芳香物質的萃取 精確稱取6個品種食用玫瑰盛開期的新鮮花瓣5.0 g,迅速置于15 mL樣品瓶中,用密封墊迅速密封頂空瓶,在40 ℃下加熱10 min后,將以老化的萃取頭(300 ℃下老化1 h)插入頂空瓶,在40 ℃下萃取1 h,進行GC/MS分析。

1.2.2 食用玫瑰芳香物質的分離和檢測 采用GC/MS對食用玫瑰芳香物質進行分離和檢測。將萃取頭插入氣相色譜進樣口,熱解析3 min。氣相色譜條件:采用SPR-50石英毛細管氣相色譜(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm),柱初溫40 ℃保持2 min,然后以10 ℃/min速度升溫至130 ℃,再以5 ℃/min升溫至270 ℃,保持5 min,進樣口溫度250 ℃;進樣量1 μL,分流比30∶1,載氣為氦氣(99.99%),流速1 mL/min,不分流進樣,時間為5 min。質譜條件:電離方式EI,電子電量70 eV,離子源溫度200 ℃,傳輸線溫度250 ℃,溶劑切除時間3 min,掃描范圍45～650 amu。

1.2.3 食用玫瑰芳香性物質的定性和定量 利用GC/MS工作站軟件Xcalibur自帶NIST和WILEY標準庫自動檢索各組分質譜數據,確定玫瑰芳香成分各組分;定量方法采用峰面積歸一化法求得各組分相對含量。

1.3 數據處理

求出特征根和相應的特征向量,當特征根的累積貢獻率大于90%以上時來確定研究所取主成分個數[16],上述數據經Excel軟件(2013版)進行統計分析,得出6個品種食用玫瑰芳香性物質中具體的化合物和含量。

2 結果與分析

圖1是6個食用玫瑰品種花的芳香組分的總離子圖。各組分質譜經計算機譜庫(NIST/WILEY)檢索及資料分析,檢出的主要芳香成分及相對含量見表1。

圖1 6種食用玫瑰揮發性成分GC-MS總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components from edible rose注:1.大馬士革;2.白玫瑰;3.千葉;4.滇紅;5.墨紅;6.紫枝。

2.1 6個品種食用玫瑰芳香性物質中共有的成分分析

從表1可知,6個不同品種食用玫瑰的主要芳香性物質共有117種,其中烷烴類成分最多,有35種,醛類17種、醇類17種、烯萜類14種芳香族類9種、酸類2種、酯類6種、醚類5種其他8種物質。在相同的分析條件下,不同品種玫瑰各類芳香性物質的種類及其相對含量存在一定差異。大馬士革、白玫瑰、千葉、滇紅和墨紅6個品種食用玫瑰中分別檢測出的芳香性物質有38種、47種、51種、58種、46種和49種。6個不同品種的食用玫瑰共有的芳香性物質為13種,分別是香茅醇、香葉醇、苯乙醇、2-蒎烯、苯乙醛、苯甲醛、戊醛、癸烷、甲基庚烯酮、正癸醛、2,4-戊二烯醛、十一烷和硼酸。

續表

續表

續表

注:“-”:未檢測到或不存在。

表2 6種食用玫瑰揮發性成分的相對含量Table 2 The relative content of volatile components in 6 kinds of edible roses

2.2 6個品種食用玫瑰芳香性成分的特有成分分析

由表2可知,大馬士革的揮發性物質主要成分為醇類,占總峰面積的62.54%,其中苯乙醇、香茅醇相對含量分別為49.84%、9.29%,醛類物質占14.52%,烷烴類含量為10.51%,其中十一烷相對含量為7.07%,萜烯類含量較少,其中檸檬烯相對含量為4.16%。大馬士革特有成分是:(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、香茅醛、3-甲基-2-(3-甲基-2-丁烯基)呋喃、玫瑰醚A(見表1)。研究結果與楊柳等[17]對大馬士革玫瑰1號精油香氣成分的分析中所含有的化合物種類結果一致,但主要成分和含量有些差異,這與分析方法、種植地區(北京地區)及分析的對象(精油)不同有關。

白玫瑰的揮發性物質主要成分為烷烴類、醇類、醛類和萜烯類,相對含量分別為32.41%、16.30%、10.74%和10.43%,各種揮發性物質中十一烷、苯乙醇、檸檬烯、正十九烷、癸烷和2,4-戊二烯醛相對含量較高,分別為17.87%、11.21%、8.74%、5.69%、4.61%和3.71%。白玫瑰特有成分是反-2-辛烯醛、2,2,3-三甲基戊烷、二甲胺基甲硼烷、3-甲基已烷、桉葉油醇、1,4-戊二烯、環戊酮、異丙叉丙酮、對二甲苯、丙酸酐和D-苯酚。

千葉的揮發性物質主要成分為醇類、醛類、萜烯類和烷烴類,相對含量分別為21.26%、21.01%、20.55%和15.88%,各種揮發性物質中檸檬烯、苯乙醇、十一烷、苯乙醛、庚醛和2,4-戊二烯醛含量較高,相對含量分別為16.39%、13.99%、10.74%、6.53%、5.31%和4.97%。千葉特有成分為順式玫瑰醚、異丁醛、1,5-己二烯醇、正十六烷、2-甲基二十烷、2-甲基十一烷和2,4-二甲基-1-癸烯。

滇紅的揮發性物質中,烷烴類含量最高,占總峰面積40.65%,其次為醇類占18.9%,萜烯類占13.43%、醛類占10.60%,揮發性物質主要成分為六甲基環三硅氧烷、八甲基環四硅氧烷、苯乙醇、檸檬烯、十一烷和2,4-戊二烯醛,其相對含量分別為15.66%、12.81%、11.71%、10.39%、5.58%和3.44%。滇紅特有成分為4-戊烯醛、2,2,9-三甲基癸烷、八甲基環四硅氧烷、環五聚二甲基硅氧烷、雜氮環丁烷、2,3,4-三甲基正己烷、1,2-環氧-3-甲基丁烷、3-乙基戊烷、3-甲基戊烷、聚二甲基硅氧烷、5,7-二甲基十一烷、環己醇、十三烷醇、丙酮、丙烯酸丁酯、二丁醚、環丙胺和4,5-二氫-2-甲基-4-惡唑。

墨紅的揮發性物質主要成分為烷烴類、萜烯類、醇類和醛類,相對含量分別為28.1%、26.18%、16.9%和9.57%,各種揮發性物質中檸檬烯、十一烷、2,4-戊二烯醛、苯乙醇、癸烷和苯乙醛的相對含量較高,分別占總峰面積的20.46%、20.45%、4.77%、4.59%、3.97%和3.45%。墨紅特有成分為正辛烷、β-蒎烯、三甲氧基酯、二乙二醇丁醚乙酸酯、甲酸己酯以及雙十二烷基乙醚。

紫枝的揮發性物質主要中烷烴類占總峰面積28.12%,其中十一烷相對含量為21.74%;醇類物質占總峰面積23.95%,其中苯乙醇、香茅醇和香葉醇相對含量分別為13.56%、3.57%和3.09%;烯萜類占總峰面積17.06%,其中檸檬烯的相對含量為13.56%;醛類物質占總峰面積13.96%,庚醛和2,4-戊二烯醛相對含量較高,分別為3.85%和3.18。紫枝特有成分是芐基肼、2-戊基-1-庚烯和異戊酸。李明等[18]對紫枝樣品采用75 ℃烘干處理分析其香氣成分,發現所得結果間有較大差異。本實驗采用自然晾干,與文獻中紫枝的揮發性物質相同的是香茅醇,但含量比文獻中低,其他物質相差較大。

實驗中6種食用玫瑰均含有甲基庚烯酮,該成分具有檸檬草和乙酸異丁酯般的香氣,酮類化合物可以使玫瑰油具有油脂氣;6種食用玫瑰均含有2-蒎烯和檸檬烯,萜類化合物是構成玫瑰油新鮮的頭香香氣的必要組分,使玫瑰油香氣具有天然感[19]。6種食用玫瑰中均檢測到苯乙醇、香茅醇和香葉醇均是玫瑰花香的主體香氣成分[20]。除滇紅以外,其他5種食用玫瑰均含有具有果香、酒香氣息的庚醛,這可能是玫瑰香氣比較尖刺的原因之一[21]。

3 結論

HS/SPME-GC/MS以其操作簡便、用樣量少,無繁雜的前處理過程等特點,在植物揮發性成分的提取分離方面具有明顯的優勢。由于萃取頭在密閉環境中吸附,過程損失少,故更能準確反映菊花的揮發性成分,且操作中無需任何有機溶劑,是人們推崇的分析技術之一。

采用HS/SPME-GC/MS分析檢測6種不同品種食用玫瑰的芳香性物質,共檢測出117種主要化合物。不同品種的玫瑰花所含揮發油的成分各不相同,既有共性也有個性。根據各組分的質譜圖與標準質譜圖的匹配度大小及各確定成分的含量可知,6個品種的食用玫瑰所含揮發油的共有成分有香茅醇、香葉醇、苯乙醇、2-蒎烯、苯乙醛、苯甲醛、戊醛、癸烷、甲基庚烯酮、正癸醛、2,4-戊二烯醛、十一烷、硼酸等13種。

[1]虞伊林,王秋云,姚雷. 玫瑰自然香氣成分及含量變化分析[J]. 上海交通大學學報：農業科學版,2012,30(2):80-87,94.

[2]陳政,李佩洪,龔霞,等. 食用玫瑰引種栽培實驗初報[J]. 南方農業,2014,28(8):13-17.

[3]李若良. 大理食用玫瑰產業發展初探[J]. 中國農業信息,2016(10):133-134.

[4]López R,Ferreira V,Hernandez P,et al. Idetification of impactodorants of young red wines made with Merlot,Cabernet Sauvignon and Grenache grape varieties:a comparative study[J]. Journal of the Science of Food and Agriaclture,1999,79(11):1461-1467.

[5]員夢夢. 11種香花植物鮮花香氣成分及香型分類研究[D]. 新鄉:河南科技學院,2016.

[6]陳紅艷,廖蓉蘇,楊今朝,等. 玫瑰花揮發性化學成分的分析研究[J]. 食品科技,2011,36(11):186-190,196.

[7]尚樂. 采摘季對玫瑰花組分的影響分析及玫瑰果品種間的成分比較[D]. 蘭州:甘肅農業大學,2015.

[8]王維恩. 紫花重瓣玫瑰花干品香氣特征成分的分析[J]. 天然產物研究與開發,2014,26(9):1440-1445,1468.

[9]李淑穎. 華東地區油用與非油用薔薇屬資源的應用拓展研究[D].上海:上海交通大學,2013.

[10]陳玉蓉. 永登縣食用玫瑰栽培品種間香氣成分比較及影響因子分析[D]. 蘭州:甘肅農業大學,2016.

[11]彭艷麗,張炳楨,牟宗慧,等. 不同產地玫瑰花揮發油GC-MS分析[J]. 食品與藥品,2009,11(3):35-37.

[12]陸寧,宛曉春. 固相微萃取-氣相色譜/質譜聯用技術分析茉莉精油化學成分[J]. 中國食品添加劑,2004,(1):111-114.

[13]肖海燕,侯冬巖,回瑞. 固相微萃取氣質聯用分析山東金銀花揮發性組分[J]. 鞍山師范學院學報,2010,12(4):33-35.

[14]Wang Lifei,Lee Joo-yeon,Chung Jin-oh,et al. Discrimination of teas with different degrees of fermentation by SPME-GC analysis of the characteristic volatile flavour compounds[J]. Food Chemistry,2008,109(1):196-206.

[15]Deng C,Song G,Hu Y. Application of HS-SPME and GC-MS to characterization of volatile compounds emitted from Osmanthus flowers[J]. Annali Di Chimica,2004,94(12):921-927.

[16]馬良,王若蘭. 頂空固相微萃取—氣質聯用技術在糧油食品中的應用進展[J]. 糧食與油脂,2015,28(1):6-10.

[17]楊柳,崔亞寧,劉松,等. 大馬士革玫瑰1號精油香氣成分的分析[J]. 北京農學院學報,2015,30(3):19-23.

[18]李明,彭艷麗,韓莉,等. 不同品種玫瑰花揮發油化學成分的GC-MS分析[J]. 中成藥,2008,25:726-730.

[19]王曉霞,魏杰,劉勁蕓,等. 云南食用玫瑰精油化學成分的GC/MS分析及其應用研究[J]. 云南大學學報：自然科學版,2011,33(S2):414-417,421.

[20]李玉杰,劉曉蕾,劉霞,等. 玫瑰精油的化學成分及其抗菌活性[J]. 植物研究,2009,29(4):488-491.

[21]程劼,謝建春,孫寶國. 國產玫瑰精油的化學成分及香氣特征[J]. 中國食品添加劑,2007(5):66-70.