頂空-氣相色譜-質譜法分析花椒油中的揮發性成分

韓卓濤，王燕，王延云，廖化針，胡強*

(1.樂山師范學院竹類病蟲防控與資源開發四川省重點實驗室，四川 樂山 614000；2.樂山師范學院 生命科學學院，四川 樂山 614000)

花椒是蕓香科(Rutaceae)花椒屬(ZanthoxylumL.)植物花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim.)或青椒(ZanthoxylumschinifoliumSieb.et Zucc.)的成熟果皮。它是一種辛香料，含揮發性油，性熱，味辛香，在《本草綱目》中被譽為“八大味”之一?；ń穼僦参锏幕瘜W成分主要有生物堿、酰胺、木脂素、香豆素、揮發油和脂肪酸等，其中酰胺類物質是花椒的主要麻味成分，揮發油則主要是其香氣成分，它們是反映花椒內在品質的主要指標[1,2]?；ń烦似涔ず袧庥舻南銡夂吐槲?，可作為食用和日用香料外，其果實、根、莖、葉均可入藥，具有溫中散寒、除濕、鎮痛、麻醉、抗菌、殺蟲止痛等藥理功效，因而具有廣泛的應用前景[3-5]。我國除東北、新疆和內蒙古等少數地區外，其他各地均有分布，特別是四川省漢源、西昌、冤寧等地區盛產花椒[6,7]。

花椒油是一種從花椒中提取出呈香、呈麻味物質于食用植物油中的調味品，然而不同的生產方法其香味、口感存在較大的差異。其主要由以下2種方法制取[8-10]：(1)通過油浸法、油淋法、油溶法等傳統方法生產花椒油，油浸法在國內被大部分花椒油廠使用。(2)通過超臨界CO2萃取法將花椒中的有效成分提取出來，得到花椒提取物，即花椒精油和花椒油樹脂，然后與食用植物油調制成為花椒油(萃取法)。市場上反映，傳統花椒油(油浸法)芳香濃郁、醇麻爽口，而花椒油(萃取法)氣味和口感稍差，通常略帶有苦澀味。目前已有不少文獻對花椒精油或揮發油成分進行了分析研究[11-16]，但很少有對花椒油成分進行分析研究，本文采用頂空-氣相色譜-質譜法(HS-GC-MS)對2種不同生產工藝(油浸法和萃取法)生產的花椒油的揮發性成分進行了分析，分別鑒定其主要化學成分，并對2種花椒油的揮發性成分進行了比較，旨在比較2種花椒油的揮發性成分差異，為花椒油的生產加工、質量評價及進一步的研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

帥麻婆花椒油(油浸法)、花椒油樹脂：均由峨眉山市中王食品廠提供；金龍魚菜籽油：益海嘉里食品營銷有限公司市購。

7890B-5977A氣相色譜-質譜聯用儀(配有7696A頂空自動進樣器、MussHunter數據處理系統)、20 mL頂空進樣瓶及瓶蓋、壓蓋器、啟蓋器 美國安捷倫科技有限公司；ML203/02分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；200～1000 μL移液槍 歐辰自動化科技有限公司。

1.2 實驗條件

1.2.1 頂空進樣器參數

定量環/閥：110 ℃；傳輸線：120 ℃；加熱箱：100 ℃；平衡時間：10 min。

1.2.2 色譜條件參數

HP-5MS色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm)，進樣口溫度為250 ℃；色譜程序升溫條件：起始溫度40 ℃，保持1 min，以5 ℃/min的升溫速率升至150 ℃，再以8 ℃/min的升溫速率升至260 ℃，保持10 min；載氣(He)流量1 mL/min；分流進樣，分流比5∶1；進樣量1 μL。

1.2.3 質譜條件參數

質量掃描范圍(m/z)：50～500 amu；電子電離(electron ionization,EI)離子源：70 eV；離子源溫度230 ℃；連接質譜結口溫度280 ℃；溶劑切除時間3 min。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品前處理

花椒油(油浸法)：準確稱取約10.00 g帥麻婆花椒油置于20 mL頂空進樣瓶中，封口后，待測。

花椒油(萃取法)：將花椒油樹脂和食用植物油按1∶29的比例(質量比)混合調制成花椒油(萃取法)，準確稱取約10.00 g花椒油(萃取法)置于20 mL頂空進樣瓶中，封口后，待測。

1.3.2 數據分析

將處理好的樣品放入自動頂空進樣器中，經GC-MS分析，分別得到2種不同生產工藝(油浸法和萃取法)的總離子流圖5(見圖1和圖2)。將圖中各個色譜峰的質譜圖與NIST14.L譜庫進行比對，并結合文獻報道進行圖譜解析。采用峰面積歸一法計算各個成分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 花椒油的GC-MS總離子流圖

HP-5MS屬于非極性毛細管柱，樣品中揮發性成分按照沸點依次升高的順序出峰，經HP-5MS毛細管柱分離、MS檢測，2種不同生產工藝花椒油(油浸法和萃取法)的總離子流圖分別見圖1和圖2。此色譜條件下，花椒油(油浸法和萃取法)樣品的主要成分達到良好分離，峰形尖銳且對稱性好，易于質譜定性。油浸法所生產的花椒油的GC-MS總離子流圖見圖1。組分出峰時間主要集中在8～18 min；花椒油樹脂與菜籽油按比例調制成的花椒油的GC-MS總離子流圖見圖2，組分出峰時間主要集中在4～18 min。

圖1 花椒油(油浸法)GC-MS總離子流圖Fig.1 The total ions chromatogram of GC-MS of Zanthoxylumbungeanum oil(the oil-immersion method)

圖2 花椒油(萃取法)GC-MS總離子流圖Fig.2 The total ions chromatogram of GC-MS of Zanthoxylumbungeanum oil(the extraction method)

2.2 花椒油的揮發性成分組成

總離子流圖中的色譜峰經質譜數據庫檢索、人工譜圖解析，并參考相關文獻資料[17-21]，從油浸法和萃取法的花椒油中分別分離鑒定出17種和25種揮發性化合物，然后采用峰面積歸一化計算化合物的相對含量，見表1。

表1 2種花椒油揮發性成分分析Table 1 Analysis of volatile components in two kinds of Zanthoxylum bungeanum oils

續 表

注：“-”表示未檢出或含量低于0.01%。

由表1可知，花椒油(油浸法)中共分離鑒定出17種揮發性成分，其中烯類化合物有10種，主要是右旋萜二烯65.27%、β-月桂烯18.35%、羅勒烯4.00%；醇類化合物有2種，主要是芳樟醇4.88%；酯類化合物有3種，主要是乙酸芳樟酯1.87%；另外，還存在少量的酮類、炔類化合物，即3,5-辛二烯-2-酮和1-十一炔0.04%。

花椒油(萃取法)中共分離出25種揮發性成分，其中烯類化合物有12種，主要是右旋萜二烯33.57%、檜烯12.26%、β-月桂烯5.77%；醇類化合物有6種，主要是芳樟醇26.43%；酯類化合物有1種，即乙酸芳樟酯6.91%；另外，還存在少量的酸類、醛類、腈類及苯類化合物，即2,5-二氫-1H-吡咯-2-羧酸0.29%、(E,E)-2,4-己二烯醛0.65%、辛醛0.17%、3-甲基巴豆腈0.73%、5-己烯腈0.22%和鄰-異丙基苯0.33%。

2.3 花椒油揮發性成分的比較

由表1可知，油浸法和萃取法的花椒油分別鑒定出17種和25種揮發性成分，其中有13種揮發性成分相同，分別為α-蒎烯、檜烯、β-月桂烯、α-水芹烯、右旋萜二烯、反式-β-羅勒烯、羅勒烯、γ-松油烯、4-側柏醇、萜品油烯、芳樟醇、別羅勒烯、乙酸芳樟酯，分別占總含量的99.92%和90.3%；其中有12種揮發性成分花椒油(萃取法)分離出，而花椒油(油浸法)未分離出，占9.7%；其中有4種揮發性成分花椒油(油浸法)分離出，而花椒油(萃取法)未分離出，占0.08%。

2種花椒油揮發性成分相對含量最高的均是右旋萜二烯，又稱為(+)-檸檬烯，但所占含量相差近1倍，分別為65.27%和33.57%?；ń酚?油浸法)≥4%的揮發性成分有4種，即右旋萜二烯65.27%、β-月桂烯18.35%、芳樟醇4.88%及羅勒烯4.00%，占總含量的92.5%；花椒油(萃取法)≥4%的揮發性成分有6種，即右旋萜二烯33.57%、芳樟醇26.43%、檜烯12.26%、乙酸芳樟酯6.91%、β-月桂烯5.77%及α-苧烯崖柏烯4.38%，占總含量的89.32%；花椒油(油浸法)中右旋萜二烯、β-月桂烯、羅勒烯、反式-β-羅勒烯的相對含量比花椒油(萃取法)的含量高；而檜烯、芳樟醇、乙酸芳樟酯等組分，花椒油(萃取法)比花椒油(油浸法)相對含量高；2種花椒油中α-蒎烯、α-水芹烯、γ-松油烯、4-側柏醇、萜品油烯、別羅勒烯的含量都低于1%。

表2 2種花椒油揮發性成分比較Table 2 Comparison of volatile components in two kinds of Zanthoxylum bungeanum oils

注：“-”表示未檢出或含量低于0.01%。

由表2可知，花椒油(油浸法)的揮發性成分是烯類、醇類、酯類、酮類及炔類，花椒油(萃取法)的揮發性成分是烯類、醇類、酸類、酯類、醛類、腈類及苯類；花椒油(油浸法)的主要揮發性成分是烯類93.15%、醇類4.9%及酯類1.89%，合計占總含量的99.94%，花椒油(萃取法)的主要揮發性成分同樣是烯類60.47%、醇類30.23%及酯類6.91%，合計占總含量的97.61%；花椒油(萃取法)的揮發性成分中還存在少量酸類(0.29%)、醛類(0.82%)、腈類(0.95%)及苯類(0.33%)，合計占總含量的2.39%。

通過上述分析發現，傳統油浸法和萃取法花椒油在氣味和口感上的差異是由于2種不同生產工藝生產的花椒油中揮發性成分組成及相對含量有明顯差異所導致的；油浸法工藝中植物油主要提取了花椒果皮中的呈香、呈麻味物質，有效成分雖不能充分溶解，僅有部分進入植物油中，造成浪費和產品成本偏高，但風味純正；花椒油(萃取法)工藝由于溶劑萃取能力強，且將花椒果皮連同花椒籽一起粉碎、萃取，因此將花椒籽中部分影響風味的物質也萃取出來，花椒油中揮發性成分組成明顯增多，特別是酸類、醛類、腈類及苯類，產生了苦澀味，導致風味有所改變。

3 結論

花椒油的揮發性成分會因花椒產地、生產工藝及生產條件的差異而不同[22,23]。本實驗采用HS-GC-MS對2種不同生產工藝的花椒油進行了揮發性成分分析，結果顯示揮發性成分組成及相對含量有明顯的差異：花椒油(油浸法)和花椒油(萃取法)中分別分離鑒定出17種和25種揮發性化合物，其中有13種揮發性成分相同，分別占總含量的99.92%和90.3%；有12種揮發性成分花椒油(萃取法)分離出，而花椒油(油浸法)未分離出，占9.7%；有4種揮發性成分花椒油(油浸法)分離出，而花椒油(萃取法)未分離出，占0.08%；2種花椒油揮發性成分相對含量最高的均是右旋萜二烯，但所占含量相差近1倍，分別為65.27%和33.57%；花椒油(油浸法)≥4%的揮發性成分有4種，占總含量的92.5%；花椒油(萃取法)≥4%的揮發性成分有6種，占總含量的89.32%；油浸法和萃取法花椒油的主要揮發性成分都是由烯類、醇類及酯類組成，但比例有明顯差異；花椒油(萃取法)的揮發性成分中還存在少量酸類(0.29%)、醛類(0.82%)、腈類(0.95%)及苯類(0.33%)。上述差異導致了傳統花椒油(油浸法)芳香濃郁、醇麻爽口，而花椒油(萃取法)氣味和口感稍差，通常略帶有苦澀味，花椒油中揮發性成分組成及相對含量影響花椒油的品質，因此可將花椒油的組成成分和相對含量作為指導生產的依據，提高花椒油的感官品質。

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