4種不同的干燥處理對草果揮發性成分的影響

胡劍 凌瑞枚 黎平 嚴洪斌 劉圓圓 楊毅 楊全 吳蓮張 張仲凱 顏健

摘? 要? 為了解不同干燥處理對草果揮發性成分的影響，對采自怒江州貢山縣普拉底鄉的新鮮草果樣品分別采用自然晾干、55 ℃烘干、冷凍干燥以及熏干4種處理方式進行干燥，干燥處理后的果實分開為果殼和種仁，并分別粉碎成粉末，粉末用正己烷經超聲提取獲得提取液，提取液經GC-MS儀器檢測分析，結果顯示全部樣品共檢測出53個成分。其中熏干處理的果殼和種仁與其他3種處理的果殼和種仁相比在化合物種類偏多，但對應化合物的含量偏低，說明熏干處理后果殼和種仁的成分都變得豐富和復雜。而且在4種處理中都顯示同一化合物在種仁中的相對含量明顯比在果殼中的高，然而果殼在化合物種類上更豐富。由此說明不同干燥處理的果殼和種仁之間揮發性成分種類和含量上都呈現一定差異。該研究結果為草果后期的深加工、保存及應用提供了一定的技術參考。

關鍵詞? 草果;揮發性成分;GC-MS;豆蔻屬;姜科中圖分類號? S567.2? ? ? 文獻標識碼? A

Abstract? In order to study on volatile components under four different preprocessing models， fresh fruit samples from Gongshan， Yunnan were dried by natural drying， 55 ℃ baking， lyophilization drying and smoking drying， respectively. The dried fruit was separated into pericarp and kernel， grounded and extracted with n-hexane， and the extraction was analyzed by GC-MS. 53 components were detected at present research. Higher content and more compound types were found in the smoking drying treatment of pericarp and kernel than that of the other three treatment groups， indicating that the components of pericarp and kernel after smoking drying treatment became rich and complex. In addition， the relative content of the same compound in the kernel was significantly higher than that in the pericarp in all four treatments. Although the pericarp had more compound types， the relative content of the same compound was generally not high. The results would provide a certain technical reference for the later processing， preservation and application of grass fruit.

Keywords? Amomum tsao-ko; volatile components; GC-MS; Amomum; Zingiberaceae

DOI? 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.04.023

草果（Amomum tsao-ko Crevost et Lemaire）為姜科豆蔻屬多年生草本植物，我國主要分布在云南，少量分布在廣西和貴州等地，其中云南草果種植區域主要分布在文山、紅河、怒江、保山等州市，種植面積達11.98萬hm2，年產量達140萬kg左右，云南省的種植面積和產量均占全國90%以上[1]。草果不僅是重要的烹調香料，也是藥食同源植物之一，早在宋代的《太平惠民和劑局方》（公元1078—1085年）就記載過其有藥用價值。草果其味辛，性溫，入脾、胃二經，具有燥濕除寒、祛痰截瘧、消食化積、抗胃潰瘍等功效[2]。

基于草果具有多樣的藥用價值[3-4]及對云南多地經濟發展具有重要的意義[5-6]，草果日益受到許多科學工作者的關注與研究。近年有文章報道草果果實粗提物具有抑制金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌和綠膿假單孢桿菌的生物膜形成和抑制它們的群體感應的活性[7]，從草果果實中也分離出具有抗補體的活性物質[8]。同時，國內外的學者對草果揮發油的不同提取方法[9-10]、揮發油不同組織部分含量[11]、以及揮發油組分抑菌效果[12-15]都進行了深入研究。普遍報道草果果實中精油的化學成分中以1，8-桉油素為主，還有檸檬醛、α-蒎烯、β-蒎烯、檸檬烯、壬醛、癸醛、芳樟醇、樟腦、α-松油醇、香葉醇、橙花叔醇等成分。草果莖精油中則含有1，8-桉葉油素、α-蒎烯、β-蒎烯、金合歡醇、橙花醛、香葉醛、樟腦等，與果實中的成分有異同[16]。不同提取方法獲得的精油成分也略有不同，含量也有差異[17]。這些都為草果的開發利用提供依據。

隨著草果種植面積的不斷增大，產量的逐年遞增，如何對草果進行初加工以使草果便于貯藏運輸以及使草果質量達到更好發揮藥用價值顯得越來越重要，不同加工方式對草果化學成分的影響具有重要意義[18]。在當前實際生產中，種植農戶對草果的第一步加工多是干燥。且多數農戶只是對草果進行簡單的晾曬或烘烤干燥就進行售賣，對干燥處理下草果的質量認識也不夠深入。而當前國內對不同干燥處理對草果的揮發油組分的影響的研究鮮有報道[19]。因此，本研究以采自貢山縣普拉底鄉的鮮草果樣品為原料，分別采用放置在陰涼干燥地方，避免日曬風干（自然晾干）、55 ℃烘干、冷凍干燥以及當地農戶熏干4種干燥方式干燥草果，對干燥后的草果進行粉碎，正己烷提取揮發性成分，利用氣相色譜質譜聯用儀（GC-MS）分析其中的化學成分，研究4種干燥處理中揮發性成分的含量的差異，以期為草果產業的加工、保存及應用提供物質基礎。也為后期統一草果生產加工標準，豐富草果產品種類提供理論依據。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 植物材料? 草果（A. tsao-ko Crevost et Lemaire）于2017年12月采自云南省怒江州貢山縣普拉底鄉咪唂村（東經98°47′1″，北緯27°34′58″，海拔1320 m），經不同干燥處理后，直到恒重，粉碎備用。

1.1.2? 試劑與設備? 色譜純正己烷，天津科密歐化學試劑有限公司;無水硫酸鈉（分析純），江蘇強盛功能化學股份有限公司;環己酮、1，8-桉油素和反-2-十一烯醛標準品，純度> 98%，美國Sigma公司。

7890A/5975B-MSD氣-質聯用儀，美國安捷倫科技有限公司;GT-S超聲清潔儀，寧波雙嘉儀器有限公司。

1.2? 方法

1.2.1? 揮發油的提取? 稱取草果樣品粉末約100 mg，放置于1.5 mL的HPLC樣品瓶;加色譜純正己烷（含有20 mg/L的環己酮，內標）到樣品瓶，配成100 mg/mL濃度的提取物，每種干燥的樣品重復3次;于室溫下超聲30 min后，靜置1 h，加入適量的無水硫酸鈉，密封，置于4 ℃冰箱過夜;小心吸取上清液200 μL，移至裝有200 μL內插管的樣品瓶，用GC-MS分析。

1.2.2? 氣相色譜-質譜條件? GC條件：色譜柱DB-5ms彈性石英毛細管柱（30 m?0.25 mm? 0.25 μm），柱初溫60 ℃，保持2 min，然后以6 ℃/ min速率升至250 ℃，保持15 min。進樣口溫度230 ℃，載氣He，載氣流量1.0 mL/min，不分流，進樣量1 μL。

MS條件：EI離子源，電離能源70 ev，掃描范圍m/z 29～500 amu，離子源溫度230 ℃，GC/MS接口溫度280 ℃。

1.2.3? 保留指數值測定? 參考梁晟等[20]的方法測定保留指數。取正構烷烴混合標準品，按照相同條件進行GC-MS分析（進樣量1 mL），記錄每個正構烷烴標準品出峰的保留時間，采用Kovats保留指數（retention index， RI）公式計算各組分的保留指數。

1.2.4? 1，8-桉油素和反-2-十一烯醛測定? 由標準品譜圖得知1，8-桉油素和反-2-十一烯醛的保留時間分別為8.0 min和15.7 min，分子質量分別為154和168。樣品中1，8-桉油素和反-2-十一烯醛的定性與定量是通過對樣品GC-MS色譜圖進行分子量或分子碎片的提取得到1個至數個峰及與峰對應的質譜圖，后對各個峰進行保留時間匹配，質譜圖進行數據庫匹配，并取匹配度最高為鑒定結果，最終需要兩者一致才視為相應樣品含有該物質，否則為無。最后對目標峰進行面積積分，并采用面積歸一化法算得對應化合物含量。

1.3? 數據處理和分析

利用標準質譜數據庫NIST 2014進行檢索匹配對照，取匹配率在85%以上的數據（當多個物質的匹配率高于85%時，選取最高值，匹配率低于85%為未確定）。采用峰面積歸一化法，以環己酮為內標換算各個成分的相對含量[21]。

2? 結果與分析

2.1? 4種干燥方式處理的草果種仁的GC-MS比較分析

從圖1可以看出，4種干燥方式對草果的種仁揮發性成分的種類在數量上沒有區別，但自然晾干、55 ℃烘干、冷凍干燥處理樣品中化學成分含量普遍高于傳統熏干，少數成分含量上有明顯差別（表1），如保留時間14.98 min（未確定物質），17.75 min順式-庚烷（cis-Heptane），18.33 min 10-十一烯醛（10-Undecenal）含量在3種干燥處理中明顯高于當地農戶熏干處理。

2.2? 4種干燥方式處理的草果果殼揮發物的GC-MS比較分析

從圖2可以看出，經熏干后的草果果殼的信號峰數量比其他3種干燥方式要多，但對應峰的化合物的相對含量比其他3種干燥方式要少。此外還出現極少數新的信號峰，而且含量存在明顯差別（表1），如保留時間15.41 min反式垅牛兒酸（trans-Geranic acid），17.47 min（未確定物質），18.97 min蓽澄茄醇（Cubebol），19.10 min 3，4，5-三甲氧基甲苯（3，4，5- Trimethoxytoluene）等。

由圖3可以看出，1，8-桉油素和反-2-十一烯醛分別在不同干燥方法后的種仁和果殼中的含量都有差異。相對其他3種干燥方式，農戶熏干樣品中1，8-桉油素較高。與自然晾干相同部位比較，種仁中1，8-桉油素在55 ℃烘干、冷凍干燥和熏干沒有明顯差別，而果殼中1，8-桉油素在55 ℃烘干、冷凍干燥和熏干存在極顯著差別。反-2-十一烯醛則在自然晾干、55 ℃烘干和熏干干燥的果殼中的含量比在對應干燥的種仁中高，而經冷凍干燥后在種仁中的含量比在果殼中高。與自然晾干相同部位比較，種仁中反-2-十一烯醛在55 ℃烘干和熏干有極顯著差別，而果殼中反-2-十一烯醛在冷凍干燥和熏干也存在極顯著差別。

3? 討論

草果為藥食兩用的植物品種之一，具有廣泛的藥理價值[22]，如草果的提取物能有效的抑制金黃色葡萄球菌的生長[23]，同時具有防腐保鮮效果[24]，還是重要的烹飪調料之一，可以增加香氣，達到除異味的功效。然而，在多數情況下，由于圖方便省事，往往整個草果投入湯中使用，這樣的使用方法相對粗糙，也可能導致草果化學成分得不到充分利用。據本研究的揮發性成分分析結果，果殼的揮發性成分在數量上比種仁的豐富，這為草果在烹飪方面的科學利用提供依據。

在以前的研究報道中，多關注于果實、莖、葉等不同部位揮發油的含量差異以及不同的提取方法對揮發油提取的影響[9-12]，而本研究比較了4種干燥處理對草果的種仁和果殼揮發性成分的影響。從分析結果得知，不同干燥方式對草果的果殼和種仁揮發性成分的種類有明顯影響。如熏干的草果的果殼信號峰比其他3種干燥方式要多，但各化合物的相對含量卻相對較少。此外，個別成分含量上也有著顯著的差別。如：其中已報道的活性物質1，8-桉葉油素在自然晾干、55 ℃烘干、冷凍干燥條件下種仁含量比果殼高，而熏干則是果殼中1，8-桉油素含量比種仁高，在4個干燥條件下，熏干組1，8-桉油素在種仁和果殼中含量都是最高，且熏干組中果殼含量與其他干燥組的存在顯著差別。反-2-十一烯醛在自然晾干、55 ℃烘干以及熏干方法中，果殼的含量比種仁中高，且在55 ℃烘干條件下，果殼的含量與種仁中含量存在極顯著的差別，然而在冷凍干燥條件下，則是種仁中反-2-十一烯醛含量比果殼中高，且存在極顯著差別。這說明不同干燥處理對草果的個別化學成分的含量有明顯的影響，為草果的后期深加工及提升市場競爭力提供前期技術儲備。

目前草果在生產地多采用熏烤處理干燥，這樣干燥處理對草果的后期利用帶來很多不利的影響，外觀上沒有光澤，而且有難聞的煙熏氣味。目前的GC-MS分析結果也顯示，熏烤確實出現更多的信號峰，但多數信號峰在目前數據庫中匹配率不高，其對應的化學結構式有待進一步確認。

參考文獻

楊志清， 胡一凡， 儂佩瑤， 等. 云南草果種植區域調查及生態適宜性氣候因素分析[J]. 中國農業資源與區劃， 2017， 38（12）：178-186.

彭建明， 馬? 潔， 張麗霞. 近年來草果的研究概況[J]. 中成藥， 2006（7）： 1036-1038.

Shin J S， Ryu S， Jang D S， et al. Amomum tsao-ko fruit extract suppresses lipopolysaccharide-induced inducible nitric oxide synthase by inducing heme oxygenase-1 in macrophages and in septic mice[J]. International Journal of Experimental Pathology， 2015， 96（6）： 395-405.

Yang Y， Yang Y， Yan R， et al. Cytotoxic， apoptotic and antioxidant activity of the essential oil of Amomum tsao-ko[J]. Bioresource Technology， 2010， 101（11）： 4205-4211.

付益劍， 白春宏， 祝建華. 云南怒江草果產業發展現狀及對策[J]. 熱帶農業科技， 2011， 34（1）： 33-35.

熊建秀， 楊志清. 云南怒江草果產業現狀及可持續發展對策[J]. 安徽農業科學， 2017， 45（10）： 236-237.

Rahman M R， Lou Z， Yu F， et al. Anti-quorum sensing and anti-biofilm activity of Amomum tsaoko （Amommum tsao-ko Crevost et Lemarie） on foodborne pathogens[J]. Saudi Journal of Biological Sciences， 2017， 24（2）： 324-330.

Jin J， Cheng Z， Chen D. Two new compounds and anti-complementary constituents from Amomum tsao-ko[J]. Natural Product Communications， 2013， 8（12）： 1715-1718.

李祖強， 羅? 蕾， 代萬華， 等. 滇產草果的精油成分[J]. 云南植物研究， 1998（1）： 119-122.

孟大威， 李? 偉， 王鵬君， 等. 草果精油成分鑒定及其抗菌活性研究[J]. 食品科學技術學報， 2013， 31（5）： 24-30.

杜? 玫， 謝家敏. 草果桿精油化學成份的研究[J]. 云南化工， 1994（3）： 17-18.

趙? 怡， 邱? 琴， 張國英， 等. 桂產、滇產草果揮發油化學成分的研究[J]. 中草藥， 2004（11）： 29-31.

楊耀文， 錢子剛， 黎勇坤. 草果種子揮發油含量及其影響因素的研究[J]. 中藥材， 2014（3）： 388-392.

彭美芳， 陳文學， 仇厚援. 草果抑菌活性物質的分離純化[J]. 中國調味品， 2015， 40（4）： 107-109.

查云盛， 張國鳳， 張明龍， 等. 怒江州不同產地草果揮發油含量比較研究[J]. 中國民族民間醫藥， 2009， 18（9）： 13.

Yu L， Shirai N， Suzuki H， et al. The effect of methanol extracts of tsao-ko （Amomum tsao-ko Crevost et Lemaire） on digestive enzyme and antioxidant activity in vitro， and plasma lipids and glucose and liver lipids in mice[J]. Journal of Nutritional Science and Vitaminology， 2010， 56（3）： 171-176.

馬? 潔， 彭建明， 吳志紅. 國產草果化學成分研究進展[J]. 中國中醫藥信息雜志， 2005， 12（9）： 97-98.

張? 薇， 楊生超， 魏? 翔， 等. 云南草果種植發展現狀及對策[J]. 世界科學技術 （中醫藥現代化）， 2011， 13（5）： 899-903.

姜太玲， 劉光華， 沈紹斌， 等. 草果加工產業研究現狀與展望[J]. 農產品加工， 2016（19）： 48-51.

梁? 晟， 李雅文， 趙晨曦， 等. GC-MS結合保留指數對中藥揮發油的定性[J]. 分析測試學報， 2008， 27（1）： 84-87.

丁艷霞， 崔秀明， 戴? 云. 草果的研究進展[J]. 特產研究， 2005， 27（4）： 60-63.

Cui Q， Wang L T， Liu J Z， et al. Rapid extraction of Amomum tsao-ko essential oil and determination of its chemical composition， antioxidant and antimicrobial activities[J]. Journal of Chromatography B， 2017， 1061-1062： 364-371.

彭美芳， 陳文學， 李宇真， 等. 草果提取物對金黃色葡萄球菌抑菌機制的初探[J]. 食品工業科技， 2013， 34（24）： 79-82.

羅士數， 劉小玲. 草果提取物對鯽魚的防腐保鮮研究[J]. 現代食品科技， 2013， 29（6）： 1285-1287.