杭白菊花水香氣成分分析①

徐曉俞 李愛萍 李程勛 鄭開斌

(1 福建省農業科學院作物研究所 福建福州 350013；2 福建省農業科學院亞熱帶農業研究所 福建漳州 363005)

杭白菊(Chrysanthemum morifoliumRamat.)為菊科植物菊的干燥頭狀花序，亦名小湯黃、小白菊，與毫菊、滁菊、貢菊并稱為中國馳名的四大名菊，主產地為浙江桐鄉，是浙江省八大名藥材 “浙八味”之一，也是衛生部首批批準的藥食同源的道地藥材[1]。揮發油是杭白菊藥效物質基礎中的主要成分， 具有抗菌[2-3]、 抗氧化[2]、 抗癌[4-6]等生物活性，具有重要的開發利用價值。

杭白菊精油具有特殊濃郁的芳香氣味，主要成分為單萜類、倍半萜類及其含氧衍生物等，其中有抗腫瘤活性的欖香烯的含量較高[7]。目前，關于杭白菊揮發油化學成分的研究報道較多，但是對于杭白菊花水香氣成分的研究未見報道。杭白菊花水是杭白菊精油提取過程中的副產物，是飽和了一部分精油的花水溶液，具有同杭白菊精油類似的功效，具有很高的利用價值。

對于杭白菊中揮發性成分的檢測大多采用毛細管氣相色譜法測定。近年來，隨著檢測技術的發展，有應用HS-SPME/GC-MS聯用技術分析杭白菊揮發性成分的報道，與傳統的氣相-質譜方法相比，分離得到的特征性成分的相對含量更高，更能反應杭白菊揮發油成分的真實信息。江漢美等[8]采用HS-SPME/GC-MS技術分析杭白菊干花中的揮發性成分，發現含量較高的成分有樟腦(10.86%)、菊油環酮(9.03%)、5(-1,1-二甲基乙基)-環戊二烯(8.52%)、α-蒎烯(7.51%)等。鮑忠定等[9]采用氣相色譜-質譜對水蒸氣蒸餾提取的杭白菊干花揮發油化學成分進行分析，發現主要成分為α-姜黃烯(8.99%)、石竹烯氧化物(7.86%)，樟腦的含量僅為1.40%。

目前，對于杭白菊的開發利用還局限在干花上，對于鮮花的研究與開發報道較少。干花在加工炮制的過程中，其中的易揮發成分樟腦、龍腦都損失降低了，而這2種正是杭白菊精油發揮其抗菌消炎功效的主要物質[10]。因此，杭白菊鮮花能更好保留其香氣成分，使產品更為市場所接受。本研究以杭白菊鮮花為原料，采用水蒸氣蒸餾法提取杭白菊花水，利用頂空固相微萃取-氣相-質譜聯用法(HS-SPME/GC-MS)檢測花水中的香氣成分組成及其相對含量，對花水中的香氣成分進行分析和鑒定，為杭白菊花水的品質改善與產品開發提供科學依據，以及為杭白菊花水的功效研究提供物質基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料

本實驗所用杭白菊鮮花于2017年11月30日采自福建省福州市埔垱試驗基地。

Agilent 7890/5975C氣相色譜/質譜聯用儀，美國 Agilent公司；手動 SPME迸樣器、65 μm PDMS/DVB萃取頭，美國Supelco公司；20 mL頂空萃取瓶，美國Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計與樣品制備

稱取杭白菊鮮花5 kg，置于100 L蒸餾罐中，料液比為1∶4，水蒸氣蒸餾，收集時間2 h，得杭白菊花水樣品，備用。

1.2.2 HS-SPME取樣

參照李愛萍等[11]研究方法吸附杭白菊花水的香氣成分。先將固相微萃取頭在丙酮中浸泡清洗30min，然后插入氣相色譜儀進樣口老化30 min，老化溫度為250℃。用移液槍移取5 mL的杭白菊花水，置于20 mL頂空萃取瓶中，將固相微萃取頭插入頂空萃取瓶中，于25℃恒溫水浴條件下吸附40 min。

1.2.3 GC-MS分析

參照李愛萍等[11]研究方法用氣相-質譜儀分析杭白菊花水的香氣成分。將吸附了杭白菊花水香氣成分的固相微萃取頭插入氣相色譜儀進樣口，于250℃解吸附3min。色譜條件：HP-5MS標準色譜柱；進樣量為1 μL，載氣為純氦氣，流量為3 mL/min，不分流；程序升溫，進樣口250℃，起始柱溫50℃，保持2 min，以5℃/min升溫至120℃，保持15min，再以5℃/min升溫至180℃，保持2min，最后以30℃/min升溫至280℃，保持2 min。質譜條件：GC-MS接口溫度為250℃；離子源溫度為230℃，電離方式EI，電子能量70 eV，發射電流200 μA； 掃描質量范圍為 25～550 amu。

根據已有標樣(C9-C22正構烷烴)的色譜保留時間，計算各樣品中每個成分的保留指數KI值(Kovats Index)，對比NIST 2008標準譜庫中KI值及質譜信息對每個成分進行初步鑒定，并結合參考文獻進行定性，以譜庫匹配度＞80%作為定性標準。每個成分的物質含量以相對含量表示，運用峰面積歸一化法，求得各成分的相對含量。

1.2.4 數據分析

采用Microsoft excel 2017對數據進行分析。

2 結果與分析

杭白菊花水香氣成分總離子流圖見圖1。杭白菊花水香氣成分及其相對含量分析結果見表1。

圖1 杭白菊花水香氣成分總離子流圖

由表1可知，從杭白菊花水的香氣成分中共分離、鑒定出124種香氣成分，包括醇類、酯類、醛類、酮類、烯類、酚類、酸類、烷類等成分。相對含量較高的成分主要有2-甲基-2-降冰片烯、藏紅花醛、(-)-乙酸龍腦酯、2,3,6-三甲基苯甲醚、反式乙酸菊酯、2-蒎烯-6-酮、2-(2-甲氧基)乙氧羰基甲氧基亞氨基甲烷、3,5-二甲基-2-環己烯-1-酮、5-(1,1-二甲基乙基)-1,3-環戊二烯、(±)-2(10)-蒎烯-3-酮、2-茨醇、2,6,6-三甲基-雙環[3.1.1] -2-庚稀-4-醇乙酸酯、2-叔丁基苯酚、香芹酮等，相對含量分別為39.505%、6.324%、5.383%、 5.317%、 4.090%、 3.399%、 3.325%、3.254%、 2.510%、 2.423%、 2.146%、 1.144%、1.027%、1.001%。這些主要香氣成分構成了杭白菊花水的香氣物質基礎。

表1 杭白菊花水香氣成分及其相對含量

續表1 杭白菊花水香氣成分及其相對含量

續表1 杭白菊花水香氣成分及其相對含量

續表1 杭白菊花水香氣成分及其相對含量

醇類物質中以2-茨醇、桉葉油醇、2，3，4，5-四乙酰-1-O-甲基-D-木糖醇、4-苯基-3-丁烯-2-醇、4-萜烯醇為主，相對含量分別為2.146%、0.835%、 0.740%、0.553%、 0.487%。2-茨醇有似樟腦的氣味，桉葉油醇有樟腦氣息和清涼的草藥味道，在菊花精油中有報道存在[12]。4-萜烯醇呈暖的胡椒香、較淡的泥土香和陳腐的木材氣息[13]。這些香氣物質賦予了杭白菊花水濃厚的藥香、醇香的氣味。

酯類物質中以(-)-乙酸龍腦酯、反式乙酸菊酯、2，6，6-三甲基-雙環[3.1.1] -2-庚稀-4-醇乙酸酯為主，相對含量分別為5.383%、4.090%、1.144%。(-)-乙酸龍腦酯有清涼的松木香氣，并有樟腦似的氣息[14]。

藏紅花醛、異環檸檬醛、3，4-二甲基苯甲醛是醛類物質中相對含量較高的成分，相對含量分別為6.324%、0.676%、0.363%。藏紅花醛具有木香、辛香、藥香、粉香，存在于藏紅花中[15]。異環檸檬醛的香氣清鮮有力，具有柑桔樣果香和馬鞭草樣香韻，易于擴散[16]。3，4-二甲基苯甲醛是一種無色或淡黃色透明液體，有杏仁味，廣泛應用于香水、香料中[17]。這些香氣物質使得杭白菊花水的香氣濃郁。

2-蒎烯-6-酮、3，5-二甲基-2-環己烯-1-酮、(±)-2(10)-蒎烯-3-酮、香芹酮、優葛縷酮、(-)-馬鞭草烯酮在酮類物質中的相對含量較高，分別為3.399%、 3.254%、 2.423%、 1.001%、 0.629%、0.496%。香芹酮屬于留蘭香型的香料，是植物留蘭香油的主要成分[18]。(-)-馬鞭草烯酮具有類似樟腦、薄荷腦、芹菜的香氣[14]，接觸空氣則迅速變黃，這可以解釋杭白菊精油置于空氣中顏色容易變得更黃的原因。

而烯類物質中以2-甲基-2-降冰片烯、5-(1，1-二甲基乙基)-1，3-環戊二烯、1，2，5，5-四甲基-1，3-環戊二烯為主，相對含量分別為39.505%、 2.510%、 0.562%。 2-甲基-2-降冰片烯在杭白菊花水中的相對含量最高，文獻中未見福建產杭白菊的相關成分報道，認為2-甲基-2-降冰片烯是福建產杭白菊的特征性香氣成分。這些烯類物質相對含量較高，使杭白菊花水具有萜氣香氣、涼氣。

由表1可知，從杭白菊花水中鑒定出的香氣成分的相對總含量為96.724%，其中烯類、酯類和酮類成分的相對含量較高，分別為43.450%、13.900%、12.608%。從檢測到的不同種類香氣成分數量上來看，以酯類成分最高，達33種，烯類成分次之，達21種，酮類成分為15種。總的來說，就香氣成分的相對含量而言，烯類成分對杭白菊花水的香氣貢獻最大。

3 結論

與文獻報道的杭白菊精油揮發性成分比較，杭白菊花水中含有一部分相同的成分，如桉葉油醇、(-)-反式一松香芹醇、(-)-馬鞭草烯酮、(-)-乙酸龍腦酯、異環檸檬醛、石竹烯及其氧化物，但在相對含量上有差異，花水中桉葉油醇、(-)-反式一松香芹醇、(-)-馬鞭草烯酮、(-)-乙酸龍腦酯、異環檸檬醛的相對含量比精油中的高，而石竹烯及其氧化物的相對含量則低于精油[9]。其中石竹烯及其氧化物，是杭白菊精油中重要的香氣成分，具有消炎、止咳、平喘和祛痰的作用，臨床上用于治療氣管炎[19]。本次研究中未檢測到杭白菊精油的主要成分龍腦、樟腦等[7,9]，而只檢測到龍腦的衍生物(-)-乙酸龍腦酯，推測可能是杭白菊鮮花中的龍腦在水蒸氣蒸餾的高溫作用下與乙酸酯化反應的產物。樟腦(分子式C10H16O)可能是被氧化脫氫生成香芹酮(分子式C10H14O)，導致未檢測到。

本研究從杭白菊花水中共鑒定出124種香氣成分，含醇類、酯類、醛類、酮類、烯類、酚類、酸類、烷類等成分，其中以酯類、烯類、酮類為主，這三類成分對杭白菊花水香氣的貢獻較為突出。本研究結果為杭白菊花水的深加工及功效研究提供了基礎依據，豐富了杭白菊香氣成分的化合物數據庫。