HS-SPME-GC-MS分析兩品種黃花菜中不同花部位揮發性成分

劉京宏，劉 薇，卿志星,3，曾朝彥，鐘曉紅，曾建國 *

1湖南農業大學園藝園林學院；2湖南農業大學中獸藥湖南省重點實驗室；3湖南農業大學食品科學技術學院，長沙 410128

黃花菜(HemerocalliscitrinaBaroni；英文名：daylily)，百合科萱草屬多年生草本植物，又名萱草、忘憂草、金針菜、健腦菜等，其香氣濃郁清新，馥郁透徹，花型優美大氣，被譽為中國的“母親花”。黃花菜“觀為明花，食為佳肴，用為良藥”，目前已被國內外專家培育成許多新型觀賞品種，因此黃花菜在食用和觀賞方面都具有極大的研究開發價值，深受我國消費者的喜愛[1,2]。心心相印品種為祁東金萱公司從中國臺灣引進的新型觀食兩用品種，花苞飽滿，淡黃花色，香氣清新。好運來品種為祁東金萱公司從美國引進的新型黃花菜觀賞品種，花苞緊實，深紅花色，香氣濃郁。據報道黃花菜中主要含黃酮類、蒽醌類、二氫呋喃-γ-內酰胺類、酚酸類、萜類、甾醇等化學成分，具有抗抑郁、抗菌、抗氧化、殺蟲等活性[3-10]。同時黃花菜揮發性成分被發現已有70余種[11-15]，但還未有對黃花菜不同新型品種中不同花部位處理后的揮發性成分進行研究。本實驗采用頂空固相微萃取法結合氣相色譜-質譜技術[16,17]，對黃花菜心心相印和好運來兩個新型品種的花不同部位(花瓣、花蕊、開花、曬干花苞、水煮花苞)的揮發性成分測定，為后續合理開發黃花菜新品種提供相應的依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料為新型黃花菜品種心心相印和好運來，采自湖南省祁東縣黃土鎮戈馬村，經湖南農業大學曾建國教授鑒定為黃花菜(HemerocalliscitrinaBaroni)，經湖南金萱公司專家曾建新鑒定品種為心心相印(NO.2019062201)和好運來(NO.2019062202)，兩份樣本均存于湖南農業大學園藝園林學院中獸藥湖南省重點實驗室。分別取兩個品種的不同花部位(花瓣、花蕊、開花、花苞)進行實驗。

1.2 儀器與設備

GC/MS-QP2010型氣相色譜-質譜聯用儀、GC/MS Solution色譜工作站和NIST.17質譜數據庫(日本島津公司)；固相微萃取儀、Stableflex固相微萃取纖維頭(灰色、粉色、藍色、白色)、頂空萃取瓶(上海安譜實驗科技股份有限公司)；Scientz冷凍干燥機(寧波新芝生物科技股份有限公司)；CG001型廚房干磨機(深圳市德爾有限公司)；PL203電子天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)。

1.3 樣品制備

先將黃花菜食用品種心心相印和觀賞品種好運來樣品的花苞分成兩份，一份放在陽光下暴曬至完全干，一份加入用電磁爐燒開的沸水中煮8 min，然后取出與花部位(開花、花瓣、花蕊)分別用干磨機加液氮磨碎，置于-80 ℃冰箱中24 h后取出，放入冷凍干燥機中48 h后制得干燥樣品，然后分別用研磨磨碎，過100目篩，避光陰涼處密封保存。精密稱取兩個品種花部位(花瓣、花蕊、開花、曬干花苞、水煮花苞)共10個樣品各0.2 g置于10 mL頂空萃取瓶中，并使之均勻分布在瓶底待測。

1.4 萃取頭纖維老化

萃取纖維頭通常在第一次或隔夜后使用時，需進行纖維頭老化，可除去空氣中或纖維頭上殘存雜質。設定氣化室溫度240 ℃，將萃取纖維頭插入氣相色譜儀氣化室中，老化40 min后完成。

1.5 萃取方法

固相微萃取裝置溫度設定在70 ℃，將萃取瓶置于固相微萃取裝置中固定預熱40 min，再開啟磁力攪拌(400 rpm)，將萃取進樣手柄插入頂空樣品瓶中，推出萃取纖維頭萃取 40 min，縮回萃取纖維頭，取出萃取手柄。

1.6 GC-MS條件

CD-WAX色譜柱(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm，上海安譜實驗科技股份有限公司)；柱內溫度為60 ℃；進樣口溫度240 ℃；進樣方式：無分流；載氣高純He(含有量99.99 %)；載氣氣體體積流速0.98 mL/min；分割比例為：-0.1；程序升溫條件為初始溫度60 ℃，保持3 min，以3 ℃/min升至140 ℃，保持3 min，再以5 ℃/min升至210 ℃，保持5 min，分析檢測時間共50 min。

離子源：EI源；離子源溫度：200 ℃，接口溫度：220 ℃；電子能量：70 eV；質核比掃描范圍：45～500m/z；質譜圖利用NIST.17譜庫進行檢索比對。

2 結果與分析

2.1 萃取纖維頭選擇

不同顏色的固相微萃取纖維頭的吸附膜種類不同，對物質的揮發性成分的吸附能力存在一定差異性。實驗通過四種萃取纖維頭對好運來曬干樣品中揮發性成分進行測定，篩選出適合測定兩種黃花菜中揮發性成分的萃取纖維頭(見圖1)。結果表明：對高含量揮發性成分種類比較，灰色(32)>粉色(22)>藍色(21)>白色(17)；對強保留的高沸點揮發性成分比較，藍色>灰色>粉色>白色。因此選取吸附揮發性成分相對數量較多，色譜峰豐度響應高、分離效果最好的灰色萃取纖維頭用于本實驗下一步研究。

圖1 不同萃取頭對好運來曬干部位揮發性成分總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile compositions of sundried flowers parts from HaoYunLai by different color extraction fiber heads注：a.白色萃取頭；b.粉色萃取頭；c.藍色萃取頭；d.灰色萃取頭。Note:a.The white part extraction fiber head;b.The pink part extraction fiber head;c.The blue part extraction fiber head;d.The gray part extraction fiber head.

2.2 柱溫條件的選擇

柱溫是氣相色譜柱分離時重要條件之一，所用柱溫一般是選擇在被分析物質的平均沸點左右或低一點為最佳。實驗通過不同柱溫(50和60 ℃)對好運來曬干樣品中揮發性成分進行測定，結果顯示柱溫在50和60 ℃時高含量揮發性成分的種類和豐度并無太大差異，因此選擇60 ℃為柱溫條件。

表1 不同黃花菜品種花中不同部位揮發性成分種類表

2.3 不同品種黃花菜揮發性成分解析

通過氣相色譜-質譜對兩個黃花菜新品種花部位(花瓣、花蕊、開花、曬干花苞、水煮花苞)共10個部位進行檢測，得到各部位揮發性成分總離子流圖(圖2和3)。經過檢索NIST.17質譜數據庫，從各離子的相對豐度等方面進行比對，用面積歸一法對各積分色譜峰占總峰面積百分比進行計算，測得各組分相對百分比含量。

圖2 好運來花中各部位揮發性成分總離子流圖Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile compositions of different flower parts from HaoYunLai注：a.好運來花瓣；b.好運來花蕊；c.好運來開花；d.好運來曬干花苞；e.好運來水煮花苞Note:a.The petals of HaoYunLai;b.The stamens of HaoYunLai;c.The flowering of HaoYunLai;d.The sundried flowers of HaoYunLai;e.The boiled flowers of HaoYunLai.

表2 好運來花中不同部位揮發性成分分析表

續表2(Continued Tab.2)

序號No.保留時間tR(min)化學名稱Chemical name分子式Molecular formula相似度Similarity(%)相對百分含量 Relative percentage(%)花瓣Petal花蕊Stamen開花Flowering曬干花苞Sundried水煮花苞Boiled3519.435 反式-2-辛烯-1-醇 (E)-2-Octen-1-olC8H16O91--0.52-- 3619.714 苯乙醛 Benzeneacetaldehyde C8H8O983.902.968.120.540.543720.682 糠醇 2-FuranmethanolC5H6O296---0.27-3821.075 3-甲基戊酸 3-Methyl-pentanoic acid C6H12O285-2.36---3921.092 甲基4-羥基丁酸酯Methyl 4-hydroxybutanoateC8H16O6810.92----4021.095 2-甲基丁酸 2-Methyl-butanoic acid C5H10O284--0.480.45-4121.4923-呋喃甲醇 3-FuranmethanolC5H6O29732.3345.1319.1972.2773.49 4222.474 2-甲基戊酸甲酯2-Methyl-methylvalerateC7H14O2831.18--0.280.74 4322.987 5-甲基-2-呋喃甲醇5-Methyl-2-furanmethanol C6H8O288---0.29-4425.706 二乙二醇丁醚Diethylene glycol monobutyl etherC8H18O391---0.11- 4526.161 乙酸苯乙酯 Phenethyl acetateC10H12O295---0.09-4626.470 3-甲基-1,2-環戊二酮3-Methyl-1,2-cyclopentanedione C6H8O293---0.17-4727.428正己酸 Hexanoic acidC6H12O2961.282.170.62--4828.117 苯甲醇 Benzyl alcohol C7H8O92---0.12-4929.285 苯乙醇 Phenylethyl alcoholC8H10O98---1.64-5029.926 α-亞乙基-苯乙醛α-Ethylidene-benzeneacetaldehydeC10H10O940.25--0.25-5130.472 β-紫羅蘭酮 β-IononeC13H20O95---0.53- 5231.261 2-乙酰基吡咯 2-AcetylpyrroleC6H7NO98---5.72-5333.573 DL-泛酰內酯2(3H)-Dihydro-3-hydroxy-4,4-dimethyl- furanoneC6H10O396---0.27- 5433.994 呋喃酮 FuraneolC6H8O396---0.43-5535.680 可卡醛 5-Methyl-2-phenylhex-2-enalC13H16O85---0.21- 5640.305 2,3-二氫-3,5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮2,3-Dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H-pyran-4-oneC6H8O495---4.11- 5741.873 二氫獼猴桃內酯2(4H)-Benzofuranone,5,6,7,7a-tetrahydro-4,4,7a-trimethyl-C11H16O293---0.46- 5841.938 3,5-二叔丁基苯酚3,5-Bis(1,1-dimethylethyl)-PhenolC14H22O82--0.38--5941.9422,4-二叔丁基苯酚2,4-Di-tert-butylphenolC14H22O90----0.24

3 討論

從“好運來”品種花中不同部位分析：花中五個部位(花瓣、花蕊、開花、曬干花苞、水煮花苞)均含有的為3-呋喃甲醇和壬醛，且3-呋喃甲醇含量均為最高，其次為壬醛。花瓣部位主要以醛類和醇類為主，含有6種特有揮發性成分，包括：1-辛烯-3-酮、糠醛、反-2-辛烯醛、1-甲基-3-環己烯-1-甲醛、2-癸醇和甲基4-羥基丁酸酯；花蕊部位和開花部位同樣都以醛類和醇類為主，花蕊部位包括3種特有揮發性成分：順-2-戊烯醇、3-甲硫基丙醛、3-甲基戊酸；開花部位有6種特有揮發性成分：庚烷、3，5，5-三甲基-2-己烯、2-壬基醇、反式-2-辛烯-1-醇、3，5-二叔丁基苯酚。曬干花苞部位除了含醛類和醇類外，酯類和酮類化合物也得到增加，其中有19種特有揮發性成分：3-羥基-2-丁酮、乙基3-氟、甲酸糠酯、2，4-二羥基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃-3-酮、Beta-環檸檬醛、糠醇、5-甲基-2-呋喃甲醇、二乙二醇丁醚、乙酸苯乙酯、甲基環戊烯醇酮、苯甲醇、苯乙醇、β-紫羅蘭酮、2-乙酰基吡咯、Dl-泛酰內酯、呋喃酮、可卡醛、2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、二氫獼猴桃內酯。造成曬干部位揮發性成分較多的可能原因是在高溫催化下，其蛋白質、碳水化合物等能分解成非常復雜的香氣系統，會使醇類物質、酮類物質和酚酸類物質相對含量升高[18]。而通過高溫水煮后，許多揮發性成分會隨高溫蒸汽揮發，殘留主要以醛類和醇類為主，1-辛炔-3-醇、2，4-二叔丁基苯酚為水煮花苞特有化合物。

圖3 心心相印花中各部位揮發性成分總離子流圖Fig.3 Total ion current chromatogram of volatile compositions of different flower parts from XinXinXiangYin注：a.心心相印花瓣；b.心心相印花蕊；c.心心相印開花；d.心心相印曬干花苞；e.心心相印水煮花苞。Note:a.The petals of XinXinXiangYin;b.The stamens of XinXinXiangYin;c.The flowering of XinXinXiangYin;d.The sundried flowers of XinXinXiangYin;e.The boiled flowers of XinXinXiangYin

表3 心心相印花中不同部位揮發性成分分析表

續表3(Continued Tab.3)

序號No.保留時間tR(min)化學名稱Chemical name分子式Molecular formula相似度Similarity(%)相對百分含量 Relative percentage(%)花瓣Petal花蕊Stamen開花Flowering曬干花苞Sundried水煮花苞Boiled2212.805 乙酸銨 Ammonium acetateC2H7NO298---1.80- 2312.956 乙酸 Acetic acidC2H4O296-1.21---2413.012 硫代乙酸乙酯 S-Ethyl ethanethioateC4H8OS781.14----2513.024 3-甲硫基丙醛3-(Methylthio)propionaldehydeC4H8OS87--1.97--2613.339 1-辛烯-3-醇 1-Octen-3-olC8H16O990.771.694.26-0.69 2714.521 3,5,5-三甲基-2-己烯3,5,5-Trimethyl-2-hexene C9H1889-0.320.27--2814.811 2-乙基己醇 2-Ethyl-1-hexanolC8H18O930.330.280.220.130.572915.152 癸醛 DecanalC10H20O932.092.422.05-2.03 3015.380 苯甲醛 BenzaldehydeC7H6O97--2.61-- 3116.341 反式-2-壬醛 (E)-2-Nonenal C9H16O95--2.98-- 3216.378 (E)-2-壬醛 (Z)-2-NonenalC9H16O941.96---- 3316.384 2-壬基醇 2-NonanolC9H20O83-0.94--- 3416.387 5-甲基-2-己醇 5-Methyl-2-hexanolC7H16O80----0.72 3516.644 3-呋喃甲基乙酸酯 3-Furylmethyl acetateC7H8O3951.030.38-0.14-3616.969 芳樟醇 LinaloolC10H18O91-0.41-0.09-3717.390正辛醇 1-OctanolC8H18O950.560.984.09-0.663817.798 2,3-丁二醇 2,3-Butanediol C4H10O2980.220.600.820.430.70 3918.115 反-2-順-6-壬二烯醛 (E,Z)-2,6-NonadienalC9H14O910.38-0.25--4019.136β-環檸檬醛 β-Cyclocitral C10H16O88--0.49--4119.407 反-2-辛烯-1-醇 (Z)-2-Octen-1-olC8H16O92--0.47--4219.676 苯乙醛 Benzeneacetaldehyde C8H8O984.922.8413.37-1.644320.692 糠醇 2-FuranmethanolC5H6O296---0.07-4420.859 水楊醛 2-Hydroxy-benzaldehyde C7H6O294---0.16- 4521.095 2-甲基丁酸 2-Methyl-butanoic acid C5H10O2900.49--0.18- 4621.109 甲基4-羥基丁酸酯Methyl 4-hydroxybutanoateC8H16O681-0.55---4721.4303-呋喃甲醇 3-FuranmethanolC5H6O29758.9256.9526.1155.2168.55 4824.270(E)-2-(2-甲氧基乙氧基)-2-甲基-2-烯酸乙酯(E)-2-(2-Methoxyethoxy)ethyl-2-methylbut-2-enoateC10H18O489---0.27-4922.474 2-甲基戊酸甲酯 Methyl 2-methylvalerateC7H14O283-0.69-0.100.89 5027.492正己酸 Hexanoic acidC6H12O2960.821.581.02--5128.117 苯甲醇 Benzyl alcohol C7H8O92---0.20- 5228.192 N-Cbz-甘氨酸對硝基苯基酯N-Cbz-glycylglycine p-nitrophenyl esterC18H17N3O780-0.82--- 5328.207 Nα,Nω-二芐氧羰基-L-精氨酸Nα,Nω-di-cbz-L-arginine C22H26N4O6821.10----5429.340 苯乙醇 Phenylethyl alcoholC8H10O982.342.83-0.30-5531.316 2-乙酰基吡咯 2-AcetylpyrroleC6H7NO98---1.58-5633.591 DL-泛酰內酯2(3H)-Furanone,dihydro-3-hydroxy-4,4-dimethyl-C6H10O396---0.18-5739.084 3-糠酸 3-Furancarboxylic acidC5H4O397---0.70-

續表3(Continued Tab.3)

序號No.保留時間tR(min)化學名稱Chemical name分子式Molecular formula相似度Similarity(%)相對百分含量 Relative percentage(%)花瓣Petal花蕊Stamen開花Flowering曬干花苞Sundried水煮花苞Boiled5840.308 2,3-二氫-3,5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮2,3-Dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H- pyran-4-oneC6H8O494---2.33-5941.9303,5-二叔丁基苯酚3,5-Bis(1,1-dimethylethyl)-phenolC14H22O82--0.24-- 6041.9422,4-二叔丁基苯酚 2,4-Di-tert-butylphenolC14H22O90----0.25

圖4 好運來花中不同部位揮發性成分總離子流圖Fig.4 Total ion current chromatogram of volatile composition of different flower parts from HaoYunLai注：a.曬干花苞；b.花瓣；c.花蕊；d.開花；e.水煮花苞。Note:a.The part of sundried flowers;b.The part of petals;c.The part of stamens;d.The part of flowering;e.The part of boiled flowers.

圖5 心心相印花中不同部位揮發性成分總離子流圖Fig.5 Total ion current chromatogram of volatile composition of different flower parts from XinXinXiangYin注：a.曬干花苞；b.花瓣；c.花蕊；d.開花；e.水煮花苞。Note:a.The part of sundried flowers;b.The part of petals;c.The part of stamens;d.The part of flowering;e.The part of boiled flowers.

從“心心相印”品種花中不同部位分析：花中五個部位(花瓣、花蕊、開花、曬干花苞、水煮花苞)均含有的為3-呋喃甲醇、壬醛、3-糠醛、2-乙基乙醇、2，3丁二醇，其中3-呋喃甲醇含量均為最高，其次為壬醛。花瓣部位主要以醛類和醇類為主，含有6種特有揮發性成分：1-辛烯-3-酮、正己醇、3-甲基十三烷、硫代乙酸乙酯、(Z)-2-壬烯醛、Nα,Nω-二芐氧羰基-L-精氨酸；而花蕊部位和開花部位同樣都以醛類和醇類為主，其中花蕊部位特有的揮發性成分有4種：乙酸、2-壬烯醛、甲基4-羥基丁酸酯、N-Cbz-甘氨酸對硝基苯基酯，而開花部位特有的揮發性成分有6種：3-甲硫基丙醛、苯甲醛、反式-2-壬醛、環檸檬醛、反-2-辛烯-1-醇、3，5-二叔丁基苯酚。曬干花部位除了含醛類和醇類外，酯類和烯烴類化合物得到增加，其中特有14種：月桂烯、(Z)-β-羅勒烯、γ-松油烯、(Z)-3，7-二甲基-1，3，6-十八烷三烯、別羅勒烯、乙酸銨、糠醇、水楊醛、(Z)-2-(2-甲氧基乙氧基)-2-甲基-2-烯酸乙酯、苯甲醇、2-乙酰基吡咯、DL-泛酰內酯、3-糠酸、2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮。通過高溫水煮后，1-辛炔-3-醇、5-甲基-2-己醇、2，4-二叔丁基苯酚為水煮花苞特有揮發性成分。

好運來和心心相印品種在曬干花苞部位和花瓣部位揮發性成分差異最為明顯，值得關注的是，好運來花苞曬干后主要增加為醇類物質、酮類物質和酚酸類等，而心心相印品種花苞曬干樣品主要增加為烯烴類和酯類。好運來花瓣含量主要以3-呋喃甲醇和2-已烯醛為主，心心相印花瓣含量主要以3-呋喃甲醇和壬醛為主；在開花和花蕊部位揮發性成分差異較為明顯；而水煮花苞部位揮發性成分基本上一致，表明沸水煮后，大量揮發性成分隨高溫蒸汽揮發后，兩個品種殘留的揮發性成分基本趨于相似。

圖6 好運來與心心相印揮發性成分對比圖Fig.6 Comparison chart of volatile components from HaoYunLai and XinXinXiangYin注：a.好運與心心花瓣成分對比圖；b.好運與心心花蕊成分對比圖；c.好運與心心開花成分對比圖；d.好運與心心曬干花苞成分對比圖；e.好來與心心水煮花苞成分對比圖。Note:a.The chart of petals comparision;b.The chart of stamens comparision;c.The chart of flowering comparision;d.The chart of sundried flowers comparision;e.The chart of boiled flowers comparision.

4 結論

本實驗對祁東縣新引進兩個黃花菜品種(好運來和心心相印)不同花部位(花瓣、花蕊、開花、曬干花苞、水煮花苞)進行了揮發性成分鑒定，并對各品種之間相同部位進行分析比對，結果表明黃花菜兩品種之間花部位不同部位揮發性成分差異較大，尤其是通過曬干后差異更加明顯，而通過高溫水煮處理后，其揮發性成分基本趨于相似。兩品種黃花菜揮發性成分主要以醇類和醛類為主，具有微辛辣的味道且無毒性，而酯類、酮類和烯烴類則賦予黃花菜清香優雅的香味，使它們既可以開發成食品添加劑，又能栽種于庭院或行道路旁供觀賞，具有較好的應用前景，該研究結果為新型黃花菜品種的合理開發與利用提供一定的理論指導。