不同提取方法的花椒揮發性香味成分分析研究

王花俊，李小福，張文潔，朱智志，張峻松

(1.鄭州輕工業大學 食品與生物工程學院，鄭州 450002；2.河南中煙工業有限責任公司技術中心，鄭州 450016)

花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim.)為蕓香科花椒屬植物，在我國栽培歷史悠久且種植廣泛，是一種重要的調味香料和油料經濟樹種[1]。花椒成熟的果實具有特殊的辛辣香味，是常用的食用香辛料，也是傳統的中藥配料，具有麻醉、抗菌、殺蟲、抗動脈粥樣硬化形成等多種功效[2]。

花椒作為我國特有的香辛料，位于調味料“十三香”之首[3]，其加工產品多樣化，花椒粒和花椒粉可以直接用于烹飪，也可以制作深加工產品如花椒精油及制品、花椒油樹脂及制品、花椒調味油和復合調味料等，花椒直接作為高級調味香料和其深加工產品，其揮發性香味成分不僅是作為香原料的重要考察指標之一，也是構成和影響其加工產品質量的重要因素。溶劑萃取法是利用有機溶劑直接將物料中的芳香成分萃取出來，使之溶解到有機溶劑中，其特點是可以不加熱或在低溫下進行，其熱敏性揮發性組分可最大保留、不遭破壞[4]。同時蒸餾萃取法是集蒸餾與萃取為一體，耗能少且耗時短就能富集天然香料的香味成分[5]。溶劑浸提法和同時蒸餾萃取法是收集香味物質常用的實驗方法[6,7]。本文采用溶劑萃取和同時蒸餾萃取提取制備花椒揮發性香味成分，利用GC-MS對其揮發性致香成分進行分析、鑒定，對比分析了不同提取方法對花椒揮發性香味成分分析結果的影響，為花椒的深加工提供了理論參考。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

花椒籽：采摘后于通風陰涼處自然晾干，取果皮；無水硫酸鈉(分析純)：天津市德恩化學試劑有限公司；二氯甲烷(色譜純)：天津市光復精細化工研究所；苯甲酸芐酯(色譜純)：北京百靈威科技有限公司。

電子恒溫水浴鍋 北京市永光明醫療儀器廠；同時蒸餾提取裝置；GC7890-MS5977氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent公司；HZQ-F160全溫震蕩培養箱、搖床 太倉市實驗設備廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 溶劑浸提法

用電子天平(感量0.01 g)準確稱量花椒粒10.00 g，置于100 mL帶塞三角瓶中，加入含有苯甲酸芐酯(內標，0.5021 mg/mL)的二氯甲烷溶液60 mL，密封，置于搖床中震蕩4 h，取上層有機相過濾，轉移至色譜瓶中，利用氣相色譜-質譜聯用儀進行定性定量分析。

1.2.2 同時蒸餾萃取法[8]

準確稱量花椒樣品10.00 g置于1000 mL圓底燒瓶中，向燒瓶中加入400 mL蒸餾水和適量氯化鈉，連接同時蒸餾萃取裝置的一端，用電熱套加熱；將盛有60 mL二氯甲烷的100 mL濃縮瓶置于同時蒸餾萃取裝置的另一端，加入1 mL含有苯甲酸芐酯(內標，0.5021 mg/mL)的二氯甲烷溶液，恒溫水浴加熱，同時蒸餾提取2.5 h，取下盛有二氯甲烷提取液的濃縮瓶，加入適量的無水硫酸鈉干燥，過濾，濃縮至1.5 mL并轉移至色譜瓶中，利用氣相色譜-質譜聯用儀進行定性定量分析。

1.3 分析條件

1.3.1 GC條件

色譜柱：HP-5MS (60 m×250 μm×0.25 μm)；載氣為氦氣；柱流速1.0 mL/min；進樣口溫度280 ℃；進樣量1 μL；分流比10∶1；升溫程序：初溫50 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至260 ℃，并保溫10 min。

1.3.2 MS條件

質譜離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，電子倍增器電壓1650 V，接口溫度280 ℃，質量全掃描范圍35～550 amu，EI源電子能量70 eV。

1.3.3 定性定量方法

樣品經氣-質聯用分析后，利用NIST 11對質譜碎片進行定性分析，進一步利用保留指數法對花椒提取物的主要成分進行定性驗證，根據花椒中揮發性成分面積與內標(苯甲酸芐酯)峰面積之比進行定量分析。

1.3.4 花椒提取物感官評價方法

參照GB/T 14454.2-2008《香料香氣評定法》對花椒提取物進行香氣感官評價，除評辨其即時的香氣外，還應注意對其在揮發過程中所呈現的頭香特征、體香特征、尾香特征進行評析，以綜合評定其香氣質量。花椒提取物中各類揮發性香味的總離子流圖見圖1和圖2。

圖2 花椒同時蒸餾法提取物氣-質聯用的總離子流圖Fig.2 The GC-MS total ion flow diagram of the extracts fromZanthoxylum bungeanum Maxim. by simultaneous distillation and extraction method

花椒提取物揮發性香味成分見表1。

表1 花椒提取物香氣成分的分析結果Table 1 Analysis results of aroma components of the extracts from Zanthoxylum bungeanum Maxim.

續 表

續 表

續 表

由圖1和圖2可知，花椒提取物各類揮發性香味成分可在色譜柱得到較好分離，利用NIST 11譜庫的質譜數據進行檢索，為驗證質譜檢索結果，對花椒提取物中的主要揮發性組分進行了保留指數定性，各類揮發性香味成分見表1，共鑒定出123種香味組分，其中溶劑萃取法檢測出53種，同時蒸餾萃取法檢測出110種，共有成分40種。

花椒提取物揮發性組分中相對含量最高的是檸檬烯(10693.69 μg/g)、花椒素(4368.17 μg/g)、月桂烯(3023.15 μg/g)、胡椒酮(1726.35 μg/g)、桉葉油醇(1259.79 μg/g)、芳樟醇(418.01 μg/g)等，兩種提取方法在檢出的組分種類和數量上有一定的差異，這是由提取方法不同所致，但是主要組分含量和趨勢與參考文獻基本一致[9,10]。由揮發性香味成分的分析結果可知，含量相對較多的組分是檸檬烯，又稱苧烯、白千層烯、香芹烯，具有令人愉快的柑橘、檸檬香氣，是柑橘類水果、蔬菜和香料植物的天然成分，也是常用的單體香料，廣泛用于日化和食品等香精配方中，在醫藥應用中具有良好的鎮咳、祛痰、抑菌作用。月桂烯具有令人愉快的清淡的香脂香氣，能使人造調配香精具有天然感，但留香時間較短[11]；桉葉油醇有樟腦和清涼的藥草芳香，香氣穿透性強但不持久；芳樟醇具有清新飄逸的花香和木香，稍帶有柑橘類果香韻調，柔和透發。花椒的這些特征香味成分作為天然調味料應用于食品加工中，不僅可以去除不愉快的腥雜味，同時可提升食品風味特征。

兩種提取方法得到的花椒提取物均為微黃色，按照GB/T 14454.2-2008《香料香氣評定法》評價，兩種方法得到花椒提取物的感官特征主要為：具有強有力的辛香和藥草芳香，帶有木香底蘊、溫潤的清甜感，稍有樟腦樣的涼氣，溫和而不刺激，穿透力強，留香持久。其中溶解萃取得到的花椒提取物的香氣特征樟腦樣的清涼香韻更為明顯；同時蒸餾萃取得到的花椒提取物的香氣特征溫潤的甜感更為明顯。

2 結論

采用常溫溶劑萃取法和同時蒸餾萃取法對花椒中的揮發性香味成分進行提取，各類揮發性香味成分經氣相色譜-質譜法分離、鑒定，共鑒定出123種香味成分，其中溶劑萃取法檢測出53種，同時蒸餾萃取法檢測出110種，共有成分40種。

花椒提取物的主要揮發性成分為檸檬烯、花椒素、月桂烯、胡椒酮、桉葉油醇、芳樟醇等。其香氣具有木香和檸檬的辛香香韻，清甜，稍帶有樟腦樣清涼氣，溫和而不刺激，留香持久。