頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜分析細葉韭花水提液易揮發成分

于海英，丁鵬霞，李美萍，*，張生萬

（1.山西大學化學化工學院，山西太原030006；2.山西大學生命科學學院，山西太原030006）

細葉韭（Allium tenuissimum L）又名麻麻花、摘麻花、細葉蔥，屬于百合科蔥屬，多年生野生草本植物[1]，其花可食用，主要分布于中國的東北、河北、內蒙古、山西晉北等地區[2]。細葉韭花具有獨特的風味，常被作為一種蔬菜、腌制品、調味品，其調味效果優于蔥蒜。近年越來越受到人們的喜愛，有些學者對其精油進行了提取以作為面食佐料[3]。此外，細葉韭花作為新型調味品資源，具有降血糖、降血脂、軟化血管、防止腫瘤、補腎、解毒等功效[4-5]。

目前，對細葉韭花的研究相對較少。栗利元等[6]、張未芳等[7]分別對細葉韭花生物學和采收保存技術進行了研究；楊忠仁等[8]對細葉韭花的營養成分進行了初步研究；許曼筠等[9]采用頂空-氣相色譜-質譜聯用技術對細葉韭花中易揮發性成分的萃取條件及氣相色譜-質譜分離檢測條件進行優化，并結合嗅聞儀確定了其揮發性風味成分；穆啟運[10]對細葉韭花的醇提物進行氣相色譜-質譜分析；張小莉等[11]采用超臨界CO2技術對細葉韭花精油提取工藝進行了研究。目前采用頂空固相微萃取（head space solid-phase microextraction，HS-SPME）和氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS） 聯用法已經被廣泛應用于食品檢測方面[12-20]，但對細葉韭花水提液中易揮發性成分的分析尚未見報道。本試驗以細葉韭花水提液為研究對象，采用不同涂層纖維的萃取頭對其揮發性成分進行提取，結合GC-MS對細葉韭花水提液的揮發性成分進行系統分析，旨在為細葉韭花的品質評價及其綜合利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

細葉韭花：山西省朔州市朔城區山老漢農產品開發有限公司；NaCl（分析純）：天津市光復科技發展有限公司；C7～C40正構烷烴混合標準品（色譜純）：上海安譜科學儀器有限公司；試驗用水為蒸餾水。

1.2 儀器與設備

50/30 μm二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）、65 μm 聚 二 甲 基 硅 氧 烷/二 乙 基 苯（polydimethylsiloxane/divinylbenzene， PDMS/DVB）、75 μm碳分子篩聚二甲基硅氧烷（carboxen/polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）、85 μm 聚 丙 烯 酸 酯（polyacrylate，PA）、100 μm 聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）萃取頭及萃取手柄：美國Supelco公司；7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀：美國Agilent公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：鄭州長城科工貿易有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

將細葉韭花粉碎至80目，稱取5.0 g置于250 mL錐形瓶中，加入100.0 mL蒸餾水，40℃水浴提取30 min，減壓抽濾，得到細葉韭花水提液，冷藏（3℃～4℃）備用。

1.3.2 HS-SPME萃取條件

準確移取5.0 mL細葉韭花水提液置于20 mL頂空瓶中，加入3.0 g NaCl，用帶有橡膠隔墊的瓶蓋密封，放入集熱式恒溫加熱磁力攪拌器中，在80℃攪拌平衡30 min，然后將老化后的不同萃取頭插入密封頂空瓶中，距離液面1 cm處，在80℃條件下萃取45 min后插入GC進樣口解吸3 min。

1.3.3 GC-MS分析條件

GC條件：進樣口溫度250℃；載氣He，流速1mL/min；不分流；HP-5色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：40℃保持8 min，5℃/min升至100℃，不保持，3℃/min升至200℃，不保持，10℃/min升至280℃，保持9 min。MS條件：電子電離源（EI）；電子能量70 eV；離子源溫度230℃；四極桿溫度150℃；質量掃描范圍m/z 30～500；掃描模式為全掃描。

1.3.4 定性與定量分析

在1.3.3條件下對樣品進行色譜掃描，結合質譜和保留指數兩種方法對化合物結構進行確定。質譜通過人工解析并與標準譜庫（質譜庫NIST11）對照匹配；保留指數（retention index，RI）是在相同色譜條件下對C7～C40正構烷烴進行色譜掃描，根據文獻[21-26]計算得各化合物的保留指數，并與參考文獻[9，27]及質譜庫對照，對化合物進行有效鑒定。采用峰面積歸一化法計算各組分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 細葉韭花水提液在HP-5色譜柱HS-SPME-GCMS分析結果

按照1.3.3的試驗條件，在HP-5色譜柱上，對5種不同萃取頭萃取的細葉韭花水提液揮發性成分進行GC-MS測定，結果如表1所示。

由表1可知，采用5種不同萃取頭在HP-5色譜柱上共分離鑒定出97種化合物，包括含硫化合物7種、酯類化合物15種，酸類化合物8種，碳氫化合物31種，醇類化合物12種，酮類化合物7種，醛類化合物10種，酚類化合物3種，醚類及其它化合物各2種。

表1 細葉韭花水提液易揮發性成分HS-SPME-GC-MS分析結果Table 1 HS-SPME-GC-MS analysis results of the volatile componets from Allium tenuissimum flowers water extracts

續表1 細葉韭花水提液易揮發性成分HS-SPME-GC-MS分析結果Continue table 1 HS-SPME-GC-MS analysis results of the volatile componets from Allium tenuissimum flowers water extracts

續表1 細葉韭花水提液易揮發性成分HS-SPME-GC-MS分析結果Continue table 1 HS-SPME-GC-MS analysis results of the volatile componets from Allium tenuissimum flowers water extracts

50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭共檢測到51種化合物，且相對含量＞2%的成分有10種；65μmPDMS/DVB萃取頭共檢測到48種化合物，相對含量＞2%的成分有 19種；75 μm CAR/PDMS萃取頭共檢測到42種化合物，其中相對含量＞2%的成分有14種；85 μm PA萃取頭共檢測到42種化合物，其中相對含量＞2%的成分有17種；100 μm PDMS萃取頭共檢測到40種化合物，其中相對含量＞2%的成分有17種。其余組分相對含量均較低。

另外，Venn圖可用來統計多組或多個樣品中共有和特有的化合物，其結果如圖1所示。

圖1 化合物種類Venn圖Fig.1 Venn diagram of compound species

由圖1可知，5種萃取頭萃取的揮發性物質共有成分有10種，其中含硫化合物有2種，為二甲基三硫醚、二甲基四硫醚；酸類化合物1種，為壬酸；碳氫化合物1種，為十七烷；酯類化合物3種，為棕櫚酸甲酯、棕櫚酸乙酯、二氫獼猴桃內酯；酮類化合物2種，為大馬士酮、7，9-二叔丁基-1-氧雜螺（4，5） 癸-6，9-二烯-2，8-二酮；醚類化合物1種，為丁香酚甲醚。二甲基三硫醚（9.37%、7.79%、9.34%、8.70%、4.66%）、二甲基四硫醚（7.05%、6.80%、5.94%、3.45%、3.55%）、大馬士酮（7.84%、6.24%、2.82%、5.51%、9.16%）含量較高，二甲基三硫醚、二甲基四硫醚等硫醚類化合物具有洋蔥、蔬菜氣味，是被允許添加的食品香料，即使添加少量，也會對食品的香氣產生顯著性影響[28-30]；大馬士酮的閾值較低，是細葉韭花水提液中典型的呈香物質，賦予其玫瑰香味[31]。

綜合5種萃取頭萃取到化合物種類和含量來看，50/30 μm DVB/CAR/PDMS可以較多萃取到樣品中的揮發性物質，但對含硫化合物的萃取效果最好；65 μm PDMS/DVB萃取頭對含硫化合物和碳氫化合物萃取效果較好；75 μm CAR/PDMS對含硫化合物、醇類萃取效果較好，85 μm PA 更適合萃取酸類化合物，100 μm PDMS更適合萃取酯類化合物。不同萃取頭的萃取效果既有相似又有所不同，僅使用傳統的方法不能選擇出最佳的萃取頭，故在此基礎上進行主成分分析。

2.2 細葉韭花水提液易揮發性成分主成分分析（principal component analysis，PCA）

主成分分析是一種通過降維方式，將多個變量轉變為少數幾個相對獨立且包含了原有所有變量或是大部分變量信息的綜合變量的統計學分析方法，不受主觀因素的影響[21]。對5種萃取頭所萃取的細葉韭花水提液易揮發性成分進行主成分分析，其結果如表2所示。

表2 3個主成分的特征值以及貢獻率Table 2 Eigenvalues and contribution rate of the three principal components

由表2可知，提取前3個主成分，其累積貢獻率可達93.852%，可基本反映原始變量信息。各主成分的特征向量與載荷值見表3。

表3 主成分的特征向量與載荷矩陣Table 3 Principal component eigenvectors and loading matrix

各主成分的載荷值代表該主成分對該類物質反映程度的大小。由表2和表3可知，第一主成分貢獻率達到50.755%，其反映的指標主要有酚類、醇類、碳氫化合物、酮類、酯類五類物質，其中與酚類和醇類呈正相關關系，與碳氫化合物、酮類、酯類呈負相關；第二主成分的貢獻率為24.153%，主要反映的指標是醚類，且高度正相關；第三主成分的貢獻率為18.944%，主要解釋了含硫化合物的變量信息，呈正相關關系。

另外，由細葉韭花水提液易揮發性成分3個主成分10類物質各自的特征向量，可以得到各個主成分的得分，用S1、S2和S3來代表，進行揮發性成分品質的綜合評價，結果見表4。

表4 標準化后主成分得分Table 4 Principal components scores after standardization

由表4可知，第一主成分得分最高的是85 μm PA，第二主成分為65 μm PDMS/DVB，第三主成分為100 μm PDMS。由該模型可知，不同萃取頭萃取的揮發性成分綜合得分由高到低依次為85 μm PA、50/30 μm DVB/CAR/PDMS、75 μm CAR/PDMS、65 μm PDMS/DVB、100 μm PDMS，因此在HP-5色譜柱上采用85 μm PA萃取頭進行富集效果較好。

3 討論與結論

本試驗采用HS-SPME-GC-MS方法對細葉韭花水提液易揮發性成分進行了系統考察。細葉韭花水提液的易揮發成分共檢測出97種化合物，其中含硫化合物7種，酯類15種，酸類8種，碳氫化合物31種，醇類12種，酮類7種，醛類10種，酚類3種，醚類2種，其它類化合物2種。相對含量較高化合物主要是含硫化合物、酯類、酚類、酸類物質，且對細葉韭花水提液風味成分貢獻最大的有1，3-二噻烷、二甲基三硫醚、二甲基四硫醚、大馬士酮和對乙烯基愈瘡木酚等物質。含硫化合物具有洋蔥香味，王文亮等[27]發現含硫化合物與抑菌、降血脂、降血糖等功效有關，并對肥胖、冠心病等疾病均有治療作用；據文獻報道酯類化合物賦予食品甜香氣味和輕微油脂氣味[32]；酚類化合物是植物中最重要且分布最廣泛的次生代謝物質[33]，具有抗氧化、抗癌等功效，對乙烯基愈瘡木酚具，有康乃馨花香味[30]。這些活性成分將為細葉韭花作為抗氧化劑以及殺菌劑提供科學理論依據。