SPME-GCIS聯合分析法測定食用菊花花朵揮發性成分

陳志星 楊敏 姚茹瑜 趙婭紅 劉敏榮 薛建平 黃飛燕 方宇 王啟宇 賀世峰 余磊

摘要：采用固相微萃取技術萃取食用菊花花朵揮發性成分，利用氣相色譜一質譜聯用技術進行分析，并用峰面積歸一化法得出各組分的相對百分含量。結果表明，共鑒定出51種揮發性成分，包括烯類、酯類、醇類，還有少量酸、雜環類和烷類物質，其中主要成分為單萜類化合物α一蒎烯、β一月桂烯、α一松油烯、β一蒎烯、γ一松油烯等，相對含量分別為74.04%、5.24%、3 .96%、3 .44%、2.01%，共占總相對含量的88.69%。

關鍵詞：食用菊花;香氣成分;固相微萃取;氣質聯用技術

中圖分類號：S682.1+1

文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（ 2020）12-0145-04

D01：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.12.032

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

菊花[Dendranthema morifolium （Ramat.） Tzv-el]屬菊科菊屬的多年生宿根草本植物，是中國十大傳統名花之一，產量居世界四大切花之首，原產于中國，現已遍及全世界。同時，菊花為中國傳統中藥，具有清肝明目、散風清熱的功效，常用于治療風熱感冒、頭痛眩暈、目赤腫痛等[1-3]。現代醫理研究表明，菊花中含有多種黃酮類化合物、菊苷、多酚類等有效成分，具有抗炎、抗菌、抗氧化、降血壓、加快膽固醇代謝和增強免疫調節等生物學功能[4-8]。作為藥食同源植物，菊花具有豐富的營養成分，大量制成營養保健茶，加工成各類功能食品與飲料等用途[9]。

目前，中國對于食用菊花的研究，主要集中在引種馴化、營養繁殖和高產栽培方面，而對食用菊花等相關研究較少[10-12]。在傳統的菊花繁育過程中，主要注重花型、花色、抗性及產量，而忽略了菊花的香氣選育，并且人們對于香氣的認識和了解不足，導致有關菊花香氣研究進度相對比較緩慢。例如，潘蕓蕓等[1]采用滴定法、紫外分光光度法、高效液相色譜法對食用菊花主要化學成分進行含量測定;王凱能[13]對食用菊品種的篩選評價等相關研究;李煜坤等[14]對中國食用菊花研究現狀進行了綜合分析等。在植物界中，天然香氣成分具有傳遞信息、驅趕病蟲、保護自身的功效，是植物為適應自然界進化而得來[15-19]。花香影響植物的生殖，確保植株的經濟效益，還影響著菊花的鮮切花品質。傾城香菊花品種是近幾年中國自主培育出的食用菊品種，具有香氣濃郁、花瓣純潔、厚實有光澤、大花型等特點。自然開花期在10月中旬，其植株粗壯高大、耐病性強、葉色濃綠密實。現有食用菊品種，其香氣與其他菊花無異，或香氣微不可聞，而該品種的香氣極具特色，花朵盛開時散發一股特殊的清香香氣。因此，本研究對食用菊花花朵以采用固相萃取技術提取，頂空進樣加氣相質譜聯用GC-MS方法鑒定其揮發性化學成分[20-23j，歸一化法測定各成分相對含量，旨在為進一步綜合利用食用菊花植物資源提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

食用菊花于2018年10月10日采自云南省都市特色農業工程技術研究中心資源圃內，自然開花處于盛花期，采集時間為晴天上午，采集后即帶回實驗室進行測定。

1.2儀器

7890A/5975C型氣相色譜/質譜（GC-MS）聯用儀（美國安捷倫公司）;PDMS-DVB型固相微萃取儀，SPME-PAL型氣相固相微萃取自動進樣器，PD-MS/DVB萃取頭（65 μm，美國Supelco公司）;HP-5MS彈性石英毛細管柱（30 mx0.25 mmx0.25 μm，美國Agilent公司）。

1.3 方法

1.3.1 色譜（GC）條件 色譜柱：Agilent 1909IS-433UI， HP-5 ms UItra Inert，-60-325℃：30 mx250μmx0.25 μm，流量：1.0 mL/min;柱箱升溫程序：初溫40℃，保持3 min;以4qC/min升至160℃，保持3min;以6。C/min升至280℃，保持10 min;進樣口溫度：250℃;進樣量：1μL;載氣：He（99.99%）;不分流進樣;MSD傳輸線溫度：250℃。

1.3.2質譜（MS）條件EI源電離能70 eV;離子源溫度：230℃;MS四極桿溫度：150℃;質量掃描范圍m/z：50-550 u;溶劑延遲：3 min。

1.3.3樣品處理稱取2 9粉碎后的樣品置于20mL頂空瓶中（該頂空瓶需配有聚四氟乙烯膠墊），70℃預熱30 min。將帶有100μm PDMS固相微萃取頭250℃活化35 min后插入密封頂空瓶中，頂空吸附30 min，隨后在GC-MS進樣口250℃解吸附5min，利用氣相色譜一質譜聯用儀（GC-MS）進行分析。

2 結果與分析

2.1 食用菊花品種的主要香氣組成成分

按GC-MS條件對香氣成分進行分析，得到食用菊花香氣揮發性化學成分的總離子流（圖1）。經質譜數據庫檢索，從基峰、相對豐度等幾個方面進行比較，鑒定出食用菊花中共51種成分，按峰面積歸一化法確定出各組分的相對含量，其結果見表1。將CC-MS測定質譜圖與計算機質譜數據庫進行檢索比較，匹配度均在85%以上，具有較高的可信度。對以上的化合物對各色譜峰面的歸屬加以確認，從而鑒定出食用菊花花朵揮發性化學成分主要為烯類化合物，其次為酯類和醇類，還有少量酸、雜環類和烷類物質。從表1中可以看出，食用菊花花朵揮發性化學成分中共鑒定出5 1種揮發性成分（占總量的98.53%），烯類化合物中主要為α-蒎烯、β-月桂烯、α-松油烯、β-蒎烯、γ一松油烯，其相對含量分別為74.04%、5.24%、3.96%、3.44%、2.01%，共占總相對含量的88.6g%。在鑒定出的51種揮發性成分中，包含25種烯類、10種酯類、5種醇類、11種其他類，相對含量分別為93.31%、2.17%、1.09%、1.96%。

2.2 香氣的構成物質作用

從食用菊花花朵中分離鑒定出51種揮發性化學成分，其中β一月桂烯是一種化學性質活潑的天然產物[23]，屬于合成萜烯類，是合成香料如香葉醇、芳樟醇等香料的重要原料。α一蒎烯和β一蒎烯是松節油的主要化學成分[24.25]，α-蒎烯具有松木的氣味，是合成檀香類香料的主要物質，主要用來合成香水;β一蒎烯是合成各類萜烯類香料的原材料。α一松油烯具有柑橘香味，可用來調配檸檬、薄荷等香精和精油[26]，γ一松油烯可以用來制作各種植物香精[27]。揮發性成分是多數食品香氣特征的物質基礎，多種揮發性成分共同決定了食品的香氣特征。

3 小結

本研究通過固相微萃取氣相色譜一質譜聯用技術（ SPME-CCIMS），測定了食用菊花品種的主要揮發性成分，鑒定出51種揮發性成分，主要為烯類化合物，其次為酯類和醇類，還有少量酸、雜環類和烷類物質，其中烯類中單萜類化合物相對含量占總含量的88.69%，這些成分的共同作用構成了食用菊花的濃郁香氣。單萜類化合物多為有特殊氣味的揮發性油狀液體，廣泛存在于植物體內，是構成某些植物的香精、樹脂、色素等主要成分，同時在植物的正常生長發育方面具有重要的作用，并被大量用于食品、醫藥、精油、工業等方面，如玫瑰油、桉葉油、松脂等都含有多種萜類化合物，部分化合物還具有祛痰、止咳、祛風、驅蟲、鎮痛等作用[16j。

張菲菲等[28]研究表明，菊花揮發性成分基本為單萜烯類、倍半萜烯類及其含氧衍生物等。其中，單萜類成分主要有樟腦、龍腦、α一側柏酮、β-蒎烯、1，8-按葉醚、對聚花傘素、馬鞭草烯酮、馬鞭草醇等;倍半萜類成分主要有金合歡醇、金合歡烯、甜沒藥醇、α一蓽澄茄醇、衣蘭油醇、姜烯等。其中懷菊花揮發性化合物組分主要有菊烯酮、桉油精、菊烯酮乙酸酯、聚傘花烯和3-石竹烯等[29];杭白菊和杭黃菊主要包含樟腦、石竹烯、龍腦、β -金合歡烯、乙酸龍腦酯、α一姜黃烯等[30];小白菊中揮發性化學成分為石竹烯、α一杜松醇、杜松腦、氧化石竹烯[31]。潘蕓蕓等[1]研究表明，食用菊花主要成分有α-蒎烯、1，8一桉葉油素、雙環[2.2.2]癸烷-2-烯-5-酮、冰片醋酸酯、2，6，6-三甲基一雙環（3.1.1）一庚-2 -烯-4-醇一乙酯、β-欖香烯、3-石竹烯和α一蓽澄茄烯等。

本研究中食用菊花花朵揮發性化學成分主要為烯類化合物，其次為酯類和醇類，還有少量酸、雜環類和烷類物質，其中α-蒎烯和β-月桂烯是食用菊花中含量最高的揮發性香氣成分，這與以往菊花的研究結果不同，說明其盛花期花朵具有獨特的香味，同時也可為食用菊花的資源開發利用提供科學依據。本研究中鑒定出的51種揮發性成分中，包含25種烯類、10種酯類、5種醇類、11種其他類，相對含量分別為93.3l%、2.17%、1.09%、1.96%。這表明食用菊花的品種類型、栽培方式、菊花產地等是影響揮發性化合物種類和含量的主要因素[32]，同時成熟時間及生長狀況對揮發性成分也具有不同程度的影響，后期對于如何保存菊花的香氣成分以及不同成熟度和生長狀況對菊花香氣的影響情況，還需要進一步研究。

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基金項目：云南省科技重點研發計劃項目（ 2018BBOIl）

作者簡介：陳志星（1982-），男，山西陽高人，碩士，中級農藝師，主要從事菊花新品種研發研究，（電話）18287179717（電子信箱）172703057@qq.com;通信作者，余磊（1981-），男，教授，博士，主要從事高價值經濟作物抗病良種資源收集及綜合開發利用等研究，（電話）13708400503（電子信箱）yulei0425@163.com。