麥盧卡蜂蜜揮發性成分的測定及與抗菌性相關性分析

王桃紅，崔宗巖，徐立英，張少博，姜曉林，賈光群

(秦皇島海關技術中心，河北 秦皇島， 066004)

麥盧卡蜂蜜是以麥盧卡紅茶樹為蜜源植物釀造而成，主要產自新西蘭和澳大利亞東南部等地區，是一種具有較強醫療價值的蜂蜜[1]。麥盧卡蜂蜜含有糖類[2]、酚酸類[3]、礦質元素[4]等多種成分。與油菜蜜、洋槐蜜、荊條蜜等大宗蜂蜜相比，麥盧卡蜂蜜具有較強的抗菌性能[5]。有研究發現，麥盧卡蜂蜜對細菌[1,6]、真菌[7]、病毒[8]均有一定的抑制作用。VISAVADIA等[9]研究發現麥盧卡蜂蜜對傷口感染有改善作用，可以用于傷口敷料[10]。CRAIG等[11]發現添加麥盧卡蜂蜜成分的眼膏可有效治療眼瞼炎。已有大量研究表明，麥盧卡蜂蜜的抗菌性與過氧化物無關[12]，而與一種植物源的蜂蜜成分——麥獨素(unique Manuka honey factor, UMF)有關[13]。根據與其抗菌效率相同的苯酚水溶液對麥盧卡蜂蜜進行分級[14]，以苯酚的質量分數計，麥盧卡蜂蜜可分為UMF-0+、UMF-5+、UMF-10+、UMF-15+和UMF-20+等不同級別，麥獨素的含量越高，蜂蜜的抗菌性越強[15]。ATROTT等[16]進一步研究發現,麥盧卡中獨特的抗菌成分為甲基乙二醛(methyl glyoxal, MGO)和二羥基丙酮(dihydroxyacetone，DHA)。DHA會在一定靜置條件下自行轉化為MGO[17]。麥盧卡蜂蜜中的抗菌性與MGO的含量直接相關[14]。根據MGO的含量將麥盧卡蜂蜜分為MGO-30+、MGO-100+、MGO-250+、MGO-400+和MGO-550+等不同級別，MGO含量越高，抗菌性越強。UMF-20+的麥盧卡蜂蜜中大約含有850 mg/kg MGO[18]。

蜂蜜的風味是評價蜂蜜質量品質的指標，揮發性成分是影響蜂蜜香氣的主要因素。目前國內外對麥盧卡蜂蜜中揮發性成分研究較少，SAWSAN等[19]利用頂空固相微萃取技術在麥盧卡蜂蜜中檢測出38種揮發性成分，含量較高的物質為丁香酸甲酯、鄰甲氧基苯乙酮和3-苯乳酸。BEITLICH等[20]比較分析了麥盧卡、卡努卡和果凍灌木蜂蜜揮發性成分的差異，發現麥盧卡蜂蜜的主要揮發性成分是甲基苯并呋喃、2′-羥基苯乙酮和2′-甲氧基苯乙酮。張鵬云等[21]用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜在麥盧卡蜂蜜中檢測出33種物質，含量最高的物質為2′-甲氧基苯乙酮，但是揮發性成分與抗菌性之間的相關性研究目前鮮有報道。

本文研究采用頂空固相微萃取-氣相色譜質譜聯用技術(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC/MS)分別對新西蘭的MGO和UMF體系下的不同抗菌級別的10批麥盧卡蜂蜜的揮發性成分進行檢測，對麥盧卡蜂蜜的揮發性成分組成進行了系統分析，并對揮發性成分與抗菌性的相關性進行了分析。

1 材料與方法

1.1 蜂蜜樣品

蜂蜜樣品,新西蘭新中食品安全協會提供，采自新西蘭麥盧卡蜂蜜產區，樣品檢測前一直置于4 ℃條件下保存。其中MGO體系麥盧卡蜂蜜5份，UMF體系麥盧卡蜂蜜5份，詳細信息見表1。

表1 麥盧卡蜜樣品采集信息表Table 1 Information of collected Manuka honey samples

1.2 儀器設備與材料

7890B-5977B型氣相色譜-質譜聯用儀(配置分流/不分流進樣口和固相微萃取專用襯管)，美國安捷倫公司；MPS多功能樣品前處理平臺(配置自動化頂空固相微萃取手柄)、20 mL頂空瓶(配置硅膠/聚四氟乙烯隔墊和20 mm 鐵蓋)，德國Gerstel公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取纖維，美國Sigma-Aldrich Supelco公司；壓蓋器和啟蓋器，CNW公司；實驗用水均為超純水。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

準確稱取(2.0±0.1) g蜂蜜樣品于20 mL頂空瓶中，加蓋密封后直接置于樣品前處理平臺上進行固相微萃取。

1.3.2 SPME條件

采用實驗室先前優化建立的分析方法[22]其參數如下：萃取纖維50/30 μm DVB/CAR/PDMS；萃取溫度60 ℃；平衡時間20 min；振蕩速率250 r/min；萃取時間45 min；進樣口解析時間5 min。

1.3.3 GC-MS條件

Agilent DB-5MS毛細管柱 (30 m×0.25 mm,0.25 μm)。升溫程序：起始溫度40 ℃，保持3 min，然后以3 ℃/min升至160 ℃，隨后以10 ℃/min升至270 ℃，保持6 min。采用不分流進樣模式，進樣口溫度270 ℃，載氣為高純氦，恒定流量1.0 mL/min。電子轟擊離子源，電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；傳輸線溫度270 ℃；全掃描模式，掃描范圍m/z為25～450。

1.3.4 數據處理分析

定性分析：將目標峰質譜圖經NIST14譜庫檢索，正相和反相匹配度均在800以上，且相似度得分值最高的化合物認定為目標物，同時結合保留指數(retention index, RI)值、標準品驗證進行輔助定性。

歸一化分析：采用面積歸一化法測定樣品中揮發性成分的相對含量，即每個目標峰的面積與總峰面積之比為該目標物的相對含量。

2 結果與分析

2.1 麥盧卡蜂蜜的揮發性成分分析

利用GC-MS技術測定麥盧卡蜂蜜中的揮發性成分，代表性MGO體系和UMF體系麥盧卡蜂蜜的總離子流色譜圖如圖1所示，在麥盧卡蜂蜜中共檢測出100種揮發性成分，其中MGO體系的麥盧卡蜂蜜78種(表2)，UMF體系的麥盧卡蜂蜜76種(表3)，主要包括酮類、醛類、醇類、萜烯類、酸類、酯類、芳香類和烷烴類等，另外，有20個目標峰未推測出具體化合物種類(標記為未知峰)。在MGO和UMF體系麥盧卡蜂蜜中檢測出包含鄰甲氧基苯乙酮、茶香酮、糠醛、脫氫芳樟醇、苯甲醛、3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯、苯乙醛等共有揮發性成分53種，其中，含量最高的物質均為鄰甲氧基苯乙酮和糠醛。但是，2種體系麥盧卡蜂蜜的揮發性成分也存在一定的差異。MGO體系的麥盧卡蜂蜜中主要的揮發性成分為鄰甲氧基苯乙酮、茶香酮、糠醛、脫氫芳樟醇和苯甲醛，而UMF體系的麥盧卡蜂蜜主要揮發性成分為鄰甲氧基苯乙酮、糠醛、3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯、苯甲醛和苯乙醛。整體分析發現，鄰甲氧基苯乙酮和糠醛在所有麥盧卡蜂蜜中存在且含量較高，與SAWSAN等[19]和BEITLICH等和[20]的報道一致，證實了鄰甲氧基苯乙酮是鑒定麥盧卡蜂蜜的指標之一[21]，以此推測鄰甲氧基苯乙酮和糠醛是麥盧卡蜂蜜的特征揮發性成分。

麥盧卡蜂蜜具有優越的非過氧化物抗菌活性，該特性主要與MGO和UMF的含量有關，MGO和UMF的含量越高，抗菌性越強。經過GC-MS分析，在所有MGO體系的麥盧卡蜂蜜共檢出78種揮發性成分，包括酮類15種、醛類14種、醇類6種、萜烯類6種、酸類8種、酯類5種、芳香類3種、烷烴類6種、醚類1種和未知峰14種。其中，含量較高的化合物種類為酮類、醛類和醇類，3類物質占總揮發性含量的79.34%，酮類的含量占比最高，為53.06%。由圖2可知，隨著抗菌性的增強，麥盧卡蜂蜜中的揮發性成分種類發生了一定變化，酮類物質的含量逐漸升高，醛類、萜烯類和烷烴類物質的含量逐漸降低，因此推測，麥盧卡蜂蜜中的酮類物質可能與抗菌性有關。MGO體系的麥盧卡蜂蜜中主要的揮發性成分為鄰甲氧基苯乙酮、茶香酮、糠醛、脫氫芳樟醇和苯甲醛，占總含量的62.34%。其中，鄰甲氧基苯乙酮的含量最高，可達39.63%。隨著抗菌性的增強，鄰甲氧基苯乙酮、2-甲基苯并呋喃、2-甲氧基-苯酚和3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯的含量呈現逐漸增加的趨勢，相反，茶香酮和1,4-二甲基茚滿乙酸酯的含量呈遞減的趨勢。

通過GC-MS分析，在所有UMF體系的麥盧卡蜂蜜中共檢測出76種揮發性成分，包括酮類17種、醛類14種、醇類5種、萜烯類7種、酸類7種、酯類3種、芳香類4種、烷烴類9種和未知峰10個。其中，含量較高的化合物種類為酮類、醛類和酯類，3類物質占總揮發性含量的74.53%，酮類的含量占比最高，為45.22%。由圖2可以看出，隨著抗菌性的增強，酮類物質和芳香類物質的含量逐漸升高，相反，酸類和醛類物質的含量逐漸降低。UMF體系麥盧卡蜂蜜中主要的揮發性成分為鄰甲氧基苯乙酮、糠醛、3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯、苯甲醛和苯乙醛，占總含量的58.74%。其中，鄰甲氧基苯乙酮的含量最高，可達39.40%。隨著抗菌性的增強，鄰甲氧基苯乙酮、2-乙酰-5-甲基呋喃、2-甲氧基-苯酚、2-甲基苯并呋喃的含量呈現逐漸增加的趨勢。

a-MGO-550+;b-UMF-20+ 1-丙酮醇；2-糠醛；3-1-(2-呋喃基)-乙酮；4-苯甲醛；5-順式芳樟醇 氧化物；6-茶香酮；7-1-(2-羥基苯基)-乙酮；8-香桃木醛;9-鄰甲氧基苯 乙酮；10-3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯；11-丁香酸甲酯圖1 MGO-550+和UMF-20+麥盧 卡蜂蜜揮發性成分總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in MGO-550+ and UMF-20+Manuka honeys

2.2 麥盧卡蜂蜜中揮發性物質與抗菌性相關性分析

通過對MGO和UMF體系的麥盧卡蜂蜜揮發性成分進行分析，如圖3所示，隨著麥盧卡蜂蜜抗菌性的增強，甲基乙二醛的含量呈現整體增加的趨勢，與已有報道一致[14]。進一步分析發現,隨著抗菌性的增加，MGO和UMF體系的麥盧卡蜂蜜揮發性成分中鄰甲氧基苯乙酮、2-甲基苯并呋喃、2-甲氧基-苯酚和2-乙酰-5-甲基呋喃也均呈現逐漸遞增的趨勢。BEITLICH等[20]研究發現鄰甲氧基苯乙酮、2-甲基苯并呋喃為麥盧卡蜂蜜中主要揮發性成分，因此，除了甲基乙二醛外，推測鄰甲氧基苯乙酮、2-甲基苯并呋喃、2-甲氧基-苯酚和2-乙酰-5-甲基呋喃可以作為麥盧卡蜂蜜抗菌性的指標。綜上，通過對麥盧卡蜂蜜中揮發性成分的測定和分析，發現了與抗菌性相關的揮發性物質，為麥盧卡蜂蜜抗菌性的研究提供一定的參考。

表2 MGO體系不同抗菌級別麥盧卡蜂蜜中揮發性成分的相對含量 單位：%

續表2

表3 UMF體系不同抗菌級別麥盧卡蜂蜜中揮發性成分的相對含量 單位：%

續表3

續表3

圖2 不同體系麥盧卡蜂蜜揮發性成分種類Fig.2 Volatile compounds sorts of Manuka honeys

a-MGO體系；b-UMF體系 1-鄰甲氧基苯丙酮; 2-2-甲基苯并呋喃; 3-2-甲氧基苯酚; 4-2-乙酰-5甲基呋喃; 5-甲基乙二醛圖3 不同體系麥盧卡蜂蜜中揮發性物質與抗菌性相關性Fig.3 The relativity of volatile compounds and antibacterial property in manuka honeys

3 結論

利用頂空固相微萃取氣質聯用技術，分別對MGO和UMF體系的麥盧卡蜂蜜揮發性成分進行測定，在10批麥盧卡蜂蜜中共檢測出100種物質，其中含量最多的為酮類和醛類物質。鄰甲氧基苯乙酮和糠醛是麥盧卡蜂蜜中主要的揮發性成分。通過對比分析，發現甲基乙二醛、鄰甲氧基苯乙酮、2-甲基苯并呋喃、2-甲氧基-苯酚和2-乙酰-5-甲基呋喃與抗菌性呈現一定的相關性，隨著抗菌性的增強，5種揮發性成分呈現遞增的趨勢。通過對麥盧卡蜂蜜中揮發性成分的測定和分析，發現了與抗菌性相關的揮發性物質，為麥盧卡蜂蜜抗菌性的研究提供一定的參考。