花椒精油及其水提物的香氣活性成分分析

王 娟，杜靜怡，賈雪穎，黃明泉，于 洋, ，張玉玉

（1.北京工商大學輕工科學技術學院，北京 100048；2.北京工商大學食品質量與安全北京實驗室，北京 100048）

花椒為蕓香科植物青椒（香椒、青花椒、山椒、狗椒）Zanthoxylum schinifoliumSieb.et Zucc.或花椒（蜀椒、川椒、紅椒、紅花椒、大紅袍）Zanthoxylum bungeanumMaxim.的干燥成熟果皮及種子，是我國特有的中藥材和食用香辛調料[1?2]。花椒精油是從天然植物花椒果殼中提取出來的具有天然麻辣味的淡黃綠色或黃色油狀液體，具有香氣濃郁、麻味純正、使用方便等特點，且有良好的抑菌作用，在食品中能突出各類美味食物的辛辣味，在醫藥和工業方面也用于制作麻醉劑、殺蟲滅菌劑等[3]。通過水蒸氣蒸餾提取花椒精油[4]，不僅能收集到揮發性油，花椒中的活性成分會溶解在水相中。有研究報道花椒水提物有抑菌活性[5?6]，同時水煮花椒也是中藥炮制的重要方式[7?8]。經水煮花椒后的水相也具有強烈的花椒香味。但目前存在提取精油過程中原料利用不充分、副產物深加工產品匱乏等問題。其中香氣是開發產品和質量控制的重要指標。因此，明晰花椒精油及其提取副產物（水提物）的特性，對花椒產品開發有重要作用。

當前，國內外學者還對花椒精油成份已經進行了一些研究。如Gong等[9]對陜西紅花椒精油的揮發性成分進行氣相-質譜聯用儀（Gas chromatographymass spectrometry, GC-MS）分析，認為1-萜烯-4-醇、1, 8-桉葉油素、對傘花烴是其主要的揮發性成分。曹雁平等[10]對比分析了超聲輔助提取和超臨界CO2萃取花椒油樹脂的揮發性成分，認為兩種萃取方式得到的油樹脂香氣成分存在差別，但香氣類型相近。羅凱等[11]采用GC-MS分析了不同產地32批花椒樣品中揮發油的組成并比較了青、紅花椒之間以及不同產地花椒揮發油含量和組成的差異，研究結果表明，32批花椒樣品中，青花椒揮發油和紅花椒揮發油在含量上存在極顯著性差異（P<0.01）。然而，花椒水提物香氣成分的研究還未見報道。因此，對比分析水蒸氣蒸餾花椒精油及其水相提取物的香氣成分對提高花椒附加值利用具有重要的指導意義。

本研究用水蒸氣蒸餾法提取金陽青花椒、漢源青花椒、漢源紅花椒、武都紅花椒精油，采用分子感官技術結合偏最小二乘法（PLSR）對花椒精油及其水提物進行香氣屬性和香氣化合物的相關性分析，旨在明晰花椒精油和花椒水提物的感官差異及其化學本質，從而為花椒的高附加值利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

花椒樣品 漢源青花椒1種（黃綠色，直徑約為5 mm，產地四川省雅安市漢源縣）、金陽青花椒1種（黃綠色，直徑約為5 mm，產地為四川省涼山州金陽縣）、漢源紅花椒（娃娃椒）1種 （粒小，直徑約4 mm，產地為四川省雅安市漢源縣） 以上均購買于郝妹子正宗漢源花椒基地直銷網店；武都紅花椒（大紅袍）1種，粒大，直徑約5~6 mm，產地甘肅省隴南市武都縣，購買于武都大紅袍品牌店；正構烷烴（C6~C30） 質量分數≥99.0%，美國Sigma-Aldrich公司；二氯甲烷 色譜級，國藥集團化學試劑有限公司；2-甲基-3-庚酮 質量分數>99%，百靈威有限公司。

FA2004型分析天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司；集熱式磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責任公司；TRACE ULTRA-DSQII氣相色譜-質譜聯用儀 美國Thermo Fisher公司；Gerstel ODP3型ODP3嗅聞檢測儀 德國Gerstel公司；水分含量測定儀 丹佛儀器公司；BF-2000氮氣吹干儀 北京八方世紀科技有限公司；RE-52AA型旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠；水蒸氣蒸餾設備 北京化玻站；溶劑輔助揮發性香氣蒸發裝置 莘縣京興玻璃器皿。

1.2 實驗方法

1.2.1 花椒精油的制備 參考2005年中國藥典[12]揮發油測定法，取整顆的花椒果皮進行水蒸氣蒸餾，采用水蒸氣蒸餾設備提取花椒精油。取100.0 g去籽花椒果皮于1000 mL四口燒瓶中，加入10 g NaCl，550 mL去離子水。同時在揮發油測定器添加蒸餾水至流入燒瓶為止，油浴鍋保持120 ℃，加熱四口燒瓶至沸騰，精油成分隨同水蒸氣一同蒸溜出來，冷凝后落入測定器中，當分水器中油層的高度基本不變時停止加熱，耗時約1.5 h[13]（直至無油狀物流出）。待冷凝管無液體回流時，開啟分水器活塞，將水層緩緩放出，收集油層，稱重，重復三次，由公式（1）計算精油得率。

1.2.2 樣品前處理 花椒精油：將萃取出來的花椒精油，加入無水硫酸鈉除水，并離心。取500 μL精油，加入2.30 g/L的2-甲基-3-庚酮（溶劑為二氯甲烷）2.0 μL作為內標渦旋混勻，待直接進樣GC-MS分析。

水提物：取水蒸氣蒸餾后的剩余水相30 mL至250 mL錐形瓶中，加入30 mL二氯甲烷，添加5.0 μL質量濃度為2.30 mg/L的2-甲基-3-庚酮（溶劑為二氯甲烷）標準溶液作為內標，將錐形瓶放入20 ℃恒溫搖床振蕩器中，250 r/min振蕩60 min。隨后，取出錐形瓶放入4 ℃冰箱15 min靜置。再將樣品倒入50 mL離心管中，8000 r/min進行離心。收集下層有機相進行下一步實驗，上層水相用二氯甲烷再萃取2次。然后將收集到的下層有機相置于SAFE裝置的滴液漏斗中，并在冷阱中加入液氮，將循環水和水浴鍋的水溫設為40 ℃，當系統的真空度達到1×10?6MPa時，緩慢打開滴液漏斗旋塞，在萃取的過程中保持樣品勻速滴下[14]。萃取完后，向萃取液中加入無水硫酸鈉置于4 ℃冰箱中12 h，過濾后通過旋轉蒸發儀濃縮至1.0 mL，待GC-MS分析。以上實驗重復3次。

1.2.3 儀器分析條件

1.2.3.1 TRACE1310-ISQ LT（GC-MS）條件 進樣口溫度250 ℃，載氣（He，體積分數99.999%）流速1.0 mL/min，分流比100:1。色譜柱類型：TG-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。升溫程序：初溫度40 ℃，保持2 min，以8 ℃/min升到70 ℃；以1.5 ℃/min升到160 ℃；再以8.0 ℃/min升到300 ℃。質譜條件：EI源，電子能量70 eV；離子源溫度250 ℃；傳輸線溫度280 ℃；質量掃描范圍m/z 35~450，全掃描模式。

1.2.3.2 氣相色譜-嗅聞儀條件 氣相色譜條件（GC）與GC-MS分析氣相條件相同；進樣量1.0 μL，樣品經進樣口解析后，經GC色譜柱分離后，分別進入FID檢測器和嗅聞檢測器，分流比為1:1；嗅聞儀條件：嗅聞口溫度200 ℃，傳輸線溫度250 ℃，氮氣輸出流量15 mL/min。

1.2.4 定性分析 采用NIST14譜庫檢索、標準品比對，并結合保留指數進行定性。

保留指數（retention index，RI）定性：在相同的色譜條件下，分別將樣品與正構烷烴（C6~C30）前后進樣進行分析，通過公式（2）計算出保留指數，并與文獻中報道的保留指數對比，將絕對值相差30以內的確定為同一化合物[15]。

式中：n和n+1分別為未知化合物流出前后正構烷烴碳原子數；t為未知化合物保留時間；tn和tn+1為相應正構烷烴的保留時間（tn

1.2.5 感官評價 選取14名具有1年以上感官評價經驗，健康，無鼻炎，無吸煙習慣的感官評價人員（8名女性，6名男性，年齡24~30歲）對花椒精油及水相副產物進行定量描述感官評價。要求感官評價小組給出各自的描述詞，并統計14名感官評價人員的描述詞，選出高頻的描述詞作為花椒精油和水相副產物的香味特征。經過小組討論，最終確認花椒精油及其水提物的香氣屬性為青香、椒麻、木香、油脂、酸味、甜香、哈喇味、清香，并依次分別選取了1-己醇、椒麻素、4-乙烯愈創木酚、2,4-癸二烯醛、丙酸、橙花醇、氧化豆油、薄荷醇做為參照物進行評價（評價標準如表1所示）。小組成員對每個香氣特征從1分（非常弱）~9分（非常強）進行香氣強度評分，每次評分重復3次。最后，對花椒精油、水提物的香氣強度評分結果進行擬合，得到其風味輪廓圖[16]。

表1 感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria

1.2.6 香氣活性化合物分析 香氣強度法：對5位有GC-O嗅聞經驗的嗅聞人員用標準物質進行嗅聞訓練，要求嗅聞人員在嗅聞過程中記錄香氣物質出現的時間、香氣特征。在嗅聞樣品時，首先進性樣品的多次嗅聞，篩選出3位以上人員聞到的香氣區域，以強度最大的香氣特征為最高分5分，其它香氣特征的強度相對該強度進行1~5分打分。

1.2.7 定量分析 采用內標法定量，通過樣品中各組分的峰面積與內標峰面積的比值和樣品中各組分濃度與內標濃度比值，求得各揮發性成分的含量。

1.3 數據處理

所有表格用Excel制作，雷達圖和柱形圖用Origin Pro 9.1（OriginLab Corporation, Northampton,MA, USA）繪制，香氣屬性和化合物相關性關系用XLstat software（2016版, Addinsoft, New York, NY,USA）軟件分析，熱圖聚類分析用TBtoolsa（2020.11.11版）軟件繪制。

2 結果與分析

2.1 水蒸氣蒸餾結果

由表2，在同樣的制備條件下，青花椒出油率（平均5.28%）明顯高于紅花椒（平均1.33%），約為紅花椒的4倍，其中，金陽青花椒出油率最高（5.47%）。

表2 水蒸氣蒸餾制備花椒精油的產率Table 2 Yields of essential oils of Zanthoxylum bungeanum pericarps prepared by steam distillation

2.2 花椒精油及水提物的感官評價輪廓圖

感官評價小組人員對四種花椒風味輪廓圖進行了分析，共篩選出8個香氣描述詞：青香、椒麻、木香、油脂、酸味、甜香、哈喇味，清香，如圖1所示。

由圖1可見，青花椒精油中的椒麻和青香占主導，紅花椒油除了青香和椒麻香，還有木香也比較突出。青花椒油與紅花椒油相比，青花椒油的椒麻香更強，紅花椒油的哈喇味和甜香更強；紅花椒水提物的木香、油脂香和甜香比青花椒的水提物強，而青花椒水提物的青香、酸味比紅花椒水提物的更強。整體看來，精油的青香、椒麻、和油脂味比水提物更強，水提物的甜香、酸味、和哈喇味比精油更突出。

圖1 花椒精油及水提物的感官評價結果Fig.1 Sensory evaluation results of the essential oils and water extracts of Zanthoxylum bungeanum pericarps

2.3 花椒精油、水提物的香氣成分的鑒定

2.3.1 花椒精油、水提物的揮發性成分定性分析通過直接進樣結合GC-MS鑒定4種花椒精油的揮發性成分，同時通過SAFE結合GC-MS鑒定水提物的揮發性成分，結果如表3所示。

如表3，4種花椒精油及水提物中共定性出186種揮發性物質，包括酯類，醛類，酮類，酸類，萜烯、半萜烯及其氧化物。其中漢陽青花椒、金陽青花椒、漢源紅花椒、武都紅花椒的精油中分別鑒定出47、46、63、60種揮發性物質，水提物中分別鑒定出63、62、100、53種物質。另外，精油中檢測到99種物質，花椒水提物中檢測到153種物質揮發性物質，其中有86種物質僅在水提物中被檢測到。可見，水提物中的化合物種類較豐富。

表3 花椒精油及水提物揮發性成分分析結果Table 3 Volatile substance analysis results of essential oils and water extracts of Zanthoxylum bungeanum pericarps

2.3.2 香氣活性物質分析 如表4，通過GC-O結合香氣強度法，在4種花椒精油和水相中共嗅聞到74種香氣活性物質。香氣活性物質主要分為以下三大類：呈果香、甜香的酯類；呈植物香、柑橘、檸檬等香氣的萜烯類；呈典型胡椒、椒麻味的萜烯類氧化物，如胡椒酮、芳樟醇氧化物等。其中精油中共嗅聞到57種物質，水提物中共嗅聞到68種。3-甲基-丁醛、乙酸異戊酯、4-甲基戊酸甲酯、反式檸檬烯、癸醛、紫蘇醛僅在精油中嗅聞到；（1S）-（-）-α-蒎烯、1,3-丁二醇二乙酸酯、4-異丙基-1-甲基環己-2-烯醇、（+）-異苧酮、檜柏酮、丁香醛D.、α-松油醇、芳樟醇氧化物、（3R,6R）-2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-吡喃-3-醇、乙酸苯乙酯、順式-氧化香芹酮、吲哚、（1S,5R）-乙酸桃金娘烯酯、檸檬烯二醇、香蘭素、4-甲氧基-苯甲酸、d-8-乙酰氧香芹艾菊酮僅在水提物中嗅聞到。酰氧香芹艾菊酮僅在水提物中嗅聞到。

表4 花椒精油及水提物的香氣活性物質嗅聞結果Table 4 Aroma-active compounds in essential oils and water extracts of Zanthoxylum bungeanum pericarps

2.4 花椒精油、水提物的揮發性成分定量分析

續表 3

續表 3

續表 3

續表 4

對花椒精油和水提物的揮發性成分進行定量分析發現，精油中的揮發性物質總量遠高于水提物。在青花椒的精油中，醇類和烯類物質含量最大，烯類物質含量最高，其次是醇類，在紅花椒精油中，除了醇類和烯類物質，酯類物質的含量也較大。在水提物中，青花椒和紅花椒的水提物，醇類物質的含量都最大，此外，紅花椒水提物中的酯類物質含量也較多。這說明，酯類物質含量的差異可能是造成紅花椒與青花椒精油和水提物香氣差異的原因。青花椒精油及水提物中含量最高的物質為芳樟醇、d-檸檬烯、檜烯、萜品烯-4-醇；紅花椒精油及水提物中含量最高的物質為芳樟醇、d-檸檬烯、乙酸芳樟酯、α-月桂烯。這與Yang[17]的報道一致。

烯類物質是花椒精油和水提物的重要揮發性化合物。由表3和圖2可知，烯類物質在精油中的相對含量遠大于水提物中，且紅花椒的精油及水提物中烯烴類物質的含量均高于青花椒。萜烯類物質有著共同的前體物質：異戊二烯基焦磷酸和3,3-二甲基烯丙基焦磷酸，其生物合成代謝途徑主要包括兩條[18]，一條是存在于胞質和內質網中的甲羥戊酸途徑，參與甾醇、倍半萜和三萜等次生代謝產物的生物合成；另一條是2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸途徑，主要參與單萜、二萜、類胡蘿卜素等的生物合成。檸檬烯、α-月桂烯、大牛兒烯D.、α-羅勒烯、檜烯、α-蒎烯等6個物質在花椒精油和水提物中含量較大，可能對花椒精油及其水提物的香氣有重要影響。陳海濤等[19]通過同時蒸餾萃取法提取炸花椒油中揮發性物質，相對含量較多的烯烴類化合物也包括檸檬烯、月桂烯、檜烯、β-水芹烯、反式-β-羅勒烯、γ-萜品烯、α-萜品烯。麻琳等[20]對青花椒、紅花椒、藤椒的果皮精油進行了分析，研究結果表明檸檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、β-月桂烯、β-羅勒烯、萜品油烯等烯烴類化合物是這3種花椒精油的主要成分。這些物質在本研究中不僅是精油的重要揮發性成分，也是水提物中的重要物質。另外，本研究中的大牛兒烯D在青花椒精油及水提物中含量也較高，這與花椒的品種、產地、采摘后貯藏加工、分析方法等多個因素有關[11]。

圖2 花椒精油及水提物中各類揮發性成分的總含量Fig.2 Total contents of volatile components in essentials oils and water extracts of Zanthoxylum bungeanum pericarps

4種花椒的精油和水提物中醇類物質的相對總含量僅低于烯烴類，醇類物質在水提物中的相對含量所占百分比大于其在精油中的含量，其中萜烯醇化合物在醇類物質相對含量大于99.80%。芳樟醇在所有樣品中相對含量最高。羅凱等[21]研究認為檸檬烯與芳樟醇的含量在一定程度上反映了花椒的品質和差異。雜環醇（E）-2,6-二甲基辛-3,7-二烯-2,6-二醇、芳樟醇氧化物、（3R, 6R）-2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-吡喃-3-醇、（3R, 6S）-2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-吡喃-3-醇等僅在水提物中檢測到。

酯類物質在紅花椒及青花椒精油中質量差異較大，紅花椒酯類物質的總含量及其所占質量百分比都大于青花椒，且水相中的酯類物質含量遠低于其在精油中的含量。4種精油中都含有的酯類物質有乙酸異丁酯、乙酸異戊酯、4-甲基戊酸甲酯、乙酸芳樟酯、乙酸松油酯、乙酸香葉酯、芳樟醇。乙酸芳樟酯含量最高，是花椒精油中重要的揮發性成分[17,21]，且其在紅花椒中相對含量（5228.96~5301.93 mg/L）約為青花椒（145.49~539.80 mg/L）相對含量的10倍。乙酸異丁酯、丙酸異丁酯、2-甲基戊酸甲酯、乙酸異戊酯、2-甲基丁基乙酸酯、乙酸-3-甲基-3-丁烯-1-醇酯、4-甲基戊酸甲酯等沸點較低的短鏈脂肪烴酯僅在油相中檢測到。雖然精油中的酯類遠多于水提物中的，但內酯類物質如丁內酯、5-甲基-2（5H）-呋喃酮、5,5-二甲基-2（5H）-呋喃酮、3-甲基-2（5H）-呋喃酮、5-乙基-2（5H）- 呋喃酮、5-乙烯基二氫-5-甲基-2（3H）-呋喃酮、γ-己內酯、二氫獼猴桃內酯僅在水提物中檢測到。這可能由于在水煮加熱過程中，會生產內酯類物質，內酯類物質主要呈甜香和焦糖香[22]，它的生成可能對水提物的甜香有重要貢獻。

此外，酮類、醛類和酸類在水相中的相對含量所占百分比大于油相。這是由于經過高溫水煮，萜烯類物質被氧化成萜烯酮或萜烯醛，而這類物質極性較大，更易溶于水。漢源紅花椒得到醛、酮類物質的相對總含量大于其它3種花椒。3-甲基-丁醛、戊醛、3-甲基-2-丁烯醛、己醛、（E）-2-己烯醛、庚醛等呈青香的短鏈脂肪醛在4種花椒精油中都檢測到，香蘭素、異香蘭素、1,3-二甲基十四烷醛等沸點較高的物質僅在水提物中檢測到。酸類物質僅在水提物中檢測到，一方面這可能由于酸在精油中濃度較小，峰被濃度較大的峰掩蓋；另一方面，酸極性較大，更易溶于水中。水提物中還檢測到了吲哚、順式依蘭油-4（15）-5-二烯、玫瑰呋喃、橙花醚、β-二氫瓊脂呋喃等物質。

花椒精油及水提物中的醇類、酯類、醛類、酮類化合物形成途徑主要有以下4條[18]：a. 兒茶素偶聯氧化形成鄰醌，鄰醌氧化氨基酸、醇、醛、類胡蘿卜素等形成多種香氣成分以及類胡蘿卜素氧化降解形成萜烯酮類等香氣物質；b. 脂肪酸過氧化降解生成不飽和脂肪族醇、醛類化合物；c. 氨基酸脫氨脫羧后形成相應醛，以及與糖類等發生美拉德反應，生成具有焦糖香氣的物質；d. 糖苷類香氣前驅體在糖苷類酶的作用下水解生成相應的醇類。

2.5 花椒精油、水提物的香氣屬性與香氣化合物的相關性分析

通過偏最小二乘法對水蒸氣蒸餾得到的花椒精油和水相的揮發性香氣成分和定量感官評價進行關聯分析[23]，結果如圖3所示，樣品、感官特征變量和揮發性成分變量都有較好的區分。漢源青花椒精油（HY-Q-EO）、金陽青花椒精油（JY-Q-EO）、漢源紅花椒精油（HY-H-EO）分布在第一維度的正半軸，金陽青花椒水提物（JY-Q-WE）、武都紅花椒水提物（WDH-WE）、漢源青花椒水提物（HY-Q-WE）、漢源紅花椒水提物（HY-H-WE）及武都紅花椒精油（WD-HEO）分部在第一維度的負半軸。因此花椒精油和水提物兩類樣品在第一維度上具有較好的區分，呈正向相關性。而武都紅花椒精油與漢源青花椒、漢源紅花椒、金陽青花椒精油有明顯區分，這與王思思等[24]的研究結果一致。由于武都紅花椒產地來源于甘肅，而另外3種花椒來源于四川，不同產區的花椒類別有顯著區別。武都紅花椒精油與其水相不能區分，且分布在第一維度負半軸，說明了武都紅花椒樣品萃取的精油樣品香氣與花椒水相之間的感官評價結果和香氣活性物質的含量差別不顯著。這與感官評價的結果一致，武都紅花椒精油及水相的感官輪廓相似，但精油強度大于水相。第二維度同樣花椒種類展現了較好的區分，其中漢源青花椒、金陽青花椒精油分布在第二維度正半軸，漢源紅花椒精油分布在第二維度負半軸，說明青花椒和紅花椒的精油有明顯區別。漢源紅花椒和武都紅花椒油在第三維度的正半軸，漢源青花椒和金陽青花椒精油在負半軸，且水相全分布在負半軸，同樣說明青花椒和紅花椒精油能較好地區分，水相和油相也能較好區分。此外，從圖3也能看出漢源青花椒和金陽青花椒精油的感官特征和香氣活性成分較接近，且具有較強的青香和椒麻味，而漢源紅花椒和武都紅花椒差別明顯，分別具有較強的油脂味、木香和清香。花椒蒸餾的水相整體具有較強的甜味。

圖3 精油和水提物的感官屬性與揮發性香氣成分的相關載荷結果Fig.3 Correlation load results between sensory attributes and aroma-active compounds in essential oils and water extracts of 4 Zanthoxylum bungeanum pericarps

根據香氣化合物與樣品的感官相關性分析結果，篩選對感官屬性有顯著貢獻（VIP≥1）的29種化合物的相關系數進行熱圖聚類分析[23]。結果如圖4所示，化合物對香氣屬性的貢獻分為3大類。其中芹艾菊酮（X101）、1,3-丁二醇二乙酸（X18）和α-松油醇（X61）3種化合物為一類，這3個化合物對甜味、清香、木香和油脂味呈顯著貢獻。其次，化合物（3R,6R）-2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-吡喃-3-醇（X65）、乙酸苯乙酯（X20）、4-（1-甲基乙基）-2-環己烯-1-酮（X95）、A-依蘭油烯（X163）、檸檬烯二環氧化物（X180）、香草酸甲酯（X38）、5-乙基-2（5H）-呋喃酮（X14）、順式-氧化香芹酮（X98）和（1S-順式）-1,2,3,5,6,8a-六氫-4,7-二甲基-1-（1-甲基乙基）-萘（X166）為第二類，對油脂味、甜香和哈喇味有重要貢獻。剩下的17個化合物（X95、X154、X142、 X49、X120、 X140、X58、 X158、X144、X75、X116、X124、 X27、 X97、 X153、 X7、X159）為第三類，對青香和椒麻味具有重要貢獻，其中癸醛（X120）、檜烯（X140）、萜品烯-4-醇（X58）、[4aR-（4aà,7à,8aá）]-十氫-4α-甲基-1-亞甲基-7-（1-甲基乙烯基）-萘（X158）、胡椒酮（X97）和反式石竹烯（X153）對青香和椒麻味貢獻較大。

圖4 感官特征和重要香氣活性成分（VIP≥1）的相關性熱圖分析Fig.4 Heat map analysis of the correlation between sensory characteristics and the important odorants（VIP≥1）

3 結論

本研究通過水蒸氣蒸餾提取漢源青花椒、金陽青花椒、漢源紅花椒、武都紅花椒4種花椒的精油，并收集水相提取物，首次對花椒水提物的揮發性成分及香氣活性成分進行分析。水蒸氣蒸餾青花椒的出油率約5.08%~5.47%，紅花椒出油約1.14%~1.52%；精油采用直接進樣結合GC-MS共鑒定出99種揮發性成分，水提物采用SAFE結合GC-MS首次鑒定出153種揮發性成分，其中86種僅在水提物中檢測到，并發現水提物中新增了萜烯醛、酮類、內酯類、酸類物質；青花椒精油及水提物中相對含量最高的物質為芳樟醇、D-檸檬烯、檜烯、萜品烯-4-醇；紅花椒精油及水提物中相對含量最高的物質為芳樟醇、D-檸檬烯、乙酸芳樟酯、A-月桂烯。酯類物質含量的差異可能是造成紅花椒與青花椒精油和水提物香氣差異的原因，并通過GC-O結合香氣強度分析，在精油中和水提物中分別嗅聞到57種和68種香氣活性物質；首次采用偏最小二乘法（PLSR）法將感官屬性與香氣活性化合物建立模型進行關聯，對花椒種類、精油和水提物有較好的區分，并找出對精油和水提物香氣輪廓影響較大的29種物質，其中芹艾菊酮、1,3-丁二醇二乙酸和α-松油醇對甜味、清香、木香和油脂味呈顯著貢獻；（3R,6R）-2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-吡喃-3-醇、乙酸苯乙酯、4-（1-甲基乙基）-2-環己烯-1-酮、A-依蘭油烯、檸檬烯二環氧化物、香草酸甲酯、5-乙基-2（5H）-呋喃酮、順式-氧化香芹酮和（1S-順式）-1,2,3,5,6,8a-六氫-4,7-二甲基-1-（1-甲基乙基）-萘為對油脂味、甜香和哈喇味有重要貢獻；癸醛、檜烯、萜品烯-4-醇、[4aR-（4aà,7à,8aá）]-十氫-4α-甲基-1-亞甲基-7-（1-甲基乙烯基）-萘、胡椒酮、反式石竹烯對青香和椒麻味具有重要貢獻。

花椒水提物作為花椒精油的副產物不僅有一定的椒麻味且還有較強的甜味和酸味，同時經過水提后大量活性成分溶解在水相中，具有一定的食用及藥用價值。同時，不同種類、不同產地花椒的水蒸氣蒸餾后水提物存在明顯差異，其功能性成分及香氣特征具有顯著區別。本文為花椒精油及其副產物的應用提供了香氣應用的理論依據，花椒水提物中的功能性成分和香氣特征之間的呈香機理值得進一步研究。