基于刺之多寡藤椒品系的果實揮發性成分比較分析

王麗華，甘 君，陳善波，王 莎，金銀春，楊柳璐，羅德智，羅成榮，陳 劉，楊曉蓉，吳 斌

（1.四川省林業科學研究院，四川 成都 610081；2.四川省花椒工程技術研究中心，四川 成都 610081；3.鄰水縣萬峰山國有林場，四川 鄰水 635303；4.丹棱縣旺源農業發展有限公司，四川 丹棱 620200）

藤椒為蕓香科（Rutaceae）花椒屬（Zanthoxylum）竹葉花椒（Zanthoxylum armatumDC.）中的栽培品種，是集香料、調料、油料、醫用等為一體的特色經濟林樹種。藤椒具有口味清爽、香味濃郁、麻味綿長、回味不苦等特點，作為花椒中的一枝新秀，比青花椒更受川菜的青睞，其系列產品逐漸被更多的食客接受和喜愛[1-4]。同時，藤椒還具有抗菌、消炎、鎮痛等作用，現廣泛用于中醫藥的研究和產品開發，具有廣闊的發展前景[5-9]。

目前，生產中廣泛栽培的常規藤椒為實生多刺品種，其主干、枝條及葉片均密生皮刺，皮刺的特殊性導致其果實采摘主要依靠人工，費時費力勞動強度大，且容易扎傷，而花椒機械化采摘技術目前在生產中應用尚不成熟，導致藤椒種植比較效益相對較低，阻礙了產業發展，影響了椒農的種植積極性。因此，培育少刺藤椒新材料成為解決果實采收難、采摘成本高等突出生產問題的主要途徑之一。項目組通過多年的持續研究，培育出了葉片及葉軸均為無刺，枝條皮刺小、數量少、刺間距大，且豐產的少刺藤椒優良品系[3]。

揮發性化學成分是植物體內的次生代謝物，為多種類型化合物的總稱，又稱為揮發油，在楠木、西南樺、龍腦樟、花椒等樹種中研究較多[10-14]。揮發油是藤椒重要的生物活性組分之一，也是藤椒果實香氣和特殊風味的主要成分來源[7]。近年來，國內對于無刺或少刺花椒的研究主要集中在種質資源收集與利用、栽培與繁育等方面[15-18]，對常規藤椒在果實揮發油含量、酰胺類物質組分等方面已開展了相關研究[19-21]，但對于少刺藤椒品系果實揮發性成分的研究未見報道。本研究采用GC-MS對少刺藤椒優良品系鮮椒果實揮發性物質進行定性、定量分析，揭示基于刺的多寡不同品系藤椒在果實揮發油含量、揮發性主要成分及其相對含量方面的差異，為少刺藤椒新品種的創制及應用推廣提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為商品成熟期（6月下旬—7月上旬）的藤椒新鮮果實，所有樣品均采自于綿陽市鹽亭縣，YTCJ1和YTCJ2為選育的少刺藤椒優良品系，CK為常規藤椒（多刺）。藤椒鮮果采集后，加冰袋放入泡沫盒中帶回實驗室。

1.2 儀器和試劑

HP 6890/5973 GC-MS色譜-質譜聯用儀，美國惠普科技有限公司；水蒸氣蒸餾裝置（包括電熱煲、三口圓底燒瓶、攪拌器、鐵架臺、溫度計、磨口錐形燒瓶、牛角塞、25 mL直型冷凝管等），蒸餾水，自備。

1.3 試驗方法

揮發油含量采用水蒸氣蒸餾法；揮發性成分及相對含量采用無水乙醇萃取、氣質聯用分析法，參照《化學試劑 氣相色譜法通則標準》（GB/T 9722—2006）和《質譜分析方法通則》（GB/T 6041—2020）執行[22-23]。

1.3.1 揮發油含量測定

取100 g鮮藤椒果實（含種子），采用粉碎機打碎，放入三口圓底燒瓶內，再加入300 mL蒸餾水，置于水蒸氣蒸餾裝置中蒸餾1 h。錐形瓶收集的蒸餾出液體出現明顯的分層，上層為無色透明的油相，下層為水相，用分液漏斗分離上層餾出液，待冷卻至室溫后，測定揮發油體積，精確至0.01 mL。

1.3.2 揮發性成分及相對含量測定

氣相色譜條件：色譜柱為HP-5MS 5 % Phenyl Methyl Siloxane（30 m×0.25 mm×0.25 μm，100%聚乙二醇固定相）彈性石英毛細管柱；程序升溫，起始柱溫60 ℃，保持1 min，以6 ℃/min升至120 ℃；然后以10 ℃/min升溫至280 ℃，保持10 min；FID檢測器溫度290 ℃，汽化室溫度為270 ℃；載氣為高純氮氣（純度99.999%），載氣流量為1.8 mL/min；進樣口溫度250 ℃，線速度31 cm/s，分流比25∶1。

質譜條件：EI離子源，離子源溫度220 ℃，電子能量70 eV，掃描范圍35～500 m/z。得到的質譜數據用NIST05版標準譜庫自動檢索和匹配，確定揮發油的化學成分。采用峰面積歸一化法進行揮發性成分的定量分析，計算各組分在揮發油中的相對百分含量。

1.4 數據處理

利用Excel 2010軟件對所得數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 揮發油含量比較

由表1可知，不同品系藤椒果實揮發油含量存在一定差異，揮發油含量范圍為2.80～3.20 mL·100g-1，YTCJ1和YTCJ2揮發油含量均高于CK，揮發油含量提高14.28%。由此可見，選育的少刺藤椒優良品系在皮刺減少的情況下，果實總揮發油含量并未隨之減少，具有比常規藤椒略高的揮發油含量。

表1 不同品系藤椒果實揮發油含量Table 1 Fruit volatile oil content in different strains of Z.armatum DC.

2.2 揮發性GC-MS總離子流圖比較

藤椒果實揮發性成分總離子流圖見圖1～3。結果表明，3個不同品系藤椒果實揮發性成分出峰時間較為集中，主要集中在前32 min出峰，說明藤椒揮發油中沸點較低的成分占比較大，這也為藤椒風味物質系列產品的合理開發利用提供了研究基礎。

圖1 YTCJ1揮發性成分GC-MS總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion flow diagram of volatile components in YTCJ1

圖2 YTCJ2揮發性成分GC-MS總離子流圖Fig.2 GC-MS total ion flow diagram of volatile components in YTCJ2

圖3 CK揮發性成分GC-MS總離子流圖Fig.3 GC-MS total ion flow diagram of volatile components in CK

2.3 揮發性成分分析

少刺藤椒和常規藤椒果實揮發性成分及相對含量見表2。不同品系藤椒鑒定出的成分峰面積之和均占其揮發性成分總峰面積的99.99%以上，3個品系的藤椒共鑒定出54種成分，其中：YTCJ1鑒定出揮發性成分49種，相對含量大于1.00%的揮發性物質有12種，按相對含量從高到低依次為芳樟醇（35.41%）、檸檬烯（18.34%）、側柏烯（12.33%）、月桂烯（4.30%）、奎寧酸（3.93%）、泡桐素（3.00%）、亞油酸乙酯（2.18%）、亞麻酸乙酯（2.06%）、硼酸（1.78%）、α-亞麻酸（1.72%）、大根香葉烯（1.71%）、苦味素（1.94%）；YTCJ2鑒定出揮發性成分33種，相對含量大于1.00%的揮發性成分有12種，按相對含量從高到低依次為芳樟醇（24.76%）、桉油精（17.88%）、側柏烯（14.71%）、檸檬烯（14.06%）、α-松油醇（4.39%）、月桂烯（3.23%）、硼酸（2.53%）、α-蒎烯（2.06%）、亞油酸乙酯（2.04%）、亞麻酸乙酯（1.95%）、苦味素（1.85%）、α-亞麻酸（1.17%）；CK鑒定出揮發性成分41種，相對含量大于1.00%的揮發性成分有12種，按相對含量從高到低依次為芳樟醇（33.64%）、檸檬烯（14.19%）、側柏烯（12.00%）、1,8-桉葉素（9.86%）、月桂烯（3.36%）、奎寧酸（2.81%）、亞麻酸乙酯（2.35%）、亞油酸乙酯（2.32%）、硼酸（1.82%）、苦味素（1.71%）、α-亞麻酸（1.5%）、大根香葉烯（1.29%）。由此可見，YTCJ1揮發性成分中的芳樟醇、檸檬烯、側柏烯和月桂烯相對含量均高于CK，比CK分別提高5.26%、29.24%、2.75%和27.98%；YTCJ2揮發性成分中的桉油精為特有物質，為17.88%。

表2 3個不同品系藤椒果實揮發性成分及其相對含量?Table 2 Volatile composition and relative content in three different strains fruit of Z.armatum DC.

續表2Continuation of table 2

3個不同品系藤椒果實鑒定出共有揮發性成分27種，主要為醇類和烯烴類化合物，分別為α-崖柏烯（0.17%～0.22%）、α-蒎烯（0.44%～2.06%）、側柏烯（12.00%～14.71%）、β-蒎烯（0.49%～0.80%）、月桂烯（3.23%～4.30%）、檸檬烯（14.06%～18.34%）、β-羅勒烯（0.44%～0.91%）、反式香檜烯水合物（0.63%～0.65%）、芳樟醇（24.76%～35.41%）、十六十八醇（0.15%～0.36%）、桃金娘醇（0.13%～0.52%）、α-松油醇（0.35%～4.39%）、β-石竹烯（0.30%～0.82%）、大根香葉烯（0.98%～1.71%）、二環大根香葉烯（0.36%～0.84%）、波旁醇（0.14%～0.32%）、奎寧酸（0.57%～2.81%）、棕櫚酸（0.11%～0.38%）、9-十六碳烯酸乙酯（0.12%～0.33%）、棕櫚酸乙酯（0.21%～0.44%）、油酸（0.25%～0.29%）、植醇（0.74%～0.84%）、α-亞麻酸（1.17%～1.72%）、亞油酸乙酯（2.04%～2.32%）、亞麻酸乙酯（1.95%～2.35%）、硼酸（1.78%～2.53%）、苦味素（1.71%～1.94%）。共有成分中，各成分間的相對含量差異較大，其中芳樟醇、檸檬烯和側柏烯這3種共有成分的峰面積之和分別占YTCJ1、YTCJ2和CK揮發性成分總峰面積的66.08%、53.53%和59.83%，均達到其總峰面積的一半以上，進一步說明了芳樟醇、檸檬烯和側柏烯是藤椒果實的主要揮發性成分。

鑒定出的54種藤椒果實揮發性化學成分，包括醇類、烯烴類、羧酸類、酮類、醛類和木脂素類等化合物，不同品系藤椒果實揮發性成分及含量差異較大。與CK相比，YTCJ1鑒定出9種特有化學成分，分別為泡桐素（3.00%）、芝麻素（0.31%）、N-甲基-L-脯氨酸（0.26%）、α-異松油烯（0.16%）、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚（0.13%）、雙環烯（0.12%）、薄荷酮（0.09%）、香茅醇（0.06%）和欖香醇（0.06%），9種成分的峰面積之和占YTCJ1揮發性成分總峰面積的4.19%；YTCJ2鑒定出2種特有化學成分，分別為桉油精（17.88%）、水菖蒲烯（0.40%），2種成分的峰面積之和占YTCJ2揮發性成分總峰面積的18.28%；CK鑒定出1,8-桉葉素（9.86%）1種特有化學成分。

3 結 論

1）本研究通過對不同品系藤椒鮮果果實揮發油含量分析，結果表明，少刺藤椒YTCJ1和YTCJ2的揮發油含量均為3.20 mL·100g-1，比CK提高14.28%。對以揮發油含量作為品質評判標準的藤椒來說，選育出的少刺藤椒優良品系在皮刺減少的情況下，果實總揮發油含量并未隨之減少，具有比常規藤椒略高的揮發油含量，具有推廣的物質基礎。

2）3個品系藤椒揮發性成分總離子流出峰時間主要集中在前32 min，說明藤椒揮發油中沸點較低的成分占比較大。

3）3個品系的藤椒共鑒定出54種揮發性成分，其中YTCJ1鑒定出49種，YTCJ2鑒定出33種，CK鑒定出41種，三者相對含量大于1.00%的揮發性成分均為12種；3個品系的藤椒鑒定出共有成分27種，主要為醇類、烯烴類等化合物，其中芳樟醇、檸檬烯、側柏烯3種成分的峰面積之和分別占YTCJ1、YTCJ2和CK揮發油成分總峰面積的66.08%、53.53%和59.83%，是藤椒果實揮發性物質的主要成分。

4）YTCJ1鑒定出9種特有化學成分，分別為泡桐素（3.00%）、芝麻素（0.31%）、N-甲基-L-脯氨酸（0.26%）、α-異松油烯（0.16%）、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚（0.13%）、雙環烯（0.12%）、薄荷酮（0.09%）、香茅醇（0.06%）和欖香醇（0.06%），9種成分的峰面積之和占YTCJ1揮發性成分總峰面積的4.19%；YTCJ2鑒定出2種特有化學成分，分別為桉油精（17.88%）、水菖蒲烯（0.40%），2種成分的峰面積之和占YTCJ2揮發性成分總峰面積的18.28%；CK鑒定出1,8-桉葉素（9.86%）1種特有化學成分。

4 討 論

花椒作為香辛植物，含有包括揮發油、酰胺類物質、生物堿、香豆素和脂肪酸等多種風味成分，體現其“香”味的成分主要為揮發油[24-27]。揮發油含量是評價花椒內在品質的重要指標之一，在花椒產品分級和銷售中具有重要作用。藤椒因其特殊的麻香味在竹葉花椒中獨樹一幟，以鮮藤椒為原材料生產的保鮮藤椒、藤椒油及藤椒風味零食等產品廣受市場青睞，因此，揮發油含量的高低直接影響藤椒品質、風味及生產成本。趙志峰等[19]通過對藤椒揮發性成分分析，揮發性成分總離子流圖的出峰時間主要在前34 min，共鑒定出主要化學成分有27種，其中主要成分為芳樟醇（52.17%）、檸檬烯（18.87%）、檜烯（11.88%）、月桂烯（3.88%）、大根香葉烯（1.26%）和β-石竹烯（1.17%）。祝磊等[21]通過對不同形態商品藤椒揮發性成分分析，結果表明，鮮藤椒風味最佳，保鮮藤椒次之，干藤椒再次之，褐變藤椒最差，4種藤椒揮發性成分總離子流圖的出峰時間主要集中在前30 min，共鑒定出42種化合物，主要為芳樟醇、檸檬烯、檜烯、β-水芹烯等烯烴類與醇類化合物，且以芳樟醇含量最高。本研究藤椒果實揮發性成分以芳樟醇、檸檬烯為主，且芳樟醇相對含量最高，與上述研究結果一致，也與竹葉花椒[28]的相關研究結果近似。本研究芳樟醇相對含量、主要揮發性成分種類及含量與前人研究結果存在一定差異，這可能與藤椒品種特性、生長環境、栽培管理方式以及揮發性成分提取方法有關。蔣燕等[29]采用不同方法提取冷榨藤椒油樹脂發現，以超聲波輔助提取得到的成分種類最多，其特征風味成分的相對含量也最高（檸檬烯4.52%，芳樟醇63.07%），水浴次之，微波提取的成分種類及相對含量均最低。胡強等[30]采用頂空-氣相色譜-質譜法對兩種生產工藝藤椒油產品的揮發性成分進行分析，傳統油浸法提取的藤椒油產品中特有揮發性成分有6種，超臨界-CO2-萃取法提取的藤椒油產品特有的揮發性成分有11種。

芳樟醇、檸檬烯、側柏烯和月桂烯均屬于單萜類化合物，其中芳樟醇是花椒中重要的香味物質之一，具有濃青帶甜的木青氣息、花香、木香、果香，香氣柔和、清揚透發，檸檬烯具有果香、有類似檸檬的香味，側柏烯具有木香的特點，月桂烯具有蠟香、青香、木香、果香等香味[31]。本研究中，不同品系藤椒果實揮發性成分及相對含量差異較大，YTCJ1揮發性成分中芳樟醇、檸檬烯、側柏烯和月桂烯相對含量較CK分別提高5.26%、29.24%、2.75%和27.98%，且鑒定出9種特有化學成分。桉油精屬于單萜類化合物，味辛冷，有與樟腦相似的氣味，具有解熱、消炎、抗菌、鎮痛等作用，YTCJ2鑒定出2種特有化學成分且桉油精含量高達17.88%。本研究發現少刺藤椒果實揮發性成分的種類和含量與常規藤椒存在一定差異，這可能與品種特性、不同砧木多次嫁接的種質創制方法有關，下一步將擴大篩選范圍對不同區域、不同砧穗組合藤椒果實揮發性成分種類及含量進行研究。同時，基于已選育出的2個少刺藤椒品系的揮發油成分種類及含量，也為下一步以藤椒風味物質衍生產品研發為目標的藤椒定向選育及培育提供方向。