胡椒叶片挥发性成分HS—SPME—GC/MS分析

范睿　郝朝运　秦晓威　徐飞　邬华松

摘 要 以胡椒属种质蒌叶、墨西哥胡椒、假荜拔为材料，利用顶空固相微萃取-气相色谱和质谱联用（HS-SPME-GC/MS）技术测定3种种质叶片中的挥发性成分及用面积归一法计算其相对含量。结果表明：鉴定出蒌叶、墨西哥胡椒、假荜拔的挥发性成分59种，其中从蒌叶中共鉴定出挥发性成分36种，其含量较高的有安息香醛、荜澄茄油烯和β-石竹烯，相对含量分别为23.56%、9.36%和8.54%；从墨西哥胡椒中鉴定出挥发性成分18种，其中含量较高的有肉桂醛、萜品烯和萜品油烯，相对含量分别为77.98%、5.88%和5.11%；而假荜菝叶片挥发性成分有25种，含量较高的有β-石竹烯、罗勒烯和芳樟醇。挥发性成分的种类在3种胡椒属种质中都不相同，总的相对百分含量也不同，说明不同的种质，叶片挥发性成分有一定的差异。

关键词 胡椒叶片；挥发性成分；GC-MS

中图分类号 O657；R284 文献标识码 A

Analysis of Volatile Constituents of Black Pepper（Piper nigrum L.）

Leaves by HS-SPME-GC/MS

FAN Rui1，2， HAO Chaoyun1，3， QIN Xiaowei1，2， XU Fei1，3， WU Huasong1，2，3 *

1 Spice and Beverage Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Wanning， Hainan 571533， China

2 Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops， Ministry of Agriculture， Wanning， Hainan，

571533， China

3 Hainan Provincial Key Laboratory of Genetic Improvement and Quality Regulation for Tropical Spice and Beverage Crops，

Wanning， Hainan 571533， China

Abstract The volatile constituents of black pepper leaves from P. betle， P. auritum， P. retrofractum were analyzed by HS-SPME-GC/MS， and the relative contents were determined by normalization of area. A total of 59 volatile components from three kinds of black pepper were identified. 36 constituents were identified from the leaves of P. betle and the most abundant three were 3-Nitrostyrene， Cubebene and β-Caryophyllene and the relative contents were 23.56%， 9.36% and 8.54%， respectively. Eighteen constituents were identified from the leaves of P. auritum and the most abundant three were Cinnamaldehyde， terpinene and Terpinolene and the relative contents was 77.98%， 5.88% and 5.11%， respectively. The volatile components in P. retrofractum were mainly β-Caryophyllene， Ocimene and Linalool. The types and total relative content of the volatile components in the black pepper were different， which indicating that there were some differences in chemical composition among different varieties. The experiment method of HS-SPME with GC/MS could accurately reflect the volatile components in black pepper. The study may provide a theoretical basis for the further development and utilization of the Piper L.

Key words Black pepper leaves； Volatile constituents； GC-MS

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.12.027

胡椒属（Piper L.）为胡椒科（Piperaceae）重要的泛热带组成成分，约有2000个植物种类，胡椒属含有许多香料作物和民族植物种类。以素有“香料之王”美誉的胡椒（P. nigrum）为例，既是世界最重要的香辛作物之一，又具有药用价值和工业利用价值，在医学领域可被用作健胃剂、解热剂和支气管粘膜刺激剂等[1-2]，在食品工业上也可用作抗氧化剂、防腐剂和保鲜剂[3]。蒌叶（P. betle）也是我国南方常见的药用植物，在《本草纲目》、《中药大辞典》和《本草纲目拾遗》中均有记载，蒌叶根、子、叶皆可入药，具有祛风散寒、行气化痰、消肿止痒之功效。民间用于治疗风寒咳嗽、支气管哮喘、风湿骨痛、胃寒痛、妊娠水肿、牙痛等，外用治皮肤湿疹、脚癣[4-5]。在海南的南部，咀嚼蒌叶和槟榔是一种习俗，具有抑菌护齿的作用。有关蒌叶挥发油成分、化学成分和营养成分已有一些文献报道[4-7]，此外，假荜菝（P. retrofractum）、墨西哥胡椒（P. auritum）、石南藤（P. wallichii）、卡瓦胡椒（P. methysticum）和岩椒（P. pubicatulum）等许多种类也具有一定的经济价值。

目前，国内白胡椒与黑胡椒药用成分的提取和研究较多[8-11]，但鲜见对胡椒属叶片香气成分研究的报道，本研究采用HS-SPME（顶空固相微萃取）技术和GC/MS（气质联用仪）技术分析了胡椒属3种植物叶片的香气成分，从色谱图中鉴定出成分，并在质谱库中查找结果，鉴定出的结果有利于胡椒属植物的进一步开发利用。因此，对胡椒属叶片香气成分研究分析对于胡椒资源的研究与开发有着重要的意义。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验时间、地点 实验于2013年8月1～20日在中国热带农业科学院香料饮料研究所产品加工分析检测室进行。

1.1.2 植物材料 胡椒鲜叶于2013年8月采自农业部万宁胡椒种质资源圃，所选材料为蒌叶、墨西哥胡椒和假荜拔种质的成熟叶。

1.1.3 仪器与试剂 AL104电子天平，上海梅特勒-托利多仪器有限公司；7890A/5975C GC/MS联用仪，美国安捷伦公司；SPME手动进样手柄，美国安捷伦公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头，美国安捷伦公司。

1.2 方法

1.2.1 SPME取样 先将首次使用的固相微萃取的萃取纤维头在气相色谱的进样口老化，老化温度为250℃，老化时间为30 min。取1 g胡椒种质叶片置于15 mL密封顶空样品瓶中，在60 ℃水浴中用固相微萃取纤维头50/30 μm DVB/CAR/PDMS顶空萃取30 min，然后在250 ℃条件下解吸8 min进样。

1.2.2 GC/MS分析 气相色谱条件：色谱柱为HP-5MS 5% Phenyl Methyl Siloxane（30 m×0.25 mm×0.25 μm）弹性石英毛细管柱；柱初始温度50 ℃，以10 ℃/min升温至85 ℃，然后以2 ℃/min升温至100 ℃，以8 ℃/min升温至140 ℃，以6 ℃/min升温至200 ℃，以15 ℃/min升温至280 ℃；汽化室温度250 ℃；载气为高纯氦气（99.999%），载气流量1.0 mL/min。

质谱条件：离子源为EI源；电离电压70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃，进样口温度为250 ℃。

1.2.3 定性和定量分析 将气相色谱-质谱联用分析得到的质谱图利用计算机质谱Nist08.L数据库检索，同时根据文献[12-15]进行定性；然后将胡椒化合物各组分的相对含量根据色谱图按峰面积归一化法计算。

2 结果与分析

按上述试验条件进行测定，其在EI模式下的气相色谱-质谱总离子流图如图1～3所示。采用计算机检索和人工解析各峰相应的质谱图，共鉴定出 59种化合物，定性结果及相对含量见表1。

2.1 3种胡椒挥发性化合物的分类

经GC/MS分析，测得蒌叶共有挥发性化合物成分36种，相对含量占总挥发性物质的92.52%；墨西哥胡椒有18种，相对含量为 99.23%；假荜菝有25种，相对含量为85.77%。由此可见，不同胡椒种质其挥发物的组分之间差异明显，将鉴定出的3种胡椒的挥发性成分划分为烃类、醇类、醛类、酮类、酯类和酸类共6 类化合物，各类的组分及含量如图4所示。由图4可知，蒌叶中烃类化合物的组分最多，有20种，相对含量仅为46.98%；醛类化合物组分较少，有5种化合物，但相对含量达24.67%；酯类化合物的组分有3种，而相对含量仅有5.11%。与蒌叶不同，墨西哥胡椒中醛类化合物的相对含量最高，其次是烃类化合物，相对含量在1.00%以上的组分均不到总数的一半。假荜菝中烃类化合物的组分和含量最高，其次是烃类化合物，在25种化合物中相对含量在1.00%以上的组分有13种，相对含量达80.44%。总之，在3种胡椒的挥发物中，烃类和醛类这2种化合物的组分和相对含量均占有绝大部分的比例。

2.2 3种胡椒主要挥发性成分的比较

3种胡椒的主要挥发性成分及相对含量见表1，其中列出了3种胡椒种质中的化合物名称、分子式及相对含量。由表1可知，3种胡椒含有共有的化合物仅4种，为β-石竹烯、α-石竹烯、月桂烯、大牛儿烯D，而且其含量有较大的差异。安息香醛、荜澄茄油烯这2种化合物相对含量为32.92%，是蒌叶的主要香气成分；肉桂醛是构成墨西哥胡椒的主要香气成分，相对含量达到77.98%；假荜菝的主要香气成分为β-石竹烯、芳樟醇、罗勒烯3种化合物，它们的相对含量为47.94%。此外，均有其独有的化合物成分，如荜澄茄油烯、β-反式罗勒烯等。

3 讨论与结论

风味成分分析方法有很多种，如溶剂萃取、蒸馏萃取和固相微萃取等。其中，固相微萃取技术（solid phase micro-extraction，SPME）属于非溶剂型萃取法，是一种新的采样技术，其装置简单、操作方便，能与其他分析仪器联用，对挥发性和半挥发性的有机物进行分析测定。目前，研究者多采用HS-SPME结合GC-MS技术对食品、香料等风味品质进行快速检测。如汪立平等[16]采用该技术建立了快速测定苹果酒中香气物质的方法；李宁等[17]应用固相微萃取法采用3种不同萃取纤维，结合气相色谱-质谱联用技术分析测定一种国外奶味香精中的挥发性成分共51种，其中该种奶味香精的主要组成成分酯类、醛酮类和内酯类化合物的含量最高。可见，固相微萃取技术已在环保[18]、食品[19]、香料[20]等领域得到广泛应用，并取得良好的效果。本研究采用HS-SPME-GC-MS技术对胡椒属不同种质的挥发性成分，鉴定出挥发性成分59种，主要成分为烃类、醇类、醛类。同时采用GC-MS分析其化合物，结果发现，蒌叶、墨西哥胡椒、假荜菝3种不同胡椒种质叶片的主要化合物成分为石竹烯，这和张水平等[21]对胡椒精油进行GC-MS分析的结果一致，石竹烯在果与叶中含量最高，具有较强辛辣气味，是胡椒特殊辛辣风味主要的来源；β-石竹烯对动物具有抗炎作用，而且有一定的镇静作用，具有抗肿瘤的活性[21]，属于天然等同香料和人造香料，在丁香叶和茎、肉桂叶中均有报道[22]。假荜菝含有的罗勒烯具有草香、花香并伴有橙花油气息，可用于多种日化香精配方中。墨西哥胡椒中含有的萜品油烯呈芳香的松木香气，微带甜的柑橘风味；另外，发现肉桂醛的相对含量在墨西哥胡椒中非常高，达到77.98%，肉桂醛是传统中药肉桂挥发油中的主要成分，有特殊的肉桂香味，已被美国食品和药物管理局批准为一个安全的食品级化学品[23]，天然存在于斯里兰卡肉桂油、桂皮油、风信子油和玫瑰油等精油中[24]。具有解热、镇痛、抗菌、抗病毒等[25-26]丰富的药理作用，且毒副作用低。近年来已经发现肉桂醛具有抗肿瘤和抗突变[27]作用，肉桂醛抗肿瘤活性的研究越来越引起人们广泛关注。

胡椒瘟病由辣椒疫霉菌（Phytophthora capsici）侵染引起的，胡椒主栽品种抗瘟病能力差，已成为威胁其产业持续健康发展的关键问题[28]。通过长期抗病性鉴定研究，发现墨西哥胡椒是高抗胡椒瘟种质，同时本研究也发现墨西哥胡椒中叶片中含有的大量肉桂醛，有研究表明肉桂醛作用下辣椒疫霉菌丝的径向生长、辣椒疫霉孢子的萌发与活力、辣椒疫霉孢子内活性氧（Ros）含量和 NADPH 氧化酶基因（nox）的表达以及外援Ros清除剂谷胱甘肽（GSH）存在下肉桂醛对辣椒疫霉孢子生长产生了影响[29]，推测肉桂醛可能与墨西哥胡椒的抗病性有关系，但具体机制还需进一步研究，这为胡椒瘟病的研究提供了新思路。胡椒叶片的挥发性成分中不仅含有可以用作香精香料的原料成分，而且含有具生物活性的萜类成分，该研究对于胡椒属种质叶片的综合利用、产品开发具有重要意义。

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