不同产地红花椒挥发油化学成分的比较研究

陈光静 阚建全 李 建 石开武 张 艺

（西南大学食品科学学院1，重庆 400715）

（农业部农产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室（重庆）2，重庆 400715）

（重庆和信农业发展有限公司3，重庆 409800）

不同产地红花椒挥发油化学成分的比较研究

陈光静1，2阚建全1，2李 建3石开武3张 艺1，2

（西南大学食品科学学院1，重庆 400715）

（农业部农产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室（重庆）2，重庆 400715）

（重庆和信农业发展有限公司3，重庆 409800）

采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）仪、以正癸烷为内标，对8个不同产地红花椒挥发油的组成进行了分析，并比较了不同产地红花椒挥发油含量和组成的差异。研究结果表明：不同产地红花椒挥发油差异较大，样品间挥发油组分不同，相同组分间其含量差异也较大；8个不同产地样品的挥发油含量范围为1.64～5.89 mL／100 g；共鉴定出64种化学组分，包括39种烃类、11种醇类、8种酯类、3种醛类和3种酮类，其共有组分数21个，共有组分含量间存在较大差异；非共有组分的含量都比较低，非共有组分中含量占总含量百分比大于1%的较少；样品间主要成分也有所差异，共有组分中的主要成分是柠檬烯、月桂烯和桉树醇。红花椒挥发油含量和组分间的差异决定了样品间香气和品质的差异，可将不同红花椒挥发油含量和组分的差异作为鉴别产地的指标。

红花椒 挥发油 产地 气相色谱-质谱联用

花椒是芸香科落叶灌木植物花椒（Zanthoxy lumbungeanum Maxim.）的干燥成熟果皮，主要包括青花椒（Zmnthoxylum schinifolium Sieb.et Zucc.）和红花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxim.），是我国传统的调味香料和药用植物，可散发出浓烈芳香，味辛、麻、辣，能散寒祛湿。花椒挥发油是从其果皮中提取的易挥发性成分，是评价花椒香气强度和品质的主要指标。花椒挥发油含烯烃、醇类、酮类和酯类等化学物质［1-3］。相关研究表明，花椒果皮中挥发油质量分数一般为2%～5%，主要成分为单萜类物质如桧烯、月桂烯、柠檬烯和烃类物质的含氧化合物如桉树醇、芳樟醇［4-10］。不同产地和品种干花椒果皮中挥发油含量和组分差异较大，这是造成不同花椒香气和品质差异的主要原因。

花椒挥发油的提取方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、超声波提取法、微波提取法、超临界CO2萃取、超声雾化顶空单滴微萃取法等［11-15］。不同提取方法所提取的花椒挥发油中各组分的相对含量差异较大，但挥发油组分差异较小。上述提取方法中，水蒸气蒸馏法因其成本低廉、原料用量较少、操作简单，是最为普遍的花椒挥发油提取方法。目前，对青花椒挥发油的研究报道很多［16-19］，但对四川、甘肃、陕西3个红花椒主产地的地方品种所含挥发油的含量及其化学成分差异的研究还鲜见报道。因此，本研究拟采用水蒸气蒸馏法提取测定不同产地的红花椒挥发油含量，并用气相色谱-质谱（GC-MS）方法对各挥发油的组成成分进行分析鉴定，从而比较不同产地红花椒挥发油的差异，进一步全面了解红花椒挥发油的组成成分，为红花椒品质鉴定提供依据，以便进一步完善花椒挥发油的指纹图谱库。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干红花椒：采集新鲜花椒果实，放入恒温鼓风干燥箱中于45℃烘干至壳籽分离，取果皮为实验样品，样品产地及编号见表1；正癸烷标准品（Decane，纯度≥99.9%）：美国Sigma公司。

表1 红花椒样品编号及产地

1.2 仪器与设备

QP 2010型气相色谱-质谱联用仪（配有EI离子源及GC-MS solution 2.50工作站）：日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 红花椒挥发油的测定

采用水蒸气蒸馏法进行提取。将干红花椒粉碎过40目筛，准确称取20 g，置于500 mL平底烧瓶中，加入300 mL蒸馏水，加热蒸馏4 h。收集蒸馏所得的挥发油，同时加入4 g无水硫酸钠干燥脱水，过滤后得到的淡黄色透明液体即为花椒挥发油，测定所得挥发油的体积［20］。

1.3.2 红花椒挥发油组成分成分的分析

准确称取30μL提取的红花椒挥发油，加入0.3 mL正癸烷（0.01 g／mL）作为内标物，用无水乙醇定容至10 mL，用于GC-MS分析。

1.3.3 GC-MS分析条件

色谱条件：色谱柱为DB-5MS石英毛细柱（30 m×0.25 mm，0.25μm）；升温程序：60℃保持 10 min，先以2℃／min升至70℃，然后以10℃／min升至140℃，再以5℃／min升至170℃，保持1 min，最后以15℃／min升至230℃，保持4 min；进样口温度：250℃；载气：He（纯度为 99.999%）；流速：0.8 mL／min，压力：37.8 kPa；进样量：1μL；进样方式：分流进样；分流比：5∶1。

质谱条件：电子轰击（EI）离子源；检测器电压：830 eV；离子源温度：230℃；接口温度：230℃；ACQ方式：Scan；扫描速度：769 u／s；质量扫描范围：40～400。

1.3.4 挥发性成分的定性与定量分析

定性分析：样品中各未知挥发性成分的定性由计算机检索与仪器所配置的NIST08.LIB和NIST 08s.LIB谱库匹配，结合相似度并参考相关文献求得。

定量分析：以正癸烷为内标，根据内标物的浓度、样品中各组分的峰面积与内标峰面积的比值，计算样品中各组分的绝对含量，按下式计算：绝对含量＝c×V1×A1／（A2×V2），式中，c为正癸烷内标浓度／mg／mL；A1为各挥发性组分的峰面积；A2为内标物质的峰面积；V1为内标物体积／mL，V2为红花椒挥发油的体积／mL。结果以 mg／mL表示［21-22］。

1.4 数据分析

试验数据采用Origin（Version 8.6）和 Excel（Version 2007）软件进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 红花椒挥发油含量的分析结果

由表2可知，不同产地红花椒挥发油含量存在一定差异，8个不同产地样品的挥发油含量范围为1.64～5.89 mL／100 g，L样品的挥发油含量最低，Q样品的挥发油含量最高，L样品的挥发油含量是Q样品的3倍。

表2 不同产地红花椒挥发油含量／mL／100 g

2.2 不同产地红花椒挥发油的成分差异分析

图1为不同产地红花椒挥发油的GC-MS总离子流色谱图，各组分的定性分析和定量计算结果见表3和表4。从不同产地的红花椒挥发油中共鉴定出64种化学组分，包括39种烃类、11种醇类、8种酯类、3种醛类和3种酮类组分。表5比较了不同产地红花椒挥发油组分的总组成，8个产地的样品中都含有烃类、醇类和酯类组分，X、L样品中还检出酮类组分，S、H、F和F-G样品中检出酮类和醛类组分，而W和Q样品中未检出酮类和醛类组分，样品间检出的化学组分总数差异较大，S和L样品中化学组分最多，检出46种，Q样品中化学组分最少，检出33种。8个产地的样品中种类数量最多的是烃类，其次是醇类和酯类，而酮类和醛类数量很少，不同产地样品挥发油组分种类的区别主要为烃类数量的不同，而醇类、酯类的种类数量差异不显著。

由表6可知，8个产地样品挥发油组分的总含量、烃类总含量、醇类总含量和酯类总含量均存在一定差异，总含量范围为578.83～709.01 mg／mL，X样品的总含量最低，F样品的总含量最高。各样品组分中总含量最高的是烃类，烃类的总含量范围为259.25～441.61 mg／mL，Q样品的烃类总含量最低，F样品的烃类含量最高，醇类的总含量范围为135.54～241.58 mg／mL，L样品的醇类总含量最低，Q样品的醇类含量最高，酯类的总含量范围为17.53～104.89 mg／mL，L样品的酯类总含量最低，Q样品的酯类总含量最高。

由图1和表4可知，8个样品中检出21种共有组分，共有组分主要是萜烯类、醇类和酯类物质，共有组分中含量较高的几个组分为月桂烯、柠檬烯、桉树醇、芳樟醇和4-萜烯醇。共有组分含量占总含量的百分比之间存在一定差异，范围为81.61%～96.24%，说明产地对红花椒挥发油样品间的差异性影响较大，S、F与X样品间差异最大，S和F样品共有组分含量最低，分别只有82.41%和81.61%，而X样品的最高，达到96.24%。不同产地样品挥发油的共有组分含量间存在较大差异，由表7可知，8个样品共有组分中烃类、醇类和酯类所占总含量的比例均存在一定差异，所占比例范围分别为37.87%～62.98%、19.07%～40.04%和2.82%～17.28%，Q和L样品共有组分中烃类和醇类所占比例差异、Q和F-G样品共有组分中酯类所占比例差异最大，Q样品中烃类和醇类所占比例分别是L样品的1.6倍和2倍，Q样品中酯类所占比例是F-G样品的6倍，可将共有组分中烃类、醇类和酯类所占总含量的比例作为鉴别红花椒产地的指标。

图1 不同产地红花椒挥发油的GC-MS图谱

由表3可知，8个产地样品挥发油组分中的非共有组分的含量都比较低，非共有组分中含量占总含量百分比大于1%的较少，只有H和F-G样品中的α-蒎烯，S、H和F样品中的4-蒈烯，L样品中的荜澄茄苦素，F样品中的α-杜松醇。非共有组分中，α-法尼烯、十八烷和十九烷仅在S样品中检出，α-胡椒烯仅在X样品中检出，癸醛仅在H样品中检出，香芹酮、荜澄茄苦素和香树烯仅在L样品中检出；β-环氧石竹烷仅在L和F样品中检出，α-杜松醇仅在S和F样品中检出，罗勒烯醇和香茅醛仅在H和F-G样品中检出，榧叶醇仅在H和L样品中检出，水茴香醛仅在S和F样品中检出；α-蒎烯、β-榄香烯除Q样品外，4-蒈烯除X样品外，α-榄香醇除F-G样品外，邻苯二甲酸二丁酯除L样品外，这些组分在其他样品中均检出，这些都可以作为鉴别红花椒产地的指标之一。

表3 不同产地红花椒挥发油中非共有组分的GC-MS分析结果／mg／mL

表4 不同产地红花椒挥发油中共有组分的GC-MS分析结果／mg／mL

表5 不同产地红花椒挥发油中各类挥发性成分的数量

表6 不同产地红花椒挥发油的成分组成／mg／mL

表7 不同产地红花椒挥发油的共有组分面积百分比／%

由表8可知，8个产地样品挥发油组分的主要成分有所差异，X、W和Q样品中主要成分除萜烯类、醇类外还有酯类（乙酸芳樟酯）。8个样品的主要成分中，都有柠檬烯、月桂烯和桉树醇，但含量存在较大差异，柠檬烯含量最高，且H和F-G样品主要成分中无芳樟醇，X和L样品主要成分中无4-萜烯醇。可将主要成分物质作为鉴别红花椒产地的指标。

表8 不同产地红花椒挥发油的主成成分／mg／mL

3 结 论

不同产地红花椒挥发油差异较大，样品间挥发油组分不同，相同组分间其含量也有一定差异；8个样品的挥发油含量范围为1.64～5.89 mL／100 g；通过气质联用分析对8个不同产地红花椒的挥发油组分进行分析，共鉴定出64种化学组分，包括39种烃类、11种醇类、8种酯类、3种醛类和3种酮类，其共有组分数21个，共有组分含量间存在较大差异；非共有组分的含量都比较低，非共有组分中含量占总含量百分比大于1%的较少；样品间主要成分也有所差异，共有组分中的主要成分是柠檬烯、月桂烯和桉树醇。红花椒挥发油含量和组分间的差异决定了样品间香气和品质的差异，可将红花椒挥发油含量和组分的差异作为鉴别产地的指标。

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Analysis of Essential Oil Compounds in Zanthoxylum bungeanum Maxim from Different Habitats

Chen Guangjing1，2Kan Jianquan1，2Li Jian3Shi Kaiwu3Zhang Yi1，2
（College of Food Science，Southwest University1，Chongqing 400715）
（Laboratory of Quality＆Safety Risk Assessment for Agro-products on Storage and Preservationg（Chongqing），
Ministry of Agriculture2，Chongqing 400715）
（Chongqing and letter agriculture company limited3，Chongqing 409800）

The essential oil components in Zanthoxylum bungeanum Maxim from differenthabitats have been investigated and compared by GC-MSwith decane as an internal standard.The results showed that there were great differences among essential oil content，components or constituent content.In eight batches samples，Zanthoxylum bungeanum essential oil content raged from 1.64 to 5.89mL／100 g.Therewere 64 volatiles compounds in eightbatches essential oil samples，including 39 hydrocarbons，11 alcohols，8 esters，3 aldehydes and 3 ketones.Twentyone volatile compoundswere common to the eight cultivars，while there were siginificant differences in common constituent contents of eight different sarnples.The contentof non-common compounds of eightbatches essential oilwas low.In addition，it was less that the amount of area percentage of non-common compounds wasmore than 1%.There were differences on main characteristic substances of essential oilamong samples.The major volatile components of non-common compounds in the eight batches sampleswere limonene，myrcene and cineole.The results indicated that the essential oil contentand constituent content determined the difference of fragrance and quality of varieties，which could be an indicator for the locality identification of Zanthoxylum bungeanum Maxim.

zanthoxylum bungeanum maxim，essential oil，habitats，gas chromatography-mass spectrometry

TS255.1

A

1003-0174（2015）01-0081-07

国家自然科学基金（30671198），重庆市科委攻关项目（CSTC，2010AC1009）

2013-10-21

陈光静，男，1989年出生，硕士，食品安全与质量控制

阚建全，男，1965年出生，教授，食品化学与营养学、食品生物技术、食品质量与安全