超临界法萃取的黑胡椒油树脂成分分析

周雪敏 朱科学 杨继敏 房一明 吴桂苹 谷风林

摘 要 在超临界CO2萃取压力为30 Mpa、萃取时间为3 h、萃取温度为50℃的静态条件下，分别萃取未做任何处理、无水乙醇处理、乙酸乙酯处理的黑胡椒原料中的油树脂，并利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）对萃取得到的黑胡椒油树脂进行成分分析，同时利用保留指数和MS对物质进行定性分析。结果显示，在超临界萃取条件下，未做任何前处理的黑胡椒油树脂的香气成分有22种，采用无水乙醇进行前处理的黑胡椒油树脂的香气成分有17种，采用乙酸乙酯进行前处理的黑胡椒油树脂的香气成分有41种。

关键词 黑胡椒油树脂 ；香气成分 ；超临界萃取 ；气相色谱-质谱联用

分类号 S573+.9 Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.02.011

Composition Profile of Black Pepper Oleoresin Obtained

by Supercritical Extraction

ZHOU Xuemin1，2） ZHU Kexue2，3） YANG Jimin2，4）

FANG Yiming2，3） WU Guiping2，3） GU Fenglin2，3）

（1 College of Food Science and Technology，Huazhong Agricultural University，

Wuhan， Hubei 430070；

2 Spice and Beverage Research Institute， CATAS， Wanning，Hainan 571533；

3 National Center of Important Tropical Crops Engineering and Technology Research，

Wanning，Hainan 571533；

4 College of Food，Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing， Heilongjiang 163319）

Abstract The operating conditions of the supercritical carbon dioxide process were 30 Mpa， 50℃and 3 h. Meanwhile， the gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） was used to analyze the composition of the oleoresin from the different pretreatments with ethanol， ethyl acetate or without pretreatment， respectively. The compounds identification of the black pepper oleoresin was based on the database and retention index for natural products. The amounts of oleoresin compounds were 22， 17 and 41 for without pretreatment， ethanol pretreatment and the ethyl acetate pretreatment.

Keywords black pepper oleoresin ； aroma components ； supercritical extraction ； GC-MS

胡椒（Piper nigrun L.）又名古月、黑川、白川，为胡椒科胡椒属攀缘状藤本，是著名的多年生热带作物，在中国福建、广东、海南、广西、云南等均有种植[1]。胡椒主要含有胡椒碱（Piperine）、胡椒脂碱（Chavicine）、胡椒新碱（Piperanine）及挥发油成分（如水芹烯、石竹烯、β-蒎烯、蒈烯、胡椒烯、α-水茴香萜、柠檬萜、芳樟醇、胡椒醛等），因而具有强烈的芳香和刺激性辣味，是当今人们喜爱的一种香辛料[2]。近年来的研究表明，胡椒在镇痛、镇静、抗炎、抗惊厥、杀虫、抗癌等多方面存在活性[3]。胡椒精油和胡椒油树脂是胡椒的主要深加工产品。胡椒油树脂具有抗腐蚀、抗氧化的作用，是食品行业重要的添加剂[4]。

黑胡椒油树脂的提取目前大多以溶剂提取为主，以超声波和微波为辅。其中，溶剂提取法虽然处理量大，但是存在着溶剂用量大、提取时间长、有效成分受破坏及有机溶剂残留等缺点。超临界CO2萃取通常在低温下进行，可以有效地防止热敏性成份的氧化和逸散；CO2常态下是气体，无毒，萃取成分分离后易脱除，完全没有溶剂残留，有效地解决了传统提取方法的溶剂残留问题及产品香气品质低等问题[5-7]。超临界CO2在提取天然产物中的精油和油树脂等方面逐渐成为一种有效并广泛使用的技术。超临界已被看作可以代替传统的溶剂提取和分子蒸馏等技术，成为有效的提取方法[8]。陈建华等[9]采用超临界CO2对黑胡椒油树脂的提取工艺进行了研究，并以油树脂得率和胡椒碱回收率为指标对提取工艺进行优化。Dutta等[10]采用酶辅助超临界提取黑胡椒油树脂，分别考察了温度、压力、时间和酶用量对油树脂得率、胡椒碱含量和树脂抗氧化性的影响。Kapoor等[11]采用索氏提取法得到胡椒油树脂，并采用GC-MS对其成分进行分析。王勇等[12]对超临界萃取的黑胡椒萃取物进行GC-MS分析，鉴定得到的组分中含有胡椒碱。

胡椒的化学成分分析大多集中在对胡椒精油的分析。邱丽丽等[13]采用水蒸汽蒸馏和顶空进样法对白胡椒的挥发性成分进行GC-MS分析；郑炯等[14]对白胡椒挥发油成分进行GC-MS分析。而对黑胡椒油树脂的研究大多集中在对油树脂的提取工艺上，关于油树脂成分分析方面的研究较少。此外，对于超临界CO2提取多采用夹带剂动态提取法，关于先对样品进行预处理，进而采用超临界静态法提取黑胡椒油树脂的研究较少。因此，本研究选择采用超临界CO2静态法提取黑胡椒油树脂，对样品进行溶剂浸湿的预处理，测定油树脂得率及树脂中的胡椒碱含量，并通过GC-MS对黑胡椒油树脂中的香气成分进行分析，为进一步开发利用黑胡椒油树脂提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 黑胡椒原料

由中国热带农业科学院香料饮料研究所提供。

1.1.2 试剂

无水乙醇（分析纯）（上海振兴化工一厂）；乙酸乙酯（分析纯）（上海振兴化工一厂）；正己烷（色谱纯）（德国默克公司）；甲醇（色谱纯）（瑞典欧森巴克环境化学公司）；无水硫酸钠（分析纯）（上海振兴化工一厂）。

1.1.3 仪器与设备

DZF-6050 真空干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）；物料粉碎机（上海比朗仪器有限公司）；电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）；旋转蒸发仪（广州仪科科技公司）；超临界CO2萃取设备（美国Applied Separations公司）；SCION TQ串联气质联用系统（德国布鲁克科技有限公司）；安捷伦1260高效液相色谱仪（美国安捷伦科技公司）。

1.2 方法

1.2.1 黑胡椒油树脂的制备

参照Dutta等[10]的方法。取黑胡椒粒粉碎，过60目筛，准确称取100.0 g，装入具超临界CO2萃取装置的萃取釜中，在萃取压力为30 Mpa、时间为3 h、温度为50℃的条件下制备得到黑胡椒油树脂S1；取黑胡椒粉碎，过60目筛，准确称取100.0 g，加入10 mL 无水乙醇浸湿24 h，装入具超临界CO2萃取装置的萃取釜中，在萃取压力为30 Mpa、时间为3 h、温度为50℃的条件下制备得到黑胡椒油树脂S2；另准确称取100.0 g黑胡椒粉，加入10 mL的乙酸乙酯浸湿24 h，同以上方法提取得到黑胡椒油树脂S3。

1.2.2 胡椒碱含量的测定

黑胡椒油树脂中胡椒碱含量参照GB/T 17528-2009方法测定，并稍作修改。采用高效液相色谱仪检测，色谱柱为反相C18柱（250×4.6 mm×5 μm），流动相为体积比77∶23的甲醇和水溶液，流速为1.0 mL/min，柱温为30℃，检测波长为343 nm，进样量为10 μL，利用外标法进行定量分析。

1.2.3 气质分析方法

气相色谱条件：色谱柱BR-5ms 30meter，0.25 mmID，0.25 μm df；载气为高纯氦气；载气流速为1.0 mL/min，进样口温度为230℃，进样量为1 μL，分流比为1∶30。升温程序：60℃保持0 min，以3℃/min 升温到300℃，保持3 min，溶剂延迟5 min。

质谱条件：离子源EI，电离能量为70 eV，离子源温度为280℃，传输线温度为250℃。全扫描：质荷比40～400。正构烷烃进样方法与样品的进样方法一样。

2 结果与分析

2.1 黑胡椒油树脂得率与胡椒碱含量比较

超临界提取条件下获得的3种黑胡椒油树脂得率分别如下：S1为0.46%，S2为0.61%，S3为0.78%。3种黑胡椒油树脂中胡椒碱的含量分别如下：S1为22.60%，S2为53.00%，S3为25.73%（图1）。Dutta等[10]采用超临界静态法提取得到的黑胡椒油树脂得率为0.7%左右，与本研究中得到的结果接近，但是低于夹带剂连续法提取的得率，可能是由于夹带剂在提取过程中的持续加入，使物质更多地溶解到流体中。

2.2 黑胡椒油树脂成分分析

对采用超临界法提取得到的3种黑胡椒油树脂样品进行GC-MS分析，总离子图见图2。通过NIST质谱谱库计算机检索，并利用保留指数进行定性分析，结果见表1。

由图2可知，超临界CO2提取得到的3种不同黑胡椒油树脂的香气成分基本相同，但所占含量百分比不同。由此可知，3种不同的处理方式对香气成分的溶解有所影响。

由表1可知，超临界提取的3种黑胡椒油树脂中，共鉴定出48种香气物质。其中，超临界提取得到的黑胡椒油树脂S1中，共鉴定出了22种香气成分，主要的化合物为柑橘柠烯（3.89%）、α-蒎烯（6.53%）、3-蒈烯（3.15%）、石竹烯（53.70%）、β-榄香烯（1.41%）、葎草烯（3.05%）、胡椒碱（6.61%）等；在超临界提取的油树脂S2中，鉴定得到的香气成分共17种，主要的化合物有柑橘柠烯（8.45%）、芳樟醇（2.19%）、β-倍半水芹烯（47.80%）、α-荜澄茄油烯（1.75%）、胡椒碱（26.34%）；油树脂S3中共鉴定出了41种化合物，主要的化合物有β-蒎烯（4.81%）、δ-榄香烯（11.00%）、γ-榄香烯（1.48%）、β-榄香烯（57.70%）、顺式-β-金合欢烯（3.26%）、β-甜没药烯（2.20%）、桉油烯醇（1.61%）、胡椒碱（11.09%）。

3 讨论

油树脂是采用适当方法从粉碎的香辛料中提取出的粘稠、颜色略深、含有精油的树脂性产品，香辛料中几乎全部香气和呈味成分都能被提取出来，其中除精油外，还含有非挥发性的辛辣成分、脂肪、色素和其它能溶解于溶剂中的物质，这些物质能代表香辛料中的有效成分，其香气和口味较精油平衡、完整、饱满[15]。黑胡椒油树脂中除了含有香气物质外，还含有吡咯烷类酰胺类生物碱——胡椒碱。

王勇等[12]从超临界提取得到的胡椒萃取物中分离鉴定得到24种成分。本研究中，通过对胡椒原料进行不同的预处理，得到3种黑胡椒油树脂S1、S2和S3，从中共分离鉴定得到48种化合物，并且鉴定得到了黑胡椒油树脂中的特征物质——胡椒碱。柳中等[4]采用不同方法提取海南黑、白胡椒的油树脂，经GC-MS分析得到的主要香气成分为石竹烯、α-石竹烯、D-柠檬烯、6，6-二甲基-2-亚甲基双环庚烷等。超临界CO2萃取法能最大程度地保留胡椒中的有效成分，提取得到的黑胡椒油树脂不仅含有胡椒精油中的香气成分，还含有胡椒中的特征性辣味成分——胡椒碱。因此，本研究采用超临界CO2萃取法得到的黑胡椒油树脂香气浓郁，风味完整，可代替传统提取方法用于黑胡椒油树脂的提取，为黑胡椒油树脂的利用提供一定的理论基础。

参考文献

[1] 刘 杰，杨春亮，章程辉，等. 胡椒碱的功能及萃取工艺研究进展[J]. 农产品加工，2009，163（2）：48-51.

[2] 仝其根，黄少婷，周 敏. 提取分离胡椒油及胡椒碱的研究[J]. 农产品加工（学刊），2008（7）：219-221+259.

[3] 韦 琨，窦德强，裴玉萍，等. 胡椒的化学成分、药理作用及与卡瓦胡椒的对比[J]. 中国中药杂志，2002，27（5）：328-333.

[4] 柳 中，阚建全，李银聪，等. 不同方法提取的海南黑、白胡椒香气物质GC-MS比较分析[J]. 食品工业科技，2012，33（2）：175-179.