水蒸气蒸馏结合GC-MS法分析比较四川汉源青、红花椒挥发性香气成分

蒲凤琳，孙伟峰，车振明，刘义

(西华大学 食品与生物工程学院，成都 610039)

水蒸气蒸馏结合GC-MS法分析比较四川汉源青、红花椒挥发性香气成分

蒲凤琳，孙伟峰，车振明，刘义*

(西华大学 食品与生物工程学院，成都 610039)

通过水蒸气蒸馏提取四川汉源青、红花椒的挥发性风味成分，并运用GC-MS对两种不同的花椒挥发性成分进行分析鉴定。鉴定了匹配度在80以上的青花椒37种成分，占挥发油总量的98.04%；红花椒49种成分，占挥发油总量的80.76%。其中芳樟醇均为两种花椒挥发性成分含量最高，但青花椒芳樟醇含量是红花椒的2倍。汉源红花椒酯类化合物比青花椒含量高，这可能是青、红花椒香气差异的主要原因。

水蒸气法；汉源青花椒；汉源红花椒；气质联用；挥发性成分

花椒是我国特有的一种香辛料，品种较丰富，在我国四川、山西、山东等多个省区广泛种植[1]。近几年已经形成了陕西韩城、山东泰安、四川汉源、金阳、茂汶、重庆江津等全国闻名的花椒产业基地。在众多花椒品种中，四川汉源花椒的品质最佳，芳香浓郁，醇麻爽口，在我国唐代就被列为贡品，又名“贡椒”[2]。花椒性温味辛，有芳香健胃、温中散寒、除湿止痛、杀虫解毒、止痒解腥的功效[3]，不仅可以入药，也是饮食中的一种调味品。花椒作为川菜中的重要调味品，对于川菜风味起关键作用。四川汉源花椒的良好品质使其应用范围更加广泛。汉源花椒主要有青、红花椒两种品种，它们虽然产地一致，但在香气及感官等方面都具有很大的差异[4]。本实验通过水蒸气蒸馏提取出汉源青、红两种花椒的挥发性成分，并进行了GC-MS分析，深入探讨了这两种花椒香气差异的原因，为今后汉源花椒的生产应用提供更好的理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 原料与试剂

四川汉源青、红花椒 成都珪一食品开发有限公司；无水硫酸钠、二氯甲烷(色谱纯) 成都市科龙化工试剂厂。

1.1.2 仪器与设备

SFG-02.400型恒温电热鼓风干燥箱 黄石市恒丰医疗器械有限公司；80目分筛样 新乡市大汉震动机械有限公司；ZN-200A型高速中药粉碎机 长沙市岳麓区中南制药机械厂；GG-17型250 mL平底烧瓶 华玻科技股份有限公司；万用电炉 北京科伟永兴仪器有限公司；24/29型300 mL冷凝管，GG-17挥发油提取收集装置 江苏凌云玻璃包装制品厂；TB-214型电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司；GC-MS-QP 2010 Plus(岛津) 苏州科沃安生物科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 花椒精油的提取

取花椒颗粒适量，于鼓风干燥箱中60 ℃烘干4 h，然后将干燥好的花椒置于万能粉碎机中粉碎，过80目筛后得到花椒粉以备用。

精确称取10.00 g花椒粉末，放置于干燥的250 mL平底烧瓶中，按料液比1∶10加入蒸馏水，用电炉加热至沸腾，沸腾回流2 h，停止加热，待装置冷却至室温，从挥发油提取装置中收集到花椒精油。

1.2.2 GC-MS法分析花椒挥发性风味成分

用二氯甲烷溶剂溶解提取好的花椒精油于10 mL的容量瓶中，用进样针进样1 μL样品溶液，按以下条件测定花椒精油挥发性风味成分。

气相色谱条件：石英毛细管柱DB-5MS(长度30.0 m，膜厚0.25 μm，内径0.24 μm)；程序升温：柱温60 ℃，保持1 min，以8 ℃/min升至140 ℃，保持3 min，再以5 ℃/min升至230 ℃，保持1 min；载气为高纯He，柱流量为1.0 mL/min，进样口温度为230 ℃，分流比为10∶1，接口温度为240 ℃，溶剂延迟时间为3 min。

质谱条件：EI电子源，离子源温度：230 ℃，扫描范围45～350 amu,标准图库NIST 05。

1.2.3 数据处理

通过计算机检索，同时利用 NIST 05谱库相互匹配进行定性分析。本实验将谱库中化合物相似度低于80(最大值为100)的组分标为未鉴定出。各组分相对含量按照峰面积归一化法计算[5]。

2 结果与分析

2.1 汉源青花椒挥发性成分分析

对汉源青花椒色谱图(见图1)的各个峰进行质谱扫描得到相应的质谱图，通过计算机质谱谱库进行检索(选择匹配度大于80%的结果)，结合保留时间最终确定出汉源青花椒精油中挥发性物质的化学成分种类，并用峰面积归一法得出各个化学成分的相对含量，结果见表1。

图1 汉源青花椒挥发性成分离子流色谱图

类别组分保留时间相似度相对含量(%)3⁃亚甲基⁃6⁃(1⁃甲基乙基)环己烯4．894910．62月桂烯5．142920．28柠檬烯5．915941．68β⁃罗勒烯6．195830．042，4，4⁃三甲基己烷8．549820．11烃类3⁃十四碳炔10．56840．71(12种)4，4⁃二甲基⁃1⁃己烯12．167850．012，2⁃二甲基戊烷13．129860．041⁃石竹烯13．801910．203⁃溴代戊烷14．416820．01丁香烯14．814860．08丙烷21．817900．01酯类(10种)四氢呋喃甲基丙烯酸酯4．707830．015⁃羟基辛酸内酯6．942810．01(Z)⁃丁酸⁃3⁃己烯酯8．981921．45乙酸芳樟酯10．026951．07异丁酸辛酯11．128840．12(Z)⁃2⁃甲基丙酸⁃3⁃己烯酯11．609860．04巴豆酸乙烯酯13．325860．021⁃吲哚烯酸酯14．912830．01正己酸乙酯15．92800．08醋酸乙烯酯25．025850．03醇类(6种)二氢芳樟醇5．633810．01桉叶油醇6．711880．88芳樟醇7．2529587．944⁃萜烯醇8．84930．15α⁃松油醇9．121921．102，3⁃二甲基丁烷⁃1⁃醇9．625840．19酮类(3种)[1S⁃(1α，4α，5α)]⁃4⁃甲基⁃1⁃(1⁃甲基乙基)二环[3．1．0]己烷⁃3⁃酮7．606940．224⁃(1，1⁃二甲基丙基)环己酮9．856860．44环丁基甲基酮23．179850．04醛类(6种)正辛醛5．391810．04反式⁃2⁃戊烯醛5．737820．01(R)⁃(+)⁃香茅醛8．208820．05反式⁃2⁃十一烯醛10．307850．06反式⁃2，4⁃癸二烯醛11．378840．21癸醛12．318810．07

由表1可知，用水蒸气蒸馏出四川汉源青花椒精油，经GC-MS检测出的挥发性成分共有37种，占挥发油总量的98.04%。其中烃类化合物最多，有12种，且大多为烯烃类化合物；其次是酯类化合物，共10种；检出的醇类化合物仅有6种，但其中芳樟醇的相对含量是所有化合物中最高的，为87.94%。

2.2 汉源红花椒挥发性成分分析

同样对汉源红花椒色谱图(见图2)的各个峰进行质谱扫描得到相应的质谱图，通过计算机质谱谱库进行检索(选择匹配度大于80%的结果)，结合保留时间最终确定出汉源红花椒精油中挥发性物质的化学成分种类，并用峰面积归一法得出各个化学成分的相对含量，结果见表2。

图2 汉源红花椒挥发性成分离子流色谱图

类别组分保留时间相似度相对含量(%)4，4⁃二甲基⁃1⁃己烯3．349860．352⁃甲基⁃5⁃(1⁃甲基乙基)⁃双环[3．1．0]⁃2⁃己烯4．219820．05异丁基环戊烷4．574880．053⁃亚甲基⁃6⁃(1⁃甲基乙基)环己烯4．88920．77月桂烯5．135920．21柠檬烯5．902942．20烃类β⁃罗勒烯6．181830．02(16种)萜品烯6．435880．061⁃甲酰基吡咯烷6．905930．033，3⁃二甲基庚烷7．835850．06二氧化二戊烯8．25850．561⁃石竹烯13．794930．24丁香烯14．807870．08十四烷15．945890．05十五烷18．705910．073⁃甲基十一烷20．358870．02苯乙酸甲酯8．664870．06乙酸四氢呋喃甲酯9．607852．33乙酸芳樟酯10．02941．04酯类乙酸苯乙酯10．152960．19(9种)异丁酸叶醇酯10．552848．70(Z)⁃丁酸⁃3⁃己烯酯12．0828915．16四氢呋喃甲基丙烯酸酯24．217800．022⁃羟基戊酸乙酯25．75800．01巴豆酸乙烯酯25．983810．01桉叶油醇6．701880．82顺⁃α，α⁃5⁃三甲基⁃5⁃乙烯基四氢化呋喃⁃2⁃甲醇6．982870．03芳樟醇7．2429540．40苯乙醇7．54880．05顺式马鞭烯醇7．698810．03金合欢醇7．943850．124⁃萜烯醇8．832940．11α⁃松油醇9．114921．923⁃己烯⁃2，5⁃二醇9．371840．55

续 表

由表2可知，水蒸气蒸馏结合GC-MS法检出的四川汉源红花椒挥发性风味成分共49种，占挥发油总量的80.76%。其中烃类化合物最多，共16种，烯烃类化合物占多数；其次是醇类化合物，共15种，相对含量最高的化合物也为芳樟醇，为40.40%；酯类化合物有9种。

2.3 汉源青、红花椒挥发性成分差异性分析

由表1和表2可知，四川汉源青花椒和红花椒挥发性风味成分中共有成分有18种，其中烃类化合物共有成分有6种，青花椒和红花椒相对含量分别为2.9%和3.52%；酯类化合物共有成分有4种，相对含量分别为2.55%和16.23%；醇类化合物共有成分有4种，相对含量分别为90.07%和43.25%；酮类化合物共有成分有2种，相对含量分别为0.66%和3.38%；醛类化合物共有成分有2种，相对含量分别为0.25%和0.29%。

图3 四川汉源青花椒和红花椒挥发性风味成分比较

由图3可知，四川汉源青花椒和红花椒挥发性风味成分在种类上差异不大，但在各成分相对含量上存在很大差异。青花椒挥发性成分中醇类化合物的相对含量，较高为90.27%；烃类化合物和酯类化合物相对含量差不多，分别为3.79%和2.84%；而酮类化合物和醛类化合物相对含量较低，仅有0.7%和0.44%。相比于青花椒，四川汉源红花椒挥发性风味成分的醇类化合物相对含量更低，仅有44.33%，而酯类化合物相对含量更高，为27.52%；红花椒的烃类化合物和醛类化合物与青花椒的烃类化合物和醛类化合物相对含量相差不大，分别为4.82%和0.56%；而红花椒的酮类化合物相对含量明显高于青花椒，为3.53%。由此可知，相比于青花椒，红花椒含有更多的酯类化合物，这可能是引起汉源青、红花椒香气差异的主要原因之一。

2.4 汉源青、红花椒共有特征香气成分分析

烯烃类化合物中，青、红花椒共有的6种成分分别是3-亚甲基-6-(1-甲基乙基)环己烯、月桂烯、柠檬烯、丁香烯、1-石竹烯、β-罗勒烯。研究表明[6-8]：其中的月桂烯、柠檬烯、β-罗勒烯是汉源花椒的特征风味成分。由表2可知，汉源红花椒特有的萜品烯是萜品醇的还原物质,而萜品醇是汉源红花椒的一种特征风味物质[9]。

酯类化合物中，青、红花椒共有的4种成分分别是四氢呋喃甲基丙烯酸酯、(Z)-丁酸-3-己烯酯、乙酸芳樟酯、巴豆酸乙烯酯。相关研究表明：其中的乙酸芳樟酯是汉源花椒的特征风味成分。而汉源红花椒比青花椒含量多的酯类化合物主要是(Z)-丁酸-3-己烯酯。汉源红花椒比青花椒有更多的酯类化合物，这可能是汉源青、红花椒香气差异的主要原因。

醇类化合物中，汉源青、红花椒共有的4种成分分别是桉叶油醇、芳樟醇、4-萜烯醇、α-松油醇。研究表明：其中芳樟醇是汉源花椒的特征风味成分，也是汉源青、红花椒特征风味成分中含量最多的成分。

3 结论

通过水蒸气蒸馏提取的汉源青、红花椒的挥发性风味成分，经GC-MS鉴定，主要为月桂烯、柠檬烯、β-罗勒烯、乙酸芳樟酯、芳樟醇等物质，其中芳樟醇的含量在两种花椒中均最高。虽然汉源青、红花椒主要的特征香气物质基本相同，但其香气具有很大的差异。汉源青花椒比汉源红花椒的醇类物质含量高，主要是芳樟醇的含量更高，而汉源红花椒的酯类物质比汉源青花椒的含量高，这可能是引起汉源青、红花椒香气差异的主要原因。

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Analysis of Volatile Aroma Components in Hanyuan Green and Red Peppers by Steam Distillation and GC-MS

PU Feng-lin, SUN Wei-feng, CHE Zhen-ming, LIU Yi*

(School of Food and Biotechnology, Xihua University, Chengdu 610039, China)

The volatile flavor components of green and red peppers in Hanyuan are extracted by steam distillation, in which two different peppers' volatile components are analyzed and identified by GC-MS. 37 kinds of ingredients in green pepper with the matching degree more than 80 account for 98.04% of the total essential oil; 49 kinds of ingredients in red pepper with the same matching degree account for 80.76% of the total essential oil. The content of linalool is the highest in volatile components of two peppers, while the linalool content in green pepper is two times of that in red pepper. The content of esters in Hanyuan red pepper is higher than that in green pepper, which may be the main reason for aroma differences in green and red peppers.

steam method; Hanyuan green pepper; Hanyuan red pepper; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); volatile compounds

2016-07-05 *通讯作者

西华大学研究生创新基金资助项目(ycjj2015140)

蒲凤琳(1991-)，女，硕士，研究方向：食品风味化学； 刘义(1980-)，男，讲师，研究方向：生物酶异源表达、分子改造及固定化、生物信息学分子模拟。

TS207.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.01.006

1000-9973(2017)01-0023-05