固相微萃取-气相色谱-质谱联用法 分析6个食用玫瑰品种的芳香成分

张 文,倪 穗

(宁波大学海洋学院,浙江宁波 315211)

玫瑰(RosarugosaThunb.),为蔷薇科(Rosaceae)蔷薇属(Rosa)落叶灌木,原产于我国华北、日本和朝鲜,现广泛栽培于世界各地[1]。其中可以用于食用的品种常见的有:重瓣红玫瑰、“紫枝”(四季玫瑰)、丰花玫瑰、“苦水”、法国格拉斯、法国“千叶”、“大马士革”等[2]。据报道玫瑰花中含有300多种化学成分,具有丰富的芳香醇、醛、脂肪、多糖类、多酚类和黄酮类物质,还含有亚油酸、生物碱、维生素、氨基酸、糖、蛋白质、膳食纤维和微量元素等,具有很高的药用价值和营养价值[3]。目前国内外学者对提取精油的玫瑰品种的芳香成分进行了大量的研究和报道[4-8],明确了香茅醇、香叶醇、苯乙醇、金合欢醇及其酯类、芳樟醇、玫瑰醚、丁香酚、甲基丁香酚为其主要赋香成分,但对于食用玫瑰品种的芳香成分组成和含量研究报道不多[9-11]。

固相微萃取及气相色谱-质谱联用技术(SPME-GC-MS)作为一种样品预处理浓缩技术和芳香成分分析技术,具有简便、灵敏度高、重现性好、样品处理时间短的优点,目前广泛用于植物挥发性成分的研究[12-15]。本实验采用固相微萃取技术提取6个食用玫瑰品种鲜花中的挥发性成分,经气相色谱质谱联用仪分析,通过NIST27.LIB、NIST147.LIB和WILEY7.LIB质谱库提供的检索功能,分析鉴定其挥发性化合物的成分及相对百分含量,旨在为不同品种的食用玫瑰的品质评价及在食品中的开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

食用玫瑰 6个食用玫瑰品种为:大马士革、白玫瑰、千叶、滇红、墨红和紫枝,于2016年5月采摘各品种盛开期(全开期)的新鲜花朵,于4 ℃冰箱保存备用，采自宁波市丽盛生态农业有限公司。

表1 6种食用玫瑰的主要芳香性成分及其相对含量Table 1 The main aromatic components and relative contents of 6 kinds of edible roses

手动SPME进样器、75 μm CAR/PDMS萃取头 美国Supelco公司产品;气质联用仪ShimadzuGC-MSQP2010 日本岛津;电子分析天平AL104 梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 食用玫瑰芳香物质的萃取 精确称取6个品种食用玫瑰盛开期的新鲜花瓣5.0 g,迅速置于15 mL样品瓶中,用密封垫迅速密封顶空瓶,在40 ℃下加热10 min后,将以老化的萃取头(300 ℃下老化1 h)插入顶空瓶,在40 ℃下萃取1 h,进行GC/MS分析。

1.2.2 食用玫瑰芳香物质的分离和检测 采用GC/MS对食用玫瑰芳香物质进行分离和检测。将萃取头插入气相色谱进样口,热解析3 min。气相色谱条件:采用SPR-50石英毛细管气相色谱(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm),柱初温40 ℃保持2 min,然后以10 ℃/min速度升温至130 ℃,再以5 ℃/min升温至270 ℃,保持5 min,进样口温度250 ℃;进样量1 μL,分流比30∶1,载气为氦气(99.99%),流速1 mL/min,不分流进样,时间为5 min。质谱条件:电离方式EI,电子电量70 eV,离子源温度200 ℃,传输线温度250 ℃,溶剂切除时间3 min,扫描范围45～650 amu。

1.2.3 食用玫瑰芳香性物质的定性和定量 利用GC/MS工作站软件Xcalibur自带NIST和WILEY标准库自动检索各组分质谱数据,确定玫瑰芳香成分各组分;定量方法采用峰面积归一化法求得各组分相对含量。

1.3 数据处理

求出特征根和相应的特征向量,当特征根的累积贡献率大于90%以上时来确定研究所取主成分个数[16],上述数据经Excel软件(2013版)进行统计分析,得出6个品种食用玫瑰芳香性物质中具体的化合物和含量。

2 结果与分析

图1是6个食用玫瑰品种花的芳香组分的总离子图。各组分质谱经计算机谱库(NIST/WILEY)检索及资料分析,检出的主要芳香成分及相对含量见表1。

图1 6种食用玫瑰挥发性成分GC-MS总离子流图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components from edible rose注:1.大马士革;2.白玫瑰;3.千叶;4.滇红;5.墨红;6.紫枝。

2.1 6个品种食用玫瑰芳香性物质中共有的成分分析

从表1可知,6个不同品种食用玫瑰的主要芳香性物质共有117种,其中烷烃类成分最多,有35种,醛类17种、醇类17种、烯萜类14种芳香族类9种、酸类2种、酯类6种、醚类5种其他8种物质。在相同的分析条件下,不同品种玫瑰各类芳香性物质的种类及其相对含量存在一定差异。大马士革、白玫瑰、千叶、滇红和墨红6个品种食用玫瑰中分别检测出的芳香性物质有38种、47种、51种、58种、46种和49种。6个不同品种的食用玫瑰共有的芳香性物质为13种,分别是香茅醇、香叶醇、苯乙醇、2-蒎烯、苯乙醛、苯甲醛、戊醛、癸烷、甲基庚烯酮、正癸醛、2,4-戊二烯醛、十一烷和硼酸。

续表

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注:“-”:未检测到或不存在。

表2 6种食用玫瑰挥发性成分的相对含量Table 2 The relative content of volatile components in 6 kinds of edible roses

2.2 6个品种食用玫瑰芳香性成分的特有成分分析

由表2可知,大马士革的挥发性物质主要成分为醇类,占总峰面积的62.54%,其中苯乙醇、香茅醇相对含量分别为49.84%、9.29%,醛类物质占14.52%,烷烃类含量为10.51%,其中十一烷相对含量为7.07%,萜烯类含量较少,其中柠檬烯相对含量为4.16%。大马士革特有成分是:(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、香茅醛、3-甲基-2-(3-甲基-2-丁烯基)呋喃、玫瑰醚A(见表1)。研究结果与杨柳等[17]对大马士革玫瑰1号精油香气成分的分析中所含有的化合物种类结果一致,但主要成分和含量有些差异,这与分析方法、种植地区(北京地区)及分析的对象(精油)不同有关。

白玫瑰的挥发性物质主要成分为烷烃类、醇类、醛类和萜烯类,相对含量分别为32.41%、16.30%、10.74%和10.43%,各种挥发性物质中十一烷、苯乙醇、柠檬烯、正十九烷、癸烷和2,4-戊二烯醛相对含量较高,分别为17.87%、11.21%、8.74%、5.69%、4.61%和3.71%。白玫瑰特有成分是反-2-辛烯醛、2,2,3-三甲基戊烷、二甲胺基甲硼烷、3-甲基已烷、桉叶油醇、1,4-戊二烯、环戊酮、异丙叉丙酮、对二甲苯、丙酸酐和D-苯酚。

千叶的挥发性物质主要成分为醇类、醛类、萜烯类和烷烃类,相对含量分别为21.26%、21.01%、20.55%和15.88%,各种挥发性物质中柠檬烯、苯乙醇、十一烷、苯乙醛、庚醛和2,4-戊二烯醛含量较高,相对含量分别为16.39%、13.99%、10.74%、6.53%、5.31%和4.97%。千叶特有成分为顺式玫瑰醚、异丁醛、1,5-己二烯醇、正十六烷、2-甲基二十烷、2-甲基十一烷和2,4-二甲基-1-癸烯。

滇红的挥发性物质中,烷烃类含量最高,占总峰面积40.65%,其次为醇类占18.9%,萜烯类占13.43%、醛类占10.60%,挥发性物质主要成分为六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、苯乙醇、柠檬烯、十一烷和2,4-戊二烯醛,其相对含量分别为15.66%、12.81%、11.71%、10.39%、5.58%和3.44%。滇红特有成分为4-戊烯醛、2,2,9-三甲基癸烷、八甲基环四硅氧烷、环五聚二甲基硅氧烷、杂氮环丁烷、2,3,4-三甲基正己烷、1,2-环氧-3-甲基丁烷、3-乙基戊烷、3-甲基戊烷、聚二甲基硅氧烷、5,7-二甲基十一烷、环己醇、十三烷醇、丙酮、丙烯酸丁酯、二丁醚、环丙胺和4,5-二氢-2-甲基-4-恶唑。

墨红的挥发性物质主要成分为烷烃类、萜烯类、醇类和醛类,相对含量分别为28.1%、26.18%、16.9%和9.57%,各种挥发性物质中柠檬烯、十一烷、2,4-戊二烯醛、苯乙醇、癸烷和苯乙醛的相对含量较高,分别占总峰面积的20.46%、20.45%、4.77%、4.59%、3.97%和3.45%。墨红特有成分为正辛烷、β-蒎烯、三甲氧基酯、二乙二醇丁醚乙酸酯、甲酸己酯以及双十二烷基乙醚。

紫枝的挥发性物质主要中烷烃类占总峰面积28.12%,其中十一烷相对含量为21.74%;醇类物质占总峰面积23.95%,其中苯乙醇、香茅醇和香叶醇相对含量分别为13.56%、3.57%和3.09%;烯萜类占总峰面积17.06%,其中柠檬烯的相对含量为13.56%;醛类物质占总峰面积13.96%,庚醛和2,4-戊二烯醛相对含量较高,分别为3.85%和3.18。紫枝特有成分是苄基肼、2-戊基-1-庚烯和异戊酸。李明等[18]对紫枝样品采用75 ℃烘干处理分析其香气成分,发现所得结果间有较大差异。本实验采用自然晾干,与文献中紫枝的挥发性物质相同的是香茅醇,但含量比文献中低,其他物质相差较大。

实验中6种食用玫瑰均含有甲基庚烯酮,该成分具有柠檬草和乙酸异丁酯般的香气,酮类化合物可以使玫瑰油具有油脂气;6种食用玫瑰均含有2-蒎烯和柠檬烯,萜类化合物是构成玫瑰油新鲜的头香香气的必要组分,使玫瑰油香气具有天然感[19]。6种食用玫瑰中均检测到苯乙醇、香茅醇和香叶醇均是玫瑰花香的主体香气成分[20]。除滇红以外,其他5种食用玫瑰均含有具有果香、酒香气息的庚醛,这可能是玫瑰香气比较尖刺的原因之一[21]。

3 结论

HS/SPME-GC/MS以其操作简便、用样量少,无繁杂的前处理过程等特点,在植物挥发性成分的提取分离方面具有明显的优势。由于萃取头在密闭环境中吸附,过程损失少,故更能准确反映菊花的挥发性成分,且操作中无需任何有机溶剂,是人们推崇的分析技术之一。

采用HS/SPME-GC/MS分析检测6种不同品种食用玫瑰的芳香性物质,共检测出117种主要化合物。不同品种的玫瑰花所含挥发油的成分各不相同,既有共性也有个性。根据各组分的质谱图与标准质谱图的匹配度大小及各确定成分的含量可知,6个品种的食用玫瑰所含挥发油的共有成分有香茅醇、香叶醇、苯乙醇、2-蒎烯、苯乙醛、苯甲醛、戊醛、癸烷、甲基庚烯酮、正癸醛、2,4-戊二烯醛、十一烷、硼酸等13种。

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