杭白菊花水香气成分分析①

徐晓俞 李爱萍 李程勋 郑开斌

(1 福建省农业科学院作物研究所 福建福州 350013；2 福建省农业科学院亚热带农业研究所 福建漳州 363005)

杭白菊(Chrysanthemum morifoliumRamat.)为菊科植物菊的干燥头状花序，亦名小汤黄、小白菊，与毫菊、滁菊、贡菊并称为中国驰名的四大名菊，主产地为浙江桐乡，是浙江省八大名药材 “浙八味”之一，也是卫生部首批批准的药食同源的道地药材[1]。挥发油是杭白菊药效物质基础中的主要成分， 具有抗菌[2-3]、 抗氧化[2]、 抗癌[4-6]等生物活性，具有重要的开发利用价值。

杭白菊精油具有特殊浓郁的芳香气味，主要成分为单萜类、倍半萜类及其含氧衍生物等，其中有抗肿瘤活性的榄香烯的含量较高[7]。目前，关于杭白菊挥发油化学成分的研究报道较多，但是对于杭白菊花水香气成分的研究未见报道。杭白菊花水是杭白菊精油提取过程中的副产物，是饱和了一部分精油的花水溶液，具有同杭白菊精油类似的功效，具有很高的利用价值。

对于杭白菊中挥发性成分的检测大多采用毛细管气相色谱法测定。近年来，随着检测技术的发展，有应用HS-SPME/GC-MS联用技术分析杭白菊挥发性成分的报道，与传统的气相-质谱方法相比，分离得到的特征性成分的相对含量更高，更能反应杭白菊挥发油成分的真实信息。江汉美等[8]采用HS-SPME/GC-MS技术分析杭白菊干花中的挥发性成分，发现含量较高的成分有樟脑(10.86%)、菊油环酮(9.03%)、5(-1,1-二甲基乙基)-环戊二烯(8.52%)、α-蒎烯(7.51%)等。鲍忠定等[9]采用气相色谱-质谱对水蒸气蒸馏提取的杭白菊干花挥发油化学成分进行分析，发现主要成分为α-姜黄烯(8.99%)、石竹烯氧化物(7.86%)，樟脑的含量仅为1.40%。

目前，对于杭白菊的开发利用还局限在干花上，对于鲜花的研究与开发报道较少。干花在加工炮制的过程中，其中的易挥发成分樟脑、龙脑都损失降低了，而这2种正是杭白菊精油发挥其抗菌消炎功效的主要物质[10]。因此，杭白菊鲜花能更好保留其香气成分，使产品更为市场所接受。本研究以杭白菊鲜花为原料，采用水蒸气蒸馏法提取杭白菊花水，利用顶空固相微萃取-气相-质谱联用法(HS-SPME/GC-MS)检测花水中的香气成分组成及其相对含量，对花水中的香气成分进行分析和鉴定，为杭白菊花水的品质改善与产品开发提供科学依据，以及为杭白菊花水的功效研究提供物质基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料

本实验所用杭白菊鲜花于2017年11月30日采自福建省福州市埔垱试验基地。

Agilent 7890/5975C气相色谱/质谱联用仪，美国 Agilent公司；手动 SPME迸样器、65 μm PDMS/DVB萃取头，美国Supelco公司；20 mL顶空萃取瓶，美国Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 试验设计与样品制备

称取杭白菊鲜花5 kg，置于100 L蒸馏罐中，料液比为1∶4，水蒸气蒸馏，收集时间2 h，得杭白菊花水样品，备用。

1.2.2 HS-SPME取样

参照李爱萍等[11]研究方法吸附杭白菊花水的香气成分。先将固相微萃取头在丙酮中浸泡清洗30min，然后插入气相色谱仪进样口老化30 min，老化温度为250℃。用移液枪移取5 mL的杭白菊花水，置于20 mL顶空萃取瓶中，将固相微萃取头插入顶空萃取瓶中，于25℃恒温水浴条件下吸附40 min。

1.2.3 GC-MS分析

参照李爱萍等[11]研究方法用气相-质谱仪分析杭白菊花水的香气成分。将吸附了杭白菊花水香气成分的固相微萃取头插入气相色谱仪进样口，于250℃解吸附3min。色谱条件：HP-5MS标准色谱柱；进样量为1 μL，载气为纯氦气，流量为3 mL/min，不分流；程序升温，进样口250℃，起始柱温50℃，保持2 min，以5℃/min升温至120℃，保持15min，再以5℃/min升温至180℃，保持2min，最后以30℃/min升温至280℃，保持2 min。质谱条件：GC-MS接口温度为250℃；离子源温度为230℃，电离方式EI，电子能量70 eV，发射电流200 μA； 扫描质量范围为 25～550 amu。

根据已有标样(C9-C22正构烷烃)的色谱保留时间，计算各样品中每个成分的保留指数KI值(Kovats Index)，对比NIST 2008标准谱库中KI值及质谱信息对每个成分进行初步鉴定，并结合参考文献进行定性，以谱库匹配度＞80%作为定性标准。每个成分的物质含量以相对含量表示，运用峰面积归一化法，求得各成分的相对含量。

1.2.4 数据分析

采用Microsoft excel 2017对数据进行分析。

2 结果与分析

杭白菊花水香气成分总离子流图见图1。杭白菊花水香气成分及其相对含量分析结果见表1。

图1 杭白菊花水香气成分总离子流图

由表1可知，从杭白菊花水的香气成分中共分离、鉴定出124种香气成分，包括醇类、酯类、醛类、酮类、烯类、酚类、酸类、烷类等成分。相对含量较高的成分主要有2-甲基-2-降冰片烯、藏红花醛、(-)-乙酸龙脑酯、2,3,6-三甲基苯甲醚、反式乙酸菊酯、2-蒎烯-6-酮、2-(2-甲氧基)乙氧羰基甲氧基亚氨基甲烷、3,5-二甲基-2-环己烯-1-酮、5-(1,1-二甲基乙基)-1,3-环戊二烯、(±)-2(10)-蒎烯-3-酮、2-茨醇、2,6,6-三甲基-双环[3.1.1] -2-庚稀-4-醇乙酸酯、2-叔丁基苯酚、香芹酮等，相对含量分别为39.505%、6.324%、5.383%、 5.317%、 4.090%、 3.399%、 3.325%、3.254%、 2.510%、 2.423%、 2.146%、 1.144%、1.027%、1.001%。这些主要香气成分构成了杭白菊花水的香气物质基础。

表1 杭白菊花水香气成分及其相对含量

续表1 杭白菊花水香气成分及其相对含量

续表1 杭白菊花水香气成分及其相对含量

续表1 杭白菊花水香气成分及其相对含量

醇类物质中以2-茨醇、桉叶油醇、2，3，4，5-四乙酰-1-O-甲基-D-木糖醇、4-苯基-3-丁烯-2-醇、4-萜烯醇为主，相对含量分别为2.146%、0.835%、 0.740%、0.553%、 0.487%。2-茨醇有似樟脑的气味，桉叶油醇有樟脑气息和清凉的草药味道，在菊花精油中有报道存在[12]。4-萜烯醇呈暖的胡椒香、较淡的泥土香和陈腐的木材气息[13]。这些香气物质赋予了杭白菊花水浓厚的药香、醇香的气味。

酯类物质中以(-)-乙酸龙脑酯、反式乙酸菊酯、2，6，6-三甲基-双环[3.1.1] -2-庚稀-4-醇乙酸酯为主，相对含量分别为5.383%、4.090%、1.144%。(-)-乙酸龙脑酯有清凉的松木香气，并有樟脑似的气息[14]。

藏红花醛、异环柠檬醛、3，4-二甲基苯甲醛是醛类物质中相对含量较高的成分，相对含量分别为6.324%、0.676%、0.363%。藏红花醛具有木香、辛香、药香、粉香，存在于藏红花中[15]。异环柠檬醛的香气清鲜有力，具有柑桔样果香和马鞭草样香韵，易于扩散[16]。3，4-二甲基苯甲醛是一种无色或淡黄色透明液体，有杏仁味，广泛应用于香水、香料中[17]。这些香气物质使得杭白菊花水的香气浓郁。

2-蒎烯-6-酮、3，5-二甲基-2-环己烯-1-酮、(±)-2(10)-蒎烯-3-酮、香芹酮、优葛缕酮、(-)-马鞭草烯酮在酮类物质中的相对含量较高，分别为3.399%、 3.254%、 2.423%、 1.001%、 0.629%、0.496%。香芹酮属于留兰香型的香料，是植物留兰香油的主要成分[18]。(-)-马鞭草烯酮具有类似樟脑、薄荷脑、芹菜的香气[14]，接触空气则迅速变黄，这可以解释杭白菊精油置于空气中颜色容易变得更黄的原因。

而烯类物质中以2-甲基-2-降冰片烯、5-(1，1-二甲基乙基)-1，3-环戊二烯、1，2，5，5-四甲基-1，3-环戊二烯为主，相对含量分别为39.505%、 2.510%、 0.562%。 2-甲基-2-降冰片烯在杭白菊花水中的相对含量最高，文献中未见福建产杭白菊的相关成分报道，认为2-甲基-2-降冰片烯是福建产杭白菊的特征性香气成分。这些烯类物质相对含量较高，使杭白菊花水具有萜气香气、凉气。

由表1可知，从杭白菊花水中鉴定出的香气成分的相对总含量为96.724%，其中烯类、酯类和酮类成分的相对含量较高，分别为43.450%、13.900%、12.608%。从检测到的不同种类香气成分数量上来看，以酯类成分最高，达33种，烯类成分次之，达21种，酮类成分为15种。总的来说，就香气成分的相对含量而言，烯类成分对杭白菊花水的香气贡献最大。

3 结论

与文献报道的杭白菊精油挥发性成分比较，杭白菊花水中含有一部分相同的成分，如桉叶油醇、(-)-反式一松香芹醇、(-)-马鞭草烯酮、(-)-乙酸龙脑酯、异环柠檬醛、石竹烯及其氧化物，但在相对含量上有差异，花水中桉叶油醇、(-)-反式一松香芹醇、(-)-马鞭草烯酮、(-)-乙酸龙脑酯、异环柠檬醛的相对含量比精油中的高，而石竹烯及其氧化物的相对含量则低于精油[9]。其中石竹烯及其氧化物，是杭白菊精油中重要的香气成分，具有消炎、止咳、平喘和祛痰的作用，临床上用于治疗气管炎[19]。本次研究中未检测到杭白菊精油的主要成分龙脑、樟脑等[7,9]，而只检测到龙脑的衍生物(-)-乙酸龙脑酯，推测可能是杭白菊鲜花中的龙脑在水蒸气蒸馏的高温作用下与乙酸酯化反应的产物。樟脑(分子式C10H16O)可能是被氧化脱氢生成香芹酮(分子式C10H14O)，导致未检测到。

本研究从杭白菊花水中共鉴定出124种香气成分，含醇类、酯类、醛类、酮类、烯类、酚类、酸类、烷类等成分，其中以酯类、烯类、酮类为主，这三类成分对杭白菊花水香气的贡献较为突出。本研究结果为杭白菊花水的深加工及功效研究提供了基础依据，丰富了杭白菊香气成分的化合物数据库。