HS-SPME-GC-MS分析两品种黄花菜中不同花部位挥发性成分

刘京宏，刘 薇，卿志星,3，曾朝彦，钟晓红，曾建国 *

1湖南农业大学园艺园林学院；2湖南农业大学中兽药湖南省重点实验室；3湖南农业大学食品科学技术学院，长沙 410128

黄花菜(HemerocalliscitrinaBaroni；英文名：daylily)，百合科萱草属多年生草本植物，又名萱草、忘忧草、金针菜、健脑菜等，其香气浓郁清新，馥郁透彻，花型优美大气，被誉为中国的“母亲花”。黄花菜“观为明花，食为佳肴，用为良药”，目前已被国内外专家培育成许多新型观赏品种，因此黄花菜在食用和观赏方面都具有极大的研究开发价值，深受我国消费者的喜爱[1,2]。心心相印品种为祁东金萱公司从中国台湾引进的新型观食两用品种，花苞饱满，淡黄花色，香气清新。好运来品种为祁东金萱公司从美国引进的新型黄花菜观赏品种，花苞紧实，深红花色，香气浓郁。据报道黄花菜中主要含黄酮类、蒽醌类、二氢呋喃-γ-内酰胺类、酚酸类、萜类、甾醇等化学成分，具有抗抑郁、抗菌、抗氧化、杀虫等活性[3-10]。同时黄花菜挥发性成分被发现已有70余种[11-15]，但还未有对黄花菜不同新型品种中不同花部位处理后的挥发性成分进行研究。本实验采用顶空固相微萃取法结合气相色谱-质谱技术[16,17]，对黄花菜心心相印和好运来两个新型品种的花不同部位(花瓣、花蕊、开花、晒干花苞、水煮花苞)的挥发性成分测定，为后续合理开发黄花菜新品种提供相应的依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料为新型黄花菜品种心心相印和好运来，采自湖南省祁东县黄土镇戈马村，经湖南农业大学曾建国教授鉴定为黄花菜(HemerocalliscitrinaBaroni)，经湖南金萱公司专家曾建新鉴定品种为心心相印(NO.2019062201)和好运来(NO.2019062202)，两份样本均存于湖南农业大学园艺园林学院中兽药湖南省重点实验室。分别取两个品种的不同花部位(花瓣、花蕊、开花、花苞)进行实验。

1.2 仪器与设备

GC/MS-QP2010型气相色谱-质谱联用仪、GC/MS Solution色谱工作站和NIST.17质谱数据库(日本岛津公司)；固相微萃取仪、Stableflex固相微萃取纤维头(灰色、粉色、蓝色、白色)、顶空萃取瓶(上海安谱实验科技股份有限公司)；Scientz冷冻干燥机(宁波新芝生物科技股份有限公司)；CG001型厨房干磨机(深圳市德尔有限公司)；PL203电子天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)。

1.3 样品制备

先将黄花菜食用品种心心相印和观赏品种好运来样品的花苞分成两份，一份放在阳光下暴晒至完全干，一份加入用电磁炉烧开的沸水中煮8 min，然后取出与花部位(开花、花瓣、花蕊)分别用干磨机加液氮磨碎，置于-80 ℃冰箱中24 h后取出，放入冷冻干燥机中48 h后制得干燥样品，然后分别用研磨磨碎，过100目筛，避光阴凉处密封保存。精密称取两个品种花部位(花瓣、花蕊、开花、晒干花苞、水煮花苞)共10个样品各0.2 g置于10 mL顶空萃取瓶中，并使之均匀分布在瓶底待测。

1.4 萃取头纤维老化

萃取纤维头通常在第一次或隔夜后使用时，需进行纤维头老化，可除去空气中或纤维头上残存杂质。设定气化室温度240 ℃，将萃取纤维头插入气相色谱仪气化室中，老化40 min后完成。

1.5 萃取方法

固相微萃取装置温度设定在70 ℃，将萃取瓶置于固相微萃取装置中固定预热40 min，再开启磁力搅拌(400 rpm)，将萃取进样手柄插入顶空样品瓶中，推出萃取纤维头萃取 40 min，缩回萃取纤维头，取出萃取手柄。

1.6 GC-MS条件

CD-WAX色谱柱(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm，上海安谱实验科技股份有限公司)；柱内温度为60 ℃；进样口温度240 ℃；进样方式：无分流；载气高纯He(含有量99.99 %)；载气气体体积流速0.98 mL/min；分割比例为：-0.1；程序升温条件为初始温度60 ℃，保持3 min，以3 ℃/min升至140 ℃，保持3 min，再以5 ℃/min升至210 ℃，保持5 min，分析检测时间共50 min。

离子源：EI源；离子源温度：200 ℃，接口温度：220 ℃；电子能量：70 eV；质核比扫描范围：45～500m/z；质谱图利用NIST.17谱库进行检索比对。

2 结果与分析

2.1 萃取纤维头选择

不同颜色的固相微萃取纤维头的吸附膜种类不同，对物质的挥发性成分的吸附能力存在一定差异性。实验通过四种萃取纤维头对好运来晒干样品中挥发性成分进行测定，筛选出适合测定两种黄花菜中挥发性成分的萃取纤维头(见图1)。结果表明：对高含量挥发性成分种类比较，灰色(32)>粉色(22)>蓝色(21)>白色(17)；对强保留的高沸点挥发性成分比较，蓝色>灰色>粉色>白色。因此选取吸附挥发性成分相对数量较多，色谱峰丰度响应高、分离效果最好的灰色萃取纤维头用于本实验下一步研究。

图1 不同萃取头对好运来晒干部位挥发性成分总离子流图Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile compositions of sundried flowers parts from HaoYunLai by different color extraction fiber heads注：a.白色萃取头；b.粉色萃取头；c.蓝色萃取头；d.灰色萃取头。Note:a.The white part extraction fiber head;b.The pink part extraction fiber head;c.The blue part extraction fiber head;d.The gray part extraction fiber head.

2.2 柱温条件的选择

柱温是气相色谱柱分离时重要条件之一，所用柱温一般是选择在被分析物质的平均沸点左右或低一点为最佳。实验通过不同柱温(50和60 ℃)对好运来晒干样品中挥发性成分进行测定，结果显示柱温在50和60 ℃时高含量挥发性成分的种类和丰度并无太大差异，因此选择60 ℃为柱温条件。

表1 不同黄花菜品种花中不同部位挥发性成分种类表

2.3 不同品种黄花菜挥发性成分解析

通过气相色谱-质谱对两个黄花菜新品种花部位(花瓣、花蕊、开花、晒干花苞、水煮花苞)共10个部位进行检测，得到各部位挥发性成分总离子流图(图2和3)。经过检索NIST.17质谱数据库，从各离子的相对丰度等方面进行比对，用面积归一法对各积分色谱峰占总峰面积百分比进行计算，测得各组分相对百分比含量。

图2 好运来花中各部位挥发性成分总离子流图Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile compositions of different flower parts from HaoYunLai注：a.好运来花瓣；b.好运来花蕊；c.好运来开花；d.好运来晒干花苞；e.好运来水煮花苞Note:a.The petals of HaoYunLai;b.The stamens of HaoYunLai;c.The flowering of HaoYunLai;d.The sundried flowers of HaoYunLai;e.The boiled flowers of HaoYunLai.

表2 好运来花中不同部位挥发性成分分析表

续表2(Continued Tab.2)

序号No.保留时间tR(min)化学名称Chemical name分子式Molecular formula相似度Similarity(%)相对百分含量 Relative percentage(%)花瓣Petal花蕊Stamen开花Flowering晒干花苞Sundried水煮花苞Boiled3519.435 反式-2-辛烯-1-醇 (E)-2-Octen-1-olC8H16O91--0.52-- 3619.714 苯乙醛 Benzeneacetaldehyde C8H8O983.902.968.120.540.543720.682 糠醇 2-FuranmethanolC5H6O296---0.27-3821.075 3-甲基戊酸 3-Methyl-pentanoic acid C6H12O285-2.36---3921.092 甲基4-羟基丁酸酯Methyl 4-hydroxybutanoateC8H16O6810.92----4021.095 2-甲基丁酸 2-Methyl-butanoic acid C5H10O284--0.480.45-4121.4923-呋喃甲醇 3-FuranmethanolC5H6O29732.3345.1319.1972.2773.49 4222.474 2-甲基戊酸甲酯2-Methyl-methylvalerateC7H14O2831.18--0.280.74 4322.987 5-甲基-2-呋喃甲醇5-Methyl-2-furanmethanol C6H8O288---0.29-4425.706 二乙二醇丁醚Diethylene glycol monobutyl etherC8H18O391---0.11- 4526.161 乙酸苯乙酯 Phenethyl acetateC10H12O295---0.09-4626.470 3-甲基-1,2-环戊二酮3-Methyl-1,2-cyclopentanedione C6H8O293---0.17-4727.428正己酸 Hexanoic acidC6H12O2961.282.170.62--4828.117 苯甲醇 Benzyl alcohol C7H8O92---0.12-4929.285 苯乙醇 Phenylethyl alcoholC8H10O98---1.64-5029.926 α-亚乙基-苯乙醛α-Ethylidene-benzeneacetaldehydeC10H10O940.25--0.25-5130.472 β-紫罗兰酮 β-IononeC13H20O95---0.53- 5231.261 2-乙酰基吡咯 2-AcetylpyrroleC6H7NO98---5.72-5333.573 DL-泛酰内酯2(3H)-Dihydro-3-hydroxy-4,4-dimethyl- furanoneC6H10O396---0.27- 5433.994 呋喃酮 FuraneolC6H8O396---0.43-5535.680 可卡醛 5-Methyl-2-phenylhex-2-enalC13H16O85---0.21- 5640.305 2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮2,3-Dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H-pyran-4-oneC6H8O495---4.11- 5741.873 二氢猕猴桃内酯2(4H)-Benzofuranone,5,6,7,7a-tetrahydro-4,4,7a-trimethyl-C11H16O293---0.46- 5841.938 3,5-二叔丁基苯酚3,5-Bis(1,1-dimethylethyl)-PhenolC14H22O82--0.38--5941.9422,4-二叔丁基苯酚2,4-Di-tert-butylphenolC14H22O90----0.24

3 讨论

从“好运来”品种花中不同部位分析：花中五个部位(花瓣、花蕊、开花、晒干花苞、水煮花苞)均含有的为3-呋喃甲醇和壬醛，且3-呋喃甲醇含量均为最高，其次为壬醛。花瓣部位主要以醛类和醇类为主，含有6种特有挥发性成分，包括：1-辛烯-3-酮、糠醛、反-2-辛烯醛、1-甲基-3-环己烯-1-甲醛、2-癸醇和甲基4-羟基丁酸酯；花蕊部位和开花部位同样都以醛类和醇类为主，花蕊部位包括3种特有挥发性成分：顺-2-戊烯醇、3-甲硫基丙醛、3-甲基戊酸；开花部位有6种特有挥发性成分：庚烷、3，5，5-三甲基-2-己烯、2-壬基醇、反式-2-辛烯-1-醇、3，5-二叔丁基苯酚。晒干花苞部位除了含醛类和醇类外，酯类和酮类化合物也得到增加，其中有19种特有挥发性成分：3-羟基-2-丁酮、乙基3-氟、甲酸糠酯、2，4-二羟基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃-3-酮、Beta-环柠檬醛、糠醇、5-甲基-2-呋喃甲醇、二乙二醇丁醚、乙酸苯乙酯、甲基环戊烯醇酮、苯甲醇、苯乙醇、β-紫罗兰酮、2-乙酰基吡咯、Dl-泛酰内酯、呋喃酮、可卡醛、2，3-二氢-3，5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、二氢猕猴桃内酯。造成晒干部位挥发性成分较多的可能原因是在高温催化下，其蛋白质、碳水化合物等能分解成非常复杂的香气系统，会使醇类物质、酮类物质和酚酸类物质相对含量升高[18]。而通过高温水煮后，许多挥发性成分会随高温蒸汽挥发，残留主要以醛类和醇类为主，1-辛炔-3-醇、2，4-二叔丁基苯酚为水煮花苞特有化合物。

图3 心心相印花中各部位挥发性成分总离子流图Fig.3 Total ion current chromatogram of volatile compositions of different flower parts from XinXinXiangYin注：a.心心相印花瓣；b.心心相印花蕊；c.心心相印开花；d.心心相印晒干花苞；e.心心相印水煮花苞。Note:a.The petals of XinXinXiangYin;b.The stamens of XinXinXiangYin;c.The flowering of XinXinXiangYin;d.The sundried flowers of XinXinXiangYin;e.The boiled flowers of XinXinXiangYin

表3 心心相印花中不同部位挥发性成分分析表

续表3(Continued Tab.3)

序号No.保留时间tR(min)化学名称Chemical name分子式Molecular formula相似度Similarity(%)相对百分含量 Relative percentage(%)花瓣Petal花蕊Stamen开花Flowering晒干花苞Sundried水煮花苞Boiled2212.805 乙酸铵 Ammonium acetateC2H7NO298---1.80- 2312.956 乙酸 Acetic acidC2H4O296-1.21---2413.012 硫代乙酸乙酯 S-Ethyl ethanethioateC4H8OS781.14----2513.024 3-甲硫基丙醛3-(Methylthio)propionaldehydeC4H8OS87--1.97--2613.339 1-辛烯-3-醇 1-Octen-3-olC8H16O990.771.694.26-0.69 2714.521 3,5,5-三甲基-2-己烯3,5,5-Trimethyl-2-hexene C9H1889-0.320.27--2814.811 2-乙基己醇 2-Ethyl-1-hexanolC8H18O930.330.280.220.130.572915.152 癸醛 DecanalC10H20O932.092.422.05-2.03 3015.380 苯甲醛 BenzaldehydeC7H6O97--2.61-- 3116.341 反式-2-壬醛 (E)-2-Nonenal C9H16O95--2.98-- 3216.378 (E)-2-壬醛 (Z)-2-NonenalC9H16O941.96---- 3316.384 2-壬基醇 2-NonanolC9H20O83-0.94--- 3416.387 5-甲基-2-己醇 5-Methyl-2-hexanolC7H16O80----0.72 3516.644 3-呋喃甲基乙酸酯 3-Furylmethyl acetateC7H8O3951.030.38-0.14-3616.969 芳樟醇 LinaloolC10H18O91-0.41-0.09-3717.390正辛醇 1-OctanolC8H18O950.560.984.09-0.663817.798 2,3-丁二醇 2,3-Butanediol C4H10O2980.220.600.820.430.70 3918.115 反-2-顺-6-壬二烯醛 (E,Z)-2,6-NonadienalC9H14O910.38-0.25--4019.136β-环柠檬醛 β-Cyclocitral C10H16O88--0.49--4119.407 反-2-辛烯-1-醇 (Z)-2-Octen-1-olC8H16O92--0.47--4219.676 苯乙醛 Benzeneacetaldehyde C8H8O984.922.8413.37-1.644320.692 糠醇 2-FuranmethanolC5H6O296---0.07-4420.859 水杨醛 2-Hydroxy-benzaldehyde C7H6O294---0.16- 4521.095 2-甲基丁酸 2-Methyl-butanoic acid C5H10O2900.49--0.18- 4621.109 甲基4-羟基丁酸酯Methyl 4-hydroxybutanoateC8H16O681-0.55---4721.4303-呋喃甲醇 3-FuranmethanolC5H6O29758.9256.9526.1155.2168.55 4824.270(E)-2-(2-甲氧基乙氧基)-2-甲基-2-烯酸乙酯(E)-2-(2-Methoxyethoxy)ethyl-2-methylbut-2-enoateC10H18O489---0.27-4922.474 2-甲基戊酸甲酯 Methyl 2-methylvalerateC7H14O283-0.69-0.100.89 5027.492正己酸 Hexanoic acidC6H12O2960.821.581.02--5128.117 苯甲醇 Benzyl alcohol C7H8O92---0.20- 5228.192 N-Cbz-甘氨酸对硝基苯基酯N-Cbz-glycylglycine p-nitrophenyl esterC18H17N3O780-0.82--- 5328.207 Nα,Nω-二苄氧羰基-L-精氨酸Nα,Nω-di-cbz-L-arginine C22H26N4O6821.10----5429.340 苯乙醇 Phenylethyl alcoholC8H10O982.342.83-0.30-5531.316 2-乙酰基吡咯 2-AcetylpyrroleC6H7NO98---1.58-5633.591 DL-泛酰内酯2(3H)-Furanone,dihydro-3-hydroxy-4,4-dimethyl-C6H10O396---0.18-5739.084 3-糠酸 3-Furancarboxylic acidC5H4O397---0.70-

续表3(Continued Tab.3)

序号No.保留时间tR(min)化学名称Chemical name分子式Molecular formula相似度Similarity(%)相对百分含量 Relative percentage(%)花瓣Petal花蕊Stamen开花Flowering晒干花苞Sundried水煮花苞Boiled5840.308 2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮2,3-Dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H- pyran-4-oneC6H8O494---2.33-5941.9303,5-二叔丁基苯酚3,5-Bis(1,1-dimethylethyl)-phenolC14H22O82--0.24-- 6041.9422,4-二叔丁基苯酚 2,4-Di-tert-butylphenolC14H22O90----0.25

图4 好运来花中不同部位挥发性成分总离子流图Fig.4 Total ion current chromatogram of volatile composition of different flower parts from HaoYunLai注：a.晒干花苞；b.花瓣；c.花蕊；d.开花；e.水煮花苞。Note:a.The part of sundried flowers;b.The part of petals;c.The part of stamens;d.The part of flowering;e.The part of boiled flowers.

图5 心心相印花中不同部位挥发性成分总离子流图Fig.5 Total ion current chromatogram of volatile composition of different flower parts from XinXinXiangYin注：a.晒干花苞；b.花瓣；c.花蕊；d.开花；e.水煮花苞。Note:a.The part of sundried flowers;b.The part of petals;c.The part of stamens;d.The part of flowering;e.The part of boiled flowers.

从“心心相印”品种花中不同部位分析：花中五个部位(花瓣、花蕊、开花、晒干花苞、水煮花苞)均含有的为3-呋喃甲醇、壬醛、3-糠醛、2-乙基乙醇、2，3丁二醇，其中3-呋喃甲醇含量均为最高，其次为壬醛。花瓣部位主要以醛类和醇类为主，含有6种特有挥发性成分：1-辛烯-3-酮、正己醇、3-甲基十三烷、硫代乙酸乙酯、(Z)-2-壬烯醛、Nα,Nω-二苄氧羰基-L-精氨酸；而花蕊部位和开花部位同样都以醛类和醇类为主，其中花蕊部位特有的挥发性成分有4种：乙酸、2-壬烯醛、甲基4-羟基丁酸酯、N-Cbz-甘氨酸对硝基苯基酯，而开花部位特有的挥发性成分有6种：3-甲硫基丙醛、苯甲醛、反式-2-壬醛、环柠檬醛、反-2-辛烯-1-醇、3，5-二叔丁基苯酚。晒干花部位除了含醛类和醇类外，酯类和烯烃类化合物得到增加，其中特有14种：月桂烯、(Z)-β-罗勒烯、γ-松油烯、(Z)-3，7-二甲基-1，3，6-十八烷三烯、别罗勒烯、乙酸铵、糠醇、水杨醛、(Z)-2-(2-甲氧基乙氧基)-2-甲基-2-烯酸乙酯、苯甲醇、2-乙酰基吡咯、DL-泛酰内酯、3-糠酸、2，3-二氢-3，5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮。通过高温水煮后，1-辛炔-3-醇、5-甲基-2-己醇、2，4-二叔丁基苯酚为水煮花苞特有挥发性成分。

好运来和心心相印品种在晒干花苞部位和花瓣部位挥发性成分差异最为明显，值得关注的是，好运来花苞晒干后主要增加为醇类物质、酮类物质和酚酸类等，而心心相印品种花苞晒干样品主要增加为烯烃类和酯类。好运来花瓣含量主要以3-呋喃甲醇和2-已烯醛为主，心心相印花瓣含量主要以3-呋喃甲醇和壬醛为主；在开花和花蕊部位挥发性成分差异较为明显；而水煮花苞部位挥发性成分基本上一致，表明沸水煮后，大量挥发性成分随高温蒸汽挥发后，两个品种残留的挥发性成分基本趋于相似。

图6 好运来与心心相印挥发性成分对比图Fig.6 Comparison chart of volatile components from HaoYunLai and XinXinXiangYin注：a.好运与心心花瓣成分对比图；b.好运与心心花蕊成分对比图；c.好运与心心开花成分对比图；d.好运与心心晒干花苞成分对比图；e.好来与心心水煮花苞成分对比图。Note:a.The chart of petals comparision;b.The chart of stamens comparision;c.The chart of flowering comparision;d.The chart of sundried flowers comparision;e.The chart of boiled flowers comparision.

4 结论

本实验对祁东县新引进两个黄花菜品种(好运来和心心相印)不同花部位(花瓣、花蕊、开花、晒干花苞、水煮花苞)进行了挥发性成分鉴定，并对各品种之间相同部位进行分析比对，结果表明黄花菜两品种之间花部位不同部位挥发性成分差异较大，尤其是通过晒干后差异更加明显，而通过高温水煮处理后，其挥发性成分基本趋于相似。两品种黄花菜挥发性成分主要以醇类和醛类为主，具有微辛辣的味道且无毒性，而酯类、酮类和烯烃类则赋予黄花菜清香优雅的香味，使它们既可以开发成食品添加剂，又能栽种于庭院或行道路旁供观赏，具有较好的应用前景，该研究结果为新型黄花菜品种的合理开发与利用提供一定的理论指导。