顶空固相微萃取-气相色谱-质谱分析细叶韭花水提液易挥发成分

于海英，丁鹏霞，李美萍，*，张生万

（1.山西大学化学化工学院，山西太原030006；2.山西大学生命科学学院，山西太原030006）

细叶韭（Allium tenuissimum L）又名麻麻花、摘麻花、细叶葱，属于百合科葱属，多年生野生草本植物[1]，其花可食用，主要分布于中国的东北、河北、内蒙古、山西晋北等地区[2]。细叶韭花具有独特的风味，常被作为一种蔬菜、腌制品、调味品，其调味效果优于葱蒜。近年越来越受到人们的喜爱，有些学者对其精油进行了提取以作为面食佐料[3]。此外，细叶韭花作为新型调味品资源，具有降血糖、降血脂、软化血管、防止肿瘤、补肾、解毒等功效[4-5]。

目前，对细叶韭花的研究相对较少。栗利元等[6]、张未芳等[7]分别对细叶韭花生物学和采收保存技术进行了研究；杨忠仁等[8]对细叶韭花的营养成分进行了初步研究；许曼筠等[9]采用顶空-气相色谱-质谱联用技术对细叶韭花中易挥发性成分的萃取条件及气相色谱-质谱分离检测条件进行优化，并结合嗅闻仪确定了其挥发性风味成分；穆启运[10]对细叶韭花的醇提物进行气相色谱-质谱分析；张小莉等[11]采用超临界CO2技术对细叶韭花精油提取工艺进行了研究。目前采用顶空固相微萃取（head space solid-phase microextraction，HS-SPME）和气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS） 联用法已经被广泛应用于食品检测方面[12-20]，但对细叶韭花水提液中易挥发性成分的分析尚未见报道。本试验以细叶韭花水提液为研究对象，采用不同涂层纤维的萃取头对其挥发性成分进行提取，结合GC-MS对细叶韭花水提液的挥发性成分进行系统分析，旨在为细叶韭花的品质评价及其综合利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

细叶韭花：山西省朔州市朔城区山老汉农产品开发有限公司；NaCl（分析纯）：天津市光复科技发展有限公司；C7～C40正构烷烃混合标准品（色谱纯）：上海安谱科学仪器有限公司；试验用水为蒸馏水。

1.2 仪器与设备

50/30 μm二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）、65 μm 聚 二 甲 基 硅 氧 烷/二 乙 基 苯（polydimethylsiloxane/divinylbenzene， PDMS/DVB）、75 μm碳分子筛聚二甲基硅氧烷（carboxen/polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）、85 μm 聚 丙 烯 酸 酯（polyacrylate，PA）、100 μm 聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）萃取头及萃取手柄：美国Supelco公司；7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪：美国Agilent公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器：郑州长城科工贸易有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

将细叶韭花粉碎至80目，称取5.0 g置于250 mL锥形瓶中，加入100.0 mL蒸馏水，40℃水浴提取30 min，减压抽滤，得到细叶韭花水提液，冷藏（3℃～4℃）备用。

1.3.2 HS-SPME萃取条件

准确移取5.0 mL细叶韭花水提液置于20 mL顶空瓶中，加入3.0 g NaCl，用带有橡胶隔垫的瓶盖密封，放入集热式恒温加热磁力搅拌器中，在80℃搅拌平衡30 min，然后将老化后的不同萃取头插入密封顶空瓶中，距离液面1 cm处，在80℃条件下萃取45 min后插入GC进样口解吸3 min。

1.3.3 GC-MS分析条件

GC条件：进样口温度250℃；载气He，流速1mL/min；不分流；HP-5色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升温程序：40℃保持8 min，5℃/min升至100℃，不保持，3℃/min升至200℃，不保持，10℃/min升至280℃，保持9 min。MS条件：电子电离源（EI）；电子能量70 eV；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；质量扫描范围m/z 30～500；扫描模式为全扫描。

1.3.4 定性与定量分析

在1.3.3条件下对样品进行色谱扫描，结合质谱和保留指数两种方法对化合物结构进行确定。质谱通过人工解析并与标准谱库（质谱库NIST11）对照匹配；保留指数（retention index，RI）是在相同色谱条件下对C7～C40正构烷烃进行色谱扫描，根据文献[21-26]计算得各化合物的保留指数，并与参考文献[9，27]及质谱库对照，对化合物进行有效鉴定。采用峰面积归一化法计算各组分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 细叶韭花水提液在HP-5色谱柱HS-SPME-GCMS分析结果

按照1.3.3的试验条件，在HP-5色谱柱上，对5种不同萃取头萃取的细叶韭花水提液挥发性成分进行GC-MS测定，结果如表1所示。

由表1可知，采用5种不同萃取头在HP-5色谱柱上共分离鉴定出97种化合物，包括含硫化合物7种、酯类化合物15种，酸类化合物8种，碳氢化合物31种，醇类化合物12种，酮类化合物7种，醛类化合物10种，酚类化合物3种，醚类及其它化合物各2种。

表1 细叶韭花水提液易挥发性成分HS-SPME-GC-MS分析结果Table 1 HS-SPME-GC-MS analysis results of the volatile componets from Allium tenuissimum flowers water extracts

续表1 细叶韭花水提液易挥发性成分HS-SPME-GC-MS分析结果Continue table 1 HS-SPME-GC-MS analysis results of the volatile componets from Allium tenuissimum flowers water extracts

续表1 细叶韭花水提液易挥发性成分HS-SPME-GC-MS分析结果Continue table 1 HS-SPME-GC-MS analysis results of the volatile componets from Allium tenuissimum flowers water extracts

50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头共检测到51种化合物，且相对含量＞2%的成分有10种；65μmPDMS/DVB萃取头共检测到48种化合物，相对含量＞2%的成分有 19种；75 μm CAR/PDMS萃取头共检测到42种化合物，其中相对含量＞2%的成分有14种；85 μm PA萃取头共检测到42种化合物，其中相对含量＞2%的成分有17种；100 μm PDMS萃取头共检测到40种化合物，其中相对含量＞2%的成分有17种。其余组分相对含量均较低。

另外，Venn图可用来统计多组或多个样品中共有和特有的化合物，其结果如图1所示。

图1 化合物种类Venn图Fig.1 Venn diagram of compound species

由图1可知，5种萃取头萃取的挥发性物质共有成分有10种，其中含硫化合物有2种，为二甲基三硫醚、二甲基四硫醚；酸类化合物1种，为壬酸；碳氢化合物1种，为十七烷；酯类化合物3种，为棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、二氢猕猴桃内酯；酮类化合物2种，为大马士酮、7，9-二叔丁基-1-氧杂螺（4，5） 癸-6，9-二烯-2，8-二酮；醚类化合物1种，为丁香酚甲醚。二甲基三硫醚（9.37%、7.79%、9.34%、8.70%、4.66%）、二甲基四硫醚（7.05%、6.80%、5.94%、3.45%、3.55%）、大马士酮（7.84%、6.24%、2.82%、5.51%、9.16%）含量较高，二甲基三硫醚、二甲基四硫醚等硫醚类化合物具有洋葱、蔬菜气味，是被允许添加的食品香料，即使添加少量，也会对食品的香气产生显著性影响[28-30]；大马士酮的阈值较低，是细叶韭花水提液中典型的呈香物质，赋予其玫瑰香味[31]。

综合5种萃取头萃取到化合物种类和含量来看，50/30 μm DVB/CAR/PDMS可以较多萃取到样品中的挥发性物质，但对含硫化合物的萃取效果最好；65 μm PDMS/DVB萃取头对含硫化合物和碳氢化合物萃取效果较好；75 μm CAR/PDMS对含硫化合物、醇类萃取效果较好，85 μm PA 更适合萃取酸类化合物，100 μm PDMS更适合萃取酯类化合物。不同萃取头的萃取效果既有相似又有所不同，仅使用传统的方法不能选择出最佳的萃取头，故在此基础上进行主成分分析。

2.2 细叶韭花水提液易挥发性成分主成分分析（principal component analysis，PCA）

主成分分析是一种通过降维方式，将多个变量转变为少数几个相对独立且包含了原有所有变量或是大部分变量信息的综合变量的统计学分析方法，不受主观因素的影响[21]。对5种萃取头所萃取的细叶韭花水提液易挥发性成分进行主成分分析，其结果如表2所示。

表2 3个主成分的特征值以及贡献率Table 2 Eigenvalues and contribution rate of the three principal components

由表2可知，提取前3个主成分，其累积贡献率可达93.852%，可基本反映原始变量信息。各主成分的特征向量与载荷值见表3。

表3 主成分的特征向量与载荷矩阵Table 3 Principal component eigenvectors and loading matrix

各主成分的载荷值代表该主成分对该类物质反映程度的大小。由表2和表3可知，第一主成分贡献率达到50.755%，其反映的指标主要有酚类、醇类、碳氢化合物、酮类、酯类五类物质，其中与酚类和醇类呈正相关关系，与碳氢化合物、酮类、酯类呈负相关；第二主成分的贡献率为24.153%，主要反映的指标是醚类，且高度正相关；第三主成分的贡献率为18.944%，主要解释了含硫化合物的变量信息，呈正相关关系。

另外，由细叶韭花水提液易挥发性成分3个主成分10类物质各自的特征向量，可以得到各个主成分的得分，用S1、S2和S3来代表，进行挥发性成分品质的综合评价，结果见表4。

表4 标准化后主成分得分Table 4 Principal components scores after standardization

由表4可知，第一主成分得分最高的是85 μm PA，第二主成分为65 μm PDMS/DVB，第三主成分为100 μm PDMS。由该模型可知，不同萃取头萃取的挥发性成分综合得分由高到低依次为85 μm PA、50/30 μm DVB/CAR/PDMS、75 μm CAR/PDMS、65 μm PDMS/DVB、100 μm PDMS，因此在HP-5色谱柱上采用85 μm PA萃取头进行富集效果较好。

3 讨论与结论

本试验采用HS-SPME-GC-MS方法对细叶韭花水提液易挥发性成分进行了系统考察。细叶韭花水提液的易挥发成分共检测出97种化合物，其中含硫化合物7种，酯类15种，酸类8种，碳氢化合物31种，醇类12种，酮类7种，醛类10种，酚类3种，醚类2种，其它类化合物2种。相对含量较高化合物主要是含硫化合物、酯类、酚类、酸类物质，且对细叶韭花水提液风味成分贡献最大的有1，3-二噻烷、二甲基三硫醚、二甲基四硫醚、大马士酮和对乙烯基愈疮木酚等物质。含硫化合物具有洋葱香味，王文亮等[27]发现含硫化合物与抑菌、降血脂、降血糖等功效有关，并对肥胖、冠心病等疾病均有治疗作用；据文献报道酯类化合物赋予食品甜香气味和轻微油脂气味[32]；酚类化合物是植物中最重要且分布最广泛的次生代谢物质[33]，具有抗氧化、抗癌等功效，对乙烯基愈疮木酚具，有康乃馨花香味[30]。这些活性成分将为细叶韭花作为抗氧化剂以及杀菌剂提供科学理论依据。