SPME-GCIS联合分析法测定食用菊花花朵挥发性成分

陈志星 杨敏 姚茹瑜 赵娅红 刘敏荣 薛建平 黄飞燕 方宇 王启宇 贺世峰 余磊

摘要：采用固相微萃取技术萃取食用菊花花朵挥发性成分，利用气相色谱一质谱联用技术进行分析，并用峰面积归一化法得出各组分的相对百分含量。结果表明，共鉴定出51种挥发性成分，包括烯类、酯类、醇类，还有少量酸、杂环类和烷类物质，其中主要成分为单萜类化合物α一蒎烯、β一月桂烯、α一松油烯、β一蒎烯、γ一松油烯等，相对含量分别为74.04%、5.24%、3 .96%、3 .44%、2.01%，共占总相对含量的88.69%。

关键词：食用菊花;香气成分;固相微萃取;气质联用技术

中图分类号：S682.1+1

文献标识码：A

文章编号：0439-8114（ 2020）12-0145-04

D01：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.12.032

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

菊花[Dendranthema morifolium （Ramat.） Tzv-el]属菊科菊属的多年生宿根草本植物，是中国十大传统名花之一，产量居世界四大切花之首，原产于中国，现已遍及全世界。同时，菊花为中国传统中药，具有清肝明目、散风清热的功效，常用于治疗风热感冒、头痛眩晕、目赤肿痛等[1-3]。现代医理研究表明，菊花中含有多种黄酮类化合物、菊苷、多酚类等有效成分，具有抗炎、抗菌、抗氧化、降血压、加快胆固醇代谢和增强免疫调节等生物学功能[4-8]。作为药食同源植物，菊花具有丰富的营养成分，大量制成营养保健茶，加工成各类功能食品与饮料等用途[9]。

目前，中国对于食用菊花的研究，主要集中在引种驯化、营养繁殖和高产栽培方面，而对食用菊花等相关研究较少[10-12]。在传统的菊花繁育过程中，主要注重花型、花色、抗性及产量，而忽略了菊花的香气选育，并且人们对于香气的认识和了解不足，导致有关菊花香气研究进度相对比较缓慢。例如，潘芸芸等[1]采用滴定法、紫外分光光度法、高效液相色谱法对食用菊花主要化学成分进行含量测定;王凯能[13]对食用菊品种的筛选评价等相关研究;李煜坤等[14]对中国食用菊花研究现状进行了综合分析等。在植物界中，天然香气成分具有传递信息、驱赶病虫、保护自身的功效，是植物为适应自然界进化而得来[15-19]。花香影响植物的生殖，确保植株的经济效益，还影响着菊花的鲜切花品质。倾城香菊花品种是近几年中国自主培育出的食用菊品种，具有香气浓郁、花瓣纯洁、厚实有光泽、大花型等特点。自然开花期在10月中旬，其植株粗壮高大、耐病性强、叶色浓绿密实。现有食用菊品种，其香气与其他菊花无异，或香气微不可闻，而该品种的香气极具特色，花朵盛开时散发一股特殊的清香香气。因此，本研究对食用菊花花朵以采用固相萃取技术提取，顶空进样加气相质谱联用GC-MS方法鉴定其挥发性化学成分[20-23j，归一化法测定各成分相对含量，旨在为进一步综合利用食用菊花植物资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

食用菊花于2018年10月10日采自云南省都市特色农业工程技术研究中心资源圃内，自然开花处于盛花期，采集时间为晴天上午，采集后即带回实验室进行测定。

1.2仪器

7890A/5975C型气相色谱/质谱（GC-MS）联用仪（美国安捷伦公司）;PDMS-DVB型固相微萃取仪，SPME-PAL型气相固相微萃取自动进样器，PD-MS/DVB萃取头（65 μm，美国Supelco公司）;HP-5MS弹性石英毛细管柱（30 mx0.25 mmx0.25 μm，美国Agilent公司）。

1.3 方法

1.3.1 色谱（GC）条件 色谱柱：Agilent 1909IS-433UI， HP-5 ms UItra Inert，-60-325℃：30 mx250μmx0.25 μm，流量：1.0 mL/min;柱箱升温程序：初温40℃，保持3 min;以4qC/min升至160℃，保持3min;以6。C/min升至280℃，保持10 min;进样口温度：250℃;进样量：1μL;载气：He（99.99%）;不分流进样;MSD传输线温度：250℃。

1.3.2质谱（MS）条件EI源电离能70 eV;离子源温度：230℃;MS四极杆温度：150℃;质量扫描范围m/z：50-550 u;溶剂延迟：3 min。

1.3.3样品处理称取2 9粉碎后的样品置于20mL顶空瓶中（该顶空瓶需配有聚四氟乙烯胶垫），70℃预热30 min。将带有100μm PDMS固相微萃取头250℃活化35 min后插入密封顶空瓶中，顶空吸附30 min，随后在GC-MS进样口250℃解吸附5min，利用气相色谱一质谱联用仪（GC-MS）进行分析。

2 结果与分析

2.1 食用菊花品种的主要香氣组成成分

按GC-MS条件对香气成分进行分析，得到食用菊花香气挥发性化学成分的总离子流（图1）。经质谱数据库检索，从基峰、相对丰度等几个方面进行比较，鉴定出食用菊花中共51种成分，按峰面积归一化法确定出各组分的相对含量，其结果见表1。将CC-MS测定质谱图与计算机质谱数据库进行检索比较，匹配度均在85%以上，具有较高的可信度。对以上的化合物对各色谱峰面的归属加以确认，从而鉴定出食用菊花花朵挥发性化学成分主要为烯类化合物，其次为酯类和醇类，还有少量酸、杂环类和烷类物质。从表1中可以看出，食用菊花花朵挥发性化学成分中共鉴定出5 1种挥发性成分（占总量的98.53%），烯类化合物中主要为α-蒎烯、β-月桂烯、α-松油烯、β-蒎烯、γ一松油烯，其相对含量分别为74.04%、5.24%、3.96%、3.44%、2.01%，共占总相对含量的88.6g%。在鉴定出的51种挥发性成分中，包含25种烯类、10种酯类、5种醇类、11种其他类，相对含量分别为93.31%、2.17%、1.09%、1.96%。

2.2 香气的构成物质作用

从食用菊花花朵中分离鉴定出51种挥发性化学成分，其中β一月桂烯是一种化学性质活泼的天然产物[23]，属于合成萜烯类，是合成香料如香叶醇、芳樟醇等香料的重要原料。α一蒎烯和β一蒎烯是松节油的主要化学成分[24.25]，α-蒎烯具有松木的气味，是合成檀香类香料的主要物质，主要用来合成香水;β一蒎烯是合成各类萜烯类香料的原材料。α一松油烯具有柑橘香味，可用来调配柠檬、薄荷等香精和精油[26]，γ一松油烯可以用来制作各种植物香精[27]。挥发性成分是多数食品香气特征的物质基础，多种挥发性成分共同决定了食品的香气特征。

3 小结

本研究通过固相微萃取气相色谱一质谱联用技术（ SPME-CCIMS），测定了食用菊花品种的主要挥发性成分，鉴定出51种挥发性成分，主要为烯类化合物，其次为酯类和醇类，还有少量酸、杂环类和烷类物质，其中烯类中单萜类化合物相对含量占总含量的88.69%，这些成分的共同作用构成了食用菊花的浓郁香气。单萜类化合物多为有特殊气味的挥发性油状液体，广泛存在于植物体内，是构成某些植物的香精、树脂、色素等主要成分，同时在植物的正常生长发育方面具有重要的作用，并被大量用于食品、医药、精油、工业等方面，如玫瑰油、桉叶油、松脂等都含有多种萜类化合物，部分化合物还具有祛痰、止咳、祛风、驱虫、镇痛等作用[16j。

张菲菲等[28]研究表明，菊花挥发性成分基本为单萜烯类、倍半萜烯类及其含氧衍生物等。其中，单萜类成分主要有樟脑、龙脑、α一侧柏酮、β-蒎烯、1，8-按叶醚、对聚花伞素、马鞭草烯酮、马鞭草醇等;倍半萜类成分主要有金合欢醇、金合欢烯、甜没药醇、α一荜澄茄醇、衣兰油醇、姜烯等。其中怀菊花挥发性化合物组分主要有菊烯酮、桉油精、菊烯酮乙酸酯、聚伞花烯和3-石竹烯等[29];杭白菊和杭黄菊主要包含樟脑、石竹烯、龙脑、β -金合欢烯、乙酸龙脑酯、α一姜黄烯等[30];小白菊中挥发性化学成分为石竹烯、α一杜松醇、杜松脑、氧化石竹烯[31]。潘芸芸等[1]研究表明，食用菊花主要成分有α-蒎烯、1，8一桉叶油素、双环[2.2.2]癸烷-2-烯-5-酮、冰片醋酸酯、2，6，6-三甲基一双环（3.1.1）一庚-2 -烯-4-醇一乙酯、β-榄香烯、3-石竹烯和α一荜澄茄烯等。

本研究中食用菊花花朵挥发性化学成分主要为烯类化合物，其次为酯类和醇类，还有少量酸、杂环类和烷类物质，其中α-蒎烯和β-月桂烯是食用菊花中含量最高的挥发性香气成分，这与以往菊花的研究结果不同，说明其盛花期花朵具有独特的香味，同时也可为食用菊花的资源开发利用提供科学依据。本研究中鉴定出的51种挥发性成分中，包含25种烯类、10种酯类、5种醇类、11种其他类，相对含量分别为93.3l%、2.17%、1.09%、1.96%。这表明食用菊花的品种类型、栽培方式、菊花产地等是影响挥发性化合物种类和含量的主要因素[32]，同时成熟时间及生长状况对挥发性成分也具有不同程度的影响，后期对于如何保存菊花的香气成分以及不同成熟度和生长状况对菊花香气的影响情况，还需要进一步研究。

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基金项目：云南省科技重点研发计划项目（ 2018BBOIl）

作者简介：陈志星（1982-），男，山西阳高人，硕士，中级农艺师，主要从事菊花新品种研发研究，（电话）18287179717（电子信箱）172703057@qq.com;通信作者，余磊（1981-），男，教授，博士，主要从事高价值经济作物抗病良种资源收集及综合开发利用等研究，（电话）13708400503（電子信箱）yulei0425@163.com。