周 志，徐永霞，胡 昊，程 超，潘思軼,*

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.湖北民族學(xué)院 生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 恩施 445000)

頂空固相微萃取和同時(shí)蒸餾萃取應(yīng)用于GC-MS分析野生刺梨汁揮發(fā)性成分的比較研究

周 志1,2，徐永霞1，胡 昊1，程 超1,2，潘思軼1,*

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.湖北民族學(xué)院 生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 恩施 445000)

采用頂空固相微萃取法(head-space solid phase micro-extraction，HS-SPME)和同時(shí)蒸餾萃取法(simultaneous distillation extraction，SDE)提取野生刺梨汁中揮發(fā)性成分，經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析，結(jié)果共檢測出52種揮發(fā)性化合物，其中烴類最多，有17種，其次是酯類12種和醇類7種，另外酸類、酚類、酮類、醛類和雜環(huán)類分別有5、3、3、3、2種。HS-SPME法和SDE法分別鑒定出37種和19種揮發(fā)性組分。兩種提取方法相比較，HS-SPME具有快速簡便、不使用溶劑、檢測組分豐富和樣品檢測非破壞性等優(yōu)點(diǎn)，更適宜于野生刺梨汁揮發(fā)性成分的分析。

野生刺梨；揮發(fā)性成分；頂空固相微萃??；同時(shí)蒸餾萃取

刺梨(Rosa roχburghii Tratt.)系薔薇科落葉灌木植物，別名山刺梨、賽哇(西藏)、野石榴(陜西)、刺果兒和蜂糖果(鄂西)等，多分布于海拔1000～1600m的山區(qū)和丘陵地帶[1]。刺梨富含VC、SOD、VP等生物活性物質(zhì)[2]，其營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值極高，具有抗氧化、增強(qiáng)免疫、延緩衰老、抗腫瘤等多種生理作用[2-4]。

當(dāng)前，國內(nèi)外飲品的需求正向天然型、保健型、愉悅型方向發(fā)展，已進(jìn)入“新時(shí)代飲料”(n e w a g e beverage，NAB)時(shí)期，明確果汁香氣成分是加工高品質(zhì)飲品的基礎(chǔ)。常用的水果香氣物質(zhì)的分離提取方法主要有同時(shí)蒸餾萃取法(simultaneous distillation extraction，SDE)、溶劑提取法(solvent extraction，SE)、頂空固相微萃取法(head-space solid phase micro-extraction，HSSPME)和超臨界流體萃取(supercritical fluid extraction，SFE)等[5]。Takeoka等[6]采用SDE法對亞洲梨果實(shí)風(fēng)味的組成進(jìn)行測定；Gil等[7]研究認(rèn)為SE法操作簡單、成本低，可通過選擇不同的萃取溶劑有針對性地提取特征香氣成分；朱虹等[8]采用HS-SPME法提取不同成熟度香蕉的香氣成分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同成熟度香蕉香氣成分的種類和相對含量有明顯差異；Chen等[9]采用HS-SPME法提取分析了鴨梨中的揮發(fā)性組分；馬林等[10]采用超臨界流體萃取刺梨揮發(fā)油，經(jīng)氣相色譜分析出21種化學(xué)成分；呂健等[11]比較研究了SDE法和SPME法對香精成分的提取效果。

目前，國內(nèi)外有關(guān)于刺梨干酒香[12]、刺梨黑糯米酒香[13]及采用普通方法提取和分析刺梨香氣成分[14]的報(bào)道，但刺梨作為一種野生資源，其特征性香氣方面的系統(tǒng)研究較少。刺梨汁通過SDE法和HS-SPME法提取揮發(fā)性化合物，經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(gas chrom atography-mass spectrometry，GC-MS)分析鑒定，比較研究HS-SPME法和SDE法對分析刺梨揮發(fā)性化合物組成的區(qū)別，優(yōu)選出分析刺梨揮發(fā)性化合物較合適的提取方法，為加工高品質(zhì)的刺梨產(chǎn)品打下一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

野生鮮刺梨采于湖北省恩施市高山地帶，采摘時(shí)間為9月中下旬。正戊烷、N aC l、乙醚均為分析純。

6890N/5975MSD氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國Agilent公司；固相微萃取裝置[手動固相微萃取進(jìn)樣器、二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(DVB/CAR/PDMS)50/30μm、15mL頂空鉗口樣品瓶] 美國Supelco公司；同時(shí)蒸餾萃取裝置為自行定制；SL280A型榨汁機(jī) 浙江蘇泊爾炊具股份有限公司；TDL-5-A型離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；DW-86L626型超低溫冰箱 青島海爾特種電器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 刺梨汁的制備

新鮮刺梨果經(jīng)挑選、洗凈和切碎后用榨汁機(jī)壓榨取汁。汁液經(jīng)過濾，4500r/min離心15min后于-76℃超低溫條件下凍藏，備用。

1.2.2 固相微萃取法

凍藏刺梨原汁在30℃水浴條件下解凍，取8mL刺梨汁液放于15mL鉗口瓶中，加入2.2g NaCl(以減少揮發(fā)物的損失和避免褐變)，用聚四氟乙烯隔墊密封，于磁力攪拌器上加熱平衡15min后，通過隔墊插入已活化好的SPME萃取頭(270℃活化30min)，推出纖維頭，保持40℃恒溫頂空吸附30min后，插入GC進(jìn)樣口解析5min。

1.2.3 同時(shí)蒸餾萃取法

凍藏刺梨原汁在30℃水浴條件下解凍，取150mL刺梨汁倒入500mL平底燒瓶中，接于SDE裝置一端，用電爐加熱燒瓶，保持溶液沸騰。S D E裝置另一端接500mL圓底燒瓶，內(nèi)裝100mL正戊烷-乙醚混合液(1∶2，V/V)，40℃恒溫水浴提取2h。將萃取液置于冰箱冷凍室24h，取出除冰塊，然后加入干燥無水硫酸鈉脫水，最后用氮?dú)獯祾邼饪s至1mL。所得濃縮液供GC-MS分析。

1.2.4 GC-MS聯(lián)用儀分析條件

氣相色譜條件：HP-5毛細(xì)管柱(30m×320μm，0.25μm)；載氣為氦氣；進(jìn)樣口溫度250℃；升溫程序?yàn)槠鹗紲囟?0℃，保持3min，以4℃/min升溫至220℃，再以10℃/min升溫至250℃，保持5min。固相微萃取頭進(jìn)樣采用不分流進(jìn)樣；微量進(jìn)樣器進(jìn)樣時(shí)進(jìn)樣量分流比為1∶20，溶劑延遲時(shí)間為6min。

質(zhì)譜條件：色譜-質(zhì)譜接口溫度280℃，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃；離子化方式：EI，電子能量70eV，質(zhì)量掃描范圍45～550u/s。

1.2.5 化合物鑒定及定量

樣品揮發(fā)性化合物經(jīng)氣相色譜分離，不同組分形成其各自的色譜峰，用氣相色譜-質(zhì)譜-計(jì)算機(jī)聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定。分析結(jié)果運(yùn)用計(jì)算機(jī)譜庫(Nist/Wiley)進(jìn)行初步檢索及資料分析，再結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析，確認(rèn)揮發(fā)性化合物的化學(xué)成分?；衔锵鄬坎捎妹娣e歸一法確定。

2 結(jié)果與分析

圖1 兩種方法提取的刺梨汁揮發(fā)性成分總離子圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatiles from chestnut rose juice extracted by HS-SPME and SDE

表1 HS-SPME法和SDE法提取分析野生刺梨汁揮發(fā)性組分Table 1 GC-MS identification of volatiles from chestnut rose juice extracted by HS-SPME and SDE

刺梨汁通過HS-SPME法和SDE法分析之后，所檢測的揮發(fā)性成分差異比較明顯(圖1)。GC-MS鑒定出的刺梨汁中揮發(fā)性成分及其相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。

由表1可知，HS-SPME和SDE法提取相同的鮮刺梨汁樣品揮發(fā)物，經(jīng)GC-MS分析后共檢測出8類52種揮發(fā)性化合物，其中HS-SPME法檢出37種，SDE法檢出19種，共同檢測4種，采用HS-SPME法檢測出的刺梨汁揮發(fā)性化合物的數(shù)量明顯多于SDE法。

HS-SPME法中檢出烴類16種、醛類1種、醇類7種、酸類1種、酯類9種、酚類2種和雜環(huán)類1種。SDE法中檢出烴類1種、醛類2種、醇類1種、酸類5種、酯類5種、酮類3種、酚類1種和雜環(huán)類1種。采用HS-SPME法提取的刺梨汁揮發(fā)性化合物中烴類、醇類和酯類的種類明顯多于SDE法，而酸類和酮類的種類明顯少于SDE法。

HS-SPME法提取的刺梨汁揮發(fā)性化合物中相對含量較高的是苯乙烯(1.69%)、月桂烯(1.38%)、d-檸檬烯(48.05%)、雙戊烯(0.26%)、羅勒烯(0.47%)、松油烯(1.00%)、戊基環(huán)丙烷(0.23%)、(Z)-3-己烯醇(4.43%)、正己醇(2.91%)、正辛醇(0.37%)、芳樟醇(0.32%)、辛酸(1.43%)、丁酸乙酯(3.06%)、異戊酸乙酯(1.63%)、順-3-己烯基丁酯(0.41%)、丁酸-反-3-己烯酯(0.33%)、辛酸乙酯(0.39%)、氨茴酸甲酯(0.64%)、2,4-二叔丁基苯酚(1.14%)。SDE法提取的刺梨汁揮發(fā)性化合物中相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的有2-呋喃甲醛(19.45%)、3-呋喃甲醛(1.11%)、(Z)-3-己烯醇(15.31%)、庚酸(1.11%)、辛酸(7.67%)、氨茴酸甲酯(5.42%)、棕櫚酸甲酯(0.32%)、油酸甲酯(0.38%)、16-甲基十七烷酸甲酯(0.20%)、2-甲基-3,5-二羥基-4H-吡喃-4-酮(0.79%)、4-甲氧基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮(2.72%)、2,4-二甲基呋喃(3.75%)。

3 結(jié)論與討論

HS-SPME和SDE法提取相同的鮮刺梨汁樣品揮發(fā)物，經(jīng)GC-MS分析，HS-SPME法檢出37種，SDE法檢出19種，采用HS-SPME法檢測出的刺梨汁揮發(fā)性化合物的數(shù)量明顯多于SDE法。HS-SPME法和SDE法共同檢出野生刺梨汁中烴類17種、醛類3種、醇類7種、酸類5種、酯類12種、酮類3種、酚類3種和雜環(huán)類2種；HS-SPME法提取的刺梨汁揮發(fā)性化合物中烴類、醇類和酯類的種類明顯多于SDE法，而酸類和酮類的種類明顯少于SDE法。將兩種方法結(jié)合起來，可能會得到刺梨汁揮發(fā)性物質(zhì)較客觀的綜合評價(jià)，這與陳清嬋等[15]研究的結(jié)果相類似。

從兩種方法檢測出的相同鮮刺梨汁樣品揮發(fā)物數(shù)量上看，HS-SPME法較SDE法檢測出的物質(zhì)豐富，這可能主要是SDE法提取出的揮發(fā)性物質(zhì)經(jīng)氮?dú)獯祾邼饪s時(shí)易損失所致。但哪種方法更能體現(xiàn)野生刺梨汁原有揮發(fā)性化合物信息，還需借助香氣嗅探裝置有待進(jìn)一步鑒定。

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Comparative Application of Head Space-Solid Phase Micro-extraction and Simultaneous Distillation Extraction for GC-MS Analysis of Volatile Components in Chestnut Rose (Rosa roχburghii Tratt) Juice

ZHOU Zhi1,2，XU Yong-xia1，HU Hao1，CHENG Chao1,2，PAN Si-yi1,*
(1. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China；2. Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Hubei Institute for Nationalities, Enshi 445000, China)

Head-space solid phase micro-extraction method (HS-SPME) and simultaneous distillation extraction method (SDE) were compared for their sampling effectiveness in GS-MS analysis of volatile components in chestnut rose juice. Totally 52 compounds were identified, including 17 hydrocarbons, 12 esters, 7 alcohols, 5 acids, 3 phenols, 3 ketones, 3 aldehydes and 2 heterocycles. Thirty-seven volatile components were identified by HS-SPME method and 19 by SDE method. Compared to SDE method, HS-SPME method has the advantages of rapidity, simplicity, avoidance of organic solvents, more kinds of identified components, non-destructive sampling and is therefore more suitable for the analysis of volatile components in chestnut rose juice.

chestnut rose；volatile components；head-space solid phase micro-extraction (HS-SPME)；simultaneous distillation extraction (SDE)

TS214.2

A

1002-6630(2011)16-0279-04

2011-04-25

周志(1974—)，男，副教授，博士研究生，研究方向?yàn)槭称凤L(fēng)味化學(xué)。E-mail：zhouzhi77716@163.com

*通信作者：潘思軼(1964—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail：pansiyi@mail.hzau.edu.cn