朱羽堯，王美珍，陳 楠，黃曉德，陳 斌，錢 驊，趙伯濤

( 南京野生植物綜合利用研究院, 江蘇 南京211111)

孜然(CuminumcyminumL.)，英文名為Cumin，也叫枯茗、孜然芹。孜然是傘形科孜然芹屬植物，為一年或二年生草本，株高20～30 cm，全株光滑無毛。孜然原產(chǎn)埃及，現(xiàn)在伊朗、俄羅斯、地中海地區(qū)及我國均有種植，我國新疆和甘肅是孜然的主要產(chǎn)地[1-2]。

孜然種子富油性，具有芳香氣味，為傳統(tǒng)調味香料，是生活中重要的調味品，一般加工成孜然粉和孜然精油使用。孜然粉可肉類食品的加工，用以祛除異味、解除肉類的油膩，孜然精油可作為制備日用香精的原料。長期以來，孜然除作為調味品應用，也可入藥，具有散寒止痛、止血調經(jīng)、理氣健胃等功效[3-7]。通過水蒸氣蒸餾法提取出來的孜然精油為黃色澄清液體，精油中含有的化合物主要為單萜、倍半萜、芳香族醛、酮醚類的物質,所含成分包括枯茗醛、枯茗醇、α-蒎烯、水芹烯、月桂烯、檸檬烯、對傘花烴、藏紅花醛等[8-10]。

目前研究多著眼于孜然精油的成分組成，而不同預處理對孜然精油提取以及成分組成的影響卻缺乏研究。本實驗以孜然為實驗材料，并對其進行4種不同的預處理方法，采用水蒸氣蒸餾法提取精油，并通過氣相色譜-質譜聯(lián)用分析方法對各精油樣品的成分組成進行分析比較，以此來研究預處理方法對精油提取率及組成成分的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

孜然：購于浙江百草中藥飲片公司，經(jīng)趙伯濤研究員鑒定為CuminumcyminumL.。

1.2 儀器與試劑

儀器：高速萬能粉碎機(上海頂帥電器有限公司LD-T100A)；ZK高速自控組織搗碎機(江蘇省鹽城市龍岡醫(yī)療器械廠)；電子天平(上海花潮電器有限公司UTP-313)；調溫電熱套(上海蘇進儀器設備廠Q/320683AAFA02-2005)；電熱恒溫鼓風干燥箱(上海躍進醫(yī)療器械廠101-2-S)、氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(Agilent公司7820A氣相串聯(lián)5975質譜檢測器)；85-2恒溫磁力攪拌器(常州國華電器有限公司)、水蒸氣蒸餾提取裝置、圓底燒瓶、量筒等玻璃儀器。

試劑：酸性纖維素酶(蘇柯漢濰坊生物工程有限公司，10 000 U/g)。

1.3 實驗方法

1.3.1 預處理及提取方法

整粒：稱取孜然50 g，置于1 000 mL的圓底燒瓶中，加水500 mL，從微沸開始計時，恒溫蒸餾4 h，至精油量不發(fā)生明顯變化時，記錄提取精油量，收集油相部分于棕色瓶中并編號保存。

粉碎：將適量孜然整粒放于高速萬能粉碎機，粉碎后過60目篩。稱取處理后的孜然粉末50 g，置于1 000 mL的圓底燒瓶中，加水500 mL，從微沸開始計時，恒溫蒸餾4 h，至精油量不發(fā)生明顯變化時，記錄提取精油量，收集油相部分于棕色瓶中并編號保存。

冷凍破碎：裝取適量孜然整粒放入-20 ℃冰箱中，冷凍過夜后用高速萬能粉碎機粉碎后過60目篩。稱取處理后的孜然粉末50 g，置于1 000 mL的圓底燒瓶中，加水500 mL，從微沸開始計時，恒溫蒸餾4h，至精油量不發(fā)生明顯變化時，記錄提取精油量，收集油相部分于棕色瓶中并編號保存。

溶劑均質：稱取50 g孜然整粒與500 mL水共同放入高速自控組織搗碎機內，至孜然基本粉碎。直接將處理后的溶液倒入1 000 mL的圓底燒瓶中開始蒸餾。從微沸開始計時，恒溫蒸餾4 h，至精油量不發(fā)生明顯變化時，記錄提取精油量，收集油相部分于棕色瓶中并編號保存。

酶處理：用電子天平稱取50 g孜然，倒入燒杯，加入2.5 g酸性纖維素酶和500 mL水，將燒杯放入溫度為45 ℃的電熱恒溫鼓風干燥箱中均勻攪拌過夜。直接將處理后的溶液倒入1 000 mL的圓底燒瓶中開始蒸餾。從微沸開始計時，恒溫蒸餾4 h，至精油量不發(fā)生明顯變化時，記錄提取精油量，收集油相部分于棕色瓶中并編號保存。

1.3.2 成分分析

采用GC-MS進行檢測分析，參照文獻，并根據(jù)實際檢測結果加以調整，最終檢測條件[8]如下：

色譜柱：HP-5MS(30 m ×0.25 mm ×0.125 μm)，載氣為高純氦氣(99.999%)。進樣口溫度:250 ℃，進樣量1 μL，分流比100∶1；程序升溫:初始溫度60 ℃保持1 min，先以5 ℃/min升至180℃后，保持1 min，再以10 ℃/min升至260 ℃，保持1 min。各組分的相對含量采用峰面積歸一化法進行定量。

電子轟擊(EI)離子源；電子能量70 eV；接口溫度：280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，質量掃描范圍：33～600m/z。獲得的質譜數(shù)據(jù)通過NIST 11質譜圖庫進行檢索。

2 結果與討論

2.1 精油得率

孜然精油得率測定結果如圖1所示，整粒未處理孜然原料經(jīng)直接提取，精油得率為(2.60±0.25)%。經(jīng)過不同預處理方法后，其精油得率均較原材料直接提取有所提高(與整粒相比)，其中經(jīng)冷凍破碎后的孜然精油得率最高達(4.3±0.1)%，與未經(jīng)處理相比提高65.3%。

圖1 不同提取預處理孜然精油得率

2.2 精油成分組成分析

整粒、粉末、冷凍破碎、酶處理、溶劑均質處理后的孜然精油的總離子流圖見圖2。通過NIST 11標準圖庫對各精油的氣相-質譜數(shù)據(jù)進行檢索，并結合文獻[9]進行分析，結果見表1。

表1 預處理后提取孜然精油成分分析

經(jīng)GC-MS檢測結合NIST 11數(shù)據(jù)庫比對，從孜然整粒中共鑒定出12個組分，占總相對含量的98.264%,主要成分是β-萜品烯(3.293%)、對傘花烴(9.888%)、枯茗醛(57.269%)、(1R)-2-甲基-1-苯丙醇(4.613%)、3-羥基-2-甲基-苯丙酸(19.485%),占總相對含量的94.548%。從酶處理后的孜然中根據(jù)相似度比對，共鑒定出了34個組分，占總相對含量的99.46%，主要成分是β-蒎烯(15.034%)、對傘花烴(10.251%)、γ-萜品烯(10.639%)、枯茗醛(32.156%)、3-羥基-2-甲基-苯丙酸(20.318%)，占總相對含量的88.398%。從溶劑均質處理后的孜然中共鑒定出了10個組分，占總相對含量的99.99%，主要成分是β-月桂烯(12.805%)、檸檬烯(9.616%)、2-蒈烯(11.627%)、枯茗醛(33.433%)、1-石竹烯(23.993%)，占總相對含量的91.474%。從冷凍破碎處理后的孜然中共鑒定出了26個組分，占總相對含量的98.557%，主要成分是β-萜品烯(12.612%)、β-蒎烯(14.925%)、對傘花烴(44.036%)、γ-萜品烯(2.321%)、枯茗醛(16.293%),占總相對含量的90.187%。從孜然粉末中共鑒定出28個組分，占總相對含量的98.776%，主要成分是β-蒎烯(15.703%)、對傘花烴(10.633%)、γ-萜品烯(11.522%)、枯茗醛(31.468%)、3-羥基-2-甲基-苯丙酸(19.457%)、(1R)-2-甲基-1-苯丙醇(5.647%)，占總相對含量的94.43%。

圖2不同提取預處理孜然精油總離子流圖(a整粒未經(jīng)預處理，b粉碎，c冷凍破碎，d溶劑均質，e酶處理)

孜然發(fā)揮抑菌等藥理活性的主要成分為枯茗醛，因此針對經(jīng)過不同預處理后提取所得孜然精油中枯茗醛的含量變化情況進行對比。

由圖3可知，枯茗醛的含量在孜然整粒中最高為57.269%，對孜然原料采取不同的預處理之后，孜然中的枯茗醛含量都下降，其中以冷凍破碎處理后提取所得精油中枯茗醛的含量最低，僅為16.293%。結合表1數(shù)據(jù)進行分析，未經(jīng)處理的整粒孜然中提取得到的組分較少，而經(jīng)預處理之后，提取所得精油中的成分組成明顯增多。雖然通過提取前預處理可以有效提高精油得率且提取到更多組分，但卻會使主要功效成分枯茗醛在精油含量占比的下降，影響孜然精油的抑菌等功能活性。

圖3 不同預處理方式枯茗醛含量對比

3 結 論

本研究通過水蒸氣蒸餾法，分別對經(jīng)過粉碎、冷凍破碎、酶處理、溶劑均質預處理的孜然提取精油，并通過GC-MS對其進行成分分析比較。結果表明，孜然原料經(jīng)粉碎、冷凍破碎、酶處理、溶劑均質預處理后，均能有效提高孜然精油的得率，其中經(jīng)過冷凍破碎后，精油得率最高達(4.3±0.1)%。但值得注意的是，經(jīng)不同預處理后的孜然原料提取所得精油的化學成分組成存在顯著差別，其中以枯茗醛的含量變化最為顯著。經(jīng)預處理后，孜然精油中枯茗醛占比下降，沸點低的弱極性成分如β-月桂烯、對傘花烴等占比顯著升高。因此，若以生產(chǎn)制備高含量枯茗醛的孜然精油發(fā)揮其抑菌等功能活性，不宜在提取前進行預處理，以保證精油中主要功效成分枯茗醛的含量；但弱以制備大量孜然精油用于食品、調味品的生產(chǎn)，則需要進行提取預處理來增加精油得率，擴大經(jīng)濟效益。