鄧威，孫曉楠，張潤澤，呂佳怡，張先*，李范洙，

(1.延邊大學(xué) 融合學(xué)院，吉林 延吉 133000；2.延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133000)

寒蔥, 又名茖蔥 (AlliumvictorialisL., AVL)，為百合科蔥屬多年生草本植物[1]，有著悠久的歷史淵源，最早見于《爾雅》，其性微溫、味辛、無毒，歸肺經(jīng), 具有辛散溫通、芳香辟穢的作用，在中醫(yī)上用于風(fēng)寒感冒、嘔惡脹滿之癥。寒蔥生于陰濕山坡、林下、草地溝邊，嫩葉可供食用，在我國的東北、華北、西北及西南地區(qū)均有分布[2-3]，其集蔥屬植物特有的風(fēng)味和氣味于一身。縱觀古今，蔥、蒜一直是人們喜愛的調(diào)味品，而寒蔥的特性使寒蔥及其加工產(chǎn)品在食品、調(diào)味品方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。研究發(fā)現(xiàn)寒蔥具有豐富的營養(yǎng)成分與活性成分[4]，目前國內(nèi)外學(xué)者對寒蔥的生理活性進(jìn)行了較為深入的研究，發(fā)現(xiàn)寒蔥具有抗炎、抗氧化、抑菌等作用[5-8]，但是對寒蔥精油的研究未見文獻(xiàn)報道。

植物精油包含各種硫化物、酚類、烯類、萜類和醛類等生物活性物質(zhì)[9-10]，具有抑菌[11]和抗氧化性能[12]。與化學(xué)合成的添加劑相比，植物精油從天然植物中提取，并具有廣譜的抑菌和抗氧化特性，所以植物精油可以作為化學(xué)合成抗氧化劑的替代品[13]。因此，為促進(jìn)寒蔥的深加工以及寒蔥精油在食品保鮮中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)依據(jù)，本文以寒蔥為原料提取了精油，對精油的揮發(fā)性成分及抗氧化活性進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 實驗材料

寒蔥精油：利用寒蔥粉(2020年5月采自黑龍江林口的野生寒蔥，于55 ℃烘干，過80目篩)，采用共水蒸餾-超聲波輔助法提取[14]；洋蔥精油：武漢遠(yuǎn)城集團(tuán)遠(yuǎn)城科技發(fā)展有限公司；壓榨花生油：金龍魚牌，豐益貿(mào)易(中國)私人有限公司。

1.1.2 化學(xué)試劑

2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,6-二叔丁基對甲基苯酚(BHT)、維生素E：美國Sigma公司；乙醇、過硫酸鉀等：均為分析純。

1.1.3 儀器與設(shè)備

SY-1000多用途恒溫超聲提取機(jī) 北京弘祥隆生物技術(shù)開發(fā)有限公司；7890b-5977b氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司；PEN3型電子鼻 德國AIRSENSE公司；M5型酶標(biāo)儀 美國Molecular Devices公司。

1.2 方法

1.2.1 寒蔥精油揮發(fā)性成分分析

利用GC-MS分析揮發(fā)性成分，檢測結(jié)果通過CAS譜庫檢索處理，結(jié)合匹配度(≥80%)確定揮發(fā)性成分的名稱，同時以2-甲基-3-庚酮為內(nèi)標(biāo)物進(jìn)行半定量分析，揮發(fā)性成分的質(zhì)量濃度根據(jù)下式計算：

X=AC/A0。

式中：X為香氣物質(zhì)的質(zhì)量濃度，mg/mL；A為測得香氣物質(zhì)的峰面積；C為內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度，mg/mL；A0為測得內(nèi)標(biāo)物的峰面積。

色譜條件：色譜柱為DB-5MS超惰性30 m×250 μm×0.25 μm；進(jìn)樣溫度50 ℃，以速率10 ℃/min升溫至100 ℃，保持0 min，以速率2 ℃/min升溫至160 ℃，保持0 min，以速率10 ℃/min升溫至300 ℃，保持5 min。載氣：氦氣；流量：1 mL/min，不分流模式進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件：接口溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；四級桿溫度：150 ℃；電離方式：EI，電子能量70 eV；掃描方式：正常掃描；質(zhì)量范圍：33～500 amu。

1.2.2 電子鼻檢測寒蔥精油氣味

頂空樣品的制備：自動進(jìn)樣器加熱箱溫度40 ℃，攪拌速度500 r/min，加熱10 min。

分析條件：載氣為干燥空氣，流速150 mL/min，頂空氣體注射體積400 μL，注射溫度45 ℃，采集時間120 s，延滯時間300 s。

PEN3型電子鼻10個傳感器陣列的檢測范圍見表1。

表1 PEN3型電子鼻傳感器陣列Table 1 The sensor array of PEN3 electronic nose

1.2.3 寒蔥精油抗氧化活性的測定

1.2.3.1 ABTS自由基清除率的測定

準(zhǔn)確稱取0.192 g ABTS，用2.45 mg/mL過硫酸鉀溶液溶解，定容至50 mL棕色容量瓶中，室溫避光保存12 h后，將ABTS溶液稀釋至吸光值為0.70。準(zhǔn)備3個96孔板，準(zhǔn)確吸取50 mL寒蔥精油樣液(0.05～1.4 mg/mL)于96孔板中，并加入ABTS溶液150 mL混合均勻，標(biāo)記為s；用蒸餾水代替ABTS，標(biāo)記為s0；吸取50 mL蒸餾水和150 mL ABTS溶液混合均勻，標(biāo)記為對照c；吸取200 mL蒸餾水，標(biāo)記為c0，室溫避光反應(yīng)6 min后立即測其在734 nm處的吸光值，分別記為As1、As01、Ac、Ac0。同理分別吸取與寒蔥試樣質(zhì)量濃度相同的洋蔥精油和質(zhì)量濃度梯度為2.5～100 mg/mL的VE分別于剩下兩個96孔板中，測定吸光度，分別記為As2、As02和As3、As03，實驗進(jìn)行3次重復(fù)，根據(jù)下列公式計算ABTS自由基的清除率[15]。

ABTS自由基清除率：Ar/%=[1-(Asx-As0x)/(Ac-Ac0)]×100%。

1.2.3.2 DPPH自由基清除率的測定

用無水乙醇配制成濃度為0.04 mg/mL的DPPH溶液，避光4 ℃保存。準(zhǔn)備3個96孔板，準(zhǔn)確吸取100 mL寒蔥精油樣液(0.05～3 mg/mL)于96孔板中，并加入DPPH溶液100 mL混合均勻，標(biāo)記為s；用無水乙醇代替DPPH，標(biāo)記為s0；吸取100 mL無水乙醇、100 mL DPPH溶液混合均勻，標(biāo)記為c；吸取200 mL無水乙醇，標(biāo)記為c0，室溫避光反應(yīng)30 min后，測定517 nm處的吸光值，分別記為As1、As01、Ac、Ac0。同理分別吸取與寒蔥試樣質(zhì)量濃度相同的洋蔥精油和質(zhì)量濃度梯度為2.5～120 mg/mL的VE分別于剩下兩個96孔板中，測定吸光度，分別記為As2、As02和As3、As03，實驗重復(fù)3次，按照下式計算DPPH自由基的清除率。

人們的口味往往隨季節(jié)變化而有所差異，這也與機(jī)體代謝狀況有關(guān)。例如在冬季，由于氣候寒冷，因而喜用濃厚肥美的菜肴；炎熱的夏季則嗜好清淡爽口的食物。

DPPH自由基清除率：Dr/%=[1-(Asx-As0x)/(Ac-Ac0)]×100%。

1.2.3.3 油脂氧化抑制活性的測定

準(zhǔn)備12個250 mL錐形瓶備用，將準(zhǔn)備好的錐形瓶分成4組，同時將每組的錐形瓶分別標(biāo)記為空白組、寒蔥精油組、洋蔥精油組、BHT組，每個錐形瓶吸取200 g的花生油，并且寒蔥精油組和洋蔥精油組分別按照0.1%的比例加入精油，BHT組按照0.05%的比例加入BHT。將4組試樣都放在70 ℃下加熱攪拌0.5 h，使添加物充分混合，混合均勻后于70 ℃恒溫箱中保存，每組每隔2 d搖勻2 min并分別吸取20 g和1 g試樣進(jìn)行花生油的AV和POV值測定。酸價(acid value，AV)和過氧化值(peroxide value，POV)分別按照GB 5009.229-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價的測定》中的熱乙醇滴定法[16]和GB/T 5009.37-2003 《食用植物油衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》中的比色法[17]測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本實驗所得數(shù)據(jù)利用Excel 2010、Origin 2018進(jìn)行整理，用SPSS 18.0軟件進(jìn)行IC50值的計算，采用Duncan多重比較法對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 寒蔥精油揮發(fā)性成分

由表2和圖1可知，寒蔥精油中共鑒定出70種揮發(fā)性成分，包含酯類、酸類、酮類、醛類、烯烴類、苯環(huán)類和硫化物7種，其中，酯類物質(zhì)的種類數(shù)最多，為26種，其次是硫化物，為18種，酮類和苯環(huán)類各有8種和7種，其余酸類、醛類和烯烴類分別有2種、4種和5種。硫化物共含有394.34 mg/mL，占總量的55.58%，其中，甲基烯丙基三硫醚含量高達(dá)114.14 mg/mL，其次三硫嘧啶、甲基四噻烷、烯丙基甲基二硫醚含量分別為68.17，42.19，41.68 mg/mL。酯類物質(zhì)含量為217.66 mg/mL，占總量的30.67%，其中，棕櫚酸乙酯含量最高，達(dá)到86.17 mg/mL，其次是硬脂酸乙酯、亞油酸乙酯，分別達(dá)到41.90，36.61 mg/mL。酮類物質(zhì)含有70.42 mg/mL，其中三甲基環(huán)己酮占76.17%，苯環(huán)類和烯烴類物質(zhì)含量分別為10.64，10.21 mg/mL，酸類和醛類僅含有2.66，3.62 mg/mL。綜上可以看出，寒蔥精油的主要揮發(fā)性成分是硫化物和酯類物質(zhì)。

表2 寒蔥精油的揮發(fā)性成分及含量Table 2 The volatile components and content of Allium victorialis L. essential oil

續(xù) 表

續(xù) 表

圖1 寒蔥精油揮發(fā)性成分的種類分布Fig.1 Classification and distribution of volatile components in Allium victorialis L. essential oil

2.2 寒蔥精油氣味物質(zhì)分析

電子鼻傳感器響應(yīng)值在雷達(dá)圖分布的頂點(diǎn)距離雷達(dá)圖的中心越遠(yuǎn)，說明影響越大。由圖2可知，電子鼻10種傳感器的響應(yīng)信號有差異，R7的響應(yīng)信號最大，R6次之，響應(yīng)值達(dá)到75.633和36.616，兩者分別對硫化物和含硫有機(jī)化合物及甲烷敏感；R2和R9傳感器的響應(yīng)信號基本一致，響應(yīng)值在12附近，即對氮氧化合物及芳香族和有機(jī)硫化物有較敏感的反應(yīng)，這說明硫化物對寒蔥精油的氣味影響最大，其次是甲烷。

圖2 寒蔥精油電子鼻氣味雷達(dá)圖 Fig.2 Electronic nose odor radar map of Allium victorialis L. essential oil

2.3 寒蔥精油對自由基的清除作用

2.3.1 對ABTS自由基的清除率

由圖3可知，寒蔥精油對ABTS自由基的清除率趨勢與洋蔥精油基本一致，濃度低于0.8 mg/mL時，隨著濃度的增加，自由基清除率呈急劇上升的趨勢，之后緩慢上升并趨于穩(wěn)定，最高清除率接近75%。由對ABTS自由基的IC50值可看出，寒蔥精油和洋蔥精油的IC50值分別為0.521 mg/mL和0.522 mg/mL，相當(dāng)于VE48.103 mg/mL的效果。說明寒蔥精油對ABTS自由基的清除效果類似于洋蔥精油，且顯著優(yōu)于VE。

圖3 寒蔥精油對ABTS自由基的清除率Fig.3 ABTS radical scavenging rate of essential oil from Allium victorialis L.

由圖4可知，精油的濃度在1 mg/mL以下時，隨著濃度的增加，DPPH自由基的清除率急劇上升，之后緩慢上升并趨于穩(wěn)定，精油濃度為2 mg/mL時，寒蔥精油對DPPH自由基的清除率高達(dá)82.50%，高于同濃度下洋蔥精油的清除率80.15%，同時也高于VE的最高清除率80.07%。寒蔥精油的IC50值為0.635 mg/mL，略低于洋蔥精油的0.704 mg/mL，但顯著低于VE的IC50值39.176 mg/mL，可知寒蔥精油對DPPH自由基的清除效果略優(yōu)于洋蔥精油，顯著好于VE。

圖4 寒蔥精油對DPPH自由基的清除率 Fig.4 DPPH radical scavenging rate of essential oil from Allium victorialis L.

2.4 寒蔥精油對油脂氧化抑制作用

2.4.1 對花生油AV值的影響

油脂中酸價越高，說明脂肪酸的游離程度越高。由圖5可知，花生油在貯藏過程中隨著時間的延長其酸價逐漸增加，但是寒蔥精油和洋蔥精油以及BHT的添加處理可明顯地控制酸價的增加，尤其是貯藏4 d后其效果顯著，處理組的花生油酸價顯著低于空白組，且處理組第14天的酸價相當(dāng)于空白組第8天的酸價0.91 mgKOH/g。除了第10天的酸價以外，寒蔥精油和洋蔥精油以及BHT處理組的花生油在貯藏過程中的酸價沒有顯著差異，這說明寒蔥精油可以有效地抑制油脂游離脂肪酸含量的增加，且效果相當(dāng)于洋蔥精油。

圖5 寒蔥精油對花生油貯藏過程中酸價的影響Fig.5 Effect of essential oil of Allium victorialis L. on acid value of peanut oil during storage

2.4.2 對花生油POV值的影響

由表3可知，花生油在貯藏過程中POV值逐漸上升，但是精油和BHT處理組的POV值上升速度顯著低于空白組，從貯藏第2天起處理組的POV值顯著低于空白組，處理組花生油貯藏12 d后POV值類似于空白組貯藏第6天的POV值20.19 meq/kg；貯藏14 d后各處理組之間的POV值差異較大，寒蔥精油組的POV值為60.87 meq/kg，顯著低于洋蔥精油組，但顯著高于BHT組的23.18 meq/kg，說明寒蔥精油可有效抑制花生油的氧化，且其效果在一定時間內(nèi)與洋蔥精油基本一致，接近BHT 1/2的效果。

表3 寒蔥精油對花生油貯藏過程中POV值的影響 Table 3 Effect of essential oil of Allium victorialis L. on POV value of peanut oil during storage meq/kg

3 討論

GC-MS檢測結(jié)果：寒蔥精油中主要的揮發(fā)性成分為硫化物，這與電子鼻檢測寒蔥精油的氣味結(jié)果相吻合，同時也與魯亞星等[18]研究的寒蔥中揮發(fā)性成分的分析結(jié)果一致。寒蔥精油中主要的硫化物為甲基烯丙基三硫醚、三硫嘧啶、甲基四噻烷、烯丙基甲基二硫醚、二甲基三硫醚、二烯丙基二硫醚和二硫醚；而寒蔥中主要揮發(fā)性成分是二烯丙基二硫醚、烯丙基甲基二硫醚、二甲基三硫醚，沒有檢出甲基烯丙基三硫醚、三硫嘧啶、甲基四噻烷和二硫醚，這可能是首先與實驗材料的采集地區(qū)和年份不同有關(guān)，其次與精油加工過程中揮發(fā)性物質(zhì)的提取效果及檢測過程中前處理方法有關(guān)。

寒蔥精油揮發(fā)性成分中含量最高的是硫化物，這與其他蔥屬植物精油，如大蔥精油[19]、洋蔥精油[20]、大蒜精油[21]、韭菜精油[22]和紅蔥精油[23]一致，但寒蔥精油揮發(fā)性成分中種類最多的是酯類，而大蒜精油和紅蔥精油中種類最多的仍然是硫化物，其次才是酯類，這可能是原料的差異所導(dǎo)致的。

經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)寒蔥精油具有很好的自由基清除和油脂氧化抑制作用，這種作用可能來源于揮發(fā)性成分中的硫醚類[24]，因為這些硫化物本身處于還原態(tài)，具有很強(qiáng)的還原性，具有清除自由基作用，能夠與引起油脂自動氧化的活潑自由基發(fā)生反應(yīng)，形成新的、穩(wěn)定的自由基，從而終止自由基的連鎖反應(yīng)，延緩多不飽和脂肪酸的自動氧化；另一方面，這些硫醚類能將多不飽和脂肪酸自動氧化時所形成的過氧化物還原，從而表現(xiàn)出氧化抑制的特性[25]。寒蔥精油中具有豐富的硫醚類物質(zhì)，其中甲基烯丙基二硫醚的含量就達(dá)到了114.14 mg/mL，因此，寒蔥精油可能表現(xiàn)出了良好的抗氧化活性。除了這些硫化物外，寒蔥精油中可能還存在其他抗氧化物質(zhì)，這需要進(jìn)一步的探究。

4 結(jié)論

采用GC-MS和PEN3型電子鼻分別對寒蔥精油的揮發(fā)性成分和氣味進(jìn)行分析，得出寒蔥精油中共檢測出70種揮發(fā)性化合物，包括酯類、酸類、酮類、醛類、烯烴類、芳香烴類和硫化物等，其中硫化物和酯類物質(zhì)是主要的成分，分別占總量的55.58%和30.67%；寒蔥精油中的硫化物和甲烷對氣味的貢獻(xiàn)率最大。

寒蔥精油對ABTS、DPPH自由基具有良好的清除率，其活性類似于洋蔥精油，但優(yōu)于VE；同時對油脂的氧化也有較強(qiáng)的抑制作用，其作用在一定時間內(nèi)與洋蔥精油基本一致，相當(dāng)于BHT 1/2的效果。

因此，寒蔥精油有望開發(fā)成天然抗氧化劑應(yīng)用到食品保鮮中，寒蔥精油其他活性成分及在食品保鮮中的應(yīng)用研究需要進(jìn)一步的探討。