吳繼忠,帖金鑫,李石頭,許高燕,劉崇盛,田雨農(nóng),廖付,楊靖
(1.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心,杭州 310002;2.鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,鄭州 450002)
香紫蘇(SalviasclareaL.)為唇形科鼠尾草屬2年生或多年生草本植物,花穗含有精油,常用于食品、日化、醫(yī)藥等行業(yè),具有很高的使用價(jià)值[1]。劉博等[2]采用超臨界萃取技術(shù)提取香紫蘇殘?jiān)⒗肎C-MS對(duì)香氣成分進(jìn)行分析。王愛(ài)霞等[3]對(duì)香紫蘇中香氣成分的變化情況進(jìn)行了系統(tǒng)分析,發(fā)現(xiàn)提取物中乙酸芳樟酯含量最高,且香氣成分的數(shù)量和質(zhì)量隨著成熟度的增加而增加。白冰等[4]發(fā)現(xiàn)香紫蘇精油中芳樟醇和乙酸芳樟酯對(duì)香氣的貢獻(xiàn)最大。
目前,對(duì)芳香植物中精油主要香氣成分的確定主要是利用GC-MS進(jìn)行定量分析[5-7],含量高的即為主要香氣成分,該方法雖然可以明確香氣成分的組成及含量差異,但無(wú)法確定對(duì)精油香氣起關(guān)鍵作用是哪些成分。人們僅以香氣成分的含量來(lái)確定其對(duì)整體香氣的貢獻(xiàn)度,但是對(duì)一些精油中主要成分含量差異大而香氣特征無(wú)明顯差異的現(xiàn)象無(wú)法合理地解釋。
GC-MS-O(氣相色譜-質(zhì)譜-嗅覺(jué))測(cè)定是將人的感官與現(xiàn)代儀器相結(jié)合的一種技術(shù),利用該技術(shù)通過(guò)FD因子(香氣稀釋因子)的大小可以判斷復(fù)雜體系中的香氣活性成分,在國(guó)內(nèi)外已得到廣泛應(yīng)用[8-9]。研究發(fā)現(xiàn),在復(fù)雜的香氣體系中,香氣成分的貢獻(xiàn)度大小不僅取決于含量,而且與其自身閾值有關(guān),因此需從含量和閾值兩個(gè)方面進(jìn)行判定[10]。OAV(香氣活力值)是指香氣成分在香氣體系中的質(zhì)量濃度(ρ)與其香氣閾值(T)的比值,即OAV=ρ/T[11],OAV概念的提出為解決上述問(wèn)題提供了新的方法和手段。一方面,由于各香氣成分之間閾值存在差異;另一方面,在同一體系中香氣成分的含量不同。因此,各成分的OAV存在一定的差異,OAV越大,貢獻(xiàn)越大,越說(shuō)明該成分是關(guān)鍵成分。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外進(jìn)行的關(guān)于OAV的研究大量集中在發(fā)酵制品[12-14]、水果[15-17]、酒類(lèi)[18-20]、香精香料[21-23]、煙草[24-25]等領(lǐng)域,本研究首先采用GC-MS技術(shù)分析確定香紫蘇精油中香氣成分的種類(lèi)和含量,在此基礎(chǔ)上利用GC-MS-O確定其中的香氣活性成分,再結(jié)合香氣閾值的數(shù)據(jù)[26]獲得各成分的OAV,進(jìn)而篩選出關(guān)鍵成分,為更好地開(kāi)發(fā)利用香紫蘇提供一定的研究基礎(chǔ)。
香紫蘇精油:市售;D-檸檬烯、芳樟醇、α-松油醇、橙花醇、檸檬醛、乙酸芳樟酯、乙酸橙花酯、乙酸香葉酯、石竹烯、乙酸葉醇酯、大茴香醛、香葉醇、桉葉醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮、異丁酸苯乙酯、異胡薄荷醇、乙酸異龍腦酯、苯甲醇、無(wú)水乙醇、無(wú)水硫酸鈉:AR,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
7200/7890B型氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫科技公司;KQ2200B型超聲波提取裝置 昆山市超聲儀器有限公司;LA-230S型電子天平(感量0.001 g) 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠。
1.3.1 香紫蘇精油成分分析
稱(chēng)取一定量香紫蘇精油,用二氯甲烷溶液稀釋?zhuān)瑢?duì)其進(jìn)行GC-MS成分分析。
色譜條件:HP-5MS 5% Phenyl Methyl Silox色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm),載氣:氦氣,流量:1.0 mL/min,進(jìn)樣口溫度:280 ℃,進(jìn)樣量:1.0 μL,分流比:70∶1,溶劑延遲8 min。升溫程序:初始溫度40 ℃,以5 ℃/min的速率升溫至200 ℃,保持5 min。質(zhì)譜條件:離子源EI,電離能量70 eV;傳輸線(xiàn)溫度280 ℃;離子源溫度230 ℃;四級(jí)桿溫度150 ℃;質(zhì)譜檢索譜庫(kù):NIST II譜庫(kù)和PBM譜庫(kù)。
1.3.2 香氣活性成分分析
將香紫蘇精油用無(wú)水乙醇按照2n(n=0,1,2,3,……)逐級(jí)進(jìn)行稀釋?zhuān)♂尯蟮臉悠芬来瓮ㄟ^(guò)GC-MS-O進(jìn)行分析,3位評(píng)價(jià)人員在嗅聞端口記錄所聞到的香氣特征,嗅辨結(jié)果相同的人數(shù)≥2時(shí),認(rèn)為結(jié)果可靠,記錄不同化合物最后能聞到香氣時(shí)的稀釋倍數(shù)即為該化合物的FD因子。當(dāng)FD≥2時(shí),認(rèn)為該物質(zhì)是被分析樣品中的香氣活性成分。
1.3.3 香氣活力值計(jì)算
化合物的香氣活力值(OAV)的計(jì)算方法見(jiàn)式1。當(dāng)該物質(zhì)的OAV≥1時(shí),該物質(zhì)被認(rèn)為對(duì)分析樣品的香氣有貢獻(xiàn)。
OAV=某體系中香氣化合物濃度/該香氣化合物的香氣閾值。
(1)
香紫蘇油的總離子流色譜圖見(jiàn)圖1,采用NIST II譜庫(kù)檢索,結(jié)合保留指數(shù)RI[27],并和標(biāo)準(zhǔn)品比對(duì)進(jìn)行定性分析,同時(shí)按照1.3.2的方法分析香紫蘇精油中各化合物的FD因子,分析結(jié)果見(jiàn)表1。
圖1 香紫蘇油樣品溶液的總離子流色譜圖
表1 香紫蘇油中化學(xué)成分的分析結(jié)果
續(xù) 表
由表1可知,從香紫蘇油中共鑒定出34種成分,主要成分為乙酸芳樟酯、芳樟醇、α-松油醇、乙酸香葉酯、石竹烯、橙花醇、乙酸橙花酯、香葉醇等,占總含量的90.4%。其中有17種成分的FD因子≥2,在香紫蘇精油香氣成分定性分析基礎(chǔ)上,選擇這17種香氣活性成分開(kāi)展定量分析,17種目標(biāo)成分的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)見(jiàn)表2。
表2 主要致香成分的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)
續(xù) 表
由表2可知,17種化合物標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)的線(xiàn)性關(guān)系系數(shù)都在0.999以上,說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)適用于17種香味成分的定量分析。
17種香味成分的檢出限、定量限、精密度和回收率見(jiàn)表3。
表3 方法的檢出限、定量限、精密度和回收率
由表3可知,在測(cè)定的17種目標(biāo)化合物中, RSD為4.3%~9.5%,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性很好,加標(biāo)回收率都在80%以上,說(shuō)明結(jié)果比較準(zhǔn)確,適合進(jìn)行定量分析。
采用以上分析方法,分別對(duì)香紫蘇精油的主要香味成分進(jìn)行分析,每個(gè)樣品分別進(jìn)行6次平行測(cè)定,取平均值。根據(jù)香紫蘇精油17種香味成分的香氣閾值及其含量,計(jì)算各香味成分的香氣活力值,17種主要香味成分的定量結(jié)果和香氣活力值見(jiàn)表4。
表4 香紫蘇油主要香氣成分的香氣活力值
續(xù) 表
由表4可知,香紫蘇精油的主要致香成分是乙酸芳樟酯和芳樟醇,二者含量占總量的81.7%,其次是α-松油醇,含量達(dá)到11.3%,其余14種成分含量較低,僅占總量的7%。果香香韻的2種化合物中,D-檸檬烯的含量和檸檬醛相當(dāng),但其香氣閾值要大于檸檬醛,所以其OAV比檸檬醛的低,說(shuō)明彰顯果香香韻的特征成分主要是檸檬醛;花香香韻的7種化合物中,芳樟醇的香氣閾值雖然最大,但其含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他6種化合物,因此它的OAV最大,乙酸葉醇酯的含量雖然很低,但它的香氣閾值最小,因此它的OAV與橙花醇、香葉醇、乙酸香葉酯相當(dāng),彰顯花香香韻的特征成分主要是芳樟醇;木香香韻的2種化合物中,乙酸芳樟酯的含量比桉葉醇高4個(gè)數(shù)量級(jí),且其香氣閾值只比后者高2個(gè)數(shù)量級(jí),所以其OAV遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于桉葉醇,說(shuō)明彰顯木香香韻的特征成分主要是乙酸芳樟酯;青香香韻的4種化合物的香氣閾值差別不大,因此OAV主要由含量來(lái)決定,α-松油醇的含量遠(yuǎn)高于其他3種化合物,所以彰顯青香香韻的特征成分主要是α-松油醇;藥草香韻的2種化合物的香氣閾值很接近,但異胡薄荷醇的含量要高于乙酸異龍腦酯,所以其OAV要大于乙酸異龍腦酯,彰顯藥草香香韻的特征成分主要是異胡薄荷醇。
將相同香韻的香氣活力值進(jìn)行加和,分別獲得5種香韻的香氣活力值,取以10為底的對(duì)數(shù),并做雷達(dá)圖進(jìn)行分析,結(jié)果分別見(jiàn)表5和圖2。
表5 香紫蘇精油5種香韻的香氣活力值及其對(duì)數(shù)值
圖2 香紫蘇精油香氣風(fēng)格特征圖
由表5和圖2可知,香紫蘇精油的主要香韻為藥草香、青香和木香香韻,其次為花香和果香。這與文獻(xiàn)[28]中對(duì)香紫蘇精油“具有藥草、青香、木香氣息和葡萄酒、琥珀香氣”的香氣描述相符,說(shuō)明基于香氣活力值的香紫蘇精油特征香氣成分分析結(jié)果是可靠的。
本文利用GC-MS聯(lián)用技術(shù)對(duì)香紫蘇精油中的致香成分進(jìn)行了分析,定性了34種揮發(fā)性成分,隨后通過(guò)GC-MS-O技術(shù)確定了其中17種香氣活性成分,對(duì)這些香氣活性成分進(jìn)行了定量分析,并獲得其OAV,并基于OAV對(duì)其香氣特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,17種主要成分可以分為5個(gè)香韻,彰顯果香香韻的關(guān)鍵成分是檸檬醛,花香香韻的關(guān)鍵成分是芳樟醇,木香香韻的關(guān)鍵成分是乙酸芳樟酯,青香香韻的關(guān)鍵成分是α-松油醇,藥草香韻的關(guān)鍵成分是異胡薄荷醇;結(jié)合香紫蘇精油的香氣風(fēng)格特征雷達(dá)圖來(lái)看,其主要香韻為藥草香和青香香韻,其次為花香和木香,與感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致。相對(duì)于傳統(tǒng)方法依據(jù)精油中成分含量高低來(lái)判定復(fù)雜體系中的關(guān)鍵香氣成分,本文采用基于香氣活力值的判定新方法,可以更加全面、客觀地反映精油的香氣特征與香氣成分之間的關(guān)系。