頂空固相微萃取和同時蒸餾萃取應用于GC-MS分析野生刺梨汁揮發性成分的比較研究

周 志，徐永霞，胡 昊，程 超，潘思軼,*

(1.華中農業大學食品科學技術學院，湖北 武漢 430070；2.湖北民族學院 生物資源保護與利用湖北省重點實驗室，湖北 恩施 445000)

頂空固相微萃取和同時蒸餾萃取應用于GC-MS分析野生刺梨汁揮發性成分的比較研究

周 志1,2，徐永霞1，胡 昊1，程 超1,2，潘思軼1,*

(1.華中農業大學食品科學技術學院，湖北 武漢 430070；2.湖北民族學院 生物資源保護與利用湖北省重點實驗室，湖北 恩施 445000)

采用頂空固相微萃取法(head-space solid phase micro-extraction，HS-SPME)和同時蒸餾萃取法(simultaneous distillation extraction，SDE)提取野生刺梨汁中揮發性成分，經氣相色譜-質譜聯用儀分析，結果共檢測出52種揮發性化合物，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點，更適宜于野生刺梨汁揮發性成分的分析。

野生刺梨；揮發性成分；頂空固相微萃取；同時蒸餾萃取

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的山區和丘陵地帶[1]。刺梨富含VC、SOD、VP等生物活性物質[2]，其營養價值和藥用價值極高，具有抗氧化、增強免疫、延緩衰老、抗腫瘤等多種生理作用[2-4]。

當前，國內外飲品的需求正向天然型、保健型、愉悅型方向發展，已進入“新時代飲料”(n e w a g e beverage，NAB)時期，明確果汁香氣成分是加工高品質飲品的基礎。常用的水果香氣物質的分離提取方法主要有同時蒸餾萃取法(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法對亞洲梨果實風味的組成進行測定；Gil等[7]研究認為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，結果發現，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性組分；馬林等[10]采用超臨界流體萃取刺梨揮發油，經氣相色譜分析出21種化學成分；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，國內外有關于刺梨干酒香[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]的報道，但刺梨作為一種野生資源，其特征性香氣方面的系統研究較少。刺梨汁通過SDE法和HS-SPME法提取揮發性化合物，經氣相色譜-質譜聯用儀(gas chrom atography-mass spectrometry，GC-MS)分析鑒定，比較研究HS-SPME法和SDE法對分析刺梨揮發性化合物組成的區別，優選出分析刺梨揮發性化合物較合適的提取方法，為加工高品質的刺梨產品打下一定的理論基礎。

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，采摘時間為9月中下旬。正戊烷、N aC l、乙醚均為分析純。

6890N/5975MSD氣質聯用儀 美國Agilent公司；固相微萃取裝置[手動固相微萃取進樣器、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；同時蒸餾萃取裝置為自行定制；SL280A型榨汁機 浙江蘇泊爾炊具股份有限公司；TDL-5-A型離心機 上海安亭科學儀器廠；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

新鮮刺梨果經挑選、洗凈和切碎后用榨汁機壓榨取汁。汁液經過濾，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進樣口解析5min。

1.2.3 同時蒸餾萃取法

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，最后用氮氣吹掃濃縮至1mL。所得濃縮液供GC-MS分析。

1.2.4 GC-MS聯用儀分析條件

氣相色譜條件：HP-5毛細管柱(30m×320μm，0.25μm)；載氣為氦氣；進樣口溫度250℃；升溫程序為起始溫度40℃，保持3min，以4℃/min升溫至220℃，再以10℃/min升溫至250℃，保持5min。固相微萃取頭進樣采用不分流進樣；微量進樣器進樣時進樣量分流比為1∶20，溶劑延遲時間為6min。

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

1.2.5 化合物鑒定及定量

樣品揮發性化合物經氣相色譜分離，不同組分形成其各自的色譜峰，用氣相色譜-質譜-計算機聯用儀進行分析鑒定。分析結果運用計算機譜庫(Nist/Wiley)進行初步檢索及資料分析，再結合文獻進行人工譜圖解析，確認揮發性化合物的化學成分。化合物相對含量采用面積歸一法確定。

2 結果與分析

圖1 兩種方法提取的刺梨汁揮發性成分總離子圖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，所檢測的揮發性成分差異比較明顯(圖1)。GC-MS鑒定出的刺梨汁中揮發性成分及其相對質量分數見表1。

由表1可知，HS-SPME和SDE法提取相同的鮮刺梨汁樣品揮發物，經GC-MS分析后共檢測出8類52種揮發性化合物，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性化合物的數量明顯多于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種和雜環類1種。采用HS-SPME法提取的刺梨汁揮發性化合物中烴類、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性化合物中相對質量分數較高的有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 結論與討論

HS-SPME和SDE法提取相同的鮮刺梨汁樣品揮發物，經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性化合物的數量明顯多于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種和雜環類2種；HS-SPME法提取的刺梨汁揮發性化合物中烴類、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。將兩種方法結合起來，可能會得到刺梨汁揮發性物質較客觀的綜合評價，這與陳清嬋等[15]研究的結果相類似。

從兩種方法檢測出的相同鮮刺梨汁樣品揮發物數量上看，HS-SPME法較SDE法檢測出的物質豐富，這可能主要是SDE法提取出的揮發性物質經氮氣吹掃濃縮時易損失所致。但哪種方法更能體現野生刺梨汁原有揮發性化合物信息，還需借助香氣嗅探裝置有待進一步鑒定。

[1]劉孟軍. 中國野生果樹[M]. 北京∶ 中國農業出版社, 1998∶ 217-222.

[2]方修貴, 李嗣彪, 鄭益清. 刺梨的營養價值及其開發利用[J]. 食品工業科技, 2004, 25(1)∶ 137-138.

[3]Van RENSBURG C J, ERASMUS E, TOIT D, et al. Rosa roχburghii supplementation in a controlled feeding study increases plasma antioxidant capacity and glutathione redox state[J]. Eur J Nutr, 2005, 44(7)∶452-457.

[4]ZHANG Chunni, LIU Xiaozhuan, QIANG Hongjuan, et al. Inhibitory effects of Rosa roχburghii Tratt juice on in vitro oxidative modification of low density lipoprotein and on the macrophage growth and cellular cholesteryl ester accumulation induced by oxidized low density lipoprotein [J]. Clin Chim Acta, 2001, 313(2)∶ 37-43.

[5]謝建春. 現代香味分析技術及應用[M]. 北京∶ 中國標準出版社, 2009.

[6]TAKEOKA G R, BUTTERY R G, FLATH R A. Volatile constituents of Asian pear (Pyrus serotina)[J]. J Agric Food Chem, 1992, 40(10)∶1925-1929.

[7]GIL M, CABELLOS J M, ARROYO T, et al. Characterization of the volatile fraction of young wines from denomination of origin“Vinous de Madrid”(Spain)[J]. Anal Chem Acta, 2006, 563(1/2)∶ 145-153.

[8]朱虹, 陳玉芬, 李雪萍, 等. 頂空固相微萃取氣質聯用分析香蕉的香氣成分[J]. 園藝學報, 2007, 34(2)∶ 485-488.

[9]CHEN JiLuan, YAN Shijie, FENG Zuoshan, et al. Changes in the volatile compounds and chemical and physical properties of Yali pear (Pyrus bertschneideri Reld) during storage[J]. Food Chem, 2006, 97(2)∶248-255.

[10]馬林, 李光照, 黃鴻勛, 等. 刺梨揮發油香味成份毛細管氣相色譜法定量分析[J]. 中國農學通報, 2007, 23(6)∶ 203-206.

[11]呂健, 阮曉明, 盛志藝, 等. 固相微萃取與同時蒸餾萃取法分析香精成分比較[J]. 煙草科技, 2003(2)∶ 25-28.

[12]馬立志, 王瑞, 蔡竹, 等. 刺梨干酒香氣成分的GC/MS分析[J]. 釀酒科技, 2008(2)∶ 114-115.

[13]馬立志, 王瑞. 刺梨黑糯米酒香氣成分的GC/MS分析[J]. 釀酒科技, 2009(2)∶ 103-104; 109.

[14]韓琳, 陳雪. 刺梨鮮果揮發性香味物質的提取方法研究[J]. 食品工業科技, 2007, 28(4)∶ 100-102; 105.

[15]陳清嬋, 徐永霞, 吳鵬, 等. 同時蒸餾萃取與頂空固相微萃取法分析豆豉揮發性成分[J]. 食品科學, 2009, 30(20)∶ 327-330.

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，研究方向為食品風味化學。E-mail：zhouzhi77716@163.com

*通信作者：潘思軼(1964—)，男，教授，博士，研究方向為食品科學。E-mail：pansiyi@mail.hzau.edu.cn