頂空-氣質聯用法測定檸檬香茅葉片和葉中脈的揮發性成分

李海明，吳水金，黃惠明

(福建省農業科學院亞熱帶農業研究所， 福建 漳州 363005)

檸檬香茅CymbopogoncitratusDC.Stapf，也稱檸檬草、香茅草，是種全株具有香味的植物，為禾本科、香茅屬多年生草本[1]。原產于熱帶亞洲如印度、斯里蘭卡，目前國內廣東、海南、臺灣均有種植，主要從莖、葉蒸餾萃取精油，可應用于食品或制造化妝品、香水和肥皂香料。國內外眾多研究表明，植物精油是由多種具有揮發性成分組合的天然混合物，成分較為復雜[2-4]。

目前對香茅草揮發性成分的分析已有不少報道，香茅草主要含有香茅醛、香葉醇、檸檬醛等化學成分[5]，對香茅草的揮發性成分檢測主要通過水蒸氣蒸餾法、超臨界CO2萃取技術提取精油進行GC-MS分析，存在樣品需要量多、提取時間長、效率較低的問題[6-8]。本研究應用Thermo Scientific TriPlus 300頂空與氣相色譜質譜聯用，測定檸檬香茅葉片(去除葉中脈)及葉中脈的揮發性成分，具有所需樣品量少、效率高的優點。通過對檸檬香茅葉片(去除葉中脈)及葉中脈的揮發性成分的研究，可為檸檬香茅的開發利用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

試驗材料為檸檬香茅，種植于福建省農業科學院亞熱帶農業研究所。該資源來源于福建漳州本地，莖稈基部呈紅色，檸檬香氣濃郁。取3棵新割取的檸檬香茅，取莖基部以上30～40 cm處葉片，剪取10 cm左右，分成葉片(去除葉中脈)及葉中脈兩個處理，分別切碎混勻，稱取1.0 g放入頂空瓶。

試驗儀器主要為：Thermo Scientific TSQ 9000三重四級桿氣相-質譜聯用儀，Thermo Scientific TriPlus 300頂空自動進樣器；分析天平。

1.2 試驗方法

頂空條件：爐溫70℃，腔溫80℃，傳輸線溫度135℃，瓶平衡時間10 min。

GC-MS分析條件：色譜柱TG-5SilMS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；載氣為高純He(純度>99.999%)；升溫程序：50℃ 保持5 min，以5 ℃·min-1升至165℃保持1 min，以20 ℃·min-1升至220℃保持3 min。進樣口溫度：220℃ ；分流比20∶1。EI 源溫度：280℃ ；質譜全掃描方式，掃描范圍40～800 amu。

1.3 數據處理

計算方法：測定氣相色譜峰用標準質譜數據庫NIST進行匹配，各組分的百分含量根據對應色譜峰面積，使用歸一化法計算而得, 表示為各香氣組分的峰面積占總峰面積之比值。用標準質譜數據庫NIST進行匹配。

2 結果與分析

2.1 檸檬香茅葉片(去除葉中脈)的揮發性成分分析

檸檬香茅葉片(去除葉中脈)中檢測出27個色譜峰(圖1)。從表1可知，葉片中共檢測出27種揮發性成分，主要有醇類、醛類和烯烴類物質，其中醇類主要有香葉醇(30.44%)、3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇(1.35%)，3-己烯-1-醇(0.94%)；醛類主要有香茅醛(27.6%)、橙花醛(19.69%)、檸檬醛(0.42%)等；烯烴類特質主要以α-蒎烯(5.65%)、石竹烯(2.91%)和β-羅勒烯(2.33%)為主。

2.2 檸檬香茅葉中脈的揮發性成分分析

檸檬香茅葉中脈共檢測出17個色譜峰(圖2)，從表1可知，葉中脈中共檢測出17種揮發性成分，主要有醇類、醛類和烯烴類物質，其中醇類主要有香葉醇(51.52%)、芳樟醇(0.95%)、3-己烯-1-醇(0.68%)；醛類主要有香茅醛(15.69%)、橙花醛(11.15%)、檸檬醛(1.87%)等；烯烴類物質主要以α-蒎烯(4.74%)、石竹烯(4.42%)和β-羅勒烯(2.26%)為主。

2.3 檸檬香茅葉片(去除葉中脈)和葉中脈的揮發性成分比較

從檸檬香茅葉片(去除葉中脈)和葉中脈的揮發性成分檢測結果來看，主要成分的組成差別不大，均以醇類、醛類和烯烴類物質為主。從表1可知，3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、苯甲醇、4-己烯-1-醇、4-戊烯-1-醇、3,7-二甲基-6-辛烯醛、反式菊醛、癸醛、順-β法尼烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、12-甲基-雜氧環十二烷-6-烯-2-酮、3-甲基-2-(2-甲基-2-丁烯基)-呋喃等10種成分在檸檬香茅葉中脈中未檢出。氟乙炔1種成分在檸檬香茅葉片(去除葉中脈)中未檢出。

3 討論與結論

3.1 不同產地的檸檬香茅揮發性成分有差異

香茅草的揮發性成分檢測報道表明不同產地的香茅草呈現差異。云南產香茅草揮發油的主要成分為β-月桂烯、橙花醛、香葉醛[9]；廣西產香茅草揮發油主要化學成分為檸檬醛、橙花醛，還有月桂烯[10]；云南文山香茅草揮發性主要成分為香茅醛、乙酸香葉酯、大香葉烯D-4- 醇、乙酸香茅酯、香葉醇、香茅醇等成分[11]；瑞麗檸檬香茅草精油的主要成分為橙花醛、檸檬醛、β-蒎烯、香茅醇、紅樟油等[12]。本研究中的檸檬香茅主要成分為香葉醇、橙花醛、香茅醛、α-蒎烯。不同產地的香茅草揮發油主要成分及含量有差異，表明香茅草揮發性成分復雜，其原因與香茅草的品種、生長環境、氣候及檢測和提取方法有關。

表1 檸檬香茅葉片及葉中脈揮發性成分及相對含量

圖1 檸檬香茅葉(去除葉脈)揮發性成分氣相色譜離子圖Fig. 1 GC-TMS diagram of volatile components in Lemongrass leaves(removing the midvein of leaves)

圖2 檸檬香茅葉中脈揮發性成分氣相色譜離子圖Fig. 2 GC-TMS diagram of volatile components in the midvein of Lemongrass leaves

3.2 不同部位的檸檬香茅揮發性成分及含量存在差異

香茅屬植物精油的產率、組成及含量也因不同組織部位的葉片而不同，已有研究表明從葉尖到基部葉片的精油產率和組分不同，發現隨著葉片的順序差異，精油產率和組分也有變化。精油產率從以葉尖為起始的第1葉開始增加，在第8葉達最高，然后降低；對不同葉片的組分進行比較，發現嫩葉和擴展葉的月桂烯、β-石竹烯、乙酸香葉酯、己酸香葉酯的比例較高[13]。本研究發現檸檬香茅葉中脈的香葉醇含量占葉中脈所有揮發性成分的51.52%，說明香葉醇在葉中脈的含量比在葉片(去除葉中脈)中的含量(30.44%)高。

3.3 采用頂空-氣質聯用檢測香茅揮發性成分的優點

應用頂空-氣質聯用的方法測定香茅葉片中的揮發性成分，具有試驗材料用量少、效率高、重復性好的優點。頂空進樣器是氣相色譜法中一種方便快捷的樣品前處理方法，通過加熱升溫使揮發性組分從樣品基體中揮發出來，在氣液(或氣固)兩相中達到平衡，直接抽取瓶中頂部氣體進行色譜分析，從而檢驗樣品中揮發性組分的成分和含量[14]。另外氣相色譜質譜聯用是一種新的分離分析技術，具有檢測時間短、靈敏度高、定量準確等特點，質譜檢索提供的特征譜圖可以提供有意義的分子結構信息，從而對香味物質進行定性分析[15]。本研究應用頂空-氣質聯用的方法對檸檬香茅葉片中的揮發性成分進行檢測分析，可為檸檬香茅的開發利用提供理論依據。