胡椒葉片揮發性成分HS—SPME—GC/MS分析

范睿　郝朝運　秦曉威　徐飛　鄔華松

摘 要 以胡椒屬種質蔞葉、墨西哥胡椒、假蓽拔為材料，利用頂空固相微萃取-氣相色譜和質譜聯用（HS-SPME-GC/MS）技術測定3種種質葉片中的揮發性成分及用面積歸一法計算其相對含量。結果表明：鑒定出蔞葉、墨西哥胡椒、假蓽拔的揮發性成分59種，其中從蔞葉中共鑒定出揮發性成分36種，其含量較高的有安息香醛、蓽澄茄油烯和β-石竹烯，相對含量分別為23.56%、9.36%和8.54%；從墨西哥胡椒中鑒定出揮發性成分18種，其中含量較高的有肉桂醛、萜品烯和萜品油烯，相對含量分別為77.98%、5.88%和5.11%；而假蓽菝葉片揮發性成分有25種，含量較高的有β-石竹烯、羅勒烯和芳樟醇。揮發性成分的種類在3種胡椒屬種質中都不相同，總的相對百分含量也不同，說明不同的種質，葉片揮發性成分有一定的差異。

關鍵詞 胡椒葉片；揮發性成分；GC-MS

中圖分類號 O657；R284 文獻標識碼 A

Analysis of Volatile Constituents of Black Pepper（Piper nigrum L.）

Leaves by HS-SPME-GC/MS

FAN Rui1，2， HAO Chaoyun1，3， QIN Xiaowei1，2， XU Fei1，3， WU Huasong1，2，3 *

1 Spice and Beverage Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Wanning， Hainan 571533， China

2 Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops， Ministry of Agriculture， Wanning， Hainan，

571533， China

3 Hainan Provincial Key Laboratory of Genetic Improvement and Quality Regulation for Tropical Spice and Beverage Crops，

Wanning， Hainan 571533， China

Abstract The volatile constituents of black pepper leaves from P. betle， P. auritum， P. retrofractum were analyzed by HS-SPME-GC/MS， and the relative contents were determined by normalization of area. A total of 59 volatile components from three kinds of black pepper were identified. 36 constituents were identified from the leaves of P. betle and the most abundant three were 3-Nitrostyrene， Cubebene and β-Caryophyllene and the relative contents were 23.56%， 9.36% and 8.54%， respectively. Eighteen constituents were identified from the leaves of P. auritum and the most abundant three were Cinnamaldehyde， terpinene and Terpinolene and the relative contents was 77.98%， 5.88% and 5.11%， respectively. The volatile components in P. retrofractum were mainly β-Caryophyllene， Ocimene and Linalool. The types and total relative content of the volatile components in the black pepper were different， which indicating that there were some differences in chemical composition among different varieties. The experiment method of HS-SPME with GC/MS could accurately reflect the volatile components in black pepper. The study may provide a theoretical basis for the further development and utilization of the Piper L.

Key words Black pepper leaves； Volatile constituents； GC-MS

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.12.027

胡椒屬（Piper L.）為胡椒科（Piperaceae）重要的泛熱帶組成成分，約有2000個植物種類，胡椒屬含有許多香料作物和民族植物種類。以素有“香料之王”美譽的胡椒（P. nigrum）為例，既是世界最重要的香辛作物之一，又具有藥用價值和工業利用價值，在醫學領域可被用作健胃劑、解熱劑和支氣管粘膜刺激劑等[1-2]，在食品工業上也可用作抗氧化劑、防腐劑和保鮮劑[3]。蔞葉（P. betle）也是我國南方常見的藥用植物，在《本草綱目》、《中藥大辭典》和《本草綱目拾遺》中均有記載，蔞葉根、子、葉皆可入藥，具有祛風散寒、行氣化痰、消腫止癢之功效。民間用于治療風寒咳嗽、支氣管哮喘、風濕骨痛、胃寒痛、妊娠水腫、牙痛等，外用治皮膚濕疹、腳癬[4-5]。在海南的南部，咀嚼蔞葉和檳榔是一種習俗，具有抑菌護齒的作用。有關蔞葉揮發油成分、化學成分和營養成分已有一些文獻報道[4-7]，此外，假蓽菝（P. retrofractum）、墨西哥胡椒（P. auritum）、石南藤（P. wallichii）、卡瓦胡椒（P. methysticum）和巖椒（P. pubicatulum）等許多種類也具有一定的經濟價值。

目前，國內白胡椒與黑胡椒藥用成分的提取和研究較多[8-11]，但鮮見對胡椒屬葉片香氣成分研究的報道，本研究采用HS-SPME（頂空固相微萃取）技術和GC/MS（氣質聯用儀）技術分析了胡椒屬3種植物葉片的香氣成分，從色譜圖中鑒定出成分，并在質譜庫中查找結果，鑒定出的結果有利于胡椒屬植物的進一步開發利用。因此，對胡椒屬葉片香氣成分研究分析對于胡椒資源的研究與開發有著重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗時間、地點 實驗于2013年8月1～20日在中國熱帶農業科學院香料飲料研究所產品加工分析檢測室進行。

1.1.2 植物材料 胡椒鮮葉于2013年8月采自農業部萬寧胡椒種質資源圃，所選材料為蔞葉、墨西哥胡椒和假蓽拔種質的成熟葉。

1.1.3 儀器與試劑 AL104電子天平，上海梅特勒-托利多儀器有限公司；7890A/5975C GC/MS聯用儀，美國安捷倫公司；SPME手動進樣手柄，美國安捷倫公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，美國安捷倫公司。

1.2 方法

1.2.1 SPME取樣 先將首次使用的固相微萃取的萃取纖維頭在氣相色譜的進樣口老化，老化溫度為250℃，老化時間為30 min。取1 g胡椒種質葉片置于15 mL密封頂空樣品瓶中，在60 ℃水浴中用固相微萃取纖維頭50/30 μm DVB/CAR/PDMS頂空萃取30 min，然后在250 ℃條件下解吸8 min進樣。

1.2.2 GC/MS分析 氣相色譜條件：色譜柱為HP-5MS 5% Phenyl Methyl Siloxane（30 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細管柱；柱初始溫度50 ℃，以10 ℃/min升溫至85 ℃，然后以2 ℃/min升溫至100 ℃，以8 ℃/min升溫至140 ℃，以6 ℃/min升溫至200 ℃，以15 ℃/min升溫至280 ℃；汽化室溫度250 ℃；載氣為高純氦氣（99.999%），載氣流量1.0 mL/min。

質譜條件：離子源為EI源；電離電壓70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃，進樣口溫度為250 ℃。

1.2.3 定性和定量分析 將氣相色譜-質譜聯用分析得到的質譜圖利用計算機質譜Nist08.L數據庫檢索，同時根據文獻[12-15]進行定性；然后將胡椒化合物各組分的相對含量根據色譜圖按峰面積歸一化法計算。

2 結果與分析

按上述試驗條件進行測定，其在EI模式下的氣相色譜-質譜總離子流圖如圖1～3所示。采用計算機檢索和人工解析各峰相應的質譜圖，共鑒定出 59種化合物，定性結果及相對含量見表1。

2.1 3種胡椒揮發性化合物的分類

經GC/MS分析，測得蔞葉共有揮發性化合物成分36種，相對含量占總揮發性物質的92.52%；墨西哥胡椒有18種，相對含量為 99.23%；假蓽菝有25種，相對含量為85.77%。由此可見，不同胡椒種質其揮發物的組分之間差異明顯，將鑒定出的3種胡椒的揮發性成分劃分為烴類、醇類、醛類、酮類、酯類和酸類共6 類化合物，各類的組分及含量如圖4所示。由圖4可知，蔞葉中烴類化合物的組分最多，有20種，相對含量僅為46.98%；醛類化合物組分較少，有5種化合物，但相對含量達24.67%；酯類化合物的組分有3種，而相對含量僅有5.11%。與蔞葉不同，墨西哥胡椒中醛類化合物的相對含量最高，其次是烴類化合物，相對含量在1.00%以上的組分均不到總數的一半。假蓽菝中烴類化合物的組分和含量最高，其次是烴類化合物，在25種化合物中相對含量在1.00%以上的組分有13種，相對含量達80.44%。總之，在3種胡椒的揮發物中，烴類和醛類這2種化合物的組分和相對含量均占有絕大部分的比例。

2.2 3種胡椒主要揮發性成分的比較

3種胡椒的主要揮發性成分及相對含量見表1，其中列出了3種胡椒種質中的化合物名稱、分子式及相對含量。由表1可知，3種胡椒含有共有的化合物僅4種，為β-石竹烯、α-石竹烯、月桂烯、大牛兒烯D，而且其含量有較大的差異。安息香醛、蓽澄茄油烯這2種化合物相對含量為32.92%，是蔞葉的主要香氣成分；肉桂醛是構成墨西哥胡椒的主要香氣成分，相對含量達到77.98%；假蓽菝的主要香氣成分為β-石竹烯、芳樟醇、羅勒烯3種化合物，它們的相對含量為47.94%。此外，均有其獨有的化合物成分，如蓽澄茄油烯、β-反式羅勒烯等。

3 討論與結論

風味成分分析方法有很多種，如溶劑萃取、蒸餾萃取和固相微萃取等。其中，固相微萃取技術（solid phase micro-extraction，SPME）屬于非溶劑型萃取法，是一種新的采樣技術，其裝置簡單、操作方便，能與其他分析儀器聯用，對揮發性和半揮發性的有機物進行分析測定。目前，研究者多采用HS-SPME結合GC-MS技術對食品、香料等風味品質進行快速檢測。如汪立平等[16]采用該技術建立了快速測定蘋果酒中香氣物質的方法；李寧等[17]應用固相微萃取法采用3種不同萃取纖維，結合氣相色譜-質譜聯用技術分析測定一種國外奶味香精中的揮發性成分共51種，其中該種奶味香精的主要組成成分酯類、醛酮類和內酯類化合物的含量最高。可見，固相微萃取技術已在環保[18]、食品[19]、香料[20]等領域得到廣泛應用，并取得良好的效果。本研究采用HS-SPME-GC-MS技術對胡椒屬不同種質的揮發性成分，鑒定出揮發性成分59種，主要成分為烴類、醇類、醛類。同時采用GC-MS分析其化合物，結果發現，蔞葉、墨西哥胡椒、假蓽菝3種不同胡椒種質葉片的主要化合物成分為石竹烯，這和張水平等[21]對胡椒精油進行GC-MS分析的結果一致，石竹烯在果與葉中含量最高，具有較強辛辣氣味，是胡椒特殊辛辣風味主要的來源；β-石竹烯對動物具有抗炎作用，而且有一定的鎮靜作用，具有抗腫瘤的活性[21]，屬于天然等同香料和人造香料，在丁香葉和莖、肉桂葉中均有報道[22]。假蓽菝含有的羅勒烯具有草香、花香并伴有橙花油氣息，可用于多種日化香精配方中。墨西哥胡椒中含有的萜品油烯呈芳香的松木香氣，微帶甜的柑橘風味；另外，發現肉桂醛的相對含量在墨西哥胡椒中非常高，達到77.98%，肉桂醛是傳統中藥肉桂揮發油中的主要成分，有特殊的肉桂香味，已被美國食品和藥物管理局批準為一個安全的食品級化學品[23]，天然存在于斯里蘭卡肉桂油、桂皮油、風信子油和玫瑰油等精油中[24]。具有解熱、鎮痛、抗菌、抗病毒等[25-26]豐富的藥理作用，且毒副作用低。近年來已經發現肉桂醛具有抗腫瘤和抗突變[27]作用，肉桂醛抗腫瘤活性的研究越來越引起人們廣泛關注。

胡椒瘟病由辣椒疫霉菌（Phytophthora capsici）侵染引起的，胡椒主栽品種抗瘟病能力差，已成為威脅其產業持續健康發展的關鍵問題[28]。通過長期抗病性鑒定研究，發現墨西哥胡椒是高抗胡椒瘟種質，同時本研究也發現墨西哥胡椒中葉片中含有的大量肉桂醛，有研究表明肉桂醛作用下辣椒疫霉菌絲的徑向生長、辣椒疫霉孢子的萌發與活力、辣椒疫霉孢子內活性氧（Ros）含量和 NADPH 氧化酶基因（nox）的表達以及外援Ros清除劑谷胱甘肽（GSH）存在下肉桂醛對辣椒疫霉孢子生長產生了影響[29]，推測肉桂醛可能與墨西哥胡椒的抗病性有關系，但具體機制還需進一步研究，這為胡椒瘟病的研究提供了新思路。胡椒葉片的揮發性成分中不僅含有可以用作香精香料的原料成分，而且含有具生物活性的萜類成分，該研究對于胡椒屬種質葉片的綜合利用、產品開發具有重要意義。

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