基于弱極性溶劑萃取的白蘭花開花過程7個階段風味物質的成分分析

胡榮鎖等

摘 要 利用氣相色譜-質譜聯用檢測經弱極性溶劑二氯甲烷萃取白蘭花開花過程7個不同階段的花被片中的風味物質，并使用保留指數和NIST譜庫對化合物進行定性驗證。結果表明：共檢出化合物54種，以醇類和烷類為主，相同化合物27種，醇類化合物含量占總含量的84.72%～70.30%；所檢化合物中含量最高的為芳樟醇，其含量為82.09%～61.82%，在開花階段的含量呈逐漸降低趨勢；除芳樟醇外，化合物數量和含量在開花階段呈正態分布，含量變化趨勢主要為減少-增加-減少和增加-減少2種。

關鍵詞 白蘭花；開花階段；風味物質；成分分析；GC-MS

中圖分類號 Q949.747.1 文獻標識碼 A

Magnolia Flavor Components Analysis of Seven

Stages on Blossom Process Base on

the Weak Polar Solvent Extraction

HU Rongsuo， LU Shaofang， XU Fei， LIU Hong， GU Fenglin*

Spice and Beverage Research Institute， CATAS/National Center of Important Tropical

Crops Engineering and Technology Research， Wanning， Hainan 571533，China

Abstract A weak polar solvent（dichloromethane） was applied to extract magnolia flavor components of seven stages on blossom process， and the extraction was detected with GC-MS， thereafter qualitatively confirmed with the retention index and NIST spectra library. Experimental results showed that 54 kinds of compounds were detected with alcohols and alkanes as the main components. The highest level compound was linalool， and its content was between 82.09% and 61.82%， gradually reducing from flowering stage. Besides linalool， compounds number and content were in a normal distribution at flowering stage. The principal variation tendency of compound levels was two， in the form of reducing-increasing-reducing and increasing-reducing， respectively. The magnolia tatol variation trendency was consistent with alcohols， because of alcohols was the highest concentration， accounting for 80% of the content.

Key words Magnolia flower；Blossom stage；Flavor；Component analysis；GC-MS

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.09.026

白蘭花（Michelia alba）又名黃桷蘭、白緬桂、白蘭、把蘭等，為木蘭科含笑屬植物。白蘭的花性溫，味苦辛，具止咳、化濁之功。其揮發油成分（葉蒸餾水溶液）對慢性支氣管炎有較好的療效，有效率達81.9%[1-2]。白蘭花是中國熏制花茶的重要原料，可用于提取香精。國內外學者先后對白蘭花揮發油成分進行了研究[3-8]，主要是利用各種溶劑萃取和固相微萃取，并采用GC-MS分析白蘭花揮發油，同時研究了白蘭花的藥理作用[9]。

郭素枝等[10-11]已針對白蘭花的開花過程進行了簡略的研究，將其開花過程分為5個階段，并利用固相微萃取進行風味分析。本研究將白蘭花的開花過程分為7個主要階段，研究不同開花階段的風味物質，探明白蘭花各階段化合物的風味組成和含量，以確定不同階段的花香構成及香型，為白蘭花的采摘時期、白蘭花中芳樟醇提取和白蘭花的綜合利用提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料 白蘭花采摘自中國熱帶農業科學院香料飲料研究所基地，3 a樹齡白蘭花樹，采摘時間為上午8： 00。將白蘭花的開花過程分為7個不同階段： （1）苞片包裹著花被片，苞片和花被片均呈綠色； （2）苞片包裹著花被片，苞片黃色，花被片略帶黃白色，靠近花柄處略帶綠色； （3）苞片剛脫落，花被片黃白色，尚未開放；（4）花被片略微張開；（5）花被片完全張開；（6）花被片完全張開，花被片柄處略褐變；（7）花被片用手碰即脫落[10-11]。

1.1.2 試劑與儀器 二氯甲烷、無水硫酸鈉等均為AR級，購自阿拉丁公司。正構烷烴為C7-C30，購自Sigma公司。7890A GC-5975C MS氣質聯用系統，購自美國Agilent公司；HS-100型自動進樣器，購自瑞士CTC公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理 使用二氯甲烷對白蘭花開花期7個不同階段的花被片浸提萃取。用4 g花被片加50 mL溶劑浸提12 h，以保證浸提充分完全，浸提結束后添加無水硫酸鈉除去水分。使用旋轉蒸發儀在30 ℃、40 r/min條件下濃縮白蘭花浸提液。收集濃縮液，并使用二氯甲烷沖洗濃縮瓶，最后定容到5 mL。

1.2.2 GC/MS檢測 GC/MS的檢測條件：進樣口溫度為250 ℃；柱初始溫為40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min升溫至200 ℃，然后以4 ℃/min程序升溫到250 ℃。DB-5MS（30.0 m×250.0 μm×0.25 μm），載氣為氦氣；流量為1.0 mL/min；不分流進樣，進樣量為1 μL。

質譜條件：離子源為EI源，四級桿溫度為150 ℃，離子源溫度為230 ℃，掃描范圍：35～350 amu；色譜庫：NIST08；積分開始時間為5.000 min，以避免溶劑峰[1，7，12]。

2 結果與分析

2.1 化合物的鑒別分析

本研究借鑒郭素枝等[10-11]的方法，將白蘭花開花期的區分由5個增加到7個，利用二氯甲烷分別萃取各階段花被片的風味物質，并使用DB-5MS色譜柱檢測，得到的總離子流程圖見圖1。

對化合物的鑒定采用與NIST 08質譜庫對比，結合人工檢索，確定其化學組成；同時利用保留指數數據庫對化合物進行定性驗證分析。在對白蘭花化合物進行鑒定的同時，還參考國內外白蘭花研究成果，對化合物進行定性，結果發現仍然有數種化合物存在較大的差異，如cis-Linalool oxide和trans-Linalool oxide，此2種物質在谷風林等[13]、黃相中等[12]和郭素枝等[10]解析出的結果順序正好相反。而此2種物質也查詢不到參考保留指數。根據曹慧等[14]的研究，自然界中以反式芳樟醇氧化物為主，因此采用谷風林、黃相中等的檢索順序。

使用峰面積歸一化法確定白蘭花化合物的含量，7個不同開花階段化合物的組成和含量見表1，7個不同開花階段峰面積分布見圖2。由表1可知，檢測出的化合物有54種，可分為12類化合物，其中烷類15種，醇類12種，酯類8種，醛類5種，烯烴3種，酚類3種，呋喃類2種，酮類2種，酸類1種，醚類1種，內酯1種，吲哚化合物1種。含量最高的為芳樟醇，為61.82%～82.09%。在開花過程中，芳樟醇始終處于含量降低狀態。除芳樟醇外，其它化合物的含量在第3階段以前呈上升趨勢，其后下降；而化合物數量在第3階段以前也呈上升趨勢，其后趨于平穩。因此，建議白蘭花采摘選擇在第3階段，即苞片剛脫落，花被片黃白色，尚未開放。

由圖2可知，白蘭花在開花過程中化合物的含量并非呈正態分布，而是在白蘭花全開前（即1～3階段）其風味物質含量逐漸降低； 而白蘭花全開時期（即4階段）的風味物質含量最高，以后（即4～7階段）的風味物質含量逐漸降低。因此，建議白蘭花采摘選擇在第3階段，即苞片剛脫落，花被片黃白色，尚未開放。使用及時也可選擇在第4階段采摘，即花被片略微張開。因為白蘭花一旦開放，其風味物質的含量將急劇降低。

綜上所述，本研究結果與郭素枝等[9]具有一定的類似性，但郭素枝等[9]使用的是PDMS萃取頭檢測，檢測化合物以萜烯類物質為主；而本研究是以二氯甲烷固液萃取，檢測主要物質為醇類和烴類物質。

2.2 化合物的組成分析

白蘭花在開花的7個不同階段化合物會發生變化，其組成和變化見表2；各階段化合物的數量變化見圖3。由表2可知，在白蘭花開花過程中，烷類、醇類、烯烴、酮類和吲哚化合物種類增加；酯類和醛類化合在1～4階段增加，4～7階段減少；酚類、酸類和內酯化合物種類穩定不變，醚類化合物減少，而呋喃類化合物呈現先降后升的趨勢。

由圖3可知，白蘭花在開花過程中各階段化合物數量的變化趨勢，在花被片張開前（即1～4階段），化合物的種類逐漸增多；在白蘭花花被片張開后（即5～7階段），化合物種類基本不變。而化合物數量在第3階段以前也呈上升趨勢，其后趨于平穩。白蘭花開花階段共檢出化合物54種，共有化合物27種，而各階段化合物最多是48種，因此，可知化合物種類在開花過程中呈動態變化。

2.3 開花過程化合物的變化趨勢分析

開花階段檢測出的化合物可分為12類化合物，各類化合物在開花階段的變化趨勢見圖4。含量最高的為醇類物質，占總含量的84.72%～70.30%，醇類物質以芳樟醇為主，其次是烴類和烷類。

從圖4可以看出，其變化趨勢可分為5大類，分別為減少-增加、增加-減少、減少、減少-增加-減少和減少-增加-減少-增加，其中以含量減少-增加-減少和增加-減少為主，各為4類化合物。其減少-增加-減少趨勢化合物為：Alcohols、Lactone、Phenols、Hydrocarbons；增加-減少趨勢的化合物為：Aldehydes、Ketones、Esters、Bases。

3 討論與結論

3.1 芳樟醇含量減少與香氣形成的關系

芳樟醇是含量最大的化合物，占總含量的61.82%～82.09%。在花開過程中芳樟醇含量始終處于降低狀態，自花苞片到花被片脫落，其含量減少約50%。本研究與Xia等[15]的研究有相似的結果，但Xia的研究是花芽的嫩芽，中芽和發白的芽，在生長過程中含量逐漸降低，本研究可算是Xia等[15]的芳樟醇研究的延續。

根據開花過程與花香的一般規律，隨著花苞的逐步綻開（第1～3階段時），香氣逐漸加強，即化合物的含量逐漸增大，在第4階段達到最高，此后逐漸降低。而本實驗第1～3階段化合物含量顯著降低（據圖2可知），對比化合物組成可知，其含量差異主要是由于芳樟醇的減少造成，其它化合物的含量變化符合常規的變化規律。

由郭素枝等[11]的研究結果可知，在第4階段之前風味散失少，芳樟醇的含量變化應以物質轉化為主，其物質代謝機理目前尚未見報道。對比本研究中該階段形成的化合物，未發現芳樟醇可能分解或合成的物質，但郭素枝等[10]的研究結果表明，有大量的萜烯類物質生成，推測芳樟醇可轉化成萜烯類化合物。而萜烯化合物具有天然芳香氣味，因此，芳樟醇的減少對香氣的形成具有一定的促進作用。

3.2 化合物含量及組成與開花過程的關系

除芳樟醇外，其它化合物的含量和組成變化符合常規的變化規律。在1～2階段含量增加，應該是隨著花期進行化合物積累造成的；而2～3階段含量略微降低，應該是形成易揮發的小分子物質或萜烯類物質，其后隨著開花的進行，香氣釋放使用化合物含量降低。借鑒黃相中等[12]、郭素枝等[10]、谷風林等[13]的研究結果可知，白蘭花中存在萜烯等其它化合物，但由于本實驗使用的是弱極性溶劑萃取和DB-5MS色譜柱檢測，因此僅能反應出弱極性化合物與開花過程的對應關系。若要全面的反應化合物含量及組成與開花過程的對應關系，需完成非極性溶劑（正己烷）、極性溶劑（甲醇）和強極性溶劑（水）萃取風味物質的研究。

根據白蘭花風味物質的含量可知，采摘選擇在第3階段，若使用及時，也可選擇在第4階段。芳樟醇為白蘭花中主要的化合物，在第1階段為總含量的80.09%，隨著開花過程的進行，化合物含量逐漸降低，因此芳樟醇的提取應選擇在第1階段。

參考文獻

[1] 黃相中， 尹 燕， 劉曉芳， 等. 云南產白蘭花和葉揮發油的化學成分研究[J]. 林產化學與工業， 2009， 29（2）： 119-123.

[2] 江蘇新醫學院. 《中藥大辭典》（上冊）[M]. 上海： 上海人民出版社， 1977： 703.

[3] 李吉來， 陳飛龍， 羅佳波. 白蘭花揮發油化學成分研究[J]. 中草藥， 2000， 3l（1）： 11-13.

[4] 劉渡靜. 熏茶植物白蘭花中揮發性化學成分[J]. 分析檢驗，2002， 23（6）： 127-130.

[5] 寧堅剛， 魏永生. 白玉蘭花揮發油化學成分的GC/MS分析[J]. 青海師范大學學報（自然科學版）， 2005， 25（3）： 65-68.

[6] 王心宇， 劉明春， 楊迎伍，等. GC-MS法分析白蘭花揮發油成分[J]. 重慶大學學報（自然科學版）， 2008， 31（1）： 97-100.

[7] Shang C Q， Hu Y M， Deng C H， et al. Rapid determination of volatile constituents of Michelia alba flowers by gas chromatography-mass spectrometry with solid-phase microextraction[J]. Journal of Chromatography A， 2002， 942（1-2）： 283-288.

[8] Chatpaisarn A， Laohakunjit N， Kerdchoechuen O. Identification of components Michelia alba DC. essential oil by solid-phase micro extraction head space gas chromatography mass spectrometry[J]. Agricultural Science Journal（Thailand），2010， 37（2）： 239-245.

[9] Lee C H， Chen H L， Li H T， et al. Review on pharmacological activities of Michelia alba[J]. International Journal of Pharmacy & Therapeutics， 2014， 5（4）： 289-292.

[10] 郭素枝， 高華娟， 邱棟梁，等. 白蘭花被片發育過程中香精油化學成分的GC-MS分析[J]. 熱帶亞熱帶植物學報， 2010， 18（1）： 87-92.

[11] 郭素枝， 邱棟梁，張明輝. 白蘭開花過程中花被片結構的變化與釋香機理[J]. 熱帶作物學報， 2006， 27（4）： 34-38.

[12] 黃相中， 尹 燕， 黃 榮，等. 白蘭葉和莖揮發油化學成分研究[J]. 食品科學， 2009， 30（8）： 241-244.

[13] 谷風林， 房一明， 胡榮鎖，等. 白蘭花揮發性成分的GC-MS分析[J]. 熱帶作物學報， 2011， 32（9）： 1 769-1 775.

[14] 曹 慧， 李祖光，沈德隆. 桂花品種香氣成分的GC/MS指紋圖譜研究[J]. 園藝學報， 2009， 36（6）： 391-398.

[15] Xia E Q， Song Y， Ai X X， et al. A new high-performance liquid chromatographic method for the determination and distribution of linalool in Michelia alba[J]. Molecules， 2010， 15（7）： 4 890-4 897.