國產孜然精油化學成分分析研究進展

權美平

(渭南師范學院 農商學院，陜西 渭南 714000)

孜然 (CuminumcyminumL.)為傘形科(Umbelliferae)孜然芹屬1年生或2年生草本植物的果實，又名安息茴香、孜然芹、香旱芹、馬芹、枯茗。孜然原產于北非(埃及、土耳其、埃塞俄比亞)和地中海沿岸地區(西班牙等國)，現在的主產地有印度、伊朗、中國等，其中中國以新疆產孜然而著名。孜然果實呈扁平弧形，黃褐色、具有強烈的芳香。其作為香辛料多用于肉類的調味，亦用于各類食品的加工和生產中[1]。孜然也可入藥，具有祛風散寒、暖胃健脾、利尿逐水、散結水中功效，用于胃寒呃逆、食欲不振、腹瀉腹脹、小便不利、血凝閉經等病癥的治療[2]。孜然這些獨特的調味和醫療保健作用都與其揮發性化學成分有著密切的聯系，孜然中主要的揮發性風味成分為枯茗醛，即對異丙基苯甲醛，該成分即是食用香料，也具有安神、止痛、行氣、開胃、防腐等醫療保健功能。孜然揮發性成分對孜然的功效和應用具有決定性的意義和影響。植物揮發性成分主要指的是植物的揮發油，或稱植物精油，其中植物精油的化學組成與多種因素相關，如植物不同的產地、不同的種屬、不同的生長環境及精油不同的分離和分析方法都會導致其成分呈現波動和變化。探討植物精油的化學成分與該植物資源的質量指標、藥理功效及在生產中的應用密切相關。國內對孜然揮發性成分進行了很多研究[3-7]，成分鑒定結果也不盡相同。本文主要針對在不同條件下提取并鑒定的我國孜然精油的化學成分進行總結介紹，對全面認識和探索孜然資源的開發和利用具有一定的指導意義。

1 孜然精油的提取及化學成分分析

要完成對孜然精油化學成分分析，必須采取一定的方法將孜然中的精油進行有效富集，繼而采用氣相色譜/質譜聯用(GC/MS)技術進行定量分析，所以孜然精油的富集和分離是完成對其化學成分分析的關鍵操作。當前植物精油富集的方法包括水蒸氣蒸餾法(steam distillation,SD)、有機溶劑提取法(solvent extracts,SE)、超臨界CO2萃取法(supercritical fluid extraction,SFE-CO2)、同時蒸餾萃取法(simultaneous-distextraction,SDE)、固相微萃取法(solid phase microextraction,SPME)及其他新型的提取方法，但其中以水蒸氣蒸餾提取孜然精油最為普遍。前已述及，植物精油的化學成分受多種因素的影響，所以若要全面了解孜然精油的化學成分，必須充分考慮到孜然原料屬性及外在各種分離和分析條件。下文將對孜然精油的化學成分研究現狀予以分析和概括。

根據近年研究資料中所鑒定的孜然精油中主要物質的不同，可以概括為二類，枯茗醛為孜然精油中第一主成分的化學型；藏花醛、2-蒈烯-10-醛或其他成分為孜然精油中化學型。植物精油化學成分因受提取方法的影響，所以在不同提取方法下分析精油的化學成分非常重要。

1.1 孜然精油中主要化學型為枯茗醛的分析

1.1.1 水蒸氣蒸餾提取法(SD)所得孜然精油為枯茗醛型的化學成分分析

枯茗醛即4-異丙基苯甲醛、對異丙基苯甲醛、丙苯甲醛，也稱枯醛、蒔蘿醛、茴香甲醛。多名學者對以SD法所得孜然精油的鑒定結果表明枯茗醛為羅勒揮發油中主要的化學成分。姜子濤等[8]采用SD法提取新疆產孜然中的精油，應用GC/MS對我國孜然精油的化學成分鑒定結果顯示：主要成分是枯茗醛(37.18%)、二氫枯茗醛(26.24%)、γ-萜品烯(12.59%)、β-蒎烯(11.49%)、對傘花烴(8.70%)。劉玉梅等采用SD法提取新疆產孜然中的精油，通過GC/MS對所得精油的化學成分分析的結果表明：孜然精油的主要化學組成為枯茗醛(22.69%)、藏花醛(18.57%)、γ-萜品烯(15.94%)、β-蒎烯(14.52%)、4-異丙基甲苯(10.56%)、2,3-二氫枯茗醛(7.33%)、環戊烷甲酸(0.73%)。閻建輝等采用SD法提取新疆產孜然中的精油，通過GC/MS對所得精油的化學成分分析的結果表明：孜然精油的主要化學成分為枯茗醛(32.26%)、藏花醛(26.49%)、1,3,8-薄荷三烯(6.54%)、α-松油烯(4.35%)、β-蒎烯(3.43%)、茴香腦(2.63%)和水芹烯(1.66%)等。楊文菊等[9]采用SD法提取新疆托克遜、岳普湖、焉耆3個不同產地孜然中的精油，通過GC/MS對所得精油的化學成分分析的結果表明：托克遜孜然精油的主要化學組成為枯茗醛(30.15%)、枯茗醇(18.13%)、β-松油烯(8.5%)、β-蒎烯(8.36%)、冰片烯(6.17%)、薄勒酮(2.11%)、檸檬油精氧化物(1.03%)。岳普湖孜然精油的主要化學組成為枯茗醛(22.59%)、枯茗醇(21.88%)、β-松油烯(21.54%)、β-蒎烯(15.16%)、桃金娘烯醛(6.08%)、百里香烯(5.42%)、胡薄荷酮(2.58%)、β-水芹烯(1.05%)。焉耆孜然精油的主要化學組成為枯茗醛(32.74%)、β-蒎烯(18.23%)、β-松油烯(16.66%)、枯茗醇(12.19%)、百里香烯(8.19%)、桃金娘烯醇(5.36%)、胡薄荷酮(2.58%)、蒲勒酮(1.7%)、β-水芹烯(1.13%)等。謝喜國等[10]采用SD法提取新疆產孜然中的精油，通過GC/MS對所得精油的化學成分分析的結果表明：揮發油提取率為3.15%，其中的主要成分為枯茗醛(39.03%)、1-甲基-2-枯烯(12.85%)、3-蒈烯-10-醛(9.15%)、 4-乙基-3-壬烯-5-炔(8.28%)、β-蒎烯(5.83%)、枯茗酸(4.63%)等。Li 等[11]以水蒸氣蒸餾提取并分析了中國產孜然精油的化學組成，共鑒定出 37 種成分，其中枯茗醛(36.31%)、枯茗醇(16.92%)、藏花醛(10.87%)為其主要組成物質；李偉等[12]和陸占國等[13]同樣以SD法提取孜然中的精油，并通過GC/MS對精油的化學成分分析的結果表明：枯茗醛(39.51%)、2-蒈烯-10-醛(17.71%)、3-蒈烯-10-醛(17.54%)、γ-萜品烯(7.09%)、α-7-松油烯醇(5.31%)等為精油的主要成分。

1.1.2 其他萃取方法所得孜然精油為枯茗醛型的化學成分分析

孜然精油的化學成分中以SD法提取精油并進行成分分析的研究最多，但SDE，SFE-CO2，SPME等方法在孜然精油的成分分析中也有應用。以下這些研究中采用其他方法萃取孜然精油并對其化學成分鑒定和分析的結果顯示，枯茗醛仍為孜然揮發油中主要的化學成分。庫爾班江·巴拉提[14]采用SDE法提取新疆產孜然中的精油，通過GC/MS對所得精油的化學成分分析的結果表明：孜然精油的主要化學組成為枯茗醛(38.21%)、藏花醛(9.61%)、α-松油烯(8.97%)、β-蒎烯(8.41%)、對傘花烴(8.18%)、2,3-二氫枯茗醛(6.24%)、枯茗醇(1.92%)、2-庚烯醛(1.26%)。阿提開·于賽英等[15]采用SFE-CO2法提取新疆產孜然中的精油，通過GC/MS對所得精油的化學成分分析的結果表明：枯茗醛(37.81%)、α-松油烯(9.45%)、藏花醛(9.02%)、β-蒎烯(8.45%)、對傘花烴(8.25%)、2,3-二氫枯茗醛(6.45%)和枯茗醇(1.61%)等為孜然精油中的主要成分。鄭福平等采用微波加熱吹氣吸附法提取新疆產孜然中的精油，通過GC/MS對所得精油的化學成分分析的結果表明：此方法所得產品為淡黃色清亮油狀液體，且具有濃郁的天然孜然香氣，萃取率為4.45%。孜然精油的化學成分主要為枯茗醛(27.05%)，其次為枯茗醇(25.14%)、β-水芹烯(13.34%)、γ-松油烯(12.45%)、對傘花烴(12.27%)、香檜烯(0.72%)等。

上述這些研究證實，雖然研究中原料產地，提取方法存在差異，但枯茗醛為孜然精油中的第一大主要化學物質。

1.2 孜然精油中主要化學型為藏花醛、2-蒈烯-10-醛或其他物質的分析

植物精油由于產地、采收季節、萃取方法甚至儲藏等條件不同，所提取的精油的主要成分的含量會有差別。大多數的研究表明國產孜然精油的第一主要成分均為枯茗醛，但除此之外，孜然精油還呈現出其他的化學型。如另外的諸多研究表明：藏花醛、2-蒈烯-10-醛、枯茗醇成分為孜然精油的主要物質。劉玉梅等采用SFE-CO2法提取新疆產孜然中的精油，通過GC/MS對所得精油的化學成分分析的結果表明：孜然精油的主要化學組成為藏花醛(27.70%)、枯茗醛(23.17%)、γ-萜品烯(17.41%)、β-蒎烯(14.17%)、4-異丙基甲苯(7.21%)、2,3-二氫枯茗醛(5.25%)、β-月桂烯(1.07%)。李大強等[16]采用水蒸氣蒸餾法提取新疆和甘肅所產孜然中的精油，通過GC/MS對所得精油的化學成分分析的結果表明：新疆產孜然精油的主要化學成分為2-蒈烯-10-醛(44.34%)、枯茗醛(30.24%)、3-蒈烯-10-醛(12.86%)、γ-松油烯(4.19%)、4-萜品醇(2.38%)。甘肅產孜然精油的主要化學成分為2-蒈烯-10-醛(40.24%)、枯茗醛(26.14%)、3-蒈烯-10-醛(16.88%)、γ-松油烯(5.61%)、α-蒎烯(3.16%)。兩地精油的主要共有成分基本相同，但新疆產孜然精油中2-蒈烯-10-醛和枯茗醛的兩大主要成分含量高于甘肅產地的精油。陸占國等[17]采用固相微萃取方法(SPME)富集孜然中的香氣成分，通過GC/MS對孜然香氣及精油化學成分分析結果顯示：孜然香氣的主要成分為2種蒈烯醛異構體即2-蒈烯-10-醛和3-蒈烯-10-醛(33.17%)、γ-松油烯(17.86%)、枯茗醛(17.28%)、β-蒎烯(13.94%)和對傘花烴(6.54%)。聶瑩等[18]采用水蒸氣蒸餾法提取甘肅敦煌產孜然中的精油，通過GC/MS對所得精油的化學成分分析的結果表明：孜然精油的主要化學成分為枯茗醇與一種未知醇結構的混合物(42.86%)、枯茗醛(27.66%)、2-蒈烯(6.53%)、松油烯(6.08%)、γ-松油烯(5.14%)、β-蒎烯(4.06%)、松油醇(3.13%)。胡雪芳等[19]采用超臨界聯合分子蒸餾技術提取純化孜然精油，采用DB-5和INNO-WAX 2種不同分離柱子進行成分分析，并通過 GC/MS技術，結合保留指數法，對所得精油孜然的化學成分分析的結果表明：不同分離柱子所鑒定出的主要成分相同，20種組分在2只柱子上共同存在，其中DB-5 柱上鑒定出的44種物質中主要成分為未知成分可能為1,4-對孟二烯-7-醛(27.06%)、枯茗醛(22.02%)、γ-萜品烯(9.29%)、β-蒎烯(8.23%)、對傘花烴(4.49%)、枯茗醇(1.09%)；INNO-WAX柱上鑒定出39種物質中主要成分為未知成分可能為1,4-對孟二烯-7-醛(30.59%)、枯茗醛(28.44%)、γ-萜品烯(7.62%)、β-蒎烯(4.71%)、對傘花烴(4.00%)、枯茗醇(2.35%)。

上述研究結果表明孜然精油的第一主成分存在差異，這些物質主要為藏花醛、2-蒈烯-10-醛、3-蒈烯-10-醛、枯茗醇和1,4-對孟二烯-7-醛，但有趣的是，盡管鑒定結果中不是枯茗醛第一主成分，但枯茗醛的含量仍舊較高，幾乎均位居第二。所以，國產孜然中，單體化合物枯茗醛對于孜然風味成分的功效具有非常重要的意義，其含量或許可以作為定性和鑒定孜然質量的一項有效指標。

2 小結

綜上所述，植物原料產地、收獲時間、提取方法及植物組織部位甚至儲藏等因素的差異均會導致揮發性成分顯現明顯不同。孜然精油主要由萜類化合物組成，包括萜醛、萜烯、萜醇等，另外芳香族醛、酮醚類物質對孜然精油風味的形成也有貢獻。其中枯茗醛、藏花醛、2-蒈烯-10-醛、3-蒈烯-10-醛、枯茗醇、二氫枯茗醛、γ-萜品烯等物質是構成孜然精油的主要化合物。枯茗醛是配制各種香料的主要成分，也是合成高檔香料及其他有機化工產品重要的原料和中間體；它還在食品防腐領域和農業對病原菌的防治方面有不俗的表現，當然其他單體化合物也有其重要應用。所以針對孜然精油化學成分及其含量的分析和總結，可為不同地域、不同化學型孜然資源的開發和利用提供借鑒和參考。

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