干燥方式對藿香揮發性物質的影響

韓穎，王鵬，何蓮，王林，李露雨，易宇文*

(1.四川旅游學院，成都 610100；2.成都工業學院，成都 610031)

藿香也稱為川藿香，主要作為調料，在餐飲中應用廣泛。藿香含有大量揮發性物質[1]，氣味香甜，具有清暑、健胃等功效[2]。藿香具有保健功能，但目前尚未見在功能性食品中應用。在餐飲中，藿香以鮮食為主，但鮮葉不易保存，且攜帶、食用不方便。復合調味品在餐飲市場份額巨大，一般來講，復合調味品不用或者很少用鮮品生產。因此將藿香葉干燥后制成粉狀，應用到復合調味品中是藿香在復合調味品中應用的一種選擇，也是應用到功能性食品中的一種選擇。

常用的干燥方式有自然干燥、真空冷凍干燥、微波干燥和熱風干燥。自然干燥是利用自然蒸發和空氣流動迫使原料中的水分流失而達到干燥目的。自然干燥節能環保，但效率低下。真空冷凍干燥是冰在真空環境下升華從而達到干燥目的。真空冷凍干燥能耗高，熱敏性物質不損失或損失少。微波和熱風干燥是利用外界熱能加速原料中水分蒸發的速度達到干燥目的。微波和熱風干燥效率高，但熱敏性物質損失嚴重。

固相微萃取(solid-phase microextraction, SPME)技術是一種集揮發性物質萃取、濃縮和進樣于一體的樣品前處理技術，在醫藥和食品等行業應用廣泛[3,4]。氣質聯用儀(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)是氣相色譜儀和質譜儀的簡稱，它是氣相色譜儀和質譜儀串聯進行復雜化合物分離、定性和定量檢測的有效工具。目前在調味品、酒類、水產品等領域應用廣泛[5-7]。

本文以冷凍、微波、熱風和自然干燥方式獲得的藿香干粉為研究對象，利用GC-MS分析不同干燥方式獲得的藿香干粉與鮮藿香在風味物質上的異同。為藿香在復合調味品及功能性食品中的應用提供了參考。

1 材料與設備

1.1 材料

鮮藿香葉：產地，四川自貢，2018年9月。

1.2 儀器與設備

中極性手動萃取頭(75 μm CAR/PDMS) 美國Supelco公司；SQ680氣相色譜儀(gas chromatograph，GC)、SQ8T質譜儀(mass spectrometer，MS) 美國PE公司；FD-1-50真空冷凍干燥機 北京博醫康實驗儀器有限公司；DHG-9070A型電熱鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司：P80D23N1L-A9(S0)微波爐 廣東格蘭仕集團有限公司；DFY-400C型多功能粉粹機 溫嶺市林大機械有限公司；DW-FW110超低溫冰箱 三洋電子有限公司；DC-P3色差儀 北京興光測色儀器有限公司；FALLC4N分析天平 常州市衡正電子儀器有限公司; 其他實驗室常用設備。

1.3 樣品制備及實驗方法

1.3.1 樣品制備

真空冷凍干燥(A)：取樣品20 g置于不銹鋼托盤內，平鋪約0.2 cm厚。然后置于-50 ℃的超低溫冰箱中，冷凍8 h，結束后取出置于冷凍真空干燥機中(條件：-50 ℃，15 Pa)，干燥8 h。計算蒸發的水分量，并以此為標準，作為其他幾種干燥方式的干燥終點。

微波干燥(B)、熱風干燥(C)：將20 g樣品平鋪一層，分別放入微波爐(火力20%，10 s)、電熱鼓風干燥箱(40 ℃，1 h)，然后根據實際情況減少干燥時間，直至蒸發的水分含量與冷凍干燥一致(±0.4%)為止。

自然風干(D)：將20 g樣品置于簸箕中，在秋冬季節，放在室外避雨、干燥通風處，除去表面的灰塵，每24 h稱量一次，隨后增加稱量的頻次，直至與冷凍干燥一致(±0.4%)為止。

將鮮藿香葉(E，參照品)用蒸餾水清洗干凈，濾干水分備用。

將干燥樣品粉碎后，過50目篩振蕩篩，備用。

1.3.2 GC-MS檢測1.3.2.1 萃取條件

在15 mL樣品瓶中加入攪拌子(聚四氟乙烯，3 mm×10 mm)，然后準確稱取樣品0.200 g置于樣品瓶中，密封。將萃取頭插入進樣口老化(260 ℃，10 min)，然后將萃取頭插入樣品瓶萃取40 min，磁力攪拌加熱(60 r/min，75 ℃)，隨后將萃取頭插入進樣口，解吸10 min。

1.3.2.2 GC條件

進樣口溫度：260 ℃；色譜柱：Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序：60 ℃保留3 min，然后以5 ℃/min升至160 ℃，保留2 min；再以10 ℃/min升至260 ℃保留2 min。載氣：氦氣(99.999%)，流速1 mL/min，分流比5∶1。

1.3.2.3 MS條件

EI離子源，電子轟擊能量為70 eV，離子源溫度為260 ℃；全掃描；質量掃描范圍：45～400 m/z；掃描延遲1.1 min；標準調諧文件。

1.3.2.4 定性、定量分析

揮發性成分定性：檢索NIST 2011譜庫，計算其保留指數并與其文獻值進行比對，同時結合人工解析質譜圖進行確定。

揮發性成分定量：峰面積歸一化法，相對百分含量。

2 結果與分析

2.1 樣品揮發性物質離子流圖

用PE Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色譜柱檢測樣品的粒子流圖，見圖1。

圖1 樣品揮發性物質離子流圖

真空冷凍干燥(A)檢測到48種揮發性物質，微波干燥(B)檢測到44種揮發性物質，熱風干燥(C)檢測到46種揮發性物質，自然干燥(D)檢測到50種揮發性物質，參照品(E)檢測到36種揮發性物質。所有樣品的出峰時間均集中在1.45～21 min之間，21 min之后沒有有效峰出現。主要揮發性物質均出現在9.98～10.02之間，精密度較好。

2.2 樣品揮發性成分差異分析

2.2.1 5個樣品揮發性成分組成

通過對4種干燥方式獲得的藿香粉和參照品的GC-MS分析，其相對組分見表1。

表1 樣品GC-MS分析結果

續 表

續 表

續 表

5個樣品共鑒定出94種物質，醇類10種、酯類5種、醛類12種、酮類10種、烷烴類7烯1種、烯烴類34種苯酚類10種、醚類3種、其他3種。共有組分11種，分別為苯甲醛、乙酸辛烯酯、異薄荷酮、(-)-薄荷酮、茴香腦、草蒿腦、D-檸檬烯、β-波旁烯、β-石竹烯、δ-蓽橙茄烯、愈創奧，包括醛類1種、酯類1種、酮類2種、醚類2種、烷烴類5種。

真空冷凍干燥樣品(A)中含量最高的是茴香腦(89.496%)，其次是為草蒿腦(3.423%)，最低為4-異丙烯基甲苯(0.003%)。微波干燥樣品(B)含量最高的是茴香腦(84.548%)，其次為2-烯丙基-6-甲基苯酚(7.674%)，最低為3-戊烯腈(0.005%)。熱風干燥樣品(C)含量最高的是茴香腦(88.868%)，其次為2-烯丙基-6-甲基苯酚(4.588%)，最低為4-乙烯基-1,2-二甲基苯(0.003%)。自然風干樣品(D)含量最高的是茴香腦(89.619%)，其次為2-烯丙基-6-甲基苯酚(3.080)，最低為2-甲基-1-苯丙烯(0.003%)。參照品(E)含量最高的是茴香腦(83.162%)，其次為2-烯丙基-6-甲基苯酚(5.542%)，最低為甘菊藍(0.004%)。5個樣品含量最高的均為茴香腦。

2.2.2 樣品揮發性成分差異分析

圖2 樣品揮發性成分比較維恩圖

為進一步分析不同干燥方式處理的藿香葉揮發性成分特征，實驗以維恩圖比較了樣品揮發性物質的異同。由圖2可知，冷凍干燥樣品(A)特有揮發性物質為8種，微波干燥樣品(B)特有揮發性物質為9種,熱風干燥樣品(C) 特有揮發性物質為8種, 自然風干樣品(D)特有揮發性物質為6種, 參照品(E)特有揮發性物質為9種。5個樣品共有揮發性物質11種，分別是苯甲醛、乙酸辛烯酯、異薄荷酮、(-)-薄荷酮、茴香腦、草蒿腦、D-檸檬烯、β-波旁烯、β-石竹烯、δ-蓽橙茄烯、愈創奧。其中茴香腦的相對含量最高，均大于83%，這能夠說明干燥方式對藿香葉最主要的揮發性成分差異影響不大。

2.2.3 樣品揮發性成分類別差異分析

為了更好比較樣品揮發性組分的差異，實驗按類別統計了不同干燥方式的藿香揮發性組分數目和相對百分含量，見表2。

表2 樣品揮發性成分類別差異分析

由表2可知，自然干燥(D)的樣品獲得的揮發性物質種類最多(50種)；其次為冷凍干燥樣品A(48種)；熱風干燥(C)(44種)；微波干燥(B)(46種)；參照品E獲得35種，為最少。5個樣品檢測到有效揮發性物質相對百分含量均大于96%，其中自然干燥(D)最高(98.371%)；其次為微波干燥(B)為97.851%；冷凍干燥(A)為97.543%；熱風干燥(C)為97.339%；參照品(E)為96.967%，為最低。

2.3 討論

2.3.1 醇類物質

5個樣品共檢測到10種，總含量均不超過0.7%，且無共有成分，這說明干燥方式對藿香葉中醇類物質的影響較大。醇類物質一般具有花果香、黃油香和甜香味。直鏈飽和醇的閾值較高，而不飽和醇的閾值較低。參照品(E)檢測到2種醇類物質紫蘇醇和葉醇，紫蘇醇為不飽和醇，但含量較低，對風味的影響需結合GC-O綜合判斷，需要進一步研究；葉醇是一種具有強烈綠色嫩芽清香氣味的物質，香氣清新、濃郁、自然[8]。干燥后的樣品中均未檢測到葉醇，可能是葉醇在干燥過程中受外界的影響生成了其他物質而分解。

2.3.2 酯類物質

5個樣品檢測到5種，總含量均不超過0.5%。酯類物質是一種重要的呈香物質，閾值低。參照品(E)中僅檢測到乙酸辛烯酯和乙酸葉醇酯。乙酸辛烯酯為5個樣品的共有物質，含量均較低。乙酸葉醇酯是5個樣品中參照品的特有物質，它是一種帶來一縷與白木香花近似的生澀新鮮的水果香氣[9]，一般存在于植物花和綠葉中[10,11]。

2.3.3 醛類物質

5個樣品共檢測到12種揮發性物質，參照品檢測到2種，干燥后的樣品檢測到的風味物質為5～6種，共有物質1種(苯甲醛)。苯甲醛是一種具有特殊杏仁氣味的物質，在發酵制品、花、竹葉中有檢出[12-14]。正己醛是4種干燥方式均檢測到的物質，推測它可能與原料脫水有關。3-己烯醛是僅在參照品中檢測到的物質，亦稱“青葉醛”，搗碎后與氧氣接觸具有強烈青草氣味，這符合參照品的特性。一般認為醛類物質的閾值很低，但醛類物質總含量均低于0.3%，故無法直接判斷醛類物質對樣品風味的影響，需要結合GC-O進一步研究。

2.3.4 酮類物質

5個樣品中共檢出10種揮發性物質，共有物質2種(-)-薄荷酮和異薄荷酮。5個樣品的酮類物質總含量僅微波干燥(B)高于1%，其他均低于1%。參照品中酮類物質含量最低，而干燥的樣品中含量相對較高，這可能與干燥樣品中水分蒸發以及其他物質受熱轉化有關。研究表明酮類物質閾值較高，因此可以推測藿香中的酮類物質對藿香的氣味貢獻很小。

2.3.5 烷烴類和烯烴類物質

真空冷凍(A)、微波干燥(B)、熱風干燥(C)、自然風干(D)和參照品(E)5個樣品分別檢測到揮發性物質相對百分含量為2.803%、3.271%、1.808%、2.855%、7.36%；共檢測到41種揮發性物質，分別為21種、21種、17種、23種、19種；共有物質5種，分別是愈創奧、D-檸檬烯、β-波旁烯、β-石竹烯和δ-蓽橙茄烯，其中D-檸檬烯的相對含量較高，均在1%以上，參照品中含量為5.405%。D-檸檬烯是一種具有柑橘風味、檸檬樣香氣的物質，對藿香風味的完整呈現有益[15]。愈創奧是共有物質中相對含量最低的物質，均低于0.02%。奧苷菊環是藿香葉的特有物質，但含量較低，其貢獻有限。干燥后的藿香烷烴類物質相對百分含量均下降，這可能是烷烴中部分烯烴含有碳-碳雙鍵，屬于不飽和烴，受熱易分解，使可檢出的烯烴類化合物含量降低。

2.3.6 苯酚類物質

5個樣品中共檢出酚類物質10種，無共有物質。真空冷凍(A)、微波干燥(B)、熱風干燥(C)、自然風干(D)和參照品(E)5個樣品分別檢測到揮發性物質相對百分含量為0.281%、7.692%、4.689%、3.29%和5.538%。冷凍干燥(A)的相對含量(0.281%)較低，微波干燥(B)相對含量(7.692%)較高。2-烯丙基-6-甲基苯酚在B，C，D，E號樣品中均檢出，且含量較高；A樣品中未檢出，可能與干燥方式有關，需要進一步研究。

2.3.7 醚類物質

5個樣品中共檢出醚類物質3種，共有物質2種(茴香腦、草蒿腦)。真空冷凍(A)、微波干燥(B)、熱風干燥(C)、自然風干(D)和參照品(E)5個樣品分別檢測到揮發性物質相對百分含量為92.919%、85.437%、89.407%、90.098%和83.906%。醚類物質是相對含量最高的一類物質。茴香腦在5個樣品中的相對百分含量分別為89.496%、84.548%、88.868%、89.619%和83.162%。茴香腦是醚類物質中含量最高的物質，其次是草蒿腦。茴香腦也稱為異草蒿腦，具有茴香、辛香、甘草香[16]。王建剛[17]通過檢測2008年7月采自吉林省吉林市老爺嶺的野生藿香，檢測到野生藿香的主要揮發性物質是胡椒酚甲醚(47.60%，也稱為草蒿腦)、D-檸檬烯(5.91%)、丁香烯(6.59%)等，茴香腦也有檢出，但含量(0.87%)較低。張慧慧等[18]通過檢測2013年8月采自四川德陽市中江縣的藿香，發現主要揮發性物質為胡薄荷酮和薄荷酮，未檢測到茴香腦。郭向陽通過檢測2015年10月的人工栽培的藿香(產地：浙江金華)，發現薄荷酮(40.39%)、草蒿腦(33.28%)為主要揮發性物質，未檢測到茴香腦。實驗檢測到的藿香中主要揮發性物質與王建剛、張慧慧、郭向陽等的結果均有差異。草蒿腦(胡椒酚甲醚)在冷凍干燥的樣品中含量較高(>3%),其他含量均低于1%。任恒鑫等[19]研究表明小興安嶺的藿香的揮發性物質以甲基胡椒醚(68.20%)、檸檬烯(7.54%)、甲基丁香酚(6.26%)及丁香烯(4.72% )為主，這一結果與王建剛和郭向陽的研究結果類似，但與張慧慧的研究結果不同。藿香的特征香氣是不同揮發性物質混合的結果，地域、生長環境、季節的異同使藿香揮發性成分存在差異，可能與藿香存在不同的化學生態型有關。醚類物質是藿香主要揮發性物質，與王建剛和任恒鑫的研究結果類似，但含量有差異，這可能與地域以及季節有關。5個樣品主要揮發性物質的種類與相對含量差異不大，這說明干燥方式對藿香的主要揮發性物質影響不大，但由于加熱、脫水等的影響，對藿香香味的細節(如飽滿度等)有一定影響。

2.3.8 其他物質

5個樣品中其他揮發性物質共3種，無共有物質，含量較低。

3 結論

以真空冷凍干燥(A)、微波干燥(B)、熱風干燥(C)、自然風干(D)獲得的藿香粉為研究對象，以鮮藿香葉為參照品(E)，利用GC-MS，結合維恩圖分析干燥方式對藿香揮發性物質的影響。實驗結果表明：GC-MS共檢測到5個樣品94種揮發性物質，真空冷凍干燥(A)、微波干燥(B)、熱風干燥(C)、自然風干(D)和參照品(E)分別檢測到48，44，46，50，36種揮發性物質。共有揮發性物質11種，分別是苯甲醛、乙酸辛烯酯、異薄荷酮、(-)-薄荷酮、茴香腦、草蒿腦、D-檸檬烯、β-波旁烯、β-石竹烯、δ-蓽橙茄烯、愈創奧。5個樣品檢測到的有效揮發性物質的相對百分含量分別為97.543%、97.339%、97.851%、98.371%、96.967%。5個樣均檢測到含量最高的物質是茴香腦(均大于83%，含量最高的是自然干燥)，說明四川自貢的藿香屬于茴香腦化學生態型。不同干燥方式對藿香主要揮發性物質影響不大，但會對藿香香味的細節有影響。實驗結果對藿香在復合調味品和功能性食品中的應用提供了參考。