基于頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法系統分析香紫蘇中的香氣成分

王愛霞,羅浩銘,白雪敏,查青山,馬萍萍,陳國通?

(1.新疆維吾爾自治區分析測試研究院,烏魯木齊 830011;2.新疆農業大學食品科學與藥學學院,烏魯木齊 830052)

香紫蘇又名南歐丹參,是唇型科鼠尾草屬兩年生或多年生草本植物[1]。香紫蘇原產于法國格拉斯地區,于20世紀70年代引入中國[2]。香紫蘇含有豐富的揮發油成分[3-4],如芳樟醇、乙酸芳樟酯、香紫蘇醇等[5-8],具有清熱解毒、活血、鎮痛的功效[9],同時也可用于高級香料的制備[10-12]。近年來,對香紫蘇的研究主要集中于對香紫蘇揮發油成分分析[3-4]、香紫蘇醇的合成[13]以及香紫蘇栽培技術上[14],而關于不同生長時期種植在不同地塊的香紫蘇不同部位中香氣成分差異的系統研究尚未見報道。因此,本工作采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法(HSSPME-GC-MS)對新疆昭蘇縣香紫蘇種植園的500畝香紫蘇展開系統研究,涉及開花期和成熟期種植在不同地塊的香紫蘇的根、葉、莖和花中香氣成分的變化,以期為香紫蘇的商業化種植、香紫蘇精油的高效提取和新型抗氧化類保健食品的開發提供技術支撐。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

GC-MS-QP 2010 Plus型氣相色譜-質譜聯用儀,配(MW 40-275)50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭的固相微萃取裝置。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 頂空固相微萃取條件

吸附溫度30 ℃;吸附時間30 min;解吸附時間10 min;脫附溫度250 ℃;脫附時間5 min。

1.2.2 色譜條件

DB-5MS 毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25μm);載氣為高純氦氣;進樣口溫度250℃;分流進樣,分流比為50∶1。柱升溫程序:初始溫度為40℃,保持1 min;以5 ℃·min－1速率升溫至100℃,保持1 min;以15℃·min－1速率升溫至260℃。

1.2.3 質譜條件

電子轟擊離子(EI)源;離子源溫度230℃;離子能量70 e V;接口溫度260 ℃;全掃描范圍質荷比(m/z)50～450;分析時間30 min。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品的采集

采集地點為新疆昭蘇縣500畝紫蘇種植園;采集的樣品有兩批,即開花期和收獲期新鮮香紫蘇全株樣品各一批;將采樣地分為3 個地塊,分別是前1 000米、中間1 000 米、后1 000 米,分別對應南面、中間、北面等3個方向,其中南面地塊為向陽面,中間地塊為坡地,北面地塊為背陽面,每批樣品均從這3個地塊采集。

1.3.2 樣品的測定

按照文獻[15]進行樣品的前處理及測定:將兩批香紫蘇全株樣品自然晾干,將其根、葉、莖、花分離后,粉碎過孔徑為0.25 mm 的篩網,分別取約1 g的根、葉、莖、花樣品置于聚四氟乙烯壓蓋頂空瓶中,迅速用壓蓋器將頂空瓶壓緊,按照儀器工作條件進行測定。

用儀器所配置的NIST14s.LIB譜庫進行檢索,通過化合物保留時間和定性離子定性,峰面積歸一化法定量,樣品中各香氣成分的測定值以相對含量表示。

2 結果與討論

2.1 香紫蘇根分析結果

開花期種植在中間地塊的香紫蘇根中香氣成分的總離子流色譜圖見圖1。開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇根中的香氣成分測定結果見表1。

圖1 開花期種植在中間地塊的香紫蘇根中香氣成分的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of arome components in the root of Salvia sclarea planted in the middle plot in the flowering period

由表1可知:開花期的香紫蘇根中的香氣成分分別有8種和17種;不同時期香氣成分的相對含量差別較大,開花期的主要香氣成分為芳樟醇,收獲期其平均相對含量降低了51.47%,中間地塊的降低最多,達到56.14%;收獲期的主要香氣成分為乙酸芳樟酯,南面地塊種植的香紫蘇根中的相對含量最高,為86.27%,平均相對含量為81.05%;開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇根中的共有香氣成分為芳樟醇,種植在中間地塊和北面地塊的香紫蘇根中的共有香氣成分為芳樟醇與甲酸芳樟酯。

表1 開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇根中的香氣成分Tab.1 Aroma components from the root of Salvia sclarea planted in different plots during the flowering and harvest periods

表1 (續)

對香紫蘇根所含的化合物種類進行分類統計,結果見表2。

表2 開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇根中的香氣成分分類結果Tab.2 Classification results of aroma components from the root of Salvia sclarea planted in different plots during the flowering and harvest periods

由表2可知:開花期和收獲期的香紫蘇根中的主要香氣成分分別為醇類和酯類化合物,不同地塊的平均相對含量分別為64.02%和81.46%。

2.2 香紫蘇花分析結果

開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇花中的香氣成分測定結果見表3。

表3 開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇花中的香氣成分Tab.3 Aroma components in the flouer of Salvia sclarea planted in different plots in the flowering and harvest periods

表3(續)

由表3可知:開花期和收獲期的香紫蘇花中的香氣成分分別有17種和20種;不同時期香氣成分的相對含量差別較大,開花期種植在中間地塊和北面地塊的香紫蘇花中主要香氣成分均為乙酸芳樟酯,相對含量分別為72.57%,52.51%,而種植在南面地塊的香紫蘇花中主要香氣成分為鄰氨基苯甲酸芳樟酯,相對含量為79.91%;收獲期種植在不同地塊的香紫蘇花中的主要香氣成分為乙酸芳樟酯,平均相對含量為73.73%,種植在中間地塊的相對含量最高,為79.49%;不同生長時期種植在不同地塊的香紫蘇花中的共有香氣成分為月桂烯與芳樟醇。

對香紫蘇花所含的化合物種類進行分類統計,結果見表4。

由表4可知:在開花期和收獲期,香紫蘇花中的主要香氣成分均為酯類化合物,平均相對含量分別為68.33%和77.80%。

表4 開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇花中的香氣成分分類結果Tab.4 Classification results of aroma components from the flower of Salvia sclarea planted in different plots during the flowering and harvest periods

2.3 香紫蘇莖分析結果

開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇莖中的香氣成分測定結果見表5。

由表5可知:開花期和收獲期的香紫蘇莖中的香氣成分分別有13種和16種;不同生長時期香氣成分的相對含量差別較大,開花期種植在中間地塊和北面地塊的香紫蘇莖中主要的香氣成分均為芳樟醇,種植在南面地塊的為鄰氨基苯甲酸芳樟酯,相對含量分別為42.30%,52.27%,58.31%;收獲期種植在不同地塊的香紫蘇莖中主要香氣成分為乙酸芳樟酯,平均相對含量為82.68%,種植在北面地塊的相對含量最高,為86.35%;不同生長時期種植在不同地塊的香紫蘇莖中的共有香氣成分為月桂烯。

表5 開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇莖中的香氣成分Tab.5 Aroma components from the stem of Salvia sclarea planted in different plots during the flowering and harvest periods

對香紫蘇莖所含的化合物種類進行分類統計,結果見表6。

表6 開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇莖中的香氣成分分類結果Tab.6 Classification results of aroma components from the stem of Salvia sclarea planted in different plots during the flowering and harvest periods

由表6可知:在開花期和收獲期,香紫蘇莖中的主要香氣成分分別為醇類和酯類化合物,平均相對含量分別為50.20%和84.05%。

2.4 香紫蘇葉分析結果

開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇葉中的香氣成分測定結果見表7。

表7 開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇葉中的香氣成分Tab.7 Aroma components from the leaf of Salvia sclarea planted in different plots during the flowering and harvest periods

表7(續)

由表7可知:開花期和收獲期的香紫蘇葉中的香氣成分分別有12種和24種;不同生長時期香氣成分的相對含量差別較大,開花期種植在中間地塊的香紫蘇葉中的主要香氣成分為甲酸芳樟酯,相對含量為23.89%,種植在南面地塊的主要香氣成分為(－)-Germacrene D 抗菌物質,相對含量為25.59%,種植在北面地塊的主要香氣成分為鄰氨基苯甲酸芳樟酯,相對含量為64.84%;收獲期種植在不同地塊的香紫蘇葉中的主要香氣成分為乙酸芳樟酯,平均相對含量為67.75%,種植在南面地塊的相對含量最高,為84.19%;不同生長時期種植在不同地塊的香紫蘇葉中的共有香氣成分為芳樟醇。

對香紫蘇葉所含的化合物種類進行分類統計,結果見表8。

表8 開花期與收獲期種植在不同地塊的香紫蘇葉中的香氣成分分類結果Tab.8 Classification results of aroma components from the leaf of Salvia sclarea planted in different plots during the flowering and harvest periods

由表8可知:在開花期和收獲期,香紫蘇葉中的主要香氣成分分別為烴類和酯類化合物,平均相對含量分別為37.13%和68.27%。

2.5 總體分析結果

在開花期種植在南面地塊的香紫蘇的根、花、莖中均檢出了特有的香氣成分鄰氨基苯甲酸芳樟酯,相對含量均在50%以上,種植在南面地塊的香紫蘇花中的鄰氨基苯甲酸芳樟酯相對含量最高(79.91%),可能由南部地塊的土壤環境、光照、施肥等環境和人為因素所致;收獲期種植在不同地塊的香紫蘇根、花、莖、葉中的香氣成分種類較開花期的大幅提升,主要香氣成分均為乙酸芳樟酯,平均相對含量分別為81.05%,73.73%,82.68%,67.75%;本工作未檢測出文獻[3-5]報道的香紫蘇揮發油中含有的香紫蘇醇,可能與本方法使用固相微萃取方法直接測定香紫蘇香氣成分有關,有關于這方面的工作則需要進一步的研究。

本工作基于HS-SPME-GC-MS系統分析了不同生長時期和種植在不同地塊的香紫蘇不同部位的香氣成分,本方法樣品用量少、操作簡單,能系統地反映香紫蘇在常溫下的香氣特點,為香紫蘇農業種植以及相關產品的開發提供良好的數據支持。