楠竹筍及其附屬物揮發性成分的GC-MS分析與比較研究

摘 要：為明確楠竹筍及其附屬物中的揮發性物質，本試驗借助GC-MS技術測定了筍肉、嫩筍殼、老筍殼三個部位的揮發性成分，并開展分析與比較。結果表明，從3個部位中共分離鑒定出31種化合物，嫩筍殼中化合物種類最多，高達24種；其次是老筍殼（16種），筍肉中的揮發性化合物最少，僅為12種。根據官能團的不同進行分類，老筍殼共含有醇、醛、酸、酮、烷、烯、酯7個大類揮發性化合物，而筍肉和嫩筍殼中不含有烯類揮發性化合物；三個部位中相對含量最多的均為酯類成分，分別占揮發性成分的29.36%、62.50%、18.86%。烯類化合物僅在老筍殼中檢出，且僅有誘蟲烯一種，含量高達15.277%，是老筍殼中含量第二多的物質；通過聚類分析發現有7種共有的化合物，分別為2，3-辛二酮、2-己醇、己酸、正二十一烷、正己醛、棕櫚酸甲酯、棕櫚酸乙酯，而由內至外三個部位獨屬的化合物分別有2、11、4種。

關鍵詞：楠竹筍；揮發性成分；竹筍附屬物；GC-MS

中圖分類號：S793.9 文獻標志碼：A 文章編號：1008-1038（2024）11-0018-07

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.11.004

Analysis and Comparative of Volatile Constituents of Bamboo Shoots and Their Appendages in Phyllostachys edulis by GC-MS

PAN Nianqiong1， WU Chenyin1，2*， YANG Qiyue3， YANG Naijia1， DU Chengxing1，2

（1. Guizhou Biotechnology Research and Development Base Co.， Ltd.， Guiyang 550002， China; 2. Guizhou Kehui Inspection and Testing Research Institute Co.， Ltd.， Guiyang 550002， China; 3. Guizhou Science and Technology Information Research Institute， Guiyang 550002， China）

Abstract： To clarify the volatile compounds present in the shoot flesh， young shoot shells， and old shoot shells of Phyllostachys edulis， this study utilized GC-MS technology to conduct qualitative and quantitative measurements and comparative analysis. The results revealed a total of 31 compounds across the three parts. The young shoot shells had the highest number of compounds， reaching 24， followed by the old shoot shells with 16， and the shoot flesh with the fewest， at only 12. Classified by functional groups， the old shoot shells contained 7 major types of volatile compounds： alcohols， aldehydes， acids， ketones， alkanes， alkenes， and esters. In contrast， alkenes were absent in both the shoot flesh and young shoot shells. The most abundant volatile components in all three parts were esters， accounting for 29.36%， 62.50%， and 18.86% of the volatile compounds， respectively. Alkenes were only detected in the old shoot shells， with only a compound， 9-Tricosene， （Z）-， present at 15.277%， making it the second most abundant substance in the old shoot shells. Cluster analysis identified 7 common compounds： 2，3-Octanedione， 2-Hexanol， Hexanoic acid， Eicosane， Hexanal， Methyl palmitate， and Ethyl palmitate， with 2， 11， and 4 unique compounds in each part， respectively.

Keywords： Phyllostachys edulis shoot; volatile components; bamboo shoot appendages; GC-MS

楠竹（Phyllostachys edulis）是一種常綠喬木狀竹種，源于我國且分布最廣，在工業、建材開發等多個領域運用廣泛[1-5]。楠竹筍是從竹子假根莖節中冒出的嫩芽，因其脆爽清甜的口感而深受消費者喜愛[6]。研究表明，楠竹筍是食用纖維和礦質元素的良好來源，每100 g新鮮竹筍中含有6～8 g纖維，有益金屬元素含量也遠高于普通蔬菜[7-8]，且脂肪含量極低，并有豐富的生物活性物質[9]。楠竹筍含有大量的水溶性多糖、黃酮類、生物堿等化學成分，具有抗糖尿病、抗氧化、抗炎、抗補體活性、降膽固醇、預防礦物質元素缺乏、免疫調節等作用[10-13]。在竹筍制品加工過程中廢棄附屬物高達70%，其中包含大量的筍殼[14]，研究表明嫩筍殼營養成分甚至高于筍肉本身，同時含有較多的膳食纖維等有益成分[15]，而老筍殼因其良好的組織結構，在制備新型活性炭等方面應用廣泛[16]。

目前對楠竹筍的研究仍局限在農產品的初加工和簡單的營養成分測定上，嚴重限制了對楠竹筍及附屬產物的精深開發。作為幼芽狀態的產物，楠竹筍包含的化學成分多樣，且以揮發油等為主，但鮮有相關報道。因此，本試驗選用筍肉、嫩筍殼、老筍殼三個主要部位，利用蒸餾法提取相應的揮發油，借助頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜（headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）聯用技術對揮發性成分進行定性定量分析，旨在明確楠竹筍及其附屬物的揮發性成分，為其精深開發奠定理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料及設備

楠竹筍采集于貴州省赤水市，經冷鏈運輸至貴陽市，保證其相對新鮮度以便開展試驗。GC-MS氣質聯用儀，HP-6890/HP5973，美國安捷倫公司。

1.2 樣品制備

取楠竹的筍肉、嫩筍殼、老筍殼各100 g，加入2 000 mL水及4 mL正己烷，參照2010版《中國藥典》中的揮發油提取裝置進行提取，收集上層油狀物1.6 mL，用無水硫酸鈉干燥作為供試品，取上層正己烷樣液揮干至約2滴，吸取4 μL進樣。

1.3 儀器條件

初始溫度80 ℃（保留2 min），以5 ℃/min升溫至200 ℃，以15 ℃/min升溫至310 ℃（保留15 min），運行時間48.33 min。氣化室溫度230 ℃，載氣為高純He（99.999%），柱前壓19.24 psi，載氣流量1.0 mL/min，不分流，溶劑延遲時間3 min。離子源為EI源，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，電子能量70 eV，發射電流34.6 μA，倍增器電壓1 729 V，接口溫度280 ℃，質量范圍29～500 amu。總離子流圖中的各峰經質譜計算機數據系統檢索及核對Nist 20和Wiley 275標準質譜圖，確定揮發性化學成分，用峰面積歸一化法測定各化學成分的相對質量分數。

1.4 數據處理

GC-MS原始數據經質譜計算機數據系統檢索并查詢CAS號確定化合物，采用Excel 2010數據整理，TB-tools進行聚類分析，且各行的數據標準化方法為Normalized，聚類方法為Average，并對行和列進行聚類，距離方法為Euclidean。采用Origin 2018、Illustrator CS6、GraphPad Prism 8進行數據可視化作圖與分析。

2 結果與分析

2.1 楠竹筍及附屬物揮發性成分分析

本試驗對楠竹筍及其附屬物，即筍肉、嫩筍殼、老筍殼3個主要部位進行了揮發性成分鑒定，利用GC-MS峰面積歸一化法測定了各化學成分的相對質量分數，經鑒定共得到31種揮發性有機物（見表1）。由表可知，根據官能團的不同，可將揮發性有機物分為醇、醛、酸、酮、烷、烯、酯7個大類，醇類揮發性物質6種、醛類揮發性物質7種、酸類揮發性物質1種、酮類揮發性物質5種、烷類揮發性物質3種、烯類揮發性物質1種、酯類揮發性物質8種。就鑒定確認的化合物種類而言，楠竹筍肉含有12種揮發性有機物，其中棕櫚酸乙酯相對含量最高，為16.776%；其次為己酸，相對含量高達16.173%；此外還有反油酸乙酯、正己醛等；嫩筍殼鑒定出24種揮發性有機物，其中亞油酸乙酯相對含量最高，為24.368%；其次是棕櫚酸乙酯，相對含量高達24.072%，其余化合物包括棕櫚酸甲酯、正二十一烷、反油酸乙酯、庚烯基丙烯醛、正二十三烷等；老筍殼含有16種揮發性有機物，其中相對含量最高的是己酸（17.555%），其次是誘蟲烯，高達15.227%，其余的含量均遠低于這兩種揮發性化合物，包括亞油酸乙酯、棕櫚酸乙酯、棕櫚酸甲酯和二十五烷等物質。

2.2 楠竹筍及其附屬物揮發性成分類別差異分析

對揮發性成分進行統計（見圖1），發現筍肉中鑒別出的化合物在揮發性成分中占61.94%，根據官能團劃分，其中含有醇類4.83%、醛類8.37%、酸類16.17%、酮類0.51%、烷類2.69%和酯類29.36%。酯類化合物是筍肉中的主要揮發性物質，其次是酸類等。嫩筍殼中鑒別出的化合物在揮發性成分中占82.03%，根據官能團劃分，含有醇類2.81%、醛類4.36%、酸類1.41%、酮類2.49%、烷類8.46%和酯類62.50%。酯類化合物是嫩筍殼的主要揮發性物質。老筍殼中鑒別出的化合物在揮發性成分中占71.33%，官能團劃分后可知，其中含有醇類1.70%、醛類5.02%、酸類17.56%、酮類1.36%、烷類11.62%、烯類15.23%和酯類18.86%。酯類化合物仍然是老筍殼的主要揮發性物質，其次是烯類、酸類和烷類等。

以揮發性成分含量占比10%為篩選指標，不難發現筍肉中己酸含量達16.173%，使得筍肉揮發氣味略帶刺激感，同時含量高達16.776%的棕櫚酸乙酯又為筍肉提供了特殊的微弱蠟香和奶油香氣。在嫩筍殼中則是由24.368%的亞油酸乙酯和24.072%的棕櫚酸乙酯提供了主要香氣，這兩種酯香成分使嫩筍殼帶有奶油味及典型的清新和芳香香氣。老筍殼中則主要是由于誘蟲烯（15.227%）與己酸（17.555%）的存在，使得該部位含有強烈的刺激性氣味。

2.3 楠竹筍及其附屬物揮發性成分聚類分析

圖2顯示，嫩筍殼和老筍殼聚為姊妹枝，這表明發育過程中，雖然因為筍的內源激素、外界環境因子等的存在導致細胞發育分化出不同的形態和功能，但嫩筍殼和老筍殼的揮發性成分是基本一致，因此在聚類上二者更為接近，且從化合物聚類的結果也不難看出，它們之間的化合物含量和數量更為相似，而筍肉在組織結構上同筍殼有明顯差異，因此在聚類上有一定距離。

依據化合物的聚類可以看出，楠竹筍及附屬物的3個組織部位中有7種共有的化合物。筍肉、嫩筍殼、老筍殼中2，3-辛二酮含量分別為0.506%、0.055%、0.415%；2-己醇含量分別為0.506%、0.409%、1.695%；己酸含量分別為16.173%、1.415%、17.555%；正二十一烷含量分別為2.694%、4.897%、3.044%；正己醛含量分別為7.931%、0.642%、1.842%；棕櫚酸甲酯含量分別為2.887%、6.876%、3.171%；棕櫚酸乙酯含量分別為16.776%、24.072%、7.663%。而筍肉中僅有兩種獨有化合物，即反式-2-壬烯-1-醇和己酸己酯，含量均為0.506%；老筍殼中有4種獨有化合物，分別為2-己酮、壬醛、甲基壬基甲酮和誘蟲烯，含量分別為0.378%、1.670%、0.563%、15.227%；而嫩筍殼獨有的化合物較多，高達11種，分別是0.046%的正庚醛、0.325%的順-2-壬烯-1-醇、0.983%的壬醇、0.438%的（E，E）-2，4-壬二烯醛、2.711%的庚烯基丙烯醛、1.014%的香葉基丙酮、1.420%的β-紫羅酮、0.745%的橙花叔醇、0.682%的十四酸乙酯、1.088%的9-十六碳烯酸乙酯、1.469%的9-十六碳烯酸乙酯。楠竹筍及其附屬物的三個部位中，棕櫚酸甲酯是筍肉揮發性成分中含量最高的，占比16.776%；嫩筍殼中亞油酸乙酯含量最高，占比24.368%；老筍殼中乙酸含量最高，占比17.555%。而烯類揮發性成分僅存在于老筍殼中，且僅有誘蟲烯，含量占15.227%。

3 討論與結論

本試驗對筍肉、嫩筍殼、老筍殼的揮發性組分及含量展開測定，共鑒定到31種揮發性化合物，已鑒別的揮發性成分占比為61.94%，這與李濤等[17]利用固相萃取對楠竹揮發性成分分析結果相近。耿想[18]從鮮楠竹筍中也鑒定出31種揮發性成分，相對含量為50.55%，且發現鮮筍的關鍵揮發性成分為己醛，含量為9.02%。而本研究分別從筍肉、嫩筍殼、老筍殼中分別鑒定出7.931%、0.642%、1.842%的己醛，三個部位含量共計10.414%，與耿想[18]對楠竹的研究結果基本一致，但測定結果顯示，筍肉中己酸與棕櫚酸乙酯的含量均高于己醛，是筍肉的主要香氣來源，這一差異可能是由于供試的楠竹筍樣品生長發育狀態、生長環境等多種因素差異造成的[19]。

基于官能團分類后，老筍殼共有醇、醛、酸、酮、烷、烯、酯共7個大類的揮發性化合物，而筍肉和嫩筍殼中則不含烯類（誘蟲烯）揮發性化合物，這一結果也與前人對竹葉中揮發性成分的研究相似[20-21]。誘蟲烯（9-Tricosene， （Z）-）作為一種性信息素，在農業、公共衛生和科學研究等領域都有重要的應用價值，廣泛運用在昆蟲控制和監測領域[22-24]，然而在其余竹產品甚至其他植物中均未見植源性誘蟲烯相關報道，而本試驗發現，在作為楠竹筍廢棄物的老筍殼中含有大量的誘蟲烯，這將會為植物源殺蟲劑的開發應用提供一個新思路和理論支撐。此外，李梅等[25]從宜賓市采集的新鮮楠竹筍樣品萃取物中鑒定出了23種化合物，其中醇類物質最多，有7種，其次是醛類5種、酮類3種、烷類2種、烯類和酯類均為1種，其余類別4種，但未檢出酸類揮發性化合物。本試驗的楠竹筍樣品則檢出醇類揮發性物質6種、醛類揮發性物質7種、酸類揮發性物質1種、酮類揮發性物質5種、烷類揮發性物質3種、烯類揮發性物質1種、酯類揮發性物質8種，這表明除醇類、醛類物質外，酯類、酮類等揮發性成分對楠竹筍的香味也起著重要作用。

綜上，楠竹筍中化合物種類多樣，可在食品、醫藥、農業、塑料和橡膠工業等領域開發應用[26-28]，對楠竹筍及其附屬物中揮發性物質的測定，在明確了其化學成分和相對含量的同時也為其揮發性化合物的深度開發利用奠定了理論基礎。

參考文獻：

[1] SAWARKAR A D， SHRIMANKAR D D， KUMAR M， et al. Bamboos as a cultivated medicinal grass for industries： A systematic review[J]. Industrial Crops and Products， 2023， 203： 117210.

[2] HUIFANG Z， MIAOMIAO C， YUCONG B， et al. The effect of guttation on the growth of bamboo shoots[J]. Forests， 2021， 13（1）： 31-39.

[3] ZHENHUA P， YING L， LUBIN L， et al. The draft genome of the fast-growing non-timber forest species moso bamboo （Phyllostachys heterocycla）[J]. Nature Genetics， 2013， 45（4）： 456-461.

[4] 羅秋霞， 馬樂凡， 林本平. 楠竹化學制漿技術及其應用[J]. 中華紙業， 2022， 43（16）： 1-7.

[5] 黃培東， 羅全銳， 楊琴， 等. 赤水楠竹不同部位的力學性能對比分析[J]. 四川水泥， 2024（2）： 60-62.

[6] 袁富春， 袁志會. 地理標志保護產品——赤水楠竹筍[J]. 長江蔬菜， 2019（20）： 30-32.

[7] PAN X， JI H， GONG X X， et al. Screening and evaluation of bamboo shoots： Comparing the content of trace elements from 100 species[J]. Food Chemistry： X， 2024， 21： 101071.

[8] CHONGTHAM N， BISHT M S， SANTOSH O， et al. Mineral elements in bamboo shoots and potential role in food fortification[J]. Journal of Food Composition and Analysis， 2021， 95： 103662.

[9] SATYA S， SINGHAL P， BAL M L， et al. Bamboo shoot： A potential source of food security[J]. Mediterranean Journal of Nutrition and Metabolism， 2011， 5（1）： 1-10.

[10]" WANG M， YU A， HU W， et al. Extraction， purification， structural characteristic， health benefit， and product application of the polysaccharides from bamboo shoot： A review[J]. International Journal of Biological Macromolecules， 2024， 271： 132581.

[11]" HE S， WANG X， ZHANG Y， et al. Isolation and prebiotic activity of water-soluble polysaccharides fractions from the bamboo shoots （Phyllostachys praecox）[J]. Carbohydrate Polymers， 2016， 151： 295-304.

[12]" SINGHAL P， BAL L M， SATYA S， et al. Bamboo shoots： A novel source of nutrition and medicine[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition， 2013， 53（5）： 517-534.

[13]" CAIDIE T， LIANGRU W， FUSHENG Z， et al. Comparison of different extraction methods on the physicochemical， structural properties， and in vitro hypoglycemic activity of bamboo shoot dietary fibers[J]. Food Chemistry， 2022（386）： 132642-132642.

[14]" 邵瓊， 李雯， 郭帆， 等. 竹筍加工廢棄物營養成分研究利用現狀及展望[J]. 竹子學報， 2023， 42（4）： 31-36.

[15]" ZHENG Y， WANG Q， HUANG J， et al. Hypoglycemic effect of dietary fibers from bamboo shoot shell： An in vitro and in vivo study[J]. Food and Chemical Toxicology， 2019， 127： 120-126.

[16]" HE Y， NI L， GAO Q， et al. Activated carbon with ultrahigh specific surface derived from bamboo shoot shell through K2FeO4 oxidative pyrolysis for adsorption of methylene blue[J]. Molecules （Basel， Switzerland）， 2023， 28（8）： 3410.

[17]" 李濤， 李沖， 司夢鑫， 等. HS-SPME-GC-MS法分析楠竹中的揮發性成分[J]. 華西藥學雜志， 2020， 35（1）： 74-77.

[18]" 耿想. 干燥方式對毛竹筍品質的影響研究[D]. 北京： 中國林業科學研究院， 2021： 63-65.

[19]" 王茜， 王成， 張中霞， 等. 夏季毛竹揮發性有機化合物日變化動態分析[J]. 安徽農學通報， 2019， 25（19）： 39-41.

[20]" 楊萍， 劉洪波， 潘佳佳， 等. 不同季節毛竹竹葉揮發油成分與抑菌效果比較研究[J]. 核農學報， 2015， 29（2）： 313-320.

[21]" 罕柯孜·艾依提， 劉洪波， 楊萍. 4種竹種竹葉揮發油四季主要成分比較研究[J]. 竹子學報， 2018， 37（4）： 20-24.

[22]" BUTLER S M， MOON R D， HINKLE N C， et al. Gonotrophic development and survival in field populations of Musca domestica （Diptera： Muscidae） at dairies in California， Minnesota， and Georgia， and the relationship of fly age to relative abundance of （Z）-9-tricosene （muscalure）[J]. Journal of Medical Entomology， 2013， 50（4）： 748-757.

[23]" 吳朝波， 任承才， 朱明軍， 等. 誘蟲烯和百里香酚混配對檳榔園害蟲誘集效果研究[J]. 天津農業科學， 2022， 28（2）： 65-68.

[24]" 程運斌， 劉育清. 蟑螂病毒殺蟑餌劑中誘蟲烯的定量分析研究[J]. 廣東化工， 2016， 43（10）： 74-75.

[25]" 李梅， 陶璇， 王沖， 等. 不同處理方式下毛竹筍發酵過程中品質變化分析[J]. 保鮮與加工， 2019， 19（6）： 142-147.

[26]" YOKOTA M， YOSHIMOTO S， SATO Y， et al. Lb1592 improvement of post-inflammatory hyperpigmentation （PIH） by ethyl linoleate via the regulation of fibroblast-derived factors[J]. Journal of Investigative Dermatology， 2018， 138（9）： B21.

[27]nbsp; SAGNA A， NAIR R V R， HULYALKAR N， et al. Ethyl palmitate， an anti-chikungunya virus principle from Sauropus androgynus， a medicinal plant used to alleviate fever in ethnomedicine[J]. Journal of Ethnopharmacology， 2023， 309： 116366.

[28]" 孔彩云. 飼糧中添加乙酸鈉對奶山羊泌乳性能的影響[J]. 特種經濟動植物， 2024， 27（4）： 8-10.

基金項目：貴州省科技支撐計劃項目（黔科合支撐〔2022〕一般176號）；貴州省科研機構創新能力建設專項資金項目（黔科合服企〔2023〕012）

第一作者簡介：潘年瓊（1974—），女，研究實習員，本科，主要從事天然產物和微生物研究工作

*通信作者簡介：吳宸印（1998—），男，研究實習員，碩士，主要從事天然產物及大宗食用菌開發等研究工作