啤酒糟挥发油化学成分的GC-MS分析及对DPPH自由基的清除作用

孙强伟，胡春芹，齐应才，王玲玲，翟思远，毕淑峰

(黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山245041)

啤酒糟是啤酒酿造生产的主要副产物，是以大麦为原料经发酵提取籽实中可溶性碳水化合物后的残渣。啤酒糟含有粗蛋白、粗脂肪、粗纤维等成分［1－2］，可应用于酶制剂、食品、饲料、能源、医药等方面［3－7］。我国是最大啤酒生产国，啤酒糟资源丰富。长期以来，大多数厂家主要是将湿糟作为粗饲料直接低价出售，有少数厂家则是将啤酒糟直接排放，不仅造成严重的环境污染，还导致资源的浪费。啤酒糟挥发油的化学成分及活性研究未见报道，本文对啤酒糟挥发油的化学成分及其对DPPH自由基的清除作用进行研究，为啤酒糟的深加工和开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

啤酒糟 黄山学院生命与环境科学学院食品专业;1，1－二苯基苦基苯肼(DPPH)梯希爱(上海)化成工业发展有限公司;无水硫酸钠、无水乙醚、乙醇等 分析纯。

HP7890－5975C型气相色谱－质谱联用仪 美国Agilent公司;PL203型电子天平 梅特勒－托利多仪器(上海)有限公司;挥发油提取器。

1.2 啤酒糟挥发油的提取

参照文献［8］的方法提取挥发油。将干燥、粉碎的啤酒糟30g装入挥发油提取器的烧瓶中，加350mL水，采用水蒸气蒸馏法提取6h。无水乙醚层用无水硫酸钠干燥，低温挥发无水乙醚，得到无色透明油状液体，称重，计算挥发油的得率。挥发油得率(%)=［挥发油质量(g)/啤酒糟质量(g)］×100，挥发油的得率为0.11%。取部分挥发油用丙酮稀释成体积分数为25.00%，用于测定挥发油对DPPH自由基清除作用。

1.3 气相色谱－质谱分析条件

1.3.1 气相色谱条件 选用HP－5 MS弹性石英毛细管柱(0.25μm×30m×0.25mm);高纯氦气为载气，体积流量为1.0mL/min，分流比为20∶1;进样口温度为280℃;进样量为0.5μL，色谱柱初始温度为60℃，以5℃/min升至290℃，保持5min。

1.3.2 质谱条件 电子轰击(EI)离子源，离子源温度230℃，电子能量70eV，扫描质量数范围m/z 35～450，质谱数据库为NIST08。

1.4 啤酒糟挥发油对DPPH自由基清除作用的测定

综合文献［9－10］的方法进行测定。取 20～100μL 25%挥发油置于5只试管，样品体积少于100μL的实验管，以丙酮补至100μL。分别加4mL 24mg/L的DPPH乙醇(95%)溶液混合，避光2h，在波长517nm处测吸光度(Ai)，以不加样品的DPPH乙醇液为对照，测定对照组吸光度(A0)。

清除率(%)=(1－Ai/A0)×100

1.5 数据处理方法

测得的实验数据采用SPSS统计软件进行回归方程分析，半数抑制率(IC50)指清除率为50%时所需样品的体积，根据回归方程求出，采用EXCLE表格作图。

2 结果与分析

2.1 啤酒糟挥发油化学成分的GC－MS分析

按设定的GC－MS条件分析挥发油化学成分，经NIST08谱库检索、质谱分析等确定挥发油的化学成分，并用面积归一化法计算各组分的相对含量，总离子流图和具体分析结果见图1和表1。

图1 啤酒糟挥发油GC－MS的总离子流图Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile oil from brewer＇s spent grain

由表1可知，从啤酒糟挥发油中共分离、鉴定出38个化合物，占挥发油总量的91.09%，其组分包括3种醇(0.28%)、12 种醛(5.62%)、3 种酮(0.19%)、9种酸(81.87%)、1种酯(0.06%)、2种烷烃类(0.18%)、3种杂环类(1.17%)、1种倍半萜(0.41%)、其他4种(1.31%)，含量较高的化学成分有棕榈酸(48.90%)、亚油酸(26.10%)、肉豆蔻酸(3.02%)、硬脂酸(2.74%)、糠醛(1.47%)、苯乙醛(0.94%)，这6种主要成分占挥发油总量的83.17%。啤酒糟挥发油中含有多种有应用价值的化学成分，棕榈酸为饱和脂肪酸，对人体具有重要的平衡调节作用，是不可缺少的物质，在降血脂、抗肿瘤、营养和免疫调节等方面起重要作用［11］。肉豆蔻酸、橙花叔醇、2－羟基－4－甲基苯甲醛、反－2－辛烯醛等均可用作食用香料;壬醛可用于调制玫瑰、橙花、香紫罗兰、香味等香精，癸醛常用作鸢尾、橙花、素馨、香叶、香堇、玫瑰等香精的调配原料。

表1 啤酒糟挥发油的化学成分Table 1 Chemical constituents of volatile oil from brewer＇s spent grain

续表

2.2 啤酒糟挥发油对DPPH自由基的清除作用

DPPH自由基在有机溶剂中是一种稳定的、以氮为中心的质子自由基，广泛用于天然产物抗氧化活性的研究［12］。由图2可知，25.00%啤酒糟挥发油对DPPH自由基有较好的清除作用，清除效果略低于1mg/mL的维生素C;挥发油样品体积为100μL时，清除率为75.83%。随着样品体积的增加，清除率逐步增加，但增幅逐渐减小;样品量与清除率呈明显的量效关系，挥发油的体积(X)与清除率(Y)的回归方程为Y=0.6436X+17.4761(R=0.9494)，挥发油和维生素C的IC50(清除率为50%时的样品体积)分别为 50.53、35.26μL。

图2 啤酒糟挥发油对DPPH自由基的清除作用Fig.2 Scavenging capacity against DPPH·of volatile oil from brewer＇s spent grain

3 结论

本文采用水蒸气蒸馏法提取啤酒糟挥发油，利用GC－MS技术分析挥发油的化学成分及其含量，从挥发油中共分离鉴定出38个化合物，占挥发油总量的91.09%，以酸和醛类化合物为主，含量最高的成分为棕榈酸和亚油酸;啤酒糟挥发油含有多种具有应用价值的化学成分，在食品、香料香精等行业有应用前景。采用分光光度法测定啤酒糟挥发油对DPPH自由基的清除作用，清除作用明显，清除效果略低于1mg/mL的维生素C，25%挥发油IC50为50.53μL。我国啤酒糟资源丰富，资源利用率低，本研究为啤酒糟的开发利用提供科学依据。

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