干燥条件对茶枝柑果皮黄酮和精油成分的影响

周菲菲,肖更生,林 羡,徐玉娟,吴继军,陈于陇,傅曼琴

(1.华南农业大学食品学院,广东广州 510642;2.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,广东省农产品加工重点实验室,广东广州 510610)

干燥条件对茶枝柑果皮黄酮和精油成分的影响

周菲菲1,2,肖更生2,*,林 羡2,徐玉娟2,吴继军2,陈于陇2,傅曼琴2

(1.华南农业大学食品学院,广东广州 510642;2.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,广东省农产品加工重点实验室,广东广州 510610)

采用HPLC对日晒和不同温度热风干燥下的茶枝柑果皮中的黄酮进行定性和定量分析,同时利用GC-MS检测分析了其精油成分及相对含量。结果表明,36、40、45和50℃干燥条件下的茶枝柑果皮的主要黄酮类化合物的含量与日晒相比有显著差异,42℃热风干燥与日晒相比则无显著差异。不同热风干燥条件下茶枝柑果皮精油的总离子流图基本一致,但是精油成分的总含量均显著高于日晒,此外精油成分的种类、数目、相对含量也存在一定的差异性,42℃热风干燥下的精油成分与日晒最为接近。结论:从保证茶枝柑果皮品质和节约能源提高生产效率的角度出发,42℃热风干燥是有利于保存茶枝柑果皮黄酮和精油成分的较佳干燥方式。

茶枝柑,HPLC,GC-MS,热风干燥,黄酮,精油

茶枝柑(Citrusreticulatacv.Chachiensis)果皮是制作“广陈皮”(PericarpiumCitriReticulatae)的主要原料,作为陈皮中的上等品,具有重要的药用价值,主要用于治疗消化系统和呼吸系统疾病,可治疗脘腹胀满、嗳气泛酸、恶心呕吐、便秘或腹泻等消化道病症[1]。同时也是传统的香料和除膻增鲜的调味佳品[2-3],向来享有盛誉。目前广陈皮的生产仍处于传统的家庭作坊模式,存在传统日晒干燥方式受天气影响大、卫生条件不能控制、干燥时间长、规模小等问题[4]。

“中国药典质量标准-陈皮”,广东省地方标准“DB44/T604-2009地理标志产品新会陈皮”中,规定了以橙皮苷和挥发油的含量为指标的广陈皮质量标准,表明广陈皮最主要的活性成分是黄酮类化合物和挥发油。故本研究通过对比各种不同干燥技术对茶枝柑果皮主要黄酮类化合物和挥发油的影响,以确定不同干燥方式对茶枝柑果皮品质的影响。以日晒干燥对为对照,研发出茶枝柑果皮高效保质干燥技术,为茶枝柑果皮的标准化干燥工艺提供理论依据,对促进广陈皮的标准化生产具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

茶枝柑果皮 2013年10月采自江门市新会区果园;橙皮苷、柚皮苷、川陈皮素、橘皮素等标准品 美国Sigma公司;冰乙酸、甲醇(分析纯) 天津市大茂化学试剂厂;甲醇(色谱纯) 美国Fisher公司。

电子天平ALC210.4 德国赛多利斯公司;N-1000旋转蒸发仪 日本Eyala公司;Agilent1260高效液相色谱仪 美国安捷伦公司;Agilent 6890N/5975B气质联用仪 美国安捷伦公司;Milli-QII型纯水器 日本日立公司。

1.2 实验方法

1.2.1 干燥 将茶枝柑果皮分为6份,分别采用日晒(9月广州,日平均气温32℃),36、40、42、45和50℃热风,干燥至其水分含量<13%。

1.2.2 黄酮类物质的提取及测定 提取:称取干燥果皮粉末5.0g左右,用500mL甲醇超声波提取20min,抽滤,滤液浓缩后定容至100mL,置4℃备用[5]。

标准品溶液的配制:精密称取柚皮苷、橙皮苷、川陈皮素和橘皮素各20mg,用甲醇溶解并定容至10mL,置4℃备用。

测定:各供试样品适量稀释过0.22μm微孔滤膜用于HPLC分析。色谱条件:Agilent1260高效液相色谱仪,色谱柱Agilent ZORBAX SB C18柱(4.6 mm×250 mm,5.0 μm),检测波长为280nm和330nm,流动相A:2%冰乙酸,B:甲醇,梯度洗脱:0～20min,20% B;20～35min,40% B;35～45min,60% B;45～55min,80% B;55～65min,100% B。流速0.6mL/min,柱温25℃,进样量10μL。

1.2.3 精油的提取成分测定 提取:称取干燥粉碎的茶枝柑果皮50g左右,采用改进的Clevenger装置,蒸馏2h,收集精油,加入无水硫酸钠干燥,置4℃备用[6-7]。

测定:各供试样品适量稀释用于GC-MS分析。色谱条件:Agilent6980N气相色谱仪,色谱柱型号DB-5MS(30m×25mm×25μm),He流量1.0mL/min,进样量1.0μL,分样进流20∶1,进样口温度220℃。起始柱温40℃,以10℃/min的升温速率升温到70℃,然后以3℃/min的升温速率升温到190℃,再以10℃/min的升温速率升温到220℃。

质谱条件:MSD质谱,电离方式EI,电子能量70eV,灯丝发热电流0.25mA,电子倍增器电压1000V,离子源温度230℃,接口温度280℃,扫描速度全程(40～500)AMU/sec,扫描范围:50～300amu。

2 结果与讨论

2.1 不同干燥条件对茶枝柑果皮主要黄酮类成分的影响

2.1.1 混合标准品的液相色谱图 分别将柚皮苷、橙皮苷、川陈皮素、橘皮素标准液及不同干燥方式下的茶枝柑果皮提取液用孔径0.22μm的有机相滤膜过滤后,按照1.2.2的方法进样。如图1所示,得到柚皮苷、橙皮苷、川陈皮素、橘皮素的保留时间分别为:27.677、28.475、47.450、50.311min。

图1 四个标准品组成的混标的高效液相色谱图Fig.1 HPLC chromatograms of the mixture of four standard substances注:1-柚皮苷,2-橙皮苷,3-川陈皮素,4-橘皮素。

2.1.2 标准曲线、相关系数及检测限 按照方法1.2.2,得系列化合物分别在一定浓度范围内呈良好的线性关系,适用于定量分析。四个黄酮类化合物的线性回归方程、线性范围、相关系数及检测限如表1所示。

表1 4个标准品的回归分析和检出限Table 1 Regression analysis and detection limits of four standard substances

表2 几种干燥条件下茶枝柑皮的黄酮类成分含量Table 2 Contents of four flavonoids in Citrus reticulata cv. Chachiensis peel under different drying conditions

注:同一列中不同字母表示差异显著(p<0.05)。

2.1.3 不同干燥条件对茶枝柑果皮主要黄酮类物质含量的影响 采用HPLC定性定量分析不同干燥温度及方式下(日晒、36、40、42、45和50℃热风)的茶枝柑皮的主要黄酮类成分含量(表2)。

结果表明,不同的干燥条件对茶枝柑果皮中主要黄酮类成分的含量有一定的影响。36、40、45℃热风干燥与日晒总黄酮含量存在显著差异,36℃下柚皮苷、橙皮苷、川陈皮素与日晒差异显著,45℃干燥下的柚皮苷、橙皮苷、橘皮素也与日晒存在显著性差异。而42℃热风干燥条件下,茶枝柑总黄酮含量与日晒无显著差异,除了川陈皮素的含量显著低于日晒之外,其他三种黄酮与日晒也无显著差异,因此,42℃热风干燥最为接近日晒方式。当热风干燥温度设为50℃,干燥时间3h时,除了川陈皮素含量显著低于日晒组外,黄酮总含量以及其他三种主要的黄酮含量与日晒相比并无显著差异。所以,从节约企业成本和提高生产效率来讲,42℃热风干燥优于日晒和50℃热风干燥。

2.2 不同干燥条件对茶枝柑果皮精油的影响

2.2.1 不同干燥条件对茶枝柑果皮精油总含量的影响 由图2可知,不同温度和时间的热风干燥条件下,茶枝柑的精油总含量均高于日晒的精油总含量,且在一定温度范围内随着干燥温度的升高精油的总含量呈现逐渐升高的趋势。可能是由于日晒是开放式的,长期暴露于空气中,茶枝柑果皮中的精油成分挥发得更快,故提取所得的精油相对较少。此外,由于传统的开放式日晒干燥容易受天气质量的影响,加上干燥过程中容易受到其他污染源的污染,因此传统的日晒干燥不利于橘皮精油的保持。

图2 不同干燥温度下茶枝柑皮精油含量的比较Fig.2 Contents of essential oils in Citrus reticulata cv. Chachiensis peel under different drying temperature

2.2.2 不同干燥条件对茶枝柑果皮精油化合物成分的影响 采用GC-MS分析对不同干燥方式下(日晒、36、40、42、45、50℃热风)的茶枝柑果皮精油成分进行分析,得到精油成分的总离子流图和总离子流图叠加图如图3～图4所示。所检测出的精油化合物成分保留时间以及相对百分比含量如表3所示。

图3 茶枝柑果皮精油成分的总离子流图Fig.3 Total ion chromatogram of essential oils of Citrus reticulata cv. Chachiensis peel

图4 不同种干燥方式下茶枝柑皮精油的总离子流图叠加图Fig.4 Total ion chromatogram stacking chart of essential oils of Citrus reticulata cv. Chachiensis peel under different drying conditions注：从上到下依次是50、45、42、40、36℃热风干燥，日晒。

表3 不同干燥条件下茶枝柑皮精油化合物成分相对含量Table 3 Relative content of each component of essential oils of Citrus reticulata cv. Chachiensis peel under different drying conditions

由图3,图4可以得出,不同的热风干燥条件下茶枝柑果皮精油的指纹图谱与日晒相比基本保持一致,表明与日晒相比不同的干燥方式对茶枝柑果皮精油的成分无显著影响。从表3可以看出,采用GC-MS法检测出来的不同干燥方式下的茶枝柑果皮精油主要成分共有45种,含量最高的成分为D-柠檬烯,且不同的热风干燥条件下D-柠檬烯的含量均高于日晒,表明封闭式的热风干燥能更好的保持茶枝柑果皮精油成分,可以取代传统的日晒干燥。

2.2.3 茶枝柑果皮精油的种类及相对含量 依据挥发性物质的化学结构特点,将上述挥发性物质进行分类,按萜烯类、醇类、醛类、酯类、酮类、酚类、酸类以及其他共分为8类(表4)。精油成分化合物的组成如表5所示。

表4 不同温度下茶枝柑皮精油 成分化合物组成相对含量Table 4 Relative content of different types of compounds of essential oils of Citrus reticulata cv. Chachiensis peel under different temperature

表5 不同干燥温度下茶枝柑皮精油成分化合物的组成Table 5 The composition of different types compounds of essential oils of Citrus Chachiensis peel

从表4数据可以看出,茶枝柑果皮精油的主要化合物类型为萜烯烃类,且不同干燥方式下的萜烯烃类的含量均在85%左右,其次为酯类化合物。但是同热风干燥相比,日晒干燥后的果皮中烯烃类化合物的含量明显较少,醇类、酚类、酯类和酸类化合物较多,充分说明在开放式的日晒环境下,部分分子量小的烯烃类化合物挥发掉了。由表3可知,不同热风干燥下D-柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、β-月桂烯的含量均高于日晒,说明日晒不利于保存橘皮中的主要精油成分。由表5可以看出,50℃热风干燥条件下茶枝柑果皮精油成分化合物的个数最多为39个,萜烯烃类的个数也显著高于其他干燥方式,可能是精油成分在50℃高温干燥下发生了化学变化。从总的化合物数目或者各类型精油化合物成分来看,42℃热风干燥的结果相对于其他热风干燥而言更加接近日晒。

3 结论

通过HPLC定性定量分析不同干燥条件下茶枝柑果皮总黄酮和主要黄酮类化合物含量,GC-MS分析其中精油成分及相对含量,结果表明42℃热风干燥4h与日晒干燥无显著性差异,说明42℃热风干燥可替代传统陈皮生产的日晒干燥,同时保证品质、提高效率。

[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典(一部)(2005年版本)[M].北京:化学工业出版社,2005.

[2]Kim Y C,Koh K S,Koh J S. Changes of Some Flavonoids in the Peel of Late Maturing Citrus during Maturation[J]. Journal of Food Science and Nutrition,2002,7(1):1-4.

[3]Xia J,Kotani A,Hakamata H, et al. Determination of hesperidin in Pericarpium Citri Reticulatae by semi-micro HPLC with electrochemical detection[J]. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,2006,41(4):1401-1405.

[4]桑迎迎,周国燕,王爱民,等.中药材干燥技术研究进展[J].中成药,2010,32(12):2140-2144.

[5]郑国栋,蒋林,杨得坡,等.HPLC法同时测定不同产地广陈皮中5种活性黄酮成分[J].中草药,2010(4):652-655.

[6]丁雄,苏健裕,石磊,等.龙脑樟鲜叶挥发油成分及其抗菌活性的研究[J].食品工业科技,2012,33(18):167-171.

[7]高蓓.广陈皮黄酮类化合物和挥发油成分及其活性研究[D].广州:华中农业大学,2011.

Effect of different drying conditions on flavonoids and essential oils ofCitrusreticulatacv.Chachiensispeel

ZHOU Fei-fei1,2,XIAO Geng-sheng2,*,LIN Xian2,XU Yu-juan2,WU Ji-jun2,CHEN Yu-long2,FU Man-qin2

(1.College of Food Science,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China;2.Guangdong Key Laboratory of Agri-product Processing,Sericulture and Agri-product Processing Research Institute,Guangdong Academy of Agricultural Science,Guangzhou 510610,China)

Qualitative and quantitative analysis of flavonoids ofCitrusreticulatacv.Chachiensispeel dried under natural sun drying and different hot-air drying conditions were determined by HPLC,and the compositions of its essential oils were detected by GC-MS. The results showed significant difference in the contents of four main flavonoids ofCitrusChachiensispeel under different drying temperature such as 36,40,45,50℃ compared to natural sun drying,whereas no significant difference was found under 42℃ hot-air drying. Total ion chromatograms of essential oils were basically the same,though the total contents of essential oils ofCitrusChachiensispeel by hot-air drying were significantly higher than natural sun drying,and some differences in the types,numbers and relative contents of the composition of essential oils. The essential oils ofChachiensispeel under 42℃ hot-air drying was closest to natural drying. Conclusion:Considering saving energy and improving production efficiency,42℃ hot-air drying is a relatively good drying method to preserve flavonoids and essential oils ofCitrusChachiensispeel.

Citrusreticulatacv.Chachiensis;HPLC;GC-MS;hot-air drying;flavonoids;essential oils

2014-08-06

周菲菲(1988-),男，硕士研究生,研究方向:农产品加工与贮藏工程。

*通讯作者:肖更生(1965-)，男,硕士，研究员,研究方向：农产品加工与贮藏工程。

广东省农业科学院院长基金项目(201315)；广东省教育部产学研结合项目(2012B09100004)。

TS255.1

A

1002-0306(2015)11-0287-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.049