基于弱极性溶剂萃取的白兰花开花过程7个阶段风味物质的成分分析

胡荣锁等

摘 要 利用气相色谱-质谱联用检测经弱极性溶剂二氯甲烷萃取白兰花开花过程7个不同阶段的花被片中的风味物质，并使用保留指数和NIST谱库对化合物进行定性验证。结果表明：共检出化合物54种，以醇类和烷类为主，相同化合物27种，醇类化合物含量占总含量的84.72%～70.30%；所检化合物中含量最高的为芳樟醇，其含量为82.09%～61.82%，在开花阶段的含量呈逐渐降低趋势；除芳樟醇外，化合物数量和含量在开花阶段呈正态分布，含量变化趋势主要为减少-增加-减少和增加-减少2种。

关键词 白兰花；开花阶段；风味物质；成分分析；GC-MS

中图分类号 Q949.747.1 文献标识码 A

Magnolia Flavor Components Analysis of Seven

Stages on Blossom Process Base on

the Weak Polar Solvent Extraction

HU Rongsuo， LU Shaofang， XU Fei， LIU Hong， GU Fenglin*

Spice and Beverage Research Institute， CATAS/National Center of Important Tropical

Crops Engineering and Technology Research， Wanning， Hainan 571533，China

Abstract A weak polar solvent（dichloromethane） was applied to extract magnolia flavor components of seven stages on blossom process， and the extraction was detected with GC-MS， thereafter qualitatively confirmed with the retention index and NIST spectra library. Experimental results showed that 54 kinds of compounds were detected with alcohols and alkanes as the main components. The highest level compound was linalool， and its content was between 82.09% and 61.82%， gradually reducing from flowering stage. Besides linalool， compounds number and content were in a normal distribution at flowering stage. The principal variation tendency of compound levels was two， in the form of reducing-increasing-reducing and increasing-reducing， respectively. The magnolia tatol variation trendency was consistent with alcohols， because of alcohols was the highest concentration， accounting for 80% of the content.

Key words Magnolia flower；Blossom stage；Flavor；Component analysis；GC-MS

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.09.026

白兰花（Michelia alba）又名黄桷兰、白缅桂、白兰、把兰等，为木兰科含笑属植物。白兰的花性温，味苦辛，具止咳、化浊之功。其挥发油成分（叶蒸馏水溶液）对慢性支气管炎有较好的疗效，有效率达81.9%[1-2]。白兰花是中国熏制花茶的重要原料，可用于提取香精。国内外学者先后对白兰花挥发油成分进行了研究[3-8]，主要是利用各种溶剂萃取和固相微萃取，并采用GC-MS分析白兰花挥发油，同时研究了白兰花的药理作用[9]。

郭素枝等[10-11]已针对白兰花的开花过程进行了简略的研究，将其开花过程分为5个阶段，并利用固相微萃取进行风味分析。本研究将白兰花的开花过程分为7个主要阶段，研究不同开花阶段的风味物质，探明白兰花各阶段化合物的风味组成和含量，以确定不同阶段的花香构成及香型，为白兰花的采摘时期、白兰花中芳樟醇提取和白兰花的综合利用提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料 白兰花采摘自中国热带农业科学院香料饮料研究所基地，3 a树龄白兰花树，采摘时间为上午8： 00。将白兰花的开花过程分为7个不同阶段： （1）苞片包裹着花被片，苞片和花被片均呈绿色； （2）苞片包裹着花被片，苞片黄色，花被片略带黄白色，靠近花柄处略带绿色； （3）苞片刚脱落，花被片黄白色，尚未开放；（4）花被片略微张开；（5）花被片完全张开；（6）花被片完全张开，花被片柄处略褐变；（7）花被片用手碰即脱落[10-11]。

1.1.2 试剂与仪器 二氯甲烷、无水硫酸钠等均为AR级，购自阿拉丁公司。正构烷烃为C7-C30，购自Sigma公司。7890A GC-5975C MS气质联用系统，购自美国Agilent公司；HS-100型自动进样器，购自瑞士CTC公司。

1.2 方法

1.2.1 样品前处理 使用二氯甲烷对白兰花开花期7个不同阶段的花被片浸提萃取。用4 g花被片加50 mL溶剂浸提12 h，以保证浸提充分完全，浸提结束后添加无水硫酸钠除去水分。使用旋转蒸发仪在30 ℃、40 r/min条件下浓缩白兰花浸提液。收集浓缩液，并使用二氯甲烷冲洗浓缩瓶，最后定容到5 mL。

1.2.2 GC/MS检测 GC/MS的检测条件：进样口温度为250 ℃；柱初始温为40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min升温至200 ℃，然后以4 ℃/min程序升温到250 ℃。DB-5MS（30.0 m×250.0 μm×0.25 μm），载气为氦气；流量为1.0 mL/min；不分流进样，进样量为1 μL。

质谱条件：离子源为EI源，四级杆温度为150 ℃，离子源温度为230 ℃，扫描范围：35～350 amu；色谱库：NIST08；积分开始时间为5.000 min，以避免溶剂峰[1，7，12]。

2 结果与分析

2.1 化合物的鉴别分析

本研究借鉴郭素枝等[10-11]的方法，将白兰花开花期的区分由5个增加到7个，利用二氯甲烷分别萃取各阶段花被片的风味物质，并使用DB-5MS色谱柱检测，得到的总离子流程图见图1。

对化合物的鉴定采用与NIST 08质谱库对比，结合人工检索，确定其化学组成；同时利用保留指数数据库对化合物进行定性验证分析。在对白兰花化合物进行鉴定的同时，还参考国内外白兰花研究成果，对化合物进行定性，结果发现仍然有数种化合物存在较大的差异，如cis-Linalool oxide和trans-Linalool oxide，此2种物质在谷风林等[13]、黄相中等[12]和郭素枝等[10]解析出的结果顺序正好相反。而此2种物质也查询不到参考保留指数。根据曹慧等[14]的研究，自然界中以反式芳樟醇氧化物为主，因此采用谷风林、黄相中等的检索顺序。

使用峰面积归一化法确定白兰花化合物的含量，7个不同开花阶段化合物的组成和含量见表1，7个不同开花阶段峰面积分布见图2。由表1可知，检测出的化合物有54种，可分为12类化合物，其中烷类15种，醇类12种，酯类8种，醛类5种，烯烃3种，酚类3种，呋喃类2种，酮类2种，酸类1种，醚类1种，内酯1种，吲哚化合物1种。含量最高的为芳樟醇，为61.82%～82.09%。在开花过程中，芳樟醇始终处于含量降低状态。除芳樟醇外，其它化合物的含量在第3阶段以前呈上升趋势，其后下降；而化合物数量在第3阶段以前也呈上升趋势，其后趋于平稳。因此，建议白兰花采摘选择在第3阶段，即苞片刚脱落，花被片黄白色，尚未开放。

由图2可知，白兰花在开花过程中化合物的含量并非呈正态分布，而是在白兰花全开前（即1～3阶段）其风味物质含量逐渐降低； 而白兰花全开时期（即4阶段）的风味物质含量最高，以后（即4～7阶段）的风味物质含量逐渐降低。因此，建议白兰花采摘选择在第3阶段，即苞片刚脱落，花被片黄白色，尚未开放。使用及时也可选择在第4阶段采摘，即花被片略微张开。因为白兰花一旦开放，其风味物质的含量将急剧降低。

综上所述，本研究结果与郭素枝等[9]具有一定的类似性，但郭素枝等[9]使用的是PDMS萃取头检测，检测化合物以萜烯类物质为主；而本研究是以二氯甲烷固液萃取，检测主要物质为醇类和烃类物质。

2.2 化合物的组成分析

白兰花在开花的7个不同阶段化合物会发生变化，其组成和变化见表2；各阶段化合物的数量变化见图3。由表2可知，在白兰花开花过程中，烷类、醇类、烯烃、酮类和吲哚化合物种类增加；酯类和醛类化合在1～4阶段增加，4～7阶段减少；酚类、酸类和内酯化合物种类稳定不变，醚类化合物减少，而呋喃类化合物呈现先降后升的趋势。

由图3可知，白兰花在开花过程中各阶段化合物数量的变化趋势，在花被片张开前（即1～4阶段），化合物的种类逐渐增多；在白兰花花被片张开后（即5～7阶段），化合物种类基本不变。而化合物数量在第3阶段以前也呈上升趋势，其后趋于平稳。白兰花开花阶段共检出化合物54种，共有化合物27种，而各阶段化合物最多是48种，因此，可知化合物种类在开花过程中呈动态变化。

2.3 开花过程化合物的变化趋势分析

开花阶段检测出的化合物可分为12类化合物，各类化合物在开花阶段的变化趋势见图4。含量最高的为醇类物质，占总含量的84.72%～70.30%，醇类物质以芳樟醇为主，其次是烃类和烷类。

从图4可以看出，其变化趋势可分为5大类，分别为减少-增加、增加-减少、减少、减少-增加-减少和减少-增加-减少-增加，其中以含量减少-增加-减少和增加-减少为主，各为4类化合物。其减少-增加-减少趋势化合物为：Alcohols、Lactone、Phenols、Hydrocarbons；增加-减少趋势的化合物为：Aldehydes、Ketones、Esters、Bases。

3 讨论与结论

3.1 芳樟醇含量减少与香气形成的关系

芳樟醇是含量最大的化合物，占总含量的61.82%～82.09%。在花开过程中芳樟醇含量始终处于降低状态，自花苞片到花被片脱落，其含量减少约50%。本研究与Xia等[15]的研究有相似的结果，但Xia的研究是花芽的嫩芽，中芽和发白的芽，在生长过程中含量逐渐降低，本研究可算是Xia等[15]的芳樟醇研究的延续。

根据开花过程与花香的一般规律，随着花苞的逐步绽开（第1～3阶段时），香气逐渐加强，即化合物的含量逐渐增大，在第4阶段达到最高，此后逐渐降低。而本实验第1～3阶段化合物含量显著降低（据图2可知），对比化合物组成可知，其含量差异主要是由于芳樟醇的减少造成，其它化合物的含量变化符合常规的变化规律。

由郭素枝等[11]的研究结果可知，在第4阶段之前风味散失少，芳樟醇的含量变化应以物质转化为主，其物质代谢机理目前尚未见报道。对比本研究中该阶段形成的化合物，未发现芳樟醇可能分解或合成的物质，但郭素枝等[10]的研究结果表明，有大量的萜烯类物质生成，推测芳樟醇可转化成萜烯类化合物。而萜烯化合物具有天然芳香气味，因此，芳樟醇的减少对香气的形成具有一定的促进作用。

3.2 化合物含量及组成与开花过程的关系

除芳樟醇外，其它化合物的含量和组成变化符合常规的变化规律。在1～2阶段含量增加，应该是随着花期进行化合物积累造成的；而2～3阶段含量略微降低，应该是形成易挥发的小分子物质或萜烯类物质，其后随着开花的进行，香气释放使用化合物含量降低。借鉴黄相中等[12]、郭素枝等[10]、谷风林等[13]的研究结果可知，白兰花中存在萜烯等其它化合物，但由于本实验使用的是弱极性溶剂萃取和DB-5MS色谱柱检测，因此仅能反应出弱极性化合物与开花过程的对应关系。若要全面的反应化合物含量及组成与开花过程的对应关系，需完成非极性溶剂（正己烷）、极性溶剂（甲醇）和强极性溶剂（水）萃取风味物质的研究。

根据白兰花风味物质的含量可知，采摘选择在第3阶段，若使用及时，也可选择在第4阶段。芳樟醇为白兰花中主要的化合物，在第1阶段为总含量的80.09%，随着开花过程的进行，化合物含量逐渐降低，因此芳樟醇的提取应选择在第1阶段。

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