GC-MS分析不同生长期荸荠杨梅果实挥发油化学成分

徐元芬，刘信平，张 驰,,*

（1.湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000；2. 湖北民族学院 生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北 恩施 445000）

GC-MS分析不同生长期荸荠杨梅果实挥发油化学成分

徐元芬1，刘信平2，张 驰1,2,*

（1.湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000；2. 湖北民族学院 生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北 恩施 445000）

采用水蒸气蒸馏法提取荸荠杨梅不同生长期果实中的挥发油，气相色谱-质谱联用技术进行挥发油成分检测，并对不同生长阶段的荸荠杨梅果实的挥发油化学成分进行分析比较。结果表明，3 个不同生长阶段的样品挥发油中共检出85 个成分，其中烯类物质占主要优势（34%～48%）。不同生长期果实中含有相同的组分，且总含量最高可达40%，表明不同生长期荸荠杨梅果实挥发油的基础物质具有一定相似性，但采摘于2013年5月26日、6月6日、6月15日3 个不同时间的荸荠杨梅独有挥发油组分存在差异，尤其是最高含量组分，分别为α-石竹烯（36.9%）、绿叶白千层烯（34.2%）和π-芹子烯（31.8%）。

荸荠杨梅；挥发油；气相色谱-质谱；不同成熟度

杨梅（Myrica rubra）为我国特色水果，宋代的《食疗本草》和明代的《本草纲目》中对杨梅的药用功效均有记载[1]。杨梅提取物中含有的酚类化合物，能有效地抑制肠癌病灶和结肠肿瘤的发生发展，而且具有抗菌、抗氧化等保健作用[2-3]。有关杨梅的研究前期主要集中在栽培、贮藏保鲜及一些功能性成分等方面，而今关于杨梅挥发油成分的研究也开始受到关注。挥发油是一类具挥发性、可随水蒸气蒸馏出来的油状液体的总称，多具香气，广泛分布于植物界，含有丰富的化学成分，有多方面的功效[4-5]，如抗虫、抗炎等。挥发油组分会受到品种、环境和生理状况等因素的影响，想要系统地分析杨梅的挥发油成分是很困难的。就品种而言，杨梅科植物分为2 个属，50多个种[6]。中国杨梅有1 个属6 个种，5 个变种[7-9]，浙江的东魁杨梅、荸荠种杨梅、丁岙梅、晚稻梅占我国杨梅总面积和产量的60%以上，其中荸荠种以果实香气浓郁、颜色深黑的优点赢得市场，目前全国栽培面积、产量仅次于东魁[9]。刘涛等[10]研究了黔产荸荠杨梅果实挥发油的化学成分，从挥发油中检出 51 个色谱峰，鉴定了32 个化合物，占挥发油总量的94.64%，主要化合物为：石竹烯（20.29%）、棕榈酸乙酯（18.35%）等。对其他杨梅品种的挥发油研究相关报道显示，东魁、丁岙等挥发油成分大部分主要成分都含有棕榈酸、石竹烯[11-14]。但对不同生长期的荸荠杨梅果实挥发油成分的比较分析尚未报道。本实验旨在为其在食品添加、香料、化妆品、医药等领域的综合利用及深加工提供理论基础，也为荸荠杨梅的香气成分开发、致香成分的变化特性分析、果实成熟度的判断等提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

分别于2013年5月26日、6月6日、6月15日采摘湖北民族学院校园内长势基本一致、无机械损伤、无病虫的荸荠杨梅果实（以下简称杨梅），采摘当天即贮藏在-18 ℃冰箱中，按采摘时间顺序依次编号为1号、2号和3号。从外观上来看，1号样品平均个体体积均比2号和3号样品小，2、3号样品差异不明显。色泽上，1号样品多为黄绿色，2号样品带有紫红色，3号样品紫黑色较2号样品更深。

超纯水、无水乙醚（分析纯） 天津市光复科技发展有限公司；无水硫酸钠（分析纯） 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

G C 6 8 9 0/M S 5 9 7 5 i气相色谱-质谱（g a s chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用仪美国Agilent公司；HWS26型数显恒温水浴锅、HHS型数显鼓风干燥箱 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；RT-02A小型高速粉碎机 弘荃机械企业有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品制备

分别将杨梅果实取出解冻，称取900 g于60 ℃条件下烘24 h，粉碎制得果肉和种子混合物，置于1 000 mL圆底烧瓶内，加入600 mL超纯水，利用《中国药典》中记载的挥发油提取装置进行水蒸气蒸馏，此处并不采用回流而是直接用锥形瓶接收，蒸馏4 h，待其完全冷却后，再加入300 mL超纯水蒸馏4 h。置于分液漏斗中，加乙醚萃取多次，合并萃取液。将萃取液置于通风处并加入无水硫酸钠浓缩至1～2 mL，放置冰箱中冷藏备用。

1.3.2 GC-MS分析

GC条件：色谱柱为弹性石英毛细管柱HP-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。升温程序：初始温度为60 ℃，保温2 min后以5 ℃/min升温到160 ℃，并保持1 min，再以10 ℃/min升温到240 ℃，保温2 min。载气为高纯氮气，载气流量为10 mL/min，进样量为0.1 μL。

MS条件：电子电离方式，灯丝电流0.6 mA，电子能量70 eV，离子源温度200 ℃，扫描范围为50～550 u，溶剂延迟时间3.0 min。

1.4 质谱检索和数据处理

对各样品进行GC-MS分析后得到总离子图，各分离组分利用NIST 05-Wiley质谱库检索，结合相对保留时间和相关参考文献确认化学成分。通过Shimadzu GC-MS solution数据处理系统，采用峰面积归一法确定相对含量。

2 结果与分析

图1 荸荠杨梅果实不同生长期挥发油总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatograms of volatile oils from Myrica rubra cv. Biqi fruits during its development

GC-MS总离子流色谱图见图1。通过软件分析，2013年5月26日采收的果实挥发油鉴定出54 种化合物，6月6采收的果实挥发油鉴定出42 种化合物，6月15日采收的果实挥发油鉴定出22 种化合物，分别占其挥发油总相对含量的97.85%、97.32%、88.73%（以峰面积计），不同生长时间采摘的果实挥发油成分及相对含量见表1。

表1 样品中挥发油化学成分分析结果Table 1 Analytical results of chemical components of volatile oils fromMyrica rubra cv. Biqi fruits

续表1

续表1

由表1可知，3 个样品中共鉴定出85 种组分，包括10 种醛类、19 种醇类、15 种酯类、4种酮类、9 种烷类、18 种烯类和10 种其他化合物。3 个不同生长期的样品挥发性成分种类相差很大，因此分别对3 个样品的挥发性化合物种类及相对含量进行统计，以便分析比较。

表2 杨梅果实不同生长期挥发性化合物种类及含量Table 2 Chemical classes and relative contents of volatile compoundsin Myrica rubra cv. Biqi fruits during its development

由表2可以看出，1、2、3号样品鉴定出的组分依次减少，分别有54、42、22 个组分，占挥发性成分总量的97.85%、97.32%、88.73%。占主导的挥发性化合物为烯类化合物，占离子流的34%～48%，代表性化合物为α-石竹烯、绿叶白千层烯、π-芹子烯、香树烯等，其次是醛类（16%～30%）和醇类化合物（9%～17%）。

表3 杨梅果实不同生长发育期挥发油共有组分Table 3 Volatile components detected simultaneously in Myrica rubracv. Biqi fruits at different developmental stages

由表3可知，3 个样品相同组分共有10 种，其中含量较高的有糠醛（14%～27%）、石竹烯醇（5%～13%）、5-甲基糠醛（1%～9%）和对甲氧基肉桂酸乙酯（2%～6%），这4 种组分的含量在各样品中皆排在前10位，且1号样品中糠醛（26.10%）、石竹烯醇（12.20%）、5-甲基糠醛（1.70%）和对甲氧基肉桂酸乙酯（2.50%），总含量可达40%以上。可见不同生长期的杨梅果食挥发油基准物质具有一定的相似性。对甲氧基肉桂酸乙酯具有防晒、免疫、抑菌等功能[15-17]，被广泛应用。张洁等[18]在对东魁杨梅果实贮藏期挥发性有机化合物成分变化的研究中，新鲜杨梅果挥发性成分中糠醛相对含量为2.35%，本实验中的糠醛类物质相对含量有所提高，可能是在贮储过程中发生变化，且杨梅品种也不同。

尽管还有一些相同的组分，但每个样品所独有的主成分有一定的差异，除上述几种相同化合物外，1号样品含量较高化合物还有α-石竹烯（36.9%）、5,5-二甲基-4-（3-甲基-1,3-丁二烯基）-1-氧杂螺[2.5]辛烷（3.1%）、香树烯（1.6%）和白菖油萜环氧化物（1.5%）等，2号样品还有绿叶白千层烯（34.2%）、1,5,9,9-四甲基-（异石竹烯-I1）三环[6.2.1.0（4,11）]十一烷-5-烯（6.1%）、石竹烯氧化物（5.1%）和棕榈酸（1.21%）等，3号样品有π-芹子烯（31.8%）、1,1-二乙氧基乙烷（22.1%）、绿叶白千层醇（3.9%）和π-石竹烯（3.1%）等。

石竹烯及其衍生物具有许多生物活性，可以作为香味剂，同时具有局麻、抗炎、驱除蚊虫、抗焦虑和抑郁、镇咳和祛痰、镇痛和抗炎、细胞毒性等特性，石竹烯除了药理方面作用，在环保、空气清洁各方面也有比较广的用途[19-20]。多处研究[21-22]指出石竹烯是杨梅的主要特征香气成分，本实验2号样品中也有检测出石竹烯，但其含量较1号明显降低，α-石竹烯和π-石竹烯总和仅为1.13%。与此相应的石竹烯醇、石竹烯氧化物和石竹烯，3者总和加起来的3个样品的相对含量分别为49.36%、16.32%和8.3%，相继减少。刘涛等[10]对黔产荸荠杨梅果实挥发油成分分析结果显示石竹烯含量为20.29%，与2号样品较接近，样品采摘时间也是6月份。同样许玲玲等[23]在东魁杨梅鲜果精油中检测到的石竹烯相对含量为38.24%，实验材料选择时只说明选取的是生长期一致的果实，而张泽煌等[24]检测到的石竹烯相对含量仅为0.5%，选取的是完全成熟的果实作为实验材料，这组数据也证明完全成熟的杨梅果实石竹烯相对含量降低。

3 结 论

本实验对不同成熟阶段的荸荠杨梅果实挥发性成分进行研究，在此之前并未见到相关报道。本实验3 个样品中共检测出85 种组分，包括10 种醛类、19 种醇类、15 种酯类、4 种酮类、9 种烷类、18 种烯类和10 种其他化合物（表1），占主导地位的是烯类化合物。1号样品组分种类较多，3号样品组分含量比较集中，π-芹子烯和1,1-二乙氧基乙烷含量总和就达到了54%。这些差异来源于果实的成熟过程，在发育成熟过程中的果实的品质（如颜色、质地、味道）发生很大的变化。本研究为杨梅资源的利用开阔了思路，同样也为其综合利用和深加工提供了新途径。

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Chemical Composition of the Volatile Oils of Myrica rubra cv. Biqi Fruits at Different Developmental Stages Analyzed by GC-MS

XU Yuanfen1, LIU Xinping2, ZHANG Chi1,2,*
(1. School of Biological Science and Technology, Hubei Nationality University, Enshi 445000, China; 2. Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Hubei Nationality University, Enshi 445000, China)

The volatile oils of Myrica rubra cv. Biqi fruits at different developmental stages were extracted by steam distillation, and their chemical components were identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). A total of 85 volatile oil components were identified and quantified from fruits at three developmental stages, which were predominated by alkenes (34%–48%). Some volatile components were detected simultaneously in the volatile oils of Myrica rubra cv. Biqi fruits from three developmental stages, which together accounted for up to 40% of the total amount of identified compounds, indicating that the basic volatile components of Myrica rubra cv. Biqi fruits at different stages of maturity are quite similar. However, there were differences in unique volatile oil components, especially in the most abundant ones, which were caryophyllene (36.9%), viridiflorene (34.2%) and selinene (31.8%) in the fruits harvested on May 26, June 6, and June 15, 2013, respectively.

Myrica rubra cv. Biqi; volatile oil; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS); different maturities

10.7506/spkx1002-6630-201602015

TS201.2

A

1002-6630（2016）02-0087-05

徐元芬, 刘信平, 张驰. GC-MS分析不同生长期荸荠杨梅果实挥发油化学成分[J]. 食品科学, 2016, 37(2): 87-91. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602015. http://www.spkx.net.cn

XU Yuanfen, LIU Xinping, ZHANG Chi. Chemical composition of the volatile oils of Myrica rubra cv. Biqi fruits at different developmental stages analyzed by GC-MS[J]. Food Science, 2016, 37(2): 87-91. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602015. http://www.spkx.net.cn

2015-04-10

国家自然科学基金地区科学基金项目（21461009/61263030）；湖北省科技厅重点基金项目（2011CDA011）；湖北民族学院大学生科技创新项目（2013Z083）；2013年湖北省生物工程专业产业人才项目

徐元芬（1992—），女，硕士研究生，主要从事食品化学研究。E-mail：1019253767@qq.com

*通信作者：张驰（1965—），男，教授，硕士，主要从事植物生物化学及硒资源研究。E-mail：zhtzu@163.com