海南黑、白胡椒有效成分的检测及其分析

陈晓龙，陈光静，柳中，阚建全*

(1.西南大学 食品科学学院，重庆 400715；2.重庆市农产品加工及贮藏重点实验室，重庆 400715)

海南黑、白胡椒有效成分的检测及其分析

陈晓龙1,2，陈光静1,2，柳中1,2，阚建全1,2*

(1.西南大学 食品科学学院，重庆 400715；2.重庆市农产品加工及贮藏重点实验室，重庆 400715)

文章对海南黑、白胡椒的基本成分进行测定分析，并在此基础上采用固相微萃取法(SPME)对挥发油中香气物质进行提取，经气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对其香气成分进行分析、鉴定，为海南黑胡椒、白胡椒的进一步加工提供实验数据。结果发现海南白胡椒的水分、胡椒碱含量高于黑胡椒，但其总灰分、酸不溶性灰分、水不溶性灰分、醇溶抽提物、不挥发性乙醚抽提物、冷水可溶性抽提物、胡椒油树脂低于黑胡椒。白胡椒的香气成分主要是石竹烯(44.41%)、4-次乙基-4-甲基-3-(1-甲基乙烯基)-1-(1-甲基乙基)-(三重反式)-环己烯(9.37%)、异兰烯(6.60%)、D-柠檬烯(5.50%)等59种化合物，占整个峰面积的90.20%，黑胡椒的香气成分主要是D-柠檬烯(18.04%)、3-蒈烯(13.82%)、石竹烯(12.98%)、6,6-二甲基-2-亚甲基-双环[3.1.1]庚烷(10.73%)等36种化合物，占整个峰面积的93.07%。

胡椒；固相微萃取法；气相色谱-质谱联用法(GC-MS)

胡椒(Pipernigrum)又名浮椒，属胡椒科、胡椒属多年生常绿热带藤本植物，原产地印度，在我国的海南种植面积最大，是世界重要的香辛料之一[1]。胡椒可分为白胡椒和黑胡椒，果实呈暗绿色时采收并晒干的为黑胡椒；果实变红时采收并经水浸，擦去果肉，晒干的为白胡椒[2]。胡椒不仅可以作为调味品，而且还具有降血脂[3]、抗肿瘤[4,5]、抗抑郁[6-8]、抗惊厥[9,10]、免疫调节等作用[11]，可初加工成胡椒粉、胡椒粒等初级产品，也可深加工成胡椒油、胡椒油树脂、胡椒胶囊等系列产品。目前，国内外的学者对胡椒果实、茎、叶和根的挥发油以及胡椒碱有所报道，但对其有效成分组成分析研究较少。Larson[12]研究发现胡椒挥发油中的香气物质，主要有胡椒烯、β-蒎烯、石竹烯、α-水茴香萜、胡椒醛、柠檬萜、水芹烯等一些不同结构的倍半萜和单萜类化合物。

本实验按GB/T 12729对海南黑、白胡椒的酸不溶性灰分、总灰分、水不溶性灰分、水分、醇溶抽提物、不挥发性乙醚抽提物、冷水可溶性抽提物等基本成分进行了检测分析，并采用索氏萃取法、有机溶剂萃取法对其胡椒油树脂和胡椒碱含量进行了测定分析。并利用固相微萃取(SPME)结合气相色谱-质谱联用法对其挥发油中主要的香气物质进行分析、鉴定，为海南黑胡椒、白胡椒的进一步深加工提供实验数据。

1 试剂与方法

1.1 试剂与仪器

海南黑、白胡椒：海南海口市产，购于海南糖酒集团；乙醇(95%)、无水乙醇、甲醇、乙醚、无水硫酸钠等：均为分析纯，成都市科龙化工厂。

电子恒温电热套(98-1-B) 天津市泰斯特仪器有限公司；数显恒温水浴锅(HH-6) 金坛市富华仪器有限公司；电子天平(JA2004)、电热恒温鼓风干燥箱(DHG-9140A) 上海精密科学仪器厂；高效气相色谱-质谱联用仪(GC-MS-QP2010) 日本岛津公司，其他均为实验室常用仪器。

1.2 试验方法

1.2.1 海南黑胡椒、白胡椒化学成分分析

按GB/T 12729对海南黑、白胡椒的水不溶性灰分、酸不溶性灰分、总灰分、水分、醇溶抽提物、不挥发性乙醚抽提物、冷水可溶性抽提物等进行检测分析。

水分的测定：参照(GB/T 12729.7-2008)蒸馏法称取胡椒粉0.2 g，精确至0.001 g，置于水分测定器烧瓶中进行胡椒水分含量测定。

总灰分的测定：参照(GB/T 12729.7-2008)550 ℃灼烧法称取胡椒粉2.5 g，精确至0.001 g，在(550±25) ℃条件下进行胡椒总灰分含量测定。

水不溶性灰分的测定：参照(GB/T 12729.7-2008) 550 ℃灼烧过滤法测定胡椒的水不溶性灰分含量。

酸不溶性灰分的测定：参照(GB/T 12729.7-2008) 550 ℃灼烧盐酸处理法在盛有总灰分的坩埚中加入盐酸溶液20 mL进行胡椒的酸不溶性灰分含量测定。

醇溶抽提物的测定：参照(GB/T 12729.7-2008)乙醇抽提法称取2 g试样，精确至0.001 g，用乙醇溶解后进行胡椒的醇溶抽提物含量测定。

冷水可溶性抽提物的测定：参照(GB/T 12729.7-2008)冷水抽提法测定胡椒的冷水可溶性抽提物含量。

不挥发性乙醚抽提物的测定：参照(GB/T 12729.7-2008)乙醚抽提法测定胡椒中的不挥发性乙醚抽提物。

1.2.2 胡椒油树脂的分离提取

采用索氏萃取法提取胡椒油树脂，先将胡椒粉碎，然后称取未过筛(或过40，60，80目)的黑胡椒、白胡椒粉15 g(精确至0.001 g)，用滤纸包好后置于索氏抽提器中，最后加入乙醚提取12 h后，旋转蒸发掉圆底烧瓶中的有机溶剂，即得到胡椒油树脂[13,14]。

1.2.3 胡椒碱的分离提取

参照包振伟等[15]的方法，先将新鲜的试验原料于45 ℃烘箱中烘干，烘干后粉碎备用。精确称取未过筛(或过40，60，80目)的胡椒粉50 g装入平底烧瓶中，加入乙醇回流萃取4次。萃取结束收集并测定萃取液中胡椒碱的含量。

1.2.4 挥发性成分的组成测定

参照李祖光等[16]的方法对海南黑、白胡椒的香气成分进行分离、提取，先将固相微萃取的萃取纤维头老化0.5 h。取粉碎后的黑、白胡椒粉于20 mL顶空进样瓶中，在25 ℃条件下顶空取样40 min。

采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对海南黑、白胡椒中的挥发性香气物质进行测定，结合计算机检索对其挥发性香气成分进行分析、鉴定[17-19]。色谱柱：HP-5MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升温程序：45 ℃保持5 min，以5 ℃/min升至80 ℃；以10 ℃/min升至220 ℃并保持5 min；载气：氦气；柱流量1.00 mL/min；进样量0.5 μL；分流比20∶1。质谱条件：电子轰击(EI)离子源；电子能量：70 eV；离子源温度：230 ℃；接触面温度：250 ℃；扫描范围：40～400 amu；扫描速度：769 s。

1.3 数据处理

采用Excel 2003作图，SPSS 8.5进行统计分析，所有实验数据取3次重复实验的平均值。

2 结果与分析

2.1 海南黑、白胡椒的化学成分测定及分析

根据1.2.1～1.2.3的方法对海南黑胡椒、白胡椒的总灰分、水不溶性灰分、酸不溶性灰分、水分、醇溶抽提物、不挥发性乙醚抽提物、冷水可溶性抽提物、胡椒油树脂、胡椒碱等化学成分进行测定分析，结果见表1。

表1 胡椒化学成分分析结果表Table 1 Analysis results of pepper chemical components %

由表1可知，黑、白胡椒的化学成分存在差异，黑胡椒的总灰分、酸不溶性灰分、水不溶性灰分、醇溶抽提物、不挥发性乙醚抽提物、冷水可溶性抽提物等含量高于白胡椒，这可能是由于黑胡椒在秋末至次春时采收，胡椒内有机物含量高的缘故。黑、白胡椒中未过筛的胡椒油树脂含量差异不大，但在过40，60，80目筛后，黑胡椒中的胡椒油树脂高于白胡椒，且均高于过筛前，说明过筛能去除胡椒中的部分杂质，提高胡椒中的胡椒油含量且过筛对黑胡椒中的胡椒油树脂影响更大。白胡椒中的胡椒碱含量高于黑胡椒，过40，60，80目筛后仍高于黑胡椒，且过筛过后，胡椒中的胡椒碱含量明显增加，白胡椒在过80目筛后，胡椒碱含量由过筛前的2.30%增加到5.60%，增加了2.43倍，黑胡椒由1.7%增加到5.10%，增加了3倍。

2.2 挥发性香气成分分析结果

采用气相色谱-质谱联用仪对海南黑、白胡椒挥发性香气成分进行分析、鉴定，并通过NIST质谱谱库计算机检索，其GC-MS总离子流图见图1和图2。

图1 白胡椒挥发性成分总离子色谱图Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components of white pepper

图2 黑胡椒挥发性成分总离子色谱图Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components of black pepper

结果发现：在白胡椒的提取物中共鉴定出了59种化合物(见表2)，占整个峰面积的90.20%，其主要成分为石竹烯(44.41%)、4-次乙基-4-甲基-3-(1-甲基乙烯基)-1-(1-甲基乙基)-(三重反式)-环己烯(9.37%)、异兰烯(6.60%)、D-柠檬烯(5.50%)、3-蒈烯(4.99%)、α-石竹烯(4.52%)等。在黑胡椒的提取物中鉴定出了36种化合物(见表3)，占整个峰面积的93.07%，其主要成分为D-柠檬烯(18.04%)、3-蒈烯(13.82%)、石竹烯(12.98%)、6,6-二甲基-2-亚甲基-双环[3.1.1]庚烷(10.73%)、α-水芹烯(7.90%)、α-蒎烯(6.91%)、β-月桂烯(5.12%)等。

表2 海南白胡椒挥发性成分的分析结果Table 2 The analysis of volatile components of Hainan white pepper

续 表

表3 海南黑胡椒挥发性成分的分析结果Table 3 The analysis of volatile components of Hainan black pepper

3 结论

海南黑、白胡椒中的有效化学成分及其挥发性物质存在差异，白胡椒的水分含量比黑胡椒高，但其醇溶抽提物、水不溶性灰分、总灰分、酸不溶性灰分、冷水可溶性抽提物、不挥发性乙醚抽提物均低于黑胡椒。黑胡椒的胡椒油树脂略高于白胡椒，但其胡椒碱低于白胡椒，且过40，60，80目筛后，胡椒中的胡椒油树脂和胡椒碱含量均明显增加。白胡椒的香气成分主要是石竹烯(44.41%)、4-次乙基-4-甲基-3-(1-甲基乙烯基)-1-(1-甲基乙基)-(三重反式)-环己烯(9.37%)、异兰烯(6.60%)、D-柠檬烯(5.50%)等59种化合物，占整个峰面积的90.20%，黑胡椒的香气成分主要是D-柠檬烯(18.04%)、3-蒈烯(13.82%)、石竹烯(12.98%)、6,6-二甲基-2-亚甲基-双环[3.1.1]庚烷(10.73%)等36种化合物，占整个峰面积的93.07%。

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DetectionandAnalysisofEffectiveComponentsinHainanBlackandWhitePepper

CHEN Xiao-long1,2, CHEN Guang-jing1,2, LIU Zhong1,2, KAN Jian-quan1,2*

(1.College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China；2.Key Laboratory of Agro-products Processing and Storage of Chongqing, Chongqing 400715, China)

In order to provide experimental data for further processing of Hainan black and white pepper, the total ash, acid-insoluble ash, water-insoluble ash, moisture content, ethanol-soluble extract, non-volatile ether extract,cold water-soluble extract, pepper oleoresin and piperine are analyzed, and the aroma substances in the volatile oils are identified and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) combined with the computer retrieval method. The results show that the content of moisture and piperine in Hainan white pepper is higher than that of black pepper, but the content of total ash, water-insoluble ash, acid-insoluble ash, ethanol-soluble extract, cold water-soluble extract,non-volatile ether extract and pepper oleoresinare is lower than that of black pepper. The aroma components of white pepper are mainly caryophyllene (44.41%), 4-ethyl-4-methyl-3-(1-methyl vinyl)-1-(1-methyl ethyl)-(threetrans)-cyclohexene (9.37%), copaene (6.60%) and D-limonene (5.50%) and other kinds of compounds, which account for 90.20% of the total peak area.The aroma components of black pepper are mainly D-limonene (18.04%),3-carene (13.82%),caryophyllene (12.98%), 6,6-two-2-methyl methylene-bicyclo[3.1.1] heptane (10.73%) and other kinds of compounds, which account for 93.07% of the total peak area.

pepper;solid-phase microextraction;gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)

TS264.3

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.11.022

1000-9973(2017)11-0098-05

2017-05-13 *通讯作者

陈晓龙(1990-)，男，湖北利川人，硕士，主要从事花椒麻味物质的分子印迹研究。