不同提取方法的花椒挥发性香味成分分析研究

王花俊，李小福，张文洁，朱智志，张峻松

(1.郑州轻工业大学 食品与生物工程学院，郑州 450002；2.河南中烟工业有限责任公司技术中心，郑州 450016)

花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim.)为芸香科花椒属植物，在我国栽培历史悠久且种植广泛，是一种重要的调味香料和油料经济树种[1]。花椒成熟的果实具有特殊的辛辣香味，是常用的食用香辛料，也是传统的中药配料，具有麻醉、抗菌、杀虫、抗动脉粥样硬化形成等多种功效[2]。

花椒作为我国特有的香辛料，位于调味料“十三香”之首[3]，其加工产品多样化，花椒粒和花椒粉可以直接用于烹饪，也可以制作深加工产品如花椒精油及制品、花椒油树脂及制品、花椒调味油和复合调味料等，花椒直接作为高级调味香料和其深加工产品，其挥发性香味成分不仅是作为香原料的重要考察指标之一，也是构成和影响其加工产品质量的重要因素。溶剂萃取法是利用有机溶剂直接将物料中的芳香成分萃取出来，使之溶解到有机溶剂中，其特点是可以不加热或在低温下进行，其热敏性挥发性组分可最大保留、不遭破坏[4]。同时蒸馏萃取法是集蒸馏与萃取为一体，耗能少且耗时短就能富集天然香料的香味成分[5]。溶剂浸提法和同时蒸馏萃取法是收集香味物质常用的实验方法[6,7]。本文采用溶剂萃取和同时蒸馏萃取提取制备花椒挥发性香味成分，利用GC-MS对其挥发性致香成分进行分析、鉴定，对比分析了不同提取方法对花椒挥发性香味成分分析结果的影响，为花椒的深加工提供了理论参考。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

花椒籽：采摘后于通风阴凉处自然晾干，取果皮；无水硫酸钠(分析纯)：天津市德恩化学试剂有限公司；二氯甲烷(色谱纯)：天津市光复精细化工研究所；苯甲酸苄酯(色谱纯)：北京百灵威科技有限公司。

电子恒温水浴锅 北京市永光明医疗仪器厂；同时蒸馏提取装置；GC7890-MS5977气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司；HZQ-F160全温震荡培养箱、摇床 太仓市实验设备厂。

1.2 实验方法

1.2.1 溶剂浸提法

用电子天平(感量0.01 g)准确称量花椒粒10.00 g，置于100 mL带塞三角瓶中，加入含有苯甲酸苄酯(内标，0.5021 mg/mL)的二氯甲烷溶液60 mL，密封，置于摇床中震荡4 h，取上层有机相过滤，转移至色谱瓶中，利用气相色谱-质谱联用仪进行定性定量分析。

1.2.2 同时蒸馏萃取法[8]

准确称量花椒样品10.00 g置于1000 mL圆底烧瓶中，向烧瓶中加入400 mL蒸馏水和适量氯化钠，连接同时蒸馏萃取装置的一端，用电热套加热；将盛有60 mL二氯甲烷的100 mL浓缩瓶置于同时蒸馏萃取装置的另一端，加入1 mL含有苯甲酸苄酯(内标，0.5021 mg/mL)的二氯甲烷溶液，恒温水浴加热，同时蒸馏提取2.5 h，取下盛有二氯甲烷提取液的浓缩瓶，加入适量的无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩至1.5 mL并转移至色谱瓶中，利用气相色谱-质谱联用仪进行定性定量分析。

1.3 分析条件

1.3.1 GC条件

色谱柱：HP-5MS (60 m×250 μm×0.25 μm)；载气为氦气；柱流速1.0 mL/min；进样口温度280 ℃；进样量1 μL；分流比10∶1；升温程序：初温50 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至260 ℃，并保温10 min。

1.3.2 MS条件

质谱离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，电子倍增器电压1650 V，接口温度280 ℃，质量全扫描范围35～550 amu，EI源电子能量70 eV。

1.3.3 定性定量方法

样品经气-质联用分析后，利用NIST 11对质谱碎片进行定性分析，进一步利用保留指数法对花椒提取物的主要成分进行定性验证，根据花椒中挥发性成分面积与内标(苯甲酸苄酯)峰面积之比进行定量分析。

1.3.4 花椒提取物感官评价方法

参照GB/T 14454.2-2008《香料香气评定法》对花椒提取物进行香气感官评价，除评辨其即时的香气外，还应注意对其在挥发过程中所呈现的头香特征、体香特征、尾香特征进行评析，以综合评定其香气质量。花椒提取物中各类挥发性香味的总离子流图见图1和图2。

图2 花椒同时蒸馏法提取物气-质联用的总离子流图Fig.2 The GC-MS total ion flow diagram of the extracts fromZanthoxylum bungeanum Maxim. by simultaneous distillation and extraction method

花椒提取物挥发性香味成分见表1。

表1 花椒提取物香气成分的分析结果Table 1 Analysis results of aroma components of the extracts from Zanthoxylum bungeanum Maxim.

续 表

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由图1和图2可知，花椒提取物各类挥发性香味成分可在色谱柱得到较好分离，利用NIST 11谱库的质谱数据进行检索，为验证质谱检索结果，对花椒提取物中的主要挥发性组分进行了保留指数定性，各类挥发性香味成分见表1，共鉴定出123种香味组分，其中溶剂萃取法检测出53种，同时蒸馏萃取法检测出110种，共有成分40种。

花椒提取物挥发性组分中相对含量最高的是柠檬烯(10693.69 μg/g)、花椒素(4368.17 μg/g)、月桂烯(3023.15 μg/g)、胡椒酮(1726.35 μg/g)、桉叶油醇(1259.79 μg/g)、芳樟醇(418.01 μg/g)等，两种提取方法在检出的组分种类和数量上有一定的差异，这是由提取方法不同所致，但是主要组分含量和趋势与参考文献基本一致[9,10]。由挥发性香味成分的分析结果可知，含量相对较多的组分是柠檬烯，又称苎烯、白千层烯、香芹烯，具有令人愉快的柑橘、柠檬香气，是柑橘类水果、蔬菜和香料植物的天然成分，也是常用的单体香料，广泛用于日化和食品等香精配方中，在医药应用中具有良好的镇咳、祛痰、抑菌作用。月桂烯具有令人愉快的清淡的香脂香气，能使人造调配香精具有天然感，但留香时间较短[11]；桉叶油醇有樟脑和清凉的药草芳香，香气穿透性强但不持久；芳樟醇具有清新飘逸的花香和木香，稍带有柑橘类果香韵调，柔和透发。花椒的这些特征香味成分作为天然调味料应用于食品加工中，不仅可以去除不愉快的腥杂味，同时可提升食品风味特征。

两种提取方法得到的花椒提取物均为微黄色，按照GB/T 14454.2-2008《香料香气评定法》评价，两种方法得到花椒提取物的感官特征主要为：具有强有力的辛香和药草芳香，带有木香底蕴、温润的清甜感，稍有樟脑样的凉气，温和而不刺激，穿透力强，留香持久。其中溶解萃取得到的花椒提取物的香气特征樟脑样的清凉香韵更为明显；同时蒸馏萃取得到的花椒提取物的香气特征温润的甜感更为明显。

2 结论

采用常温溶剂萃取法和同时蒸馏萃取法对花椒中的挥发性香味成分进行提取，各类挥发性香味成分经气相色谱-质谱法分离、鉴定，共鉴定出123种香味成分，其中溶剂萃取法检测出53种，同时蒸馏萃取法检测出110种，共有成分40种。

花椒提取物的主要挥发性成分为柠檬烯、花椒素、月桂烯、胡椒酮、桉叶油醇、芳樟醇等。其香气具有木香和柠檬的辛香香韵，清甜，稍带有樟脑样清凉气，温和而不刺激，留香持久。