麦卢卡蜂蜜挥发性成分的测定及与抗菌性相关性分析

王桃红，崔宗岩，徐立英，张少博，姜晓林，贾光群

(秦皇岛海关技术中心，河北 秦皇岛， 066004)

麦卢卡蜂蜜是以麦卢卡红茶树为蜜源植物酿造而成，主要产自新西兰和澳大利亚东南部等地区，是一种具有较强医疗价值的蜂蜜[1]。麦卢卡蜂蜜含有糖类[2]、酚酸类[3]、矿质元素[4]等多种成分。与油菜蜜、洋槐蜜、荆条蜜等大宗蜂蜜相比，麦卢卡蜂蜜具有较强的抗菌性能[5]。有研究发现，麦卢卡蜂蜜对细菌[1,6]、真菌[7]、病毒[8]均有一定的抑制作用。VISAVADIA等[9]研究发现麦卢卡蜂蜜对伤口感染有改善作用，可以用于伤口敷料[10]。CRAIG等[11]发现添加麦卢卡蜂蜜成分的眼膏可有效治疗眼睑炎。已有大量研究表明，麦卢卡蜂蜜的抗菌性与过氧化物无关[12]，而与一种植物源的蜂蜜成分——麦独素(unique Manuka honey factor, UMF)有关[13]。根据与其抗菌效率相同的苯酚水溶液对麦卢卡蜂蜜进行分级[14]，以苯酚的质量分数计，麦卢卡蜂蜜可分为UMF-0+、UMF-5+、UMF-10+、UMF-15+和UMF-20+等不同级别，麦独素的含量越高，蜂蜜的抗菌性越强[15]。ATROTT等[16]进一步研究发现,麦卢卡中独特的抗菌成分为甲基乙二醛(methyl glyoxal, MGO)和二羟基丙酮(dihydroxyacetone，DHA)。DHA会在一定静置条件下自行转化为MGO[17]。麦卢卡蜂蜜中的抗菌性与MGO的含量直接相关[14]。根据MGO的含量将麦卢卡蜂蜜分为MGO-30+、MGO-100+、MGO-250+、MGO-400+和MGO-550+等不同级别，MGO含量越高，抗菌性越强。UMF-20+的麦卢卡蜂蜜中大约含有850 mg/kg MGO[18]。

蜂蜜的风味是评价蜂蜜质量品质的指标，挥发性成分是影响蜂蜜香气的主要因素。目前国内外对麦卢卡蜂蜜中挥发性成分研究较少，SAWSAN等[19]利用顶空固相微萃取技术在麦卢卡蜂蜜中检测出38种挥发性成分，含量较高的物质为丁香酸甲酯、邻甲氧基苯乙酮和3-苯乳酸。BEITLICH等[20]比较分析了麦卢卡、卡努卡和果冻灌木蜂蜜挥发性成分的差异，发现麦卢卡蜂蜜的主要挥发性成分是甲基苯并呋喃、2′-羟基苯乙酮和2′-甲氧基苯乙酮。张鹏云等[21]用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱在麦卢卡蜂蜜中检测出33种物质，含量最高的物质为2′-甲氧基苯乙酮，但是挥发性成分与抗菌性之间的相关性研究目前鲜有报道。

本文研究采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC/MS)分别对新西兰的MGO和UMF体系下的不同抗菌级别的10批麦卢卡蜂蜜的挥发性成分进行检测，对麦卢卡蜂蜜的挥发性成分组成进行了系统分析，并对挥发性成分与抗菌性的相关性进行了分析。

1 材料与方法

1.1 蜂蜜样品

蜂蜜样品,新西兰新中食品安全协会提供，采自新西兰麦卢卡蜂蜜产区，样品检测前一直置于4 ℃条件下保存。其中MGO体系麦卢卡蜂蜜5份，UMF体系麦卢卡蜂蜜5份，详细信息见表1。

表1 麦卢卡蜜样品采集信息表Table 1 Information of collected Manuka honey samples

1.2 仪器设备与材料

7890B-5977B型气相色谱-质谱联用仪(配置分流/不分流进样口和固相微萃取专用衬管)，美国安捷伦公司；MPS多功能样品前处理平台(配置自动化顶空固相微萃取手柄)、20 mL顶空瓶(配置硅胶/聚四氟乙烯隔垫和20 mm 铁盖)，德国Gerstel公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取纤维，美国Sigma-Aldrich Supelco公司；压盖器和启盖器，CNW公司；实验用水均为超纯水。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

准确称取(2.0±0.1) g蜂蜜样品于20 mL顶空瓶中，加盖密封后直接置于样品前处理平台上进行固相微萃取。

1.3.2 SPME条件

采用实验室先前优化建立的分析方法[22]其参数如下：萃取纤维50/30 μm DVB/CAR/PDMS；萃取温度60 ℃；平衡时间20 min；振荡速率250 r/min；萃取时间45 min；进样口解析时间5 min。

1.3.3 GC-MS条件

Agilent DB-5MS毛细管柱 (30 m×0.25 mm,0.25 μm)。升温程序：起始温度40 ℃，保持3 min，然后以3 ℃/min升至160 ℃，随后以10 ℃/min升至270 ℃，保持6 min。采用不分流进样模式，进样口温度270 ℃，载气为高纯氦，恒定流量1.0 mL/min。电子轰击离子源，电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；传输线温度270 ℃；全扫描模式，扫描范围m/z为25～450。

1.3.4 数据处理分析

定性分析：将目标峰质谱图经NIST14谱库检索，正相和反相匹配度均在800以上，且相似度得分值最高的化合物认定为目标物，同时结合保留指数(retention index, RI)值、标准品验证进行辅助定性。

归一化分析：采用面积归一化法测定样品中挥发性成分的相对含量，即每个目标峰的面积与总峰面积之比为该目标物的相对含量。

2 结果与分析

2.1 麦卢卡蜂蜜的挥发性成分分析

利用GC-MS技术测定麦卢卡蜂蜜中的挥发性成分，代表性MGO体系和UMF体系麦卢卡蜂蜜的总离子流色谱图如图1所示，在麦卢卡蜂蜜中共检测出100种挥发性成分，其中MGO体系的麦卢卡蜂蜜78种(表2)，UMF体系的麦卢卡蜂蜜76种(表3)，主要包括酮类、醛类、醇类、萜烯类、酸类、酯类、芳香类和烷烃类等，另外，有20个目标峰未推测出具体化合物种类(标记为未知峰)。在MGO和UMF体系麦卢卡蜂蜜中检测出包含邻甲氧基苯乙酮、茶香酮、糠醛、脱氢芳樟醇、苯甲醛、3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯、苯乙醛等共有挥发性成分53种，其中，含量最高的物质均为邻甲氧基苯乙酮和糠醛。但是，2种体系麦卢卡蜂蜜的挥发性成分也存在一定的差异。MGO体系的麦卢卡蜂蜜中主要的挥发性成分为邻甲氧基苯乙酮、茶香酮、糠醛、脱氢芳樟醇和苯甲醛，而UMF体系的麦卢卡蜂蜜主要挥发性成分为邻甲氧基苯乙酮、糠醛、3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯、苯甲醛和苯乙醛。整体分析发现，邻甲氧基苯乙酮和糠醛在所有麦卢卡蜂蜜中存在且含量较高，与SAWSAN等[19]和BEITLICH等和[20]的报道一致，证实了邻甲氧基苯乙酮是鉴定麦卢卡蜂蜜的指标之一[21]，以此推测邻甲氧基苯乙酮和糠醛是麦卢卡蜂蜜的特征挥发性成分。

麦卢卡蜂蜜具有优越的非过氧化物抗菌活性，该特性主要与MGO和UMF的含量有关，MGO和UMF的含量越高，抗菌性越强。经过GC-MS分析，在所有MGO体系的麦卢卡蜂蜜共检出78种挥发性成分，包括酮类15种、醛类14种、醇类6种、萜烯类6种、酸类8种、酯类5种、芳香类3种、烷烃类6种、醚类1种和未知峰14种。其中，含量较高的化合物种类为酮类、醛类和醇类，3类物质占总挥发性含量的79.34%，酮类的含量占比最高，为53.06%。由图2可知，随着抗菌性的增强，麦卢卡蜂蜜中的挥发性成分种类发生了一定变化，酮类物质的含量逐渐升高，醛类、萜烯类和烷烃类物质的含量逐渐降低，因此推测，麦卢卡蜂蜜中的酮类物质可能与抗菌性有关。MGO体系的麦卢卡蜂蜜中主要的挥发性成分为邻甲氧基苯乙酮、茶香酮、糠醛、脱氢芳樟醇和苯甲醛，占总含量的62.34%。其中，邻甲氧基苯乙酮的含量最高，可达39.63%。随着抗菌性的增强，邻甲氧基苯乙酮、2-甲基苯并呋喃、2-甲氧基-苯酚和3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯的含量呈现逐渐增加的趋势，相反，茶香酮和1,4-二甲基茚满乙酸酯的含量呈递减的趋势。

通过GC-MS分析，在所有UMF体系的麦卢卡蜂蜜中共检测出76种挥发性成分，包括酮类17种、醛类14种、醇类5种、萜烯类7种、酸类7种、酯类3种、芳香类4种、烷烃类9种和未知峰10个。其中，含量较高的化合物种类为酮类、醛类和酯类，3类物质占总挥发性含量的74.53%，酮类的含量占比最高，为45.22%。由图2可以看出，随着抗菌性的增强，酮类物质和芳香类物质的含量逐渐升高，相反，酸类和醛类物质的含量逐渐降低。UMF体系麦卢卡蜂蜜中主要的挥发性成分为邻甲氧基苯乙酮、糠醛、3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯、苯甲醛和苯乙醛，占总含量的58.74%。其中，邻甲氧基苯乙酮的含量最高，可达39.40%。随着抗菌性的增强，邻甲氧基苯乙酮、2-乙酰-5-甲基呋喃、2-甲氧基-苯酚、2-甲基苯并呋喃的含量呈现逐渐增加的趋势。

a-MGO-550+;b-UMF-20+ 1-丙酮醇；2-糠醛；3-1-(2-呋喃基)-乙酮；4-苯甲醛；5-顺式芳樟醇 氧化物；6-茶香酮；7-1-(2-羟基苯基)-乙酮；8-香桃木醛;9-邻甲氧基苯 乙酮；10-3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯；11-丁香酸甲酯图1 MGO-550+和UMF-20+麦卢 卡蜂蜜挥发性成分总离子流图Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in MGO-550+ and UMF-20+Manuka honeys

2.2 麦卢卡蜂蜜中挥发性物质与抗菌性相关性分析

通过对MGO和UMF体系的麦卢卡蜂蜜挥发性成分进行分析，如图3所示，随着麦卢卡蜂蜜抗菌性的增强，甲基乙二醛的含量呈现整体增加的趋势，与已有报道一致[14]。进一步分析发现,随着抗菌性的增加，MGO和UMF体系的麦卢卡蜂蜜挥发性成分中邻甲氧基苯乙酮、2-甲基苯并呋喃、2-甲氧基-苯酚和2-乙酰-5-甲基呋喃也均呈现逐渐递增的趋势。BEITLICH等[20]研究发现邻甲氧基苯乙酮、2-甲基苯并呋喃为麦卢卡蜂蜜中主要挥发性成分，因此，除了甲基乙二醛外，推测邻甲氧基苯乙酮、2-甲基苯并呋喃、2-甲氧基-苯酚和2-乙酰-5-甲基呋喃可以作为麦卢卡蜂蜜抗菌性的指标。综上，通过对麦卢卡蜂蜜中挥发性成分的测定和分析，发现了与抗菌性相关的挥发性物质，为麦卢卡蜂蜜抗菌性的研究提供一定的参考。

表2 MGO体系不同抗菌级别麦卢卡蜂蜜中挥发性成分的相对含量 单位：%

续表2

表3 UMF体系不同抗菌级别麦卢卡蜂蜜中挥发性成分的相对含量 单位：%

续表3

续表3

图2 不同体系麦卢卡蜂蜜挥发性成分种类Fig.2 Volatile compounds sorts of Manuka honeys

a-MGO体系；b-UMF体系 1-邻甲氧基苯丙酮; 2-2-甲基苯并呋喃; 3-2-甲氧基苯酚; 4-2-乙酰-5甲基呋喃; 5-甲基乙二醛图3 不同体系麦卢卡蜂蜜中挥发性物质与抗菌性相关性Fig.3 The relativity of volatile compounds and antibacterial property in manuka honeys

3 结论

利用顶空固相微萃取气质联用技术，分别对MGO和UMF体系的麦卢卡蜂蜜挥发性成分进行测定，在10批麦卢卡蜂蜜中共检测出100种物质，其中含量最多的为酮类和醛类物质。邻甲氧基苯乙酮和糠醛是麦卢卡蜂蜜中主要的挥发性成分。通过对比分析，发现甲基乙二醛、邻甲氧基苯乙酮、2-甲基苯并呋喃、2-甲氧基-苯酚和2-乙酰-5-甲基呋喃与抗菌性呈现一定的相关性，随着抗菌性的增强，5种挥发性成分呈现递增的趋势。通过对麦卢卡蜂蜜中挥发性成分的测定和分析，发现了与抗菌性相关的挥发性物质，为麦卢卡蜂蜜抗菌性的研究提供一定的参考。