基于刺之多寡藤椒品系的果实挥发性成分比较分析

王丽华，甘 君，陈善波，王 莎，金银春，杨柳璐，罗德智，罗成荣，陈 刘，杨晓蓉，吴 斌

（1.四川省林业科学研究院，四川 成都 610081；2.四川省花椒工程技术研究中心，四川 成都 610081；3.邻水县万峰山国有林场，四川 邻水 635303；4.丹棱县旺源农业发展有限公司，四川 丹棱 620200）

藤椒为芸香科（Rutaceae）花椒属（Zanthoxylum）竹叶花椒（Zanthoxylum armatumDC.）中的栽培品种，是集香料、调料、油料、医用等为一体的特色经济林树种。藤椒具有口味清爽、香味浓郁、麻味绵长、回味不苦等特点，作为花椒中的一枝新秀，比青花椒更受川菜的青睐，其系列产品逐渐被更多的食客接受和喜爱[1-4]。同时，藤椒还具有抗菌、消炎、镇痛等作用，现广泛用于中医药的研究和产品开发，具有广阔的发展前景[5-9]。

目前，生产中广泛栽培的常规藤椒为实生多刺品种，其主干、枝条及叶片均密生皮刺，皮刺的特殊性导致其果实采摘主要依靠人工，费时费力劳动强度大，且容易扎伤，而花椒机械化采摘技术目前在生产中应用尚不成熟，导致藤椒种植比较效益相对较低，阻碍了产业发展，影响了椒农的种植积极性。因此，培育少刺藤椒新材料成为解决果实采收难、采摘成本高等突出生产问题的主要途径之一。项目组通过多年的持续研究，培育出了叶片及叶轴均为无刺，枝条皮刺小、数量少、刺间距大，且丰产的少刺藤椒优良品系[3]。

挥发性化学成分是植物体内的次生代谢物，为多种类型化合物的总称，又称为挥发油，在楠木、西南桦、龙脑樟、花椒等树种中研究较多[10-14]。挥发油是藤椒重要的生物活性组分之一，也是藤椒果实香气和特殊风味的主要成分来源[7]。近年来，国内对于无刺或少刺花椒的研究主要集中在种质资源收集与利用、栽培与繁育等方面[15-18]，对常规藤椒在果实挥发油含量、酰胺类物质组分等方面已开展了相关研究[19-21]，但对于少刺藤椒品系果实挥发性成分的研究未见报道。本研究采用GC-MS对少刺藤椒优良品系鲜椒果实挥发性物质进行定性、定量分析，揭示基于刺的多寡不同品系藤椒在果实挥发油含量、挥发性主要成分及其相对含量方面的差异，为少刺藤椒新品种的创制及应用推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为商品成熟期（6月下旬—7月上旬）的藤椒新鲜果实，所有样品均采自于绵阳市盐亭县，YTCJ1和YTCJ2为选育的少刺藤椒优良品系，CK为常规藤椒（多刺）。藤椒鲜果采集后，加冰袋放入泡沫盒中带回实验室。

1.2 仪器和试剂

HP 6890/5973 GC-MS色谱-质谱联用仪，美国惠普科技有限公司；水蒸气蒸馏装置（包括电热煲、三口圆底烧瓶、搅拌器、铁架台、温度计、磨口锥形烧瓶、牛角塞、25 mL直型冷凝管等），蒸馏水，自备。

1.3 试验方法

挥发油含量采用水蒸气蒸馏法；挥发性成分及相对含量采用无水乙醇萃取、气质联用分析法，参照《化学试剂 气相色谱法通则标准》（GB/T 9722—2006）和《质谱分析方法通则》（GB/T 6041—2020）执行[22-23]。

1.3.1 挥发油含量测定

取100 g鲜藤椒果实（含种子），采用粉碎机打碎，放入三口圆底烧瓶内，再加入300 mL蒸馏水，置于水蒸气蒸馏装置中蒸馏1 h。锥形瓶收集的蒸馏出液体出现明显的分层，上层为无色透明的油相，下层为水相，用分液漏斗分离上层馏出液，待冷却至室温后，测定挥发油体积，精确至0.01 mL。

1.3.2 挥发性成分及相对含量测定

气相色谱条件：色谱柱为HP-5MS 5 % Phenyl Methyl Siloxane（30 m×0.25 mm×0.25 μm，100%聚乙二醇固定相）弹性石英毛细管柱；程序升温，起始柱温60 ℃，保持1 min，以6 ℃/min升至120 ℃；然后以10 ℃/min升温至280 ℃，保持10 min；FID检测器温度290 ℃，汽化室温度为270 ℃；载气为高纯氮气（纯度99.999%），载气流量为1.8 mL/min；进样口温度250 ℃，线速度31 cm/s，分流比25∶1。

质谱条件：EI离子源，离子源温度220 ℃，电子能量70 eV，扫描范围35～500 m/z。得到的质谱数据用NIST05版标准谱库自动检索和匹配，确定挥发油的化学成分。采用峰面积归一化法进行挥发性成分的定量分析，计算各组分在挥发油中的相对百分含量。

1.4 数据处理

利用Excel 2010软件对所得数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 挥发油含量比较

由表1可知，不同品系藤椒果实挥发油含量存在一定差异，挥发油含量范围为2.80～3.20 mL·100g-1，YTCJ1和YTCJ2挥发油含量均高于CK，挥发油含量提高14.28%。由此可见，选育的少刺藤椒优良品系在皮刺减少的情况下，果实总挥发油含量并未随之减少，具有比常规藤椒略高的挥发油含量。

表1 不同品系藤椒果实挥发油含量Table 1 Fruit volatile oil content in different strains of Z.armatum DC.

2.2 挥发性GC-MS总离子流图比较

藤椒果实挥发性成分总离子流图见图1～3。结果表明，3个不同品系藤椒果实挥发性成分出峰时间较为集中，主要集中在前32 min出峰，说明藤椒挥发油中沸点较低的成分占比较大，这也为藤椒风味物质系列产品的合理开发利用提供了研究基础。

图1 YTCJ1挥发性成分GC-MS总离子流图Fig.1 GC-MS total ion flow diagram of volatile components in YTCJ1

图2 YTCJ2挥发性成分GC-MS总离子流图Fig.2 GC-MS total ion flow diagram of volatile components in YTCJ2

图3 CK挥发性成分GC-MS总离子流图Fig.3 GC-MS total ion flow diagram of volatile components in CK

2.3 挥发性成分分析

少刺藤椒和常规藤椒果实挥发性成分及相对含量见表2。不同品系藤椒鉴定出的成分峰面积之和均占其挥发性成分总峰面积的99.99%以上，3个品系的藤椒共鉴定出54种成分，其中：YTCJ1鉴定出挥发性成分49种，相对含量大于1.00%的挥发性物质有12种，按相对含量从高到低依次为芳樟醇（35.41%）、柠檬烯（18.34%）、侧柏烯（12.33%）、月桂烯（4.30%）、奎宁酸（3.93%）、泡桐素（3.00%）、亚油酸乙酯（2.18%）、亚麻酸乙酯（2.06%）、硼酸（1.78%）、α-亚麻酸（1.72%）、大根香叶烯（1.71%）、苦味素（1.94%）；YTCJ2鉴定出挥发性成分33种，相对含量大于1.00%的挥发性成分有12种，按相对含量从高到低依次为芳樟醇（24.76%）、桉油精（17.88%）、侧柏烯（14.71%）、柠檬烯（14.06%）、α-松油醇（4.39%）、月桂烯（3.23%）、硼酸（2.53%）、α-蒎烯（2.06%）、亚油酸乙酯（2.04%）、亚麻酸乙酯（1.95%）、苦味素（1.85%）、α-亚麻酸（1.17%）；CK鉴定出挥发性成分41种，相对含量大于1.00%的挥发性成分有12种，按相对含量从高到低依次为芳樟醇（33.64%）、柠檬烯（14.19%）、侧柏烯（12.00%）、1,8-桉叶素（9.86%）、月桂烯（3.36%）、奎宁酸（2.81%）、亚麻酸乙酯（2.35%）、亚油酸乙酯（2.32%）、硼酸（1.82%）、苦味素（1.71%）、α-亚麻酸（1.5%）、大根香叶烯（1.29%）。由此可见，YTCJ1挥发性成分中的芳樟醇、柠檬烯、侧柏烯和月桂烯相对含量均高于CK，比CK分别提高5.26%、29.24%、2.75%和27.98%；YTCJ2挥发性成分中的桉油精为特有物质，为17.88%。

表2 3个不同品系藤椒果实挥发性成分及其相对含量†Table 2 Volatile composition and relative content in three different strains fruit of Z.armatum DC.

续表2Continuation of table 2

3个不同品系藤椒果实鉴定出共有挥发性成分27种，主要为醇类和烯烃类化合物，分别为α-崖柏烯（0.17%～0.22%）、α-蒎烯（0.44%～2.06%）、侧柏烯（12.00%～14.71%）、β-蒎烯（0.49%～0.80%）、月桂烯（3.23%～4.30%）、柠檬烯（14.06%～18.34%）、β-罗勒烯（0.44%～0.91%）、反式香桧烯水合物（0.63%～0.65%）、芳樟醇（24.76%～35.41%）、十六十八醇（0.15%～0.36%）、桃金娘醇（0.13%～0.52%）、α-松油醇（0.35%～4.39%）、β-石竹烯（0.30%～0.82%）、大根香叶烯（0.98%～1.71%）、二环大根香叶烯（0.36%～0.84%）、波旁醇（0.14%～0.32%）、奎宁酸（0.57%～2.81%）、棕榈酸（0.11%～0.38%）、9-十六碳烯酸乙酯（0.12%～0.33%）、棕榈酸乙酯（0.21%～0.44%）、油酸（0.25%～0.29%）、植醇（0.74%～0.84%）、α-亚麻酸（1.17%～1.72%）、亚油酸乙酯（2.04%～2.32%）、亚麻酸乙酯（1.95%～2.35%）、硼酸（1.78%～2.53%）、苦味素（1.71%～1.94%）。共有成分中，各成分间的相对含量差异较大，其中芳樟醇、柠檬烯和侧柏烯这3种共有成分的峰面积之和分别占YTCJ1、YTCJ2和CK挥发性成分总峰面积的66.08%、53.53%和59.83%，均达到其总峰面积的一半以上，进一步说明了芳樟醇、柠檬烯和侧柏烯是藤椒果实的主要挥发性成分。

鉴定出的54种藤椒果实挥发性化学成分，包括醇类、烯烃类、羧酸类、酮类、醛类和木脂素类等化合物，不同品系藤椒果实挥发性成分及含量差异较大。与CK相比，YTCJ1鉴定出9种特有化学成分，分别为泡桐素（3.00%）、芝麻素（0.31%）、N-甲基-L-脯氨酸（0.26%）、α-异松油烯（0.16%）、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚（0.13%）、双环烯（0.12%）、薄荷酮（0.09%）、香茅醇（0.06%）和榄香醇（0.06%），9种成分的峰面积之和占YTCJ1挥发性成分总峰面积的4.19%；YTCJ2鉴定出2种特有化学成分，分别为桉油精（17.88%）、水菖蒲烯（0.40%），2种成分的峰面积之和占YTCJ2挥发性成分总峰面积的18.28%；CK鉴定出1,8-桉叶素（9.86%）1种特有化学成分。

3 结 论

1）本研究通过对不同品系藤椒鲜果果实挥发油含量分析，结果表明，少刺藤椒YTCJ1和YTCJ2的挥发油含量均为3.20 mL·100g-1，比CK提高14.28%。对以挥发油含量作为品质评判标准的藤椒来说，选育出的少刺藤椒优良品系在皮刺减少的情况下，果实总挥发油含量并未随之减少，具有比常规藤椒略高的挥发油含量，具有推广的物质基础。

2）3个品系藤椒挥发性成分总离子流出峰时间主要集中在前32 min，说明藤椒挥发油中沸点较低的成分占比较大。

3）3个品系的藤椒共鉴定出54种挥发性成分，其中YTCJ1鉴定出49种，YTCJ2鉴定出33种，CK鉴定出41种，三者相对含量大于1.00%的挥发性成分均为12种；3个品系的藤椒鉴定出共有成分27种，主要为醇类、烯烃类等化合物，其中芳樟醇、柠檬烯、侧柏烯3种成分的峰面积之和分别占YTCJ1、YTCJ2和CK挥发油成分总峰面积的66.08%、53.53%和59.83%，是藤椒果实挥发性物质的主要成分。

4）YTCJ1鉴定出9种特有化学成分，分别为泡桐素（3.00%）、芝麻素（0.31%）、N-甲基-L-脯氨酸（0.26%）、α-异松油烯（0.16%）、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚（0.13%）、双环烯（0.12%）、薄荷酮（0.09%）、香茅醇（0.06%）和榄香醇（0.06%），9种成分的峰面积之和占YTCJ1挥发性成分总峰面积的4.19%；YTCJ2鉴定出2种特有化学成分，分别为桉油精（17.88%）、水菖蒲烯（0.40%），2种成分的峰面积之和占YTCJ2挥发性成分总峰面积的18.28%；CK鉴定出1,8-桉叶素（9.86%）1种特有化学成分。

4 讨 论

花椒作为香辛植物，含有包括挥发油、酰胺类物质、生物碱、香豆素和脂肪酸等多种风味成分，体现其“香”味的成分主要为挥发油[24-27]。挥发油含量是评价花椒内在品质的重要指标之一，在花椒产品分级和销售中具有重要作用。藤椒因其特殊的麻香味在竹叶花椒中独树一帜，以鲜藤椒为原材料生产的保鲜藤椒、藤椒油及藤椒风味零食等产品广受市场青睐，因此，挥发油含量的高低直接影响藤椒品质、风味及生产成本。赵志峰等[19]通过对藤椒挥发性成分分析，挥发性成分总离子流图的出峰时间主要在前34 min，共鉴定出主要化学成分有27种，其中主要成分为芳樟醇（52.17%）、柠檬烯（18.87%）、桧烯（11.88%）、月桂烯（3.88%）、大根香叶烯（1.26%）和β-石竹烯（1.17%）。祝磊等[21]通过对不同形态商品藤椒挥发性成分分析，结果表明，鲜藤椒风味最佳，保鲜藤椒次之，干藤椒再次之，褐变藤椒最差，4种藤椒挥发性成分总离子流图的出峰时间主要集中在前30 min，共鉴定出42种化合物，主要为芳樟醇、柠檬烯、桧烯、β-水芹烯等烯烃类与醇类化合物，且以芳樟醇含量最高。本研究藤椒果实挥发性成分以芳樟醇、柠檬烯为主，且芳樟醇相对含量最高，与上述研究结果一致，也与竹叶花椒[28]的相关研究结果近似。本研究芳樟醇相对含量、主要挥发性成分种类及含量与前人研究结果存在一定差异，这可能与藤椒品种特性、生长环境、栽培管理方式以及挥发性成分提取方法有关。蒋燕等[29]采用不同方法提取冷榨藤椒油树脂发现，以超声波辅助提取得到的成分种类最多，其特征风味成分的相对含量也最高（柠檬烯4.52%，芳樟醇63.07%），水浴次之，微波提取的成分种类及相对含量均最低。胡强等[30]采用顶空-气相色谱-质谱法对两种生产工艺藤椒油产品的挥发性成分进行分析，传统油浸法提取的藤椒油产品中特有挥发性成分有6种，超临界-CO2-萃取法提取的藤椒油产品特有的挥发性成分有11种。

芳樟醇、柠檬烯、侧柏烯和月桂烯均属于单萜类化合物，其中芳樟醇是花椒中重要的香味物质之一，具有浓青带甜的木青气息、花香、木香、果香，香气柔和、清扬透发，柠檬烯具有果香、有类似柠檬的香味，侧柏烯具有木香的特点，月桂烯具有蜡香、青香、木香、果香等香味[31]。本研究中，不同品系藤椒果实挥发性成分及相对含量差异较大，YTCJ1挥发性成分中芳樟醇、柠檬烯、侧柏烯和月桂烯相对含量较CK分别提高5.26%、29.24%、2.75%和27.98%，且鉴定出9种特有化学成分。桉油精属于单萜类化合物，味辛冷，有与樟脑相似的气味，具有解热、消炎、抗菌、镇痛等作用，YTCJ2鉴定出2种特有化学成分且桉油精含量高达17.88%。本研究发现少刺藤椒果实挥发性成分的种类和含量与常规藤椒存在一定差异，这可能与品种特性、不同砧木多次嫁接的种质创制方法有关，下一步将扩大筛选范围对不同区域、不同砧穗组合藤椒果实挥发性成分种类及含量进行研究。同时，基于已选育出的2个少刺藤椒品系的挥发油成分种类及含量，也为下一步以藤椒风味物质衍生产品研发为目标的藤椒定向选育及培育提供方向。