香竹中特殊香氣成分及甜味成分的研究

孫 嘏，岳永德，湯 鋒，呂 平

（國際竹藤中心，北京 100102）

香竹中特殊香氣成分及甜味成分的研究

孫 嘏，岳永德*，湯 鋒，呂 平

（國際竹藤中心，北京 100102）

研究了我國特殊制酒材料-香竹桿中的化學(xué)成分，通過氣質(zhì)聯(lián)用分析出1種特殊芳香性的化學(xué)成分α-石竹烯，同時(shí)分離制備出9種化合物，用核磁共振波譜儀進(jìn)行分析鑒定分別為葡萄糖、果糖、半乳糖，蔗糖，木糖，木二糖，半乳糖醛酸-葡萄糖-果糖組成的三糖，葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸。推測(cè)影響酒氣味變化的應(yīng)為α-石竹烯，影響其口感的應(yīng)為多糖類化合物。

多糖，α-石竹烯，香竹

Abstract：Chimonocalamus delicatus Hsueh et Yi stem was used to be a special liquor material in China.The chemical composition of Chimonocalamus delicatus Hsueh et Yi stem were studied by GC-MS，modern separate technology and NMR.α-caryophyllene had been identified by GC-MS.Nine compounds were separated by modern separate technology and identified the structures by NMR.The compounds were glucose，fructose，galactose，sucrose，xylose，xylan，galactose acid-glucose-fructose，glucose acid and galactose acid.Speculate that α-caryophyllene miht be influence the wine smell sweet and polysaccharides made the wine taste good.

Key words：polysaccharides；α-caryophyllene；Chimonocalamus delicatus Hsueh et Yi

香竹（Chimonocalamus delicatus Hsueh et Yi）屬于禾本科竹亞科香竹屬[1]，為我國竹類學(xué)家于1980年發(fā)現(xiàn)的珍稀竹類，現(xiàn)僅見于云南金平縣海拔1400～2000m山區(qū)，常與闊葉樹混生。由于其桿之節(jié)間空腔內(nèi)具淡黃色特殊芳香氣味的油脂，因此得名。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民，將酒注入香竹竹竿中封存三個(gè)月后，再將酒取出飲用，其酒有獨(dú)特的香味，并且入口綿甜，深受當(dāng)?shù)厝罕姎g迎，但究竟是什么引起其香味和口感的變化？是否食用安全？目前這方面的研究較少。本研究主要是對(duì)香竹竹桿中特殊的化學(xué)成分進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步開發(fā)香竹作為食品資源提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香竹竹種 采樣于云南金平縣，由西南林學(xué)院輝朝茂教授進(jìn)行品種鑒定，將香竹竹桿刨開，將其竹桿內(nèi)壁及其油層刮掉，收集稱量，得到100.4g；色譜甲醇、乙腈、正己烷 德國Merck公司；甲酸、甲酸胺 均為國產(chǎn)分析純。

核磁共振儀Bruker AV300 瑞士Bruker公司；液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent 1100Series、LC/MSD SL），氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent 6890/5973N） 美國安捷倫科技有限公司；Pall超純水制備儀 美國Pall公司；EYELA N-1000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 日本EYELA公司；多通道二維分離制備色譜儀 德國Sepiatec公司；THZ-C-1臺(tái)式恒溫振蕩器 太倉市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠。

1.2 樣品制備

1.2.1 樣品預(yù)處理 將收集到的100.4g竹桿內(nèi)壁，加入1000mL超純水按料液比1∶10浸泡加熱蒸餾6h，將浸提過后的原材料和浸提液分離，將原材料加入100mL正己烷，密封浸泡48h，抽取1mL，加入正己烷定容到1000mL容量瓶，抽取1mL進(jìn)行氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用分析。

將浸提液在40℃水浴鍋減壓濃縮，濃縮到100mL，加入150mL無水乙醇醇沉，過濾，得到醇沉物，將醇沉物溶解于100mL 20%的甲酸水溶液，30℃恒溫水浴搖床12h，濃縮稱重461mg。

選用二維分離制備儀中C4反相色譜柱，活性炭色譜柱，陽離子交換樹脂柱，陰離子交換柱，用pH3的甲酸水溶液，甲酸-甲酸胺緩沖液（pH3，0.01mol/L甲酸胺），配合乙腈甲醇反復(fù)梯度洗脫，分離得到化合物1：11mg、化合物2：30mg、化合物3：15mg、化合物4：7mg、化合物5：60mg、化合物6：5mg、化合物7：21mg、化合物8：17mg、化合物9：29mg。

1.2.2 質(zhì)譜條件 檢測(cè)色譜條件：色譜柱DB-1（0.25mm×30m×0.25μm）；載氣為高純He；載氣流速1mL·min-1；進(jìn)樣量1μL；溶劑延遲4min；進(jìn)樣口溫度200℃；程序升溫，起始溫度為40℃，保持1min，然后以5℃/min，升至100℃，保持5min，再以5℃/min，升至210℃，保持10min。

檢測(cè)質(zhì)譜條件：EI源電子能量70eV；離子源溫度：230°C；質(zhì)量掃描范圍：40～80u。

分離與鑒定：所得質(zhì)譜圖譜主要利用NIST2002（標(biāo)準(zhǔn)圖譜）進(jìn)行檢索，參考檢索數(shù)據(jù)匹配度，并對(duì)全部結(jié)果進(jìn)行人工核對(duì)和補(bǔ)充檢索，根據(jù)質(zhì)譜圖掃描識(shí)別色譜柱上不同保留質(zhì)譜峰的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)柱流失和環(huán)境產(chǎn)生的雜質(zhì)峰進(jìn)行人工篩選和排除，確定各成分[2]。

1.2.3 核磁條件

a.氫譜（1H NMR）：脈沖程序（PULPROG）：zg；馳豫延遲（D1）：2.0s；采樣通道1H高功率90°脈寬，（P1）：4.00 usec；

b.碳譜（13C NMR）：脈沖程序（PULPROG）：zgdc；馳豫延遲（D1）：2.0s；采樣通道1H高功率90°脈寬，（P1）：3.00usec；

c.質(zhì)子檢測(cè)的異核單量子相干譜（（1H-detected）heteronuclear single-quantum coherence HSQC）：脈沖程序（PULPROG）：hsqcetgp；馳豫延遲（D1）：2.0s；采樣通道1H高功率90°脈寬，（P1）：7.40usec；

d.質(zhì)子檢測(cè)的遠(yuǎn)程1H-13C異核相關(guān)譜（（1H-detected）heteronuclearmultiple-bond correlation HMBC）：脈沖程序（PULPROG）：hmbcgplpndqf；馳豫延遲（D1）：1.5s；采樣通道1H高功率90°，脈寬（P1）：7.40usec；

e.不失真地極化轉(zhuǎn)移增強(qiáng)法[3]（Distortionless enhancement by polarization transfer，DEPT） a）DEPT90°：脈沖程序（PULPROG）：dept90；馳豫延遲（D1）：2.0s；采樣通道1H高功率90°脈寬（P1）：6.70usec；b）DEPT90°：脈沖程序（PULPROG）：dept135；馳豫延遲（D1）：2.0s；采樣通道1H高功率90°，脈寬（P1）：6.70usec；

化合物1、2、3、4、6、7、8、9，選用D2O溶解，化合物5選用DMSO溶解。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣質(zhì)（GC-MS）聯(lián)用分析結(jié)果

正己烷浸泡液的總離子流色譜圖見圖1。GC-MS聯(lián)用技術(shù)對(duì)其正己烷浸泡液進(jìn)行分離分析，共獲得1個(gè)色譜峰。通過譜庫檢索及文獻(xiàn)查閱，匹配度98%，初步鑒定了該化合物為α-石竹烯。

2.2 分離單體化合物鑒定結(jié)果

化合物1：白色粉末，分子量：180.1，從碳譜中可以看出主要有6個(gè)碳，其化學(xué)位移從低場(chǎng)到高場(chǎng)分別是97.5（CH），76.2（CH），74.0（CH），73.1（CH），70.2（CH），62.1（CH2），氫譜的化學(xué)位移分別為是4.63（s，1H），4.20（dd，1H），3.72（d，2H），3.67（s，1H），3.59（d，1H），3.48（d，1H）。根據(jù)DEPT譜，62.1ppm為一個(gè)亞甲基，可以初步推斷該化合物為六碳糖，在氫譜中端基碳的化學(xué)位移在4.63ppm，與分析化學(xué)手冊(cè)核磁分冊(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)[4]，可以推斷該化合物為β-半乳糖（圖2）。由于半乳糖在水溶液中主要是以吡喃式構(gòu)型含氧環(huán)存在，為α和β兩種構(gòu)型的衡態(tài)混合物，從核磁數(shù)據(jù)中可以看出主要以β-半乳糖的形式存在。

圖1 正己烷萃取物的GC-MS總離子流圖Fig.1 TIC chromatogram of solution of Hexane

化合物2：白色粉末，分子量518.3，從碳譜中可以看出有18個(gè)碳，其碳譜數(shù)據(jù)為：106.3（C），78.27（CH），75.38（CH），83.5（CH），63.5（CH2），62.9（CH2），94.9（CH），72.49（CH），73.8（CH），70.4（CH），72.0（CH），66.7（CH2），98.7（CH），72.4（CH），75.2（CH），72.2（CH），77.3（CH），173.9（C），在氫譜中，其數(shù)據(jù)為：4.23（d，1H），4.07（d，1H），3.89（dd，1H），3.68（dd，2H），3.82（m，2H），5.42（d，1H），3.54（s，1H），3.77（dd，1H），3.49（d，1H），3.67（m，1H），3.59（d，2H），4.64（d，1H），4.11（s，1H），3.607（dd，1H），3.481（d，1H），3.750（dd，2H），化學(xué)位移在低場(chǎng)173.9ppm處有一個(gè)碳，說明含有一個(gè)羧基，化學(xué)位移主要集中在110～60ppm之間，可以推斷出該化合物為一個(gè)三糖，并有一個(gè)糖醛酸，根據(jù)糖分子中C-1羥基甲基化后，使C-1的δ值向低場(chǎng)位移7.4ppm，可以推斷98.7ppm應(yīng)為半乳糖的端基碳，且半乳糖的C-1與其他糖連接。106.3ppm可以推斷三糖中應(yīng)含有一個(gè)β-果糖，從94.9ppm的化學(xué)位移可以推斷應(yīng)為最后一個(gè)糖的C-1，該碳對(duì)應(yīng)的氫耦合常數(shù)為7.2Hz[5]，所以推斷該糖為α-葡萄糖，且C-1上的羥基脫水，與其他糖連接。根據(jù)DEPT譜中66.7ppm的峰為亞甲基，在HMBC譜中與其對(duì)應(yīng)的H，與98.7ppm的碳有相關(guān)點(diǎn)，可以推斷該α-葡萄糖的C-6與半乳糖的C-1為兩個(gè)糖的鏈接點(diǎn)。在HMBC譜中，羧基碳106.3ppm與氫譜中3.75ppm的氫有相關(guān)性，推斷應(yīng)為半乳糖醛酸。推測(cè)化合物結(jié)構(gòu)為β-半乳糖醛酸-α-葡萄糖-β-果糖（圖2）。

化合物3：白色粉末，分子量150，其碳譜的高場(chǎng)區(qū)主要有5個(gè)碳信號(hào)，為5碳糖，其數(shù)據(jù)分別為：97.6（CH），75.0（CH），76.8（CH），70.2（CH），66.3（CH2），氫譜數(shù)據(jù)分別為4.65（d，1H），3.23（d，1H），3.41（dd，1H），3.60（d，1H），3.92、3.32（2H），端基氫信號(hào)為4.65ppm，可以初步推斷為β-木糖或α-阿拉伯糖，在糖的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象中，凡是H-2’為α健的糖，當(dāng)與苷元形成β-苷鍵，其H-1’與H-2’為αα耦合系統(tǒng)[6]，J=6-9Hz，并呈現(xiàn)一個(gè)二重峰，從氫譜中可以看出，其耦合常數(shù)為7.4，其C1’上的α鍵H與C2’上的α鍵H之間的夾角Φ180°應(yīng)為β-D構(gòu)型，并在C-3的化學(xué)位移76.8ppm，可以證實(shí)為β-木糖（圖2）。

化合物4：白色粉末，分子量194.3，從碳譜中可以看出有6個(gè)碳，并有一個(gè)羧基碳，其化學(xué)位移分別為173.8（C），96.7（CH），76.2（CH），75.4（CH），73.6（CH），70.0（CH），可以推斷為亞甲基氧化成羧酸的6碳糖類結(jié)構(gòu)，端基碳為96.7ppm，對(duì)應(yīng)氫譜的化學(xué)位移為5.42ppm，耦合常數(shù)J1，2=7.8Hz[5]，說明該化合物應(yīng)為β-葡萄糖醛酸（圖2）。

化合物5：白色粉末，分子量180.5，從碳譜中可以看出有明顯12個(gè)峰，與分子量差距較大，可以推斷該糖在水溶液中主要為α和β兩種構(gòu)型的衡態(tài)混合物，且比例接近，其碳譜：106.0（C），103.9（C），84.8（CH），83.7（CH），82.7（CH），77.7（CH），77.5（CH），77.2（CH），65.6（CH2），64.8（CH2），64.8（CH2），62.9（CH2），低 場(chǎng)區(qū)的化學(xué)位移分別有兩個(gè)端基碳106.0ppm和103.9ppm，DEPT譜中為季碳，且65～60ppm范圍內(nèi)有4個(gè)亞甲基峰出現(xiàn)，即可以推斷該糖在水溶液中主要呋喃環(huán)氧環(huán)存在，初步推測(cè)該化合物為果糖，且為α和β兩種構(gòu)型且比例接近的衡態(tài)呋喃型果糖（圖2）。

化合物6：白色粉末，分子量180.2，從碳譜中可以看出有明顯主要有6個(gè)碳，其化學(xué)位移分別為96.4（CH），76.6（CH），76.3（CH），74.7（CH），70.2（CH），61.5（CH2），氫譜的化學(xué)位移：5.48（d，1H），耦合常數(shù)J1，2=7.8Hz，3.57（d，2H），3.76（t，3H），3.47（d，3H），3.85（d，2H），3.82（d，2H），根據(jù)分析化學(xué)手冊(cè)核磁分冊(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)[4]，推測(cè)該化合物為β-葡萄糖（圖2）。

化合物7：白色粉末，分子量282.4，從碳譜中可以看出，該化合物有10個(gè)碳，化學(xué)位移分別是：102.8（CH），73.76（CH），76.67（CH），70.21（CH），66.2（CH2），97.53（CH），74.93（CH），75.02（CH），77.49（CH），64.1（CH2），在Dept譜中，有2個(gè)亞甲基，且分別為66.2ppm，64.1ppm，可以判斷該亞甲基在環(huán)內(nèi)，且端基碳102.8ppm和97.5ppm，推斷應(yīng)為兩個(gè)糖，其氫譜為4.36（d，1H），3.26（d，1H），3.54（dd，1H），3.60（m，1H），3.35、4.00（m，2H），4.68（d，1H），3.29（d，1H），3.41（t，1H），3.77（m，1H），3.74、3.04（m，2H），J1，2耦合常數(shù)為7.4，可以判斷為兩個(gè)木糖組成的木二糖，通過HMBC譜確證為1’和4位連接（圖2）。

化合物8：白色粉末，分子量194.2，從碳譜中可以看出有6個(gè)碳，并有一個(gè)羧基碳，其化學(xué)位移分別為173.2（C），97.9（CH），77.1（CH），75.2（CH），72.9（CH），72.1（CH），氫譜為：4.65（s，1H），4.23（d，1H），3.60（d，1H），3.48（dd，1H），3.70（d，1H），8.40（s，1-OH）端基氫的化學(xué)位移為4.65ppm，說明該化合物應(yīng)為β-半乳糖醛酸（圖2）。

化合物9：白色粉末，分子量342.5，從碳譜中可以看出12個(gè)碳，氫譜中看到有14個(gè)氫，推斷分子式為C12H22O11，碳譜的化學(xué)位移：95.0（CH），73.9（CH），75.4（CH），72.1（CH），75.2（CH），63.0（CH2），106.5（C），79.2（CH），76.8（CH），84.2（CH），64.2（CH2），65.2（CH2），氫譜為：5.42（d，1H），3.56（d，1H），3.76（t，1H），3.47（dd，1H），3.85（d，1H），3.82（d，2H），4.22（d，1H），4.05（t，1H），3.89（dd，1H），3.68（d，2H），3.82（d，2H），推測(cè)有兩個(gè)糖組成，碳譜中端基碳為106.5ppm，且含有3個(gè)亞甲基，可以判斷該化合物應(yīng)該有1個(gè)果糖，另一個(gè)端基碳95.0ppm對(duì)應(yīng)的氫的化學(xué)位移為5.42ppm，可以推測(cè)化合物含有α-葡萄糖，葡萄糖J1，2耦合常數(shù)為3.8Hz，推斷化合物為蔗糖（圖2）。

圖2 化合物1～9的結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structures of compound 1～9

3 結(jié)論

該研究證明，香竹竹桿中的主要化學(xué)成分為特殊揮發(fā)性氣味的α-石竹烯和多糖。多糖經(jīng)過酸解后，得到多種單糖、雙糖，經(jīng)過核磁鑒定為葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、木糖等多種糖類成分，可以初步推斷香竹竹桿中的多糖成分應(yīng)為β-半乳糖-α-葡萄糖-β-果糖組成的多糖和木聚糖[7-9]。

從香竹竹桿中分離得到的多糖和α-石竹烯，證實(shí)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民將酒注入香竹桿中封存三個(gè)月后取出飲用，入口綿甜應(yīng)是因?yàn)橛坞x的果糖和蔗糖增加了其酒中的甜度，α-石竹烯增加了酒的特殊香氣。

綜上可見，香竹竹桿具有潛在的巨大食品開發(fā)價(jià)值。我國竹類資源豐富，竹子除作為食用筍之外，還有很多有待開發(fā)的食用價(jià)值，如何發(fā)現(xiàn)竹子更好的食用價(jià)值并與食品工業(yè)方面相結(jié)合有待進(jìn)一步的研究。

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Study on special aroma and sweet taste compositions in stem of Chimonocalamus delicatus Hsueh et Yi

SUN Jia，YUE Yong-de*，TANG Feng，LV Ping
（Internation centre for Bamboo and Rattan，Beijing 100102，China）

TS201.2

A

1002-0306（2012）14-0145-04

2011-11-30 *通訊聯(lián)系人

孫嘏（1981-），男，博士后，研究方向：林產(chǎn)化工，天然產(chǎn)物化學(xué)。

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD23B03）。