海南黑、白胡椒有效成分的檢測及其分析

陳曉龍，陳光靜，柳中，闞建全*

(1.西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏重點實驗室，重慶 400715)

海南黑、白胡椒有效成分的檢測及其分析

陳曉龍1,2，陳光靜1,2，柳中1,2，闞建全1,2*

(1.西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏重點實驗室，重慶 400715)

文章對海南黑、白胡椒的基本成分進行測定分析，并在此基礎(chǔ)上采用固相微萃取法(SPME)對揮發(fā)油中香氣物質(zhì)進行提取，經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)對其香氣成分進行分析、鑒定，為海南黑胡椒、白胡椒的進一步加工提供實驗數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)海南白胡椒的水分、胡椒堿含量高于黑胡椒，但其總灰分、酸不溶性灰分、水不溶性灰分、醇溶抽提物、不揮發(fā)性乙醚抽提物、冷水可溶性抽提物、胡椒油樹脂低于黑胡椒。白胡椒的香氣成分主要是石竹烯(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)-環(huán)己烯(9.37%)、異蘭烯(6.60%)、D-檸檬烯(5.50%)等59種化合物，占整個峰面積的90.20%，黑胡椒的香氣成分主要是D-檸檬烯(18.04%)、3-蒈烯(13.82%)、石竹烯(12.98%)、6,6-二甲基-2-亞甲基-雙環(huán)[3.1.1]庚烷(10.73%)等36種化合物，占整個峰面積的93.07%。

胡椒；固相微萃取法；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)

胡椒(Pipernigrum)又名浮椒，屬胡椒科、胡椒屬多年生常綠熱帶藤本植物，原產(chǎn)地印度，在我國的海南種植面積最大，是世界重要的香辛料之一[1]。胡椒可分為白胡椒和黑胡椒，果實呈暗綠色時采收并曬干的為黑胡椒；果實變紅時采收并經(jīng)水浸，擦去果肉，曬干的為白胡椒[2]。胡椒不僅可以作為調(diào)味品，而且還具有降血脂[3]、抗腫瘤[4,5]、抗抑郁[6-8]、抗驚厥[9,10]、免疫調(diào)節(jié)等作用[11]，可初加工成胡椒粉、胡椒粒等初級產(chǎn)品，也可深加工成胡椒油、胡椒油樹脂、胡椒膠囊等系列產(chǎn)品。目前，國內(nèi)外的學(xué)者對胡椒果實、莖、葉和根的揮發(fā)油以及胡椒堿有所報道，但對其有效成分組成分析研究較少。Larson[12]研究發(fā)現(xiàn)胡椒揮發(fā)油中的香氣物質(zhì)，主要有胡椒烯、β-蒎烯、石竹烯、α-水茴香萜、胡椒醛、檸檬萜、水芹烯等一些不同結(jié)構(gòu)的倍半萜和單萜類化合物。

本實驗按GB/T 12729對海南黑、白胡椒的酸不溶性灰分、總灰分、水不溶性灰分、水分、醇溶抽提物、不揮發(fā)性乙醚抽提物、冷水可溶性抽提物等基本成分進行了檢測分析，并采用索氏萃取法、有機溶劑萃取法對其胡椒油樹脂和胡椒堿含量進行了測定分析。并利用固相微萃取(SPME)結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對其揮發(fā)油中主要的香氣物質(zhì)進行分析、鑒定，為海南黑胡椒、白胡椒的進一步深加工提供實驗數(shù)據(jù)。

1 試劑與方法

1.1 試劑與儀器

海南黑、白胡椒：海南?？谑挟a(chǎn)，購于海南糖酒集團；乙醇(95%)、無水乙醇、甲醇、乙醚、無水硫酸鈉等：均為分析純，成都市科龍化工廠。

電子恒溫電熱套(98-1-B) 天津市泰斯特儀器有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH-6) 金壇市富華儀器有限公司；電子天平(JA2004)、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9140A) 上海精密科學(xué)儀器廠；高效氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS-QP2010) 日本島津公司，其他均為實驗室常用儀器。

1.2 試驗方法

1.2.1 海南黑胡椒、白胡椒化學(xué)成分分析

按GB/T 12729對海南黑、白胡椒的水不溶性灰分、酸不溶性灰分、總灰分、水分、醇溶抽提物、不揮發(fā)性乙醚抽提物、冷水可溶性抽提物等進行檢測分析。

水分的測定：參照(GB/T 12729.7-2008)蒸餾法稱取胡椒粉0.2 g，精確至0.001 g，置于水分測定器燒瓶中進行胡椒水分含量測定。

總灰分的測定：參照(GB/T 12729.7-2008)550 ℃灼燒法稱取胡椒粉2.5 g，精確至0.001 g，在(550±25) ℃條件下進行胡椒總灰分含量測定。

水不溶性灰分的測定：參照(GB/T 12729.7-2008) 550 ℃灼燒過濾法測定胡椒的水不溶性灰分含量。

酸不溶性灰分的測定：參照(GB/T 12729.7-2008) 550 ℃灼燒鹽酸處理法在盛有總灰分的坩堝中加入鹽酸溶液20 mL進行胡椒的酸不溶性灰分含量測定。

醇溶抽提物的測定：參照(GB/T 12729.7-2008)乙醇抽提法稱取2 g試樣，精確至0.001 g，用乙醇溶解后進行胡椒的醇溶抽提物含量測定。

冷水可溶性抽提物的測定：參照(GB/T 12729.7-2008)冷水抽提法測定胡椒的冷水可溶性抽提物含量。

不揮發(fā)性乙醚抽提物的測定：參照(GB/T 12729.7-2008)乙醚抽提法測定胡椒中的不揮發(fā)性乙醚抽提物。

1.2.2 胡椒油樹脂的分離提取

采用索氏萃取法提取胡椒油樹脂，先將胡椒粉碎，然后稱取未過篩(或過40，60，80目)的黑胡椒、白胡椒粉15 g(精確至0.001 g)，用濾紙包好后置于索氏抽提器中，最后加入乙醚提取12 h后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)掉圓底燒瓶中的有機溶劑，即得到胡椒油樹脂[13,14]。

1.2.3 胡椒堿的分離提取

參照包振偉等[15]的方法，先將新鮮的試驗原料于45 ℃烘箱中烘干，烘干后粉碎備用。精確稱取未過篩(或過40，60，80目)的胡椒粉50 g裝入平底燒瓶中，加入乙醇回流萃取4次。萃取結(jié)束收集并測定萃取液中胡椒堿的含量。

1.2.4 揮發(fā)性成分的組成測定

參照李祖光等[16]的方法對海南黑、白胡椒的香氣成分進行分離、提取，先將固相微萃取的萃取纖維頭老化0.5 h。取粉碎后的黑、白胡椒粉于20 mL頂空進樣瓶中，在25 ℃條件下頂空取樣40 min。

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)對海南黑、白胡椒中的揮發(fā)性香氣物質(zhì)進行測定，結(jié)合計算機檢索對其揮發(fā)性香氣成分進行分析、鑒定[17-19]。色譜柱：HP-5MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升溫程序：45 ℃保持5 min，以5 ℃/min升至80 ℃；以10 ℃/min升至220 ℃并保持5 min；載氣：氦氣；柱流量1.00 mL/min；進樣量0.5 μL；分流比20∶1。質(zhì)譜條件：電子轟擊(EI)離子源；電子能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；接觸面溫度：250 ℃；掃描范圍：40～400 amu；掃描速度：769 s。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003作圖，SPSS 8.5進行統(tǒng)計分析，所有實驗數(shù)據(jù)取3次重復(fù)實驗的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 海南黑、白胡椒的化學(xué)成分測定及分析

根據(jù)1.2.1～1.2.3的方法對海南黑胡椒、白胡椒的總灰分、水不溶性灰分、酸不溶性灰分、水分、醇溶抽提物、不揮發(fā)性乙醚抽提物、冷水可溶性抽提物、胡椒油樹脂、胡椒堿等化學(xué)成分進行測定分析，結(jié)果見表1。

表1 胡椒化學(xué)成分分析結(jié)果表Table 1 Analysis results of pepper chemical components %

由表1可知，黑、白胡椒的化學(xué)成分存在差異，黑胡椒的總灰分、酸不溶性灰分、水不溶性灰分、醇溶抽提物、不揮發(fā)性乙醚抽提物、冷水可溶性抽提物等含量高于白胡椒，這可能是由于黑胡椒在秋末至次春時采收，胡椒內(nèi)有機物含量高的緣故。黑、白胡椒中未過篩的胡椒油樹脂含量差異不大，但在過40，60，80目篩后，黑胡椒中的胡椒油樹脂高于白胡椒，且均高于過篩前，說明過篩能去除胡椒中的部分雜質(zhì)，提高胡椒中的胡椒油含量且過篩對黑胡椒中的胡椒油樹脂影響更大。白胡椒中的胡椒堿含量高于黑胡椒，過40，60，80目篩后仍高于黑胡椒，且過篩過后，胡椒中的胡椒堿含量明顯增加，白胡椒在過80目篩后，胡椒堿含量由過篩前的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 揮發(fā)性香氣成分分析結(jié)果

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對海南黑、白胡椒揮發(fā)性香氣成分進行分析、鑒定，并通過NIST質(zhì)譜譜庫計算機檢索，其GC-MS總離子流圖見圖1和圖2。

圖1 白胡椒揮發(fā)性成分總離子色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components of white pepper

圖2 黑胡椒揮發(fā)性成分總離子色譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components of black pepper

結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在白胡椒的提取物中共鑒定出了59種化合物(見表2)，占整個峰面積的90.20%，其主要成分為石竹烯(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)-環(huán)己烯(9.37%)、異蘭烯(6.60%)、D-檸檬烯(5.50%)、3-蒈烯(4.99%)、α-石竹烯(4.52%)等。在黑胡椒的提取物中鑒定出了36種化合物(見表3)，占整個峰面積的93.07%，其主要成分為D-檸檬烯(18.04%)、3-蒈烯(13.82%)、石竹烯(12.98%)、6,6-二甲基-2-亞甲基-雙環(huán)[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 海南白胡椒揮發(fā)性成分的分析結(jié)果Table 2 The analysis of volatile components of Hainan white pepper

續(xù) 表

表3 海南黑胡椒揮發(fā)性成分的分析結(jié)果Table 3 The analysis of volatile components of Hainan black pepper

3 結(jié)論

海南黑、白胡椒中的有效化學(xué)成分及其揮發(fā)性物質(zhì)存在差異，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、總灰分、酸不溶性灰分、冷水可溶性抽提物、不揮發(fā)性乙醚抽提物均低于黑胡椒。黑胡椒的胡椒油樹脂略高于白胡椒，但其胡椒堿低于白胡椒，且過40，60，80目篩后，胡椒中的胡椒油樹脂和胡椒堿含量均明顯增加。白胡椒的香氣成分主要是石竹烯(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)-環(huán)己烯(9.37%)、異蘭烯(6.60%)、D-檸檬烯(5.50%)等59種化合物，占整個峰面積的90.20%，黑胡椒的香氣成分主要是D-檸檬烯(18.04%)、3-蒈烯(13.82%)、石竹烯(12.98%)、6,6-二甲基-2-亞甲基-雙環(huán)[3.1.1]庚烷(10.73%)等36種化合物，占整個峰面積的93.07%。

[1]柳中,闞建全,李銀聰,等.不同方法提取的海南黑、白胡椒香氣物質(zhì)GC-MS比較分析[J].食品工業(yè)科技,2012(2):175-179,198.

[2]鄔華松,楊建峰,林麗云.中國胡椒研究綜述[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(7):2469-2480.

[3]包蘭蘭,金樁.胡椒堿降血脂作用的實驗研究[J].中國民族醫(yī)藥雜志,2004(1):22-23.

[4]Vijayakumar R S,Surya D,Nalini N.Antioxidant efficacy of black pepper (PipernigrumL.) and piperine in rats with high fat diet induced oxidative stress[J].Redox Rep,2004,9(2):105.

[5]Mittal R,Gupta R L.In vitro antioxidant activity of piperine[J].Methods Find Exp Clin Pharmacol,2000,22(5):271.

[6]Selvendiran K,Banu S M,Sakthisekaran D,et al.Protective effect of piperine on benzo (a) pyrene-induced lung carcinogenesis in Swiss albino mice[J].Clinica Chimica Acta，2004,350(1-2):73.

[7]Pradeep C R,Kuttan G.Effect of piperine on the inhibition of lung metastasis induced B16F-10 melanoma cells in mice[J].Clin Exp Metastasis,2002,19(8):703.

[8]Sunila E S,Kuttan G.Immunomodulatory and antitumor activity ofPiperlongumLinn and piperine[J].Journal of Ethnopharmacology,2004,90(223):339.

[9]Lee S A,Hong S S,Han X H,et al.Piperine from the fruits ofPiperlongumwith inhibitory effect on monoamine oxidase and antide-pressant like activity[J].Chemical Pharm Bull (Tokyo),2005,53(7):832.

[10]Kong L D,Cheng C H,Tan R X.Inhibition of MAO A and B by some plant-derived alkaloids,phenols and anthraquinones[J].J Ethnopharmacol,2004,91(2-3):351.

[11]Pathak N,Khandelwal S.Modulation of cadmium induced alterations in murine thymocytes by piperine:oxidative stress,apoptosis,phenotyping and blastogenesis[J].Biochemical Pharmacol,2006,72(4):486.

[12]Larson R A.The antioxidants of higher plants[J].Phyto Chemicalistry,1988(4):969-978.

[13]劉紅星,陳少東,陳福北,等.索氏法提取干姜揮發(fā)油及其化學(xué)成分研究[J].中國調(diào)味品,2011,35(11):105-106.

[14]買買提江·依米提,米紅字,艾合買提·沙塔爾,等.索氏提取法精煉及杏仁油提取工藝的研究[J].新疆化工,2009(3):11-14.

[15]包振偉,顧林,白東輝,等.響應(yīng)面法優(yōu)化黑胡椒油樹脂提取工藝[J].食品科學(xué),2013(14):17-21.

[16]李祖光,喬劍峰,胡偉,等.固相微萃取-氣相色譜/質(zhì)譜法分析白胡椒粉的風(fēng)味成分[J].理化檢驗(化學(xué)分冊),2005(11):33-35.

[17]鄭品梅,鄒綱明,李彥威,等.胡椒油的研究進展[J].食品科技,2007(1)：25-28.

[18]陳文學(xué),豆海港,仇厚援,等.胡椒抗氧化產(chǎn)物提取條件的研究[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,25(2):1-3.

[19]Pino J,Rodriguez Feo G,Borges P,et al.Chemicali and sensory properties of black pepper oil [J].Die Nahrung,1990(34):45-48.

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 *通訊作者

陳曉龍(1990-)，男，湖北利川人，碩士，主要從事花椒麻味物質(zhì)的分子印跡研究。