基于SPME-GC-MS探討鹽漬處理對苦水玫瑰純露揮發(fā)性成分構(gòu)成的影響

武 藝，胡建忠，韓 雪，殷麗強(qiáng)，袁瑋瓊，施 昊，呂兆林

（1.北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.水利部水土保持植物開發(fā)管理中心，北京 100037；3.蘭州九香玫瑰生物科技有限公司，甘肅 蘭州 730000；4.北京林業(yè)大學(xué)公共分析測試中心，北京 100083；5.林業(yè)食品加工與安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

苦水玫瑰（Rosa setate×R.rugosa）是鈍齒薔薇和我國傳統(tǒng)玫瑰的自然雜交種，為我國四大玫瑰品系之一[1-2]，也是油用玫瑰的著名品種[3]，主要分布于甘肅省永登縣及周邊地區(qū)，因苦水鎮(zhèn)獨(dú)特的氣候、水質(zhì)和海拔逐漸形成了其獨(dú)有香氣，已有200多年的栽植歷史[4-5]?？嗨倒寰哂谢ǚ敝唷⑶逑慵冋?dú)特、含油量高等特點(diǎn)[6]，苦水玫瑰的諸多優(yōu)勢使得其廣泛應(yīng)用于食品及化妝品領(lǐng)域[7-8]。

鮮花純露是精油生產(chǎn)的副產(chǎn)物，即在水蒸氣蒸餾法制備精油的過程中，精油組分隨水蒸氣蒸出，在冷凝器中冷凝后，分層得到輕相精油及重相水相，重相即為純露。純露中會含有少量精油和水溶性的生物活性物質(zhì)，使純露具有多種生物活性[9-10]，又因其感官特性和生物學(xué)特性，常被用于香精香水、化妝品和食品領(lǐng)域[11]。近年來，有大量的文獻(xiàn)報(bào)道玫瑰精油的制備工藝、化學(xué)組分及其生物活性，但關(guān)于純露制備工藝的相關(guān)報(bào)道卻較少[12-13]。

香氣是表征純露品質(zhì)的重要指標(biāo)，而香氣又由其化學(xué)組分決定的[14]。Ulusoy等[15]研究分析了大馬士革玫瑰純露揮發(fā)性成分，主要為香茅醇、香葉醇、苯乙醇和橙花醇；Kurkcuoglu等[16]對大馬士革玫瑰純露進(jìn)行了研究。但對于品質(zhì)優(yōu)良的苦水玫瑰，鮮有人對其進(jìn)行研究。方婷歡等[17]對比分析高原玫瑰純露和平原玫瑰純露的安全性，抗氧化和抗衰老等體外功效；邵明輝等[18]通過1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除、羥自由基清除等抗氧化實(shí)驗(yàn)對板栗花純露的抗氧化性進(jìn)行了測定。但很少有人對純露的制備和不同鹽漬條件的苦水玫瑰純露的成分進(jìn)行研究。

鹽漬處理是工業(yè)上提高玫瑰精油得率常用的一種手段，經(jīng)鹽漬處理后，精油的成分、香氣等會發(fā)生變化[19]。作為精油副產(chǎn)物的純露，其成分構(gòu)成和香氣是否會在鹽漬過程中發(fā)生變化卻不得而知。為揭示鹽漬處理對玫瑰純露揮發(fā)性成分構(gòu)成的影響，本實(shí)驗(yàn)利用呂兆林等[20]自主研發(fā)的精油提取裝置，以苦水玫瑰為原料，采用Liu Ya等[21]提取純露的方法，利用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（solid phase microextraction-gas chromatography mass spectrometry，SPME-GC-MS）技術(shù)研究純露揮發(fā)性組分構(gòu)成，對揮發(fā)性化合物測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探討鹽漬條件對苦水玫瑰純露揮發(fā)性化合物的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

苦水玫瑰鮮花采集于甘肅省永登縣苦水鎮(zhèn)，及時放置在冰箱中冷凍保存，備用。

正己烷（分析純） 北京化工廠；水為雙蒸餾水。

1.2 儀器與設(shè)備

GCMS-QP2010Ultra GC-MS聯(lián)用儀 日本島津公司；57357-U固相微萃取操作平臺、57730-U型SPME手動進(jìn)樣手柄、SAAB-57328-U型50/30 μm DVB/CAR on PDMS SPME萃取頭 美國Supelco公司；BS223電子天平賽多利斯儀器（北京）有限公司；98-1-B型電子調(diào)溫電熱套 天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 不同鹽漬條件制備純露

使用呂兆林等[20]發(fā)明的精油提取裝置，采用Liu Ya等[21]制備純露的方法制備苦水玫瑰純露。準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的玫瑰花，搗成泥漿，置于圓底燒瓶中，按料液比1∶20（g/mL）加入雙蒸水或15% NaCl溶液，浸泡3 h，加熱回流6 h。在制備過程中，夾帶有玫瑰精油水蒸氣經(jīng)冷凝管冷凝后，精油在有機(jī)相不斷富集，而玫瑰純露被留在V形管中。通過兩通閥收集純露，收集過程中冷凝液滴下速度與純露收集速度一致。

1.3.2 SPME-GC-MS檢測

1.3.2.1 SPME條件

量取3 mL純露加入到萃取瓶中，同時加入轉(zhuǎn)子和一定量的NaCl，40 ℃條件下在磁力加熱攪拌裝置上加熱攪拌20 min，用活化好的萃取頭于萃取瓶頂空處吸附20 min，吸附完成后萃取頭立即使用GC-MS聯(lián)用儀測定揮發(fā)性成分。

1.3.2.2 色譜條件

色譜柱：Rtx-5MS型毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：初始溫度60 ℃，保持2 min，然后以3 ℃/min速率升至200 ℃；以20 ℃/min速率升至250 ℃，保持時間5 min；繼續(xù)以15 ℃/min速率升至280 ℃，保持10 min。載氣為高純氦氣，流速1 mL/min，分流進(jìn)樣，分流比40∶1，進(jìn)樣口溫度280 ℃。

1.3.3 質(zhì)譜條件

電子電離源，電子能量為70 eV；電子倍增器電壓為1.00 kV，質(zhì)量掃描范圍m/z30～550。離子源溫度250 ℃，接口溫度250 ℃。利用NIST11和NIST11s標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫對采集到的質(zhì)譜圖進(jìn)行檢索，采用色譜峰面積歸一化法定量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮花純露和鹽漬純露揮發(fā)性成分對比分析

苦水玫瑰鮮花純露和鹽漬純露的總離子流圖見圖1。

圖1 鮮花純露（A）和鹽漬純露（B）總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatograms of fresh (A) and salted (B) Kushui rose hydrosols

表1 苦水玫瑰鮮花純露和鹽漬純露揮發(fā)性化合物構(gòu)成Table 1 Volatile compositions of fresh and salted Kushui rose hydrosols

續(xù)表1

對2 種不同前處理方法下的玫瑰純露揮發(fā)性化合物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共得到86 種化合物信息（表1），其中玫瑰鮮花純露鑒定出57 種化合物，其主要化合物為芳樟醇11.29%，香茅醇69.34%。鹽漬純露鑒定出的61 種化合物，其主要化合物為芳樟醇33.34%、松油醇25.43%、香茅醇26.96%。

2.2 2 種玫瑰純露揮發(fā)性化合物類別差異分析

分析2 種純露揮發(fā)性成分，分別檢出57、61 種化合物，如圖2、3所示?？嗨倒艴r花純露中含有10 種醛酮類化合物（0.42%）；3 種烯類化合物（0.21%）；1 種羧酸類物質(zhì)（0.01%）；3 種烷烴類化合物（0.05%）；3 種酚類化合物（3.81%）；28 種醇類化合物（91.40%）；2 種酯類化合物（0.09%）。鹽漬純露中包含11 種醛酮類物質(zhì)、1 種烯類物質(zhì)、4 種羧酸類物質(zhì)、4 種烷烴類物質(zhì)、2 種酚類、25 種醇類物質(zhì)和5 種酯類物質(zhì)，相對含量依次為0.69%、0.17%、0.61%、0.05%、3.84%、92.72%和0.18%。

圖2 鮮花純露和鹽漬純露揮發(fā)性成分個數(shù)對比Fig.2 Comparison of number of volatile compounds between the fresh and salt Kushui rose hydrosols

圖3 鮮花純露和鹽漬純露不同類別揮發(fā)性化合物相對含量對比Fig.3 Comparison of contents of volatile compounds between the fresh and salted Kushui rose hydrosols

由圖3可知，鮮花純露中，醇類、酚類和其他類物質(zhì)相對含量較高，其他幾類物質(zhì)相對含量較低，醇類物質(zhì)和其他幾類物質(zhì)相對含量差異均比較顯著（P＜0.05），而酚類和其他類物質(zhì)相對含量差異不顯著（P＞0.05），醛酮類和烯類物質(zhì)相對含量差異顯著（P＜0.05），烷烴類和酯類物質(zhì)相對含量差異顯著（P＜0.05）。鹽漬純露中，醇類含量物質(zhì)相對含量最高，酚類物質(zhì)相對含量次之，醇類物質(zhì)和其他幾類物質(zhì)相對含量差異均顯著（P＜0.05），烯類和酯類物質(zhì)相對含量差異不顯著（P＞0.05）。鮮花純露和鹽漬純露相比，醇類物質(zhì)的相對含量比較顯著（P＜0.05），酚類和烷烴類物質(zhì)相對含量差異不顯著（P＞0.05），而醛酮類、烯類、羧酸類和酯類相對含量均差異顯著（P＜0.05）。

2.3 鮮花純露和鹽漬純露中關(guān)鍵揮發(fā)性化合物對比分析

對2 種純露共有揮發(fā)性化合物進(jìn)行分析，如表1所示，鮮花純露和鹽漬純露共有揮發(fā)性化合物32 種，分別是庚醛、蒎烯、芳樟醇、玫瑰醚、橙花醇、香茅醇等，分別占2 種純露揮發(fā)性化合物總量的97.99%和97.50%。鮮花純露除了上述共有的化合物，還有25 種化合物，僅占2.01%，分別為異戊醇、1-戊醇、正己醇等；鹽漬純露除了32 種共有的化合物，還有29 種化合物，占總量的2.5%，分別為3-甲基-2-戊酮、2-戊酮、3-庚烯-2-酮等。

圖4 鮮花純露和鹽漬純露主要成分對比Fig.4 Comparison of main volatile ingredients between fresh and salted Kushui rose hydrosols

因非共有物種類較少及相對含量較低，因此下面僅對共有揮發(fā)性化合物進(jìn)行討論。如圖4所示，芳樟醇、玫瑰醚、松油醇、香茅醇、香葉醇、甲基丁香酚6 種物質(zhì)為2 種純露共有的主要成分，分別占2 種純露揮發(fā)性成分的94.65%和92.60%。6 種物質(zhì)在鮮花純露和鹽漬純露中的相對含量均差異較大，芳樟醇（11.29%、33.34%，P＜0.05）、玫瑰醚（3.16%、1.29%，P＜0.05）、松油醇（2.46%、25.43%，P＜0.05）、香茅醇（69.34%、26.96%，P＜0.05）、香葉醇（4.69%、2.98%，P＜0.05）、甲基丁香酚（3.71%、2.60%，P＜0.05）。

在鹽漬純露中，芳樟醇和松油醇相對含量較鮮花純露升高，分析可能的原因如下：1）在鹽漬過程中，由于氯化鈉的存在，降低了芳樟醇和松油醇在水中的溶解度，使得芳樟醇和松油醇揮發(fā)度增大，釋放量增加，因此在純露中的含量相應(yīng)增加；2）由于加入氯化鈉，蒸煮水沸點(diǎn)升高，使芳樟醇和松油醇揮發(fā)量增大；3）鹽溶液是高滲透壓溶液，植物細(xì)胞會發(fā)生質(zhì)壁分離，使玫瑰花細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)大量溶出，也會提高純露中芳樟醇和松油醇的含量。

分析鹽漬純露中香茅醇相對含量降低的可能原因：1）存在于純露中的香茅醇可能為左旋香茅醇，沸點(diǎn)較低，約100 ℃[22]，當(dāng)加入氯化鈉后，蒸煮水沸點(diǎn)升高，香茅醇擴(kuò)散性增大，穩(wěn)定性變差；2）香茅醇的溶解性受其他物質(zhì)在水中溶解性的影響[23]，當(dāng)芳樟醇和松油醇在水中的溶解度增大時，對香茅醇會有一定的競爭力，導(dǎo)致香茅醇含量降低。

3 討 論

3.1 香氣分析

香茅醇、香葉醇及酯類是構(gòu)成玫瑰香氣的主體成分，香茅醇起主要作用[24]。香茅醇具有玫瑰的特殊香氣。橙花醇有柑橘香和檸檬香、木香等香氣特征，香葉醇會抑制橙花醇過強(qiáng)的柑橘香氣，兩者結(jié)合能增強(qiáng)玫瑰香特性。芳樟醇具有類似柑橘、鈴蘭的香氣特征，可以提高頭香的強(qiáng)度[25]；烯類化合物如月桂烯也是構(gòu)成玫瑰頭香香氣的必要組分，使玫瑰純露的香氣具有天然感[26]。松油醇具有樟腦氣味和辛辣味；而甲基丁香酚是辛香成分，使香氣甜濃；2 種純露中都具有少量的玫瑰醚，使純露更具清香，玫瑰醚的清香能與甲基丁香酚的濃甜互補(bǔ)，使純露的香氣趨于平衡。但烷酮類化合物具有油脂氣息，會使純露稍有油脂味[27]。

鮮花純露比鹽漬純露香茅醇相對含量高，能夠很好地還原玫瑰香氣，芳樟醇和甲基丁香酚的加入會使純露整體飽滿甜香；鹽漬純露中香茅醇含量較低，與芳樟醇、松油醇的含量相近，3 種香氣相互平衡，但不能還原出苦水玫瑰的特征香氣同時鹽漬純露中羧酸類物質(zhì)含量較高，使純露的香氣中略帶酸氣。因此，鮮花純露的品質(zhì)更優(yōu)于鹽漬純露。

3.2 外觀分析

在顏色方面，鮮花純露質(zhì)地透明，無雜質(zhì)，而鹽漬純露顏色發(fā)黃，不澄清透亮，使其品質(zhì)劣于鮮花純露。鹽漬純露顏色不透亮是因?yàn)槁然c溶液是高滲透壓溶液，植物細(xì)胞會發(fā)生質(zhì)壁分離，使細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)溶出，使溶液不澄清透亮。

3.3 環(huán)保因素

在工業(yè)上，純露是提取精油時的副產(chǎn)物，許多企業(yè)為了提高精油的得率，在提取過程中大量加入氯化鈉[28]，最后形成高鹽度廢水，企業(yè)為降低廢水處理經(jīng)費(fèi)，通常會將其直接排放，而高鹽度廢水的直接排放會使水體溶氧量降低，破壞水中的浮游植物和動物的生存環(huán)境，同時高鹽度廢水中不僅含鹽量高，還有各種重金屬和化學(xué)試劑，會對環(huán)境產(chǎn)生較大的危害[29-31]。

4 結(jié) 論

經(jīng)不同鹽漬條件收集到的苦水玫瑰純露，鹽漬純露的揮發(fā)性組分（61 種）較多，而鮮花純露的組分（57 種）較少。在成分構(gòu)成上，玫瑰鮮花純露和鹽漬純露組成均以醇類物質(zhì)為主，相對含量分別為91.40%（28 種）、92.72%（25 種）。鮮花純露中以芳樟醇（11.29%）和香茅醇（69.34%）2 種成分為主；鹽漬純露的成分以芳樟醇（33.34%）、松油醇（25.43%）和香茅醇（26.96%）為主。說明不同鹽漬條件下玫瑰純露在化合物種類、個數(shù)及相對含量方面存在一定差異。在感官方面，鮮花純露比鹽漬純露的香氣更飽滿香甜，同時顏色也比鹽漬純露更加澄清透明，并且在生產(chǎn)時比鹽漬純露更有利于環(huán)境的保護(hù)。