干燥方式對(duì)藿香揮發(fā)性物質(zhì)的影響

韓穎，王鵬，何蓮，王林，李露雨，易宇文*

(1.四川旅游學(xué)院，成都 610100；2.成都工業(yè)學(xué)院，成都 610031)

藿香也稱為川藿香，主要作為調(diào)料，在餐飲中應(yīng)用廣泛。藿香含有大量揮發(fā)性物質(zhì)[1]，氣味香甜，具有清暑、健胃等功效[2]。藿香具有保健功能，但目前尚未見在功能性食品中應(yīng)用。在餐飲中，藿香以鮮食為主，但鮮葉不易保存，且攜帶、食用不方便。復(fù)合調(diào)味品在餐飲市場(chǎng)份額巨大，一般來(lái)講，復(fù)合調(diào)味品不用或者很少用鮮品生產(chǎn)。因此將藿香葉干燥后制成粉狀，應(yīng)用到復(fù)合調(diào)味品中是藿香在復(fù)合調(diào)味品中應(yīng)用的一種選擇，也是應(yīng)用到功能性食品中的一種選擇。

常用的干燥方式有自然干燥、真空冷凍干燥、微波干燥和熱風(fēng)干燥。自然干燥是利用自然蒸發(fā)和空氣流動(dòng)迫使原料中的水分流失而達(dá)到干燥目的。自然干燥節(jié)能環(huán)保，但效率低下。真空冷凍干燥是冰在真空環(huán)境下升華從而達(dá)到干燥目的。真空冷凍干燥能耗高，熱敏性物質(zhì)不損失或損失少。微波和熱風(fēng)干燥是利用外界熱能加速原料中水分蒸發(fā)的速度達(dá)到干燥目的。微波和熱風(fēng)干燥效率高，但熱敏性物質(zhì)損失嚴(yán)重。

固相微萃取(solid-phase microextraction, SPME)技術(shù)是一種集揮發(fā)性物質(zhì)萃取、濃縮和進(jìn)樣于一體的樣品前處理技術(shù)，在醫(yī)藥和食品等行業(yè)應(yīng)用廣泛[3,4]。氣質(zhì)聯(lián)用儀(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)是氣相色譜儀和質(zhì)譜儀的簡(jiǎn)稱，它是氣相色譜儀和質(zhì)譜儀串聯(lián)進(jìn)行復(fù)雜化合物分離、定性和定量檢測(cè)的有效工具。目前在調(diào)味品、酒類、水產(chǎn)品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[5-7]。

本文以冷凍、微波、熱風(fēng)和自然干燥方式獲得的藿香干粉為研究對(duì)象，利用GC-MS分析不同干燥方式獲得的藿香干粉與鮮藿香在風(fēng)味物質(zhì)上的異同。為藿香在復(fù)合調(diào)味品及功能性食品中的應(yīng)用提供了參考。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料

鮮藿香葉：產(chǎn)地，四川自貢，2018年9月。

1.2 儀器與設(shè)備

中極性手動(dòng)萃取頭(75 μm CAR/PDMS) 美國(guó)Supelco公司；SQ680氣相色譜儀(gas chromatograph，GC)、SQ8T質(zhì)譜儀(mass spectrometer，MS) 美國(guó)PE公司；FD-1-50真空冷凍干燥機(jī) 北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；DHG-9070A型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司：P80D23N1L-A9(S0)微波爐 廣東格蘭仕集團(tuán)有限公司；DFY-400C型多功能粉粹機(jī) 溫嶺市林大機(jī)械有限公司；DW-FW110超低溫冰箱 三洋電子有限公司；DC-P3色差儀 北京興光測(cè)色儀器有限公司；FALLC4N分析天平 常州市衡正電子儀器有限公司; 其他實(shí)驗(yàn)室常用設(shè)備。

1.3 樣品制備及實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

真空冷凍干燥(A)：取樣品20 g置于不銹鋼托盤內(nèi)，平鋪約0.2 cm厚。然后置于-50 ℃的超低溫冰箱中，冷凍8 h，結(jié)束后取出置于冷凍真空干燥機(jī)中(條件：-50 ℃，15 Pa)，干燥8 h。計(jì)算蒸發(fā)的水分量，并以此為標(biāo)準(zhǔn)，作為其他幾種干燥方式的干燥終點(diǎn)。

微波干燥(B)、熱風(fēng)干燥(C)：將20 g樣品平鋪一層，分別放入微波爐(火力20%，10 s)、電熱鼓風(fēng)干燥箱(40 ℃，1 h)，然后根據(jù)實(shí)際情況減少干燥時(shí)間，直至蒸發(fā)的水分含量與冷凍干燥一致(±0.4%)為止。

自然風(fēng)干(D)：將20 g樣品置于簸箕中，在秋冬季節(jié)，放在室外避雨、干燥通風(fēng)處，除去表面的灰塵，每24 h稱量一次，隨后增加稱量的頻次，直至與冷凍干燥一致(±0.4%)為止。

將鮮藿香葉(E，參照品)用蒸餾水清洗干凈，濾干水分備用。

將干燥樣品粉碎后，過(guò)50目篩振蕩篩，備用。

1.3.2 GC-MS檢測(cè)1.3.2.1 萃取條件

在15 mL樣品瓶中加入攪拌子(聚四氟乙烯，3 mm×10 mm)，然后準(zhǔn)確稱取樣品0.200 g置于樣品瓶中，密封。將萃取頭插入進(jìn)樣口老化(260 ℃，10 min)，然后將萃取頭插入樣品瓶萃取40 min，磁力攪拌加熱(60 r/min，75 ℃)，隨后將萃取頭插入進(jìn)樣口，解吸10 min。

1.3.2.2 GC條件

進(jìn)樣口溫度：260 ℃；色譜柱：Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序：60 ℃保留3 min，然后以5 ℃/min升至160 ℃，保留2 min；再以10 ℃/min升至260 ℃保留2 min。載氣：氦氣(99.999%)，流速1 mL/min，分流比5∶1。

1.3.2.3 MS條件

EI離子源，電子轟擊能量為70 eV，離子源溫度為260 ℃；全掃描；質(zhì)量掃描范圍：45～400 m/z；掃描延遲1.1 min；標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧文件。

1.3.2.4 定性、定量分析

揮發(fā)性成分定性：檢索NIST 2011譜庫(kù)，計(jì)算其保留指數(shù)并與其文獻(xiàn)值進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)結(jié)合人工解析質(zhì)譜圖進(jìn)行確定。

揮發(fā)性成分定量：峰面積歸一化法，相對(duì)百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品揮發(fā)性物質(zhì)離子流圖

用PE Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色譜柱檢測(cè)樣品的粒子流圖，見圖1。

圖1 樣品揮發(fā)性物質(zhì)離子流圖

真空冷凍干燥(A)檢測(cè)到48種揮發(fā)性物質(zhì)，微波干燥(B)檢測(cè)到44種揮發(fā)性物質(zhì)，熱風(fēng)干燥(C)檢測(cè)到46種揮發(fā)性物質(zhì)，自然干燥(D)檢測(cè)到50種揮發(fā)性物質(zhì)，參照品(E)檢測(cè)到36種揮發(fā)性物質(zhì)。所有樣品的出峰時(shí)間均集中在1.45～21 min之間，21 min之后沒有有效峰出現(xiàn)。主要揮發(fā)性物質(zhì)均出現(xiàn)在9.98～10.02之間，精密度較好。

2.2 樣品揮發(fā)性成分差異分析

2.2.1 5個(gè)樣品揮發(fā)性成分組成

通過(guò)對(duì)4種干燥方式獲得的藿香粉和參照品的GC-MS分析，其相對(duì)組分見表1。

表1 樣品GC-MS分析結(jié)果

續(xù) 表

續(xù) 表

續(xù) 表

5個(gè)樣品共鑒定出94種物質(zhì)，醇類10種、酯類5種、醛類12種、酮類10種、烷烴類7烯1種、烯烴類34種苯酚類10種、醚類3種、其他3種。共有組分11種，分別為苯甲醛、乙酸辛烯酯、異薄荷酮、(-)-薄荷酮、茴香腦、草蒿腦、D-檸檬烯、β-波旁烯、β-石竹烯、δ-蓽橙茄烯、愈創(chuàng)奧，包括醛類1種、酯類1種、酮類2種、醚類2種、烷烴類5種。

真空冷凍干燥樣品(A)中含量最高的是茴香腦(89.496%)，其次是為草蒿腦(3.423%)，最低為4-異丙烯基甲苯(0.003%)。微波干燥樣品(B)含量最高的是茴香腦(84.548%)，其次為2-烯丙基-6-甲基苯酚(7.674%)，最低為3-戊烯腈(0.005%)。熱風(fēng)干燥樣品(C)含量最高的是茴香腦(88.868%)，其次為2-烯丙基-6-甲基苯酚(4.588%)，最低為4-乙烯基-1,2-二甲基苯(0.003%)。自然風(fēng)干樣品(D)含量最高的是茴香腦(89.619%)，其次為2-烯丙基-6-甲基苯酚(3.080)，最低為2-甲基-1-苯丙烯(0.003%)。參照品(E)含量最高的是茴香腦(83.162%)，其次為2-烯丙基-6-甲基苯酚(5.542%)，最低為甘菊藍(lán)(0.004%)。5個(gè)樣品含量最高的均為茴香腦。

2.2.2 樣品揮發(fā)性成分差異分析

圖2 樣品揮發(fā)性成分比較維恩圖

為進(jìn)一步分析不同干燥方式處理的藿香葉揮發(fā)性成分特征，實(shí)驗(yàn)以維恩圖比較了樣品揮發(fā)性物質(zhì)的異同。由圖2可知，冷凍干燥樣品(A)特有揮發(fā)性物質(zhì)為8種，微波干燥樣品(B)特有揮發(fā)性物質(zhì)為9種,熱風(fēng)干燥樣品(C) 特有揮發(fā)性物質(zhì)為8種, 自然風(fēng)干樣品(D)特有揮發(fā)性物質(zhì)為6種, 參照品(E)特有揮發(fā)性物質(zhì)為9種。5個(gè)樣品共有揮發(fā)性物質(zhì)11種，分別是苯甲醛、乙酸辛烯酯、異薄荷酮、(-)-薄荷酮、茴香腦、草蒿腦、D-檸檬烯、β-波旁烯、β-石竹烯、δ-蓽橙茄烯、愈創(chuàng)奧。其中茴香腦的相對(duì)含量最高，均大于83%，這能夠說(shuō)明干燥方式對(duì)藿香葉最主要的揮發(fā)性成分差異影響不大。

2.2.3 樣品揮發(fā)性成分類別差異分析

為了更好比較樣品揮發(fā)性組分的差異，實(shí)驗(yàn)按類別統(tǒng)計(jì)了不同干燥方式的藿香揮發(fā)性組分?jǐn)?shù)目和相對(duì)百分含量，見表2。

表2 樣品揮發(fā)性成分類別差異分析

由表2可知，自然干燥(D)的樣品獲得的揮發(fā)性物質(zhì)種類最多(50種)；其次為冷凍干燥樣品A(48種)；熱風(fēng)干燥(C)(44種)；微波干燥(B)(46種)；參照品E獲得35種，為最少。5個(gè)樣品檢測(cè)到有效揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)百分含量均大于96%，其中自然干燥(D)最高(98.371%)；其次為微波干燥(B)為97.851%；冷凍干燥(A)為97.543%；熱風(fēng)干燥(C)為97.339%；參照品(E)為96.967%，為最低。

2.3 討論

2.3.1 醇類物質(zhì)

5個(gè)樣品共檢測(cè)到10種，總含量均不超過(guò)0.7%，且無(wú)共有成分，這說(shuō)明干燥方式對(duì)藿香葉中醇類物質(zhì)的影響較大。醇類物質(zhì)一般具有花果香、黃油香和甜香味。直鏈飽和醇的閾值較高，而不飽和醇的閾值較低。參照品(E)檢測(cè)到2種醇類物質(zhì)紫蘇醇和葉醇，紫蘇醇為不飽和醇，但含量較低，對(duì)風(fēng)味的影響需結(jié)合GC-O綜合判斷，需要進(jìn)一步研究；葉醇是一種具有強(qiáng)烈綠色嫩芽清香氣味的物質(zhì)，香氣清新、濃郁、自然[8]。干燥后的樣品中均未檢測(cè)到葉醇，可能是葉醇在干燥過(guò)程中受外界的影響生成了其他物質(zhì)而分解。

2.3.2 酯類物質(zhì)

5個(gè)樣品檢測(cè)到5種，總含量均不超過(guò)0.5%。酯類物質(zhì)是一種重要的呈香物質(zhì)，閾值低。參照品(E)中僅檢測(cè)到乙酸辛烯酯和乙酸葉醇酯。乙酸辛烯酯為5個(gè)樣品的共有物質(zhì)，含量均較低。乙酸葉醇酯是5個(gè)樣品中參照品的特有物質(zhì)，它是一種帶來(lái)一縷與白木香花近似的生澀新鮮的水果香氣[9]，一般存在于植物花和綠葉中[10,11]。

2.3.3 醛類物質(zhì)

5個(gè)樣品共檢測(cè)到12種揮發(fā)性物質(zhì)，參照品檢測(cè)到2種，干燥后的樣品檢測(cè)到的風(fēng)味物質(zhì)為5～6種，共有物質(zhì)1種(苯甲醛)。苯甲醛是一種具有特殊杏仁氣味的物質(zhì)，在發(fā)酵制品、花、竹葉中有檢出[12-14]。正己醛是4種干燥方式均檢測(cè)到的物質(zhì)，推測(cè)它可能與原料脫水有關(guān)。3-己烯醛是僅在參照品中檢測(cè)到的物質(zhì)，亦稱“青葉醛”，搗碎后與氧氣接觸具有強(qiáng)烈青草氣味，這符合參照品的特性。一般認(rèn)為醛類物質(zhì)的閾值很低，但醛類物質(zhì)總含量均低于0.3%，故無(wú)法直接判斷醛類物質(zhì)對(duì)樣品風(fēng)味的影響，需要結(jié)合GC-O進(jìn)一步研究。

2.3.4 酮類物質(zhì)

5個(gè)樣品中共檢出10種揮發(fā)性物質(zhì)，共有物質(zhì)2種(-)-薄荷酮和異薄荷酮。5個(gè)樣品的酮類物質(zhì)總含量?jī)H微波干燥(B)高于1%，其他均低于1%。參照品中酮類物質(zhì)含量最低，而干燥的樣品中含量相對(duì)較高，這可能與干燥樣品中水分蒸發(fā)以及其他物質(zhì)受熱轉(zhuǎn)化有關(guān)。研究表明酮類物質(zhì)閾值較高，因此可以推測(cè)藿香中的酮類物質(zhì)對(duì)藿香的氣味貢獻(xiàn)很小。

2.3.5 烷烴類和烯烴類物質(zhì)

真空冷凍(A)、微波干燥(B)、熱風(fēng)干燥(C)、自然風(fēng)干(D)和參照品(E)5個(gè)樣品分別檢測(cè)到揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)百分含量為2.803%、3.271%、1.808%、2.855%、7.36%；共檢測(cè)到41種揮發(fā)性物質(zhì)，分別為21種、21種、17種、23種、19種；共有物質(zhì)5種，分別是愈創(chuàng)奧、D-檸檬烯、β-波旁烯、β-石竹烯和δ-蓽橙茄烯，其中D-檸檬烯的相對(duì)含量較高，均在1%以上，參照品中含量為5.405%。D-檸檬烯是一種具有柑橘風(fēng)味、檸檬樣香氣的物質(zhì)，對(duì)藿香風(fēng)味的完整呈現(xiàn)有益[15]。愈創(chuàng)奧是共有物質(zhì)中相對(duì)含量最低的物質(zhì)，均低于0.02%。奧苷菊環(huán)是藿香葉的特有物質(zhì)，但含量較低，其貢獻(xiàn)有限。干燥后的藿香烷烴類物質(zhì)相對(duì)百分含量均下降，這可能是烷烴中部分烯烴含有碳-碳雙鍵，屬于不飽和烴，受熱易分解，使可檢出的烯烴類化合物含量降低。

2.3.6 苯酚類物質(zhì)

5個(gè)樣品中共檢出酚類物質(zhì)10種，無(wú)共有物質(zhì)。真空冷凍(A)、微波干燥(B)、熱風(fēng)干燥(C)、自然風(fēng)干(D)和參照品(E)5個(gè)樣品分別檢測(cè)到揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)百分含量為0.281%、7.692%、4.689%、3.29%和5.538%。冷凍干燥(A)的相對(duì)含量(0.281%)較低，微波干燥(B)相對(duì)含量(7.692%)較高。2-烯丙基-6-甲基苯酚在B，C，D，E號(hào)樣品中均檢出，且含量較高；A樣品中未檢出，可能與干燥方式有關(guān)，需要進(jìn)一步研究。

2.3.7 醚類物質(zhì)

5個(gè)樣品中共檢出醚類物質(zhì)3種，共有物質(zhì)2種(茴香腦、草蒿腦)。真空冷凍(A)、微波干燥(B)、熱風(fēng)干燥(C)、自然風(fēng)干(D)和參照品(E)5個(gè)樣品分別檢測(cè)到揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)百分含量為92.919%、85.437%、89.407%、90.098%和83.906%。醚類物質(zhì)是相對(duì)含量最高的一類物質(zhì)。茴香腦在5個(gè)樣品中的相對(duì)百分含量分別為89.496%、84.548%、88.868%、89.619%和83.162%。茴香腦是醚類物質(zhì)中含量最高的物質(zhì)，其次是草蒿腦。茴香腦也稱為異草蒿腦，具有茴香、辛香、甘草香[16]。王建剛[17]通過(guò)檢測(cè)2008年7月采自吉林省吉林市老爺嶺的野生藿香，檢測(cè)到野生藿香的主要揮發(fā)性物質(zhì)是胡椒酚甲醚(47.60%，也稱為草蒿腦)、D-檸檬烯(5.91%)、丁香烯(6.59%)等，茴香腦也有檢出，但含量(0.87%)較低。張慧慧等[18]通過(guò)檢測(cè)2013年8月采自四川德陽(yáng)市中江縣的藿香，發(fā)現(xiàn)主要揮發(fā)性物質(zhì)為胡薄荷酮和薄荷酮，未檢測(cè)到茴香腦。郭向陽(yáng)通過(guò)檢測(cè)2015年10月的人工栽培的藿香(產(chǎn)地：浙江金華)，發(fā)現(xiàn)薄荷酮(40.39%)、草蒿腦(33.28%)為主要揮發(fā)性物質(zhì)，未檢測(cè)到茴香腦。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的藿香中主要揮發(fā)性物質(zhì)與王建剛、張慧慧、郭向陽(yáng)等的結(jié)果均有差異。草蒿腦(胡椒酚甲醚)在冷凍干燥的樣品中含量較高(>3%),其他含量均低于1%。任恒鑫等[19]研究表明小興安嶺的藿香的揮發(fā)性物質(zhì)以甲基胡椒醚(68.20%)、檸檬烯(7.54%)、甲基丁香酚(6.26%)及丁香烯(4.72% )為主，這一結(jié)果與王建剛和郭向陽(yáng)的研究結(jié)果類似，但與張慧慧的研究結(jié)果不同。藿香的特征香氣是不同揮發(fā)性物質(zhì)混合的結(jié)果，地域、生長(zhǎng)環(huán)境、季節(jié)的異同使藿香揮發(fā)性成分存在差異，可能與藿香存在不同的化學(xué)生態(tài)型有關(guān)。醚類物質(zhì)是藿香主要揮發(fā)性物質(zhì)，與王建剛和任恒鑫的研究結(jié)果類似，但含量有差異，這可能與地域以及季節(jié)有關(guān)。5個(gè)樣品主要揮發(fā)性物質(zhì)的種類與相對(duì)含量差異不大，這說(shuō)明干燥方式對(duì)藿香的主要揮發(fā)性物質(zhì)影響不大，但由于加熱、脫水等的影響，對(duì)藿香香味的細(xì)節(jié)(如飽滿度等)有一定影響。

2.3.8 其他物質(zhì)

5個(gè)樣品中其他揮發(fā)性物質(zhì)共3種，無(wú)共有物質(zhì)，含量較低。

3 結(jié)論

以真空冷凍干燥(A)、微波干燥(B)、熱風(fēng)干燥(C)、自然風(fēng)干(D)獲得的藿香粉為研究對(duì)象，以鮮藿香葉為參照品(E)，利用GC-MS，結(jié)合維恩圖分析干燥方式對(duì)藿香揮發(fā)性物質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：GC-MS共檢測(cè)到5個(gè)樣品94種揮發(fā)性物質(zhì)，真空冷凍干燥(A)、微波干燥(B)、熱風(fēng)干燥(C)、自然風(fēng)干(D)和參照品(E)分別檢測(cè)到48，44，46，50，36種揮發(fā)性物質(zhì)。共有揮發(fā)性物質(zhì)11種，分別是苯甲醛、乙酸辛烯酯、異薄荷酮、(-)-薄荷酮、茴香腦、草蒿腦、D-檸檬烯、β-波旁烯、β-石竹烯、δ-蓽橙茄烯、愈創(chuàng)奧。5個(gè)樣品檢測(cè)到的有效揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)百分含量分別為97.543%、97.339%、97.851%、98.371%、96.967%。5個(gè)樣均檢測(cè)到含量最高的物質(zhì)是茴香腦(均大于83%，含量最高的是自然干燥)，說(shuō)明四川自貢的藿香屬于茴香腦化學(xué)生態(tài)型。不同干燥方式對(duì)藿香主要揮發(fā)性物質(zhì)影響不大，但會(huì)對(duì)藿香香味的細(xì)節(jié)有影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)藿香在復(fù)合調(diào)味品和功能性食品中的應(yīng)用提供了參考。