九葉青花椒揮發(fā)油GC-MS成分分析*

肖瑞瑤，滕攀攀，錢璽丞，馬海霞

（1.銅仁職業(yè)技術學院，貴州 銅仁 554300；2.銅仁市人民醫(yī)院，貴州 銅仁 554300）

花椒為云香科植物青椒（Zanthoxylum schinifolium Sieb.et Zucc.）或 花 椒 （Zanthoxylum bungeanum Maxim.）的干燥成熟果皮，具有溫中止痛、殺蟲止癢，可用于脘腹冷痛、嘔吐泄瀉、蟲積腹痛等癥狀的治療［1］。花椒的干燥成熟果皮含有豐富的揮發(fā)油和脂肪，廣泛應用于香料和油料領域?；ń吩谖覈蟛糠值貐^(qū)都有分布。隨著青花椒作為香料廣泛應用于各地菜肴中，青花椒產(chǎn)業(yè)在南方發(fā)展迅速。近年來，貴州銅仁市青花椒產(chǎn)業(yè)列入銅仁市中藥材產(chǎn)業(yè)專班發(fā)展項目。目前，在銅仁市栽培九葉青花椒面積超過1萬hm2，已逐漸成為主要的經(jīng)濟作物，帶動了地方經(jīng)濟發(fā)展［2］。

九葉青花椒（Zanthoxylum armatum var.Novemfolius）為花椒屬植物竹葉花椒（Zanthoxylum armatum DC）的變種，因其樹苗葉片多為九片，故稱“九葉青”［3］。九葉青花椒根系發(fā)達，具有抗旱、適應性廣、生長快等特點，適合在銅仁廣泛種植。九葉青花椒因果實清香、麻味醇正、皮厚、色青、果油多等特點深受市場喜愛。揮發(fā)油為九葉青花椒主要的香氣成分。研究表明，不同品種的花椒揮發(fā)油化學成分和含量不同，同品種的花椒種植在不同地區(qū)，因周圍環(huán)境條件的影響，花椒揮發(fā)油的化學成分和含量也會不同［4］。通過查閱文獻，現(xiàn)階段對九葉青花椒的研究多集中在栽培技術上。

本文初步研究貴州銅仁九葉青花椒揮發(fā)油的化學成分組成和含量，進一步完善九葉青花椒的產(chǎn)品質(zhì)量體系，為貴州銅仁九葉青花椒在食品、醫(yī)藥、化工領域的應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

九葉青花椒干燥成熟果皮于2022年8月采自貴州銅仁市德江縣。

乙醚、無水硫酸鈉，均為分析純，購自成都金山化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

電子天平、粉碎機、冷凝管、圓底燒瓶、揮發(fā)油測定器、量筒、燒杯、鐵架臺、恒溫電熱套、分液漏斗、冰箱、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器。

HP6890／5975C GC-MS聯(lián)用儀（美國安捷倫公司）。色譜柱為Agilent HP-5MS（60m×?0.25mm，0.25μm）彈性石英毛細管柱。

1.3 實驗方法

1.3.1 揮發(fā)油的提取

九葉青花椒揮發(fā)油提取方法參考文獻［5］，即采用改良的水蒸氣蒸餾-乙醚萃取法。將九葉青花椒果皮用粉碎機打成粗粉，稱取約50 g粉末，放入1000 mL圓底燒瓶中，加12倍水浸泡1 h，加熱提取至無油狀物流出，收集上述揮發(fā)油。再次提取揮發(fā)油，收集餾出水100 mL。取90 mL的乙醚分3次萃取水中的揮發(fā)油，合并乙醚，加入適量無水硫酸鈉放于4℃冰箱靜置過夜。采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，在40℃蒸去乙醚，合并揮發(fā)油，用于GC-MS分析。

1.3.2 色譜-質(zhì)譜條件

色譜條件：初始溫度60℃，保留2 min，以3.5℃／min升溫至180℃，再以10℃／min升溫至310℃，運行時間：4 9.29min；汽化室溫度250℃；載氣為高純氦氣；柱前壓120.68 kPa，載氣流量1.0mL／min，分流50∶1，溶劑延遲時間：6min。

質(zhì)譜條件：離子源為EI源；離子源溫度230℃；四極桿溫度150℃；電子能量70 eV；

發(fā)射電流34.6μA；倍增器電壓2105 V；接口溫度280℃；質(zhì)量范圍29～500。

1.3.3 樣品GC-MS測定

精密吸取已處理的九葉青花椒揮發(fā)油0.2μL，采用熱解析進樣法注入GC-MS儀中，得到的質(zhì)譜數(shù)據(jù)用Nist20和Wiley275標準譜庫檢索，分析九葉青花椒揮發(fā)油的化學成分。采用峰面積歸一化法計算各化學成分的相對質(zhì)量分數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 九葉青花椒揮發(fā)油總離子流圖

按1.3.2和1.3.3中的實驗條件，對銅仁九葉青花椒揮發(fā)油的化學成分進行GC-MS分析，得到九葉青花椒揮發(fā)油總離子流圖，如圖1所示。由圖1可知，九葉青花椒揮發(fā)油主要在前30min出峰，說明九葉青花椒揮發(fā)油所含的化學成分大部分沸點較低。

圖1 九葉青花椒揮發(fā)油的總離子流色譜圖

2.2 九葉青花椒揮發(fā)油化學成分鑒定結(jié)果

通過對各色譜峰掃描后，經(jīng)儀器所配置質(zhì)譜數(shù)據(jù)Nist20和Wiley275檢索，人工譜圖分析以及參考相關文獻［6-7］，共鑒定33種化合物，占九葉青花椒揮發(fā)油總量的99.14%。采用峰面積歸一法計算定性33種化合物的相對質(zhì)量分數(shù)，如表1所示。

2.3 九葉青花椒化合物類別

由表1可知，銅仁地區(qū)的九葉青花椒揮發(fā)油含單萜、倍半萜類、醇類、酮類、烷烴類、酯類、芳香族化合物。通過分析九葉青花椒中含有烯類18種，占比13.95%，分別為α-側(cè)柏烯、α-蒎烯、檜烯、β-蒎烯、β-月桂烯、α-水芹烯、α-萜品烯、D-檸檬烯、β-水芹烯、桉油精、反式-β-羅勒烯、γ-萜品烯、反式-水合檜烯、萜品油烯、石竹烯、蛇麻烯、γ-衣蘭油烯、大根香葉烯D、雙環(huán)大根香葉烯；醇類7種，占比83.89%，分別為桉葉油醇、反式-氧化芳樟醇、芳樟醇、4-萜烯醇、α-松油醇、橙花叔醇、（-）-桉油烯醇；酮類4種，占比1.21%，分別為側(cè)柏酮、β-側(cè)柏酮、檜酮、胡椒酮；烷烴類2種，占比0.7%，分別為十四烷和十六烷；酯類1種，占比0.04%，為乙酸芳樟酯；芳香族化合物1種占比0.03%，為鄰傘花烴。由上可知，銅仁九葉青花椒主要成分為醇類和烯類，醇類和烯類相對質(zhì)量分數(shù)占揮發(fā)油總量97.84%。

2.4 九葉青花椒主要化學成分和化學結(jié)構(gòu)式

九葉青花椒揮發(fā)油中已定性33種成分為C10～C15類化合物，對單一成分相對質(zhì)量分數(shù)進行分析，化學成分質(zhì)量分數(shù)較高的是芳樟醇 （82.02%）、檜烯（4.11%）、D-檸檬烯 （3.95%）、大根香葉烯D（1.32%）、石 竹 烯 （1.17%）。其 次 為 側(cè) 柏 酮（0.91%）、4-萜 烯 醇 （0.86%）、β-月 桂 烯（0.57%）。其他化合物的質(zhì)量分數(shù)在0.02% ～0.5%之間。九葉青花椒揮發(fā)油中成分含量在0.5%以上化合物的化學結(jié)構(gòu)式見表2。

表2 九葉青花椒中主要化學成分的化學結(jié)構(gòu)

2.5 九葉青花椒香氣分析

揮發(fā)油是九葉青花椒香氣的主要來源成分。由表1可知，九葉青花椒揮發(fā)油主要成分為芳樟醇、檜烯、D-檸檬烯，三種成分占揮發(fā)油總含量的90.08%。田衛(wèi)環(huán)等［8］研究表明，花椒揮發(fā)油的化學成分和含量不同，會影響花椒的香氣特征，其中芳樟醇具有濃香帶甜的青木氣息，清揚透發(fā)；檜烯具有木香香氣；D-檸檬烯具有果香的香味。由上推斷，由于九葉青花椒揮發(fā)油中香氣成分含量的差異，造就了銅仁九葉青花椒具有獨特的青木香及果香。

3 討論

九葉青花椒作為傳統(tǒng)中藥，在食品、醫(yī)療、化工領域具有潛在的開發(fā)利用價值。例如，芳樟醇作為一種香料，廣泛應用于香水、清潔去污、殺蟲劑等產(chǎn)品中；在工業(yè)領域，芳樟醇是合成維生素E的重要中間體；在醫(yī)療領域，芳樟醇具有抗炎、鎮(zhèn)痛、抗菌、抗腫瘤等藥理活性［9-11］。此外，檜烯和D-檸檬烯為重要的香料，作為調(diào)香劑廣泛應用于食品行業(yè)，同時也是食品香料和藥物合成的中間體；醫(yī)療領域檜烯具有抗炎活性，D-檸檬烯具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤等藥理作用［12］。九葉青花椒具有濃郁的香氣，還可應用于藥品貯藏過程中，起到防蟲、抑菌作用。

揮發(fā)油的提取方法較多。例如，劉琳琪等［13］采用超臨界CO2萃取法并結(jié)合GC-MS對花椒揮發(fā)油成分進行分析，鑒定40種化合物，主要成分為花椒油素、芳樟醇、桉葉油醇等，其中花椒油素含量最高；房信勝等［14］采用微波輔助提取-水蒸氣蒸餾法提取花椒揮發(fā)油，結(jié)果經(jīng)GC-MS分析鑒定59種化合物，主要成分為檜烯、β-月桂烯、樅萜等，其中烴類成分的相對含量要低于傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾；賈利蓉等［15］采用傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法提取漢源青花椒揮發(fā)油，經(jīng)GC-MS分析鑒定出27種化合物，主要成分為芳樟醇、檸檬烯、檜烯等。

九葉青花椒不同產(chǎn)地、不同提取方法和提取試劑不同，最終九葉青花椒分離鑒定的化學成分和含量會有所差異。曾慶鴻等［16］通過將粉碎后的九葉青花椒果皮用95%乙醇提取，濃縮成浸膏，進而采用二氯甲烷萃取。采用中壓制備色譜、半制備HPLC等技術對九葉青花椒二氯甲烷部位進行化學成分分離，結(jié)果表明此方法分離鑒定14種化合物，如β-谷甾醇、芝麻素、芳樟醇等。陳霞等［17］將粉碎后重慶市九葉青花椒放入索氏提取器提取4 h，甲醇萃取，得到花椒油樹脂進行水蒸氣蒸餾提取揮發(fā)油。結(jié)果經(jīng)GC-MS分析鑒定54種化合物，主要為烯類和醇類，其中烯類9種，占比26.76%，醇類9種，占比22.64%。莫彬彬等［18］采用超臨界CO2萃取法并結(jié)合GC-MS對重慶江津九葉青花椒揮發(fā)油成分進行分析，鑒定63種化合物。主要成分為芳樟醇 （59.42%），檸檬烯（11.28%），檜烯 （5.72%），胡椒叔醇 （2.87%）等。此次實驗利用水蒸氣蒸餾-乙醚萃取法，結(jié)合GC-MS技術鑒定出銅仁九葉青花椒揮發(fā)油33種化合物，以醇類和烯類為主，其中醇類7種，占比83.89%，烯類18種，占比13.95%。主要成分為芳樟醇 （82.02%）、檜 烯 （4.11%）、D -檸 檬 烯（3.95%）、大根香葉烯D（1.32%）等。本實驗結(jié)果與文獻報道的主要化學種類及相對含量略有差異，可能與九葉青花椒揮發(fā)油萃取技術、銅仁獨特的氣候環(huán)境有關。

4 結(jié)論

本文通過GC-MS檢測銅仁九葉青花椒揮發(fā)油的化學成分，結(jié)果表明產(chǎn)自銅仁九葉青花椒揮發(fā)油主要化學成分為醇類、烯烴類，其中相對含量最高的是芳樟醇、檜烯、D-檸檬烯。芳樟醇、檜烯、D-檸檬烯及其他香氣化學成分含量差異的不同，賦予銅仁九葉青花椒獨特的青木香氣。本實驗可為九葉青花椒有效成分的分離、鑒定以及藥理作用探討提供參考，同時為銅仁九葉青花椒資源的進一步開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。