采用ATD-GC/MS测定4个品种板栗花挥发性香气成分*

魏宾，崔亚辉，徐芳，欧阳杰

1(北京林业大学生物科学与技术学院食品科学与工程系，北京，100083)2(林业食品加工与安全北京市重点实验室(北京林业大学)，北京，100083)3(北京林业大学分析测试中心，北京，100083)

板栗(Castanea mollissima Blume)是板栗属毛榉科植物，是我国传统种植的名优干果，在中国已有3 000多年的种植历史。中国板栗的栽培面积和产量均居世界首位，占世界总产量的50%以上［1－2］。板栗花是指板栗的雄性直立柔黄花序，长15～20 cm，花期为5～6月，开花持续10～15 d。板栗花香气纯正、圆和、甜润、淡雅，性味甘、平，无毒。栗农将落地的栗花捡回，将其拧成火绳并在夏季点燃，其燃烧产生的烟雾具有很强的驱蚊效果［3］。根据《中药大辞典》记载，板栗花具有治疗便血、泻痢、小儿消化不良及日久赤白痢疾等功效［4］。板栗花中含有的黄酮类化合物不但具有预防心血管疾病、消除自由基、抗氧化、调节血脂、防止骨质流失和改善动物生长等作用［5］，还具有抗真菌、抗病毒、提高机体免疫力等作用［6－7］。

动态顶空采样(dynamic headspace sample，DHS)结合气相色谱质谱联用(GC-MS)检测挥发性成分是近20年来新兴的检测手段，它是将液体或固体样品中的挥发性组分直接导入气相色谱仪进行分离和检测的理想进样装置。使用动态顶空技术，可以免除冗长繁杂的样品前处理过程，避免有机溶剂带入的杂质对分析造成干扰，减少对色谱柱及进样口的污染［8－10］。目前已在食品、芳香和药用植物、材料、环境监测和临床化验等领域取得了广泛应用［11－14］。吸附热脱附法(automatic thermal desorption，ATD)是直接将样品管热脱附后进行GC-MS分析，步骤简单，省去了中间操作环节［15］。目前，动态顶空采样法和全自动热脱附-气相色谱/质谱(ATD-GC/MS)联用技术已成功应用于天然活体植物挥发物的样品采集与成分检测［16］，相对于蒸馏、提取等方法，能更准确、真实地反映挥发物的组成状况。植物开花时都伴有香气，这是由于花中含有挥发性的挥发油及气体成分，如玫瑰花、玉竹、茉莉花等植物中含有大量的挥发油类物质［17］。目前对板栗花的化学成分、抑菌效果、抗氧化活性等研究较多，但香气方面的研究较少。本研究以河北迁西4个品种的板栗雄花为原料，采用DHS法提取板栗花的挥发性香气成分，用ATD-GC/MS分析其香气成分，为板栗花资源的进一步开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

4个品种(紫珀、燕魁、燕龙、早丰)的板栗雄性花序采于河北省唐山市迁西县。吸附管:CAMSCO，Houston，TX，USA。采样袋:Reynolds，406 mm ×444 mm，Richmond，VA，USA。

1.2 主要仪器设备

解析管处理器:TP－240型，北京北分天普仪器技术有限公司;大气采样仪:QC－1S型，北京市劳动保护科学研究所;自动热解析器，Perkin Elmer Turbo Matrix 650;气相色谱-质谱联用仪:Perkin Elmer Clarus 600 Gas Chromatograph＆ 600 Mass Spectrometer，USA。

1.3 实验方法

1.3.1 动态顶空采样

采样之前使用解析管处理器在100 mL/min氦气的吹扫下，将吸附管270℃活化120 min，吹走其中的内含物。将4个品种板栗花分别放置在采样袋中，将其中原有的气体抽干40 min后，用抽气泵打入经活性炭过滤后的空气，然后将采样袋密封，静置90 min使挥发物累积。然后用大气采样仪将含有挥发物的气体抽出，历时60 min，并将挥发物吸附在样品管中。实验重复进行2次。

1.3.2 挥发物的脱附与检测

自动热脱附条件:吸附管在自动热解析器260℃条件下解析，载气氦气流速为1.5 mL/min。热解析出来的化合物先被吸附在冷阱(－25℃)，然后冷阱以40℃/s的速度迅速加热到300℃，而从中热解析出来的化合物则通过传输线(250℃)进入GC开始进行分析。

色谱条件:所用色谱柱为DB－5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)的毛细管柱，载气为氦气，流速为1.0 mL/min，柱温采用程序升温，起始温度为40℃，保持2 min，然后以6℃/min的速度升到200℃，保持2 min，再以20℃/min的速度升到270℃并保持3 min。

质谱条件:MS的电离方式为 EI，电子能量70 eV，扫描范围为30～500 amu，质谱分析用数据库为NIST谱库。

1.3.3 数据处理

由GC-MS分析得到总离子流图，根据系统对NIST 08质谱图数据库进行检索，并对总离子流图中各组分进行峰面积归一化，确定化合物的种类和含量。

2 结果与分析

2.1 四种板栗花(紫珀、燕龙、燕魁、早丰)挥发性香气的GC-MS分析

图1(a)～图1(d)为用ATD-GC/MS法从4种板栗鲜花中提取的精油的挥发性香气成分的总离子流图，共鉴定出32种化合物，表1为鉴定出的化合物的保留时间、名称、分子量、分子式、匹配度和相对含量。

图1 四种板栗鲜花中挥发性香气的总离子流图Fig.1 GC-MS of volatiles in four cultivars of chestnut flowers

4个品种的板栗花(紫珀、燕龙、燕魁、早丰)中酯类和醇类占大部分，是板栗花香气的主要组成成分。紫珀、燕龙和燕魁中均含有一定量的乙酸乙酯，其带有轻微的水果香和酒香，香气易扩散、不持久。四种板栗花中共有的香气成分主要有 2，2，3，3，4，4-六甲基-四氢呋喃，其带有类似乙醚的气味，有甜味;2-丙基-1-戊醇带有苹果的清香;四氢-2，5-二甲基-2H-吡喃甲醇、3，3-二甲基丁基-叔丁基-乙醚和 2，6-二苯基苯酚等成分为板栗花的清新香味做贡献。但是，4个品种中都未检测出芳樟醇、松油醇等这些被报道在板栗花精油中的香气物质，可能是由于提取香气成分方法不同致使香气成分的差异。另外，脂肪烃如2，2，4，6，6-五甲基-庚烷、2，2，4，4，6，8，8-七甲基-壬烷、十六烷、十九烷、二十一烷等都是花的蜡质成分。

表1 四种板栗鲜花挥发性香气成分鉴定结果Table 1 The analytical results of volatiles in four cultivars of fresh chestnut flowers

2.2 不同品种(紫珀、燕龙、燕魁、早丰)板栗花主要香气物质的含量比较

比较4个品种板栗花挥发性气体中的主要香气物质可见，紫珀中的主要香气物质乙酸乙酯和2，6-二苯基苯酚的相对含量明显高于其余3个品种。早丰和紫珀中的主要香气物质 2，2，3，3，4，4-六甲基-四氢呋喃、四氢-2，5-二甲基-2H-吡喃甲醇和2-丙基-1-戊醇的含量均高于燕龙和燕魁。紫珀与其余3个品种相比，其挥发性气体中主要香气物质的相对含量均较高，实际上紫珀花的香气也更为强烈些。

3 结论

由ATD-GC/MS分析可知，从紫珀、燕龙、燕魁、早丰四种板栗花中共检测出32种挥发性香气成分，

其中酯类和醇类是主要香气成分。4种板栗花共有的主要挥发性香气物质为乙酸乙酯、2，2，3，3，4，4-六甲基-四氢呋喃、四氢-2，5-二甲基-2H-吡喃甲醇、2-丙基-1-戊醇、2，6-二苯基苯酚等，它们为板栗花带来甜味和清新香味，而脂肪烃是花的蜡质成分。

图2 不同品种(紫珀、燕龙、燕魁、早丰)板栗花主要香气物质含量的比较Fig.2 Comparison of main compounds in four cultivars of chestnut flower(Zipo，Yanlong，Yankui and Zaofeng)

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