5種不同品種苦蕎的易揮發性成分比較分析

李云龍 趙 琳 何永吉 程 哲 呂慧卿 李紅梅

(山西省農業科學院農產品加工研究所；特色農產品加工山西省重點實驗室1，太原 030031)(山西省農業科學院高粱研究所2，晉中 030600)

苦蕎麥(FagopyrumtataricumL.Gaertn.)，學名韃靼蕎麥，俗稱苦蕎，與人們所熟悉的“何首烏、大黃”等同屬蓼科(Polygonaceae)，是蕎麥屬(Fagopy-rumMil1)雙子葉植物[1]，為藥食同源植物[2]，富含多種營養成分，蛋白質，脂肪酸，多種維生素，19種氨基酸，以及鉀、銅、鎂、鉻等礦物質[4]，除此之外，苦蕎中含有大量的黃酮類物質，具有抗氧化、防癌、抗癌等生理功能[5]。

目前，對苦蕎的研究側重在苦蕎營養成分的提取、保健功能以及苦蕎加工產品的相關特性等方面；苦蕎制品的特殊風味主要由其本身的揮發性成分起作用，對于苦蕎揮發性成分的研究主要集中在苦蕎產品以及儲藏過程中的成分分析，如張素云等[6]分析了4種苦蕎醋的揮發性成分；余麗等[7]研究了用不同方法萃取苦蕎樣品的揮發性物質的差異以及苦蕎茶和苦蕎糊中的揮發性香氣成分；仝令君等[8]對黑苦蕎奶茶的風味物質進行分離、鑒定；許青蓮等[9]對不同產地苦蕎茶的茶湯和茶底樣品進行鑒別分析。這些研究都是以苦蕎產品為研究對象，然而苦蕎產品的香氣是原料本身還是生產工藝過程中產生的鮮有明確定論。也有對蕎麥原料不同部位的揮發性物質成分進行研究，如Jane?等[10]對甜蕎殼、粉及麩皮，王灼琛等[11]對苦蕎粉、苦蕎殼及苦蕎麩皮中的揮發性物質進行了分析，但對苦蕎品種之間的揮發性成分異同的研究鮮見報道。

頂空固相微萃取目前廣泛引用于食品、生物醫學等領域中，可以直接從樣品中收集揮發性物質，具有分析時間短、操作方便、無需復雜裝置等優點[12-14]。本研究以同一產地5種不同品種的苦蕎作為研究對象，用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法(Headspace Solid Phase Micro Extraction-Gas Chromatography-Mass Spectrometry，HS-SPME-GC-MS)對其揮發性成分進行分析，獲取其化學組成的重要信息；系統比較不同品種苦蕎之間揮發性成分的差異，為以苦蕎為原料的制品的揮發性物質的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

西農9909、川蕎1號、黔苦5號、晉蕎麥5號、九江苦蕎：山西省農業科學院高粱研究所試驗基地。

1.2 儀器與設備

100 μm PDMS萃取纖維頭；安捷倫DB-5MS毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；安捷倫 6890N -5975B型氣相色譜-質譜聯用儀。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理方法

取5 g樣品置于20 mL頂空瓶中，用帶有橡膠隔墊的瓶蓋密封，待分析。

1.3.2 儀器分析條件

頂空進樣參數：于100 ℃下頂空萃取40 min后，用固相微萃取針萃取20 min(手動進樣，萃取針在進樣口停留5 min)。

GC條件：DB-5MS毛細管柱子(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；程序升溫：初始溫度50 ℃，保持2 min，以4 ℃/min的速率升至250 ℃，保持5 min；進樣口溫度250 ℃；載氣He，流速1.0 mL/min；不分流。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；倍增電壓1400 V；離子源溫度250 ℃，接口溫度250 ℃，掃描范圍40～450 m/z，間隔0.3 s。

1.3.3 結構鑒定及相對含量分析方法

樣品按1.3.2分析條件對其易揮發性成分進行測定，并對所得總離子流色譜圖中各組分的質譜圖進行解析，其結果再與NIST 11標準譜庫中相應化合物標準譜圖對照確定化合物結構。各化合物的相對含量采用峰面積歸一化法計算。

2 結果與分析

2.1 5種品種苦蕎的易揮發性成分結果分析

5種苦蕎易揮發性成分的總離子流色譜圖見圖1，解析結果見表1，易揮發性成分比較見表2。由表2可以看出，5種苦蕎的成分類型基本相似，苦蕎的揮發性物質主要是烷烴類的物質，質量分數約為70%；西農9909的烯烴類物質高于其余4種苦蕎，而川蕎1號的烷烴類物質含量最高，黔苦5號的酯類、醛類和苯環類化合物高于其他4種，九江苦蕎的醇類化合物明顯高于其他4種。

圖1 5種苦蕎的易揮發性成分總離子流圖

表1 HS-SPME-GC-MS分析5種苦蕎的易揮發性成分結果/%

續表1

續表1

表2 5種不同品種苦蕎易揮發性成分比較/%

注：標*為含量最高的該類型化合物。

2.2 5種苦蕎的易揮發性成分結果比較分析

2.2.1 5種苦蕎的相同的易揮發性成分的比較

注：1：十二烷；2：十三烷；3：十四烷；4：十一烷，5：2,9-二甲基十一烷；6：壬基環戊烷；7：2E-十四烯；8：壬醛；9：亞硫酸十一烷基戊酯，10：正壬醇，11：鄰苯二甲酸二丁酯。圖2 5種苦蕎的易揮發性成分

5種品種的苦蕎共同組分共有14種，其中烷烴類化合物9種，烯烴類化合物5種。

由圖2可以看出，烷烴類的共同組分有：2,2,4,6,6-五甲基庚烷、十一烷、十二烷、十三烷、2,9-二甲基十一烷、3-亞甲基十三烷、十四烷、壬基環戊烷、正十五烷；十二烷和十三烷在5種苦蕎中含量都非常高，這2種化合物的相對含量在5種苦蕎中均占總峰面積的30%以上；而十五烷含量都是最低的，大約占5種苦蕎總峰面積1%，在不同品種的苦蕎中，這些共同組分也有一定的差異，說明苦蕎的成分差異與品種存在一定的關系。

由圖3可以看出，烯烴類的共同組分有：乙基苯、萘、1-十二烯、1-十三烯、2E-十四烯；5種苦蕎中的烯烴化合物差異比較明顯，黔苦5號中的乙基苯含量遠高于其余4種苦蕎；在西農9909、晉蕎麥5號以及九江苦蕎中2E-十四烯的含量高于1-十三烯，而川蕎1號和黔苦5號中1-十三烯較高，烯烴類化合物有較強的生物活性，可能它們之間的明顯差異會造成不同苦蕎的生物活性有所差異。

圖3 5種苦蕎烯烴類化合物共同組分

2.2.2 5種不同苦蕎的易揮發性成分分類比較

2.2.2.1 烷烴類化合物

對比5種不同苦蕎可以發現，烷烴類化合物是易揮發性物質的主要成分，其中川蕎1號中的烷烴化合物質量分數最高為80.26%，而黔苦5號中的烷烴類化合物質量分數最低為68.10%；5種苦蕎種都是十二烷的含量最高，在西農9909、川蕎1號、黔苦5號、晉蕎麥5號、九江苦蕎中的質量分數依次為20.10%、23.57%、25.29%、22.31%、21.38%；其次為十三烷、十四烷、十一烷等直鏈烷烴，這些烷烴類化合物可以賦予苦蕎清甜的香味[7]，烷烴類化合物的閾值較高，對風味成分貢獻較少；此外，有研究表明隨著苦蕎儲存時間的延長，其烷烴的碳鏈會增加。

2.2.2.2 烯烴類

烯烴類化合物在西農9909、川蕎1號、黔苦5號、晉蕎麥5號、九江苦蕎中的質量分數依次為8.65%、10.15%、8.88%、9.245、8.75%；川蕎1號的烯烴質量分數最高為10.15%，其余4種的烯烴質量分數都在8%左右；在5種苦蕎中含量最高的均為2E-十四烯。萘是樟腦丸中的主要成分，具有香樟木氣味，此外，烯烴類化合物是不飽和烴，對苦蕎的風味有一定貢獻，不同品種中的烯烴化合物的差異可能會造成不同品種苦蕎風味的差異，例如環辛四烯[9]只在九江苦蕎中檢測出，具有檸檬清香。

2.2.2.3 酯類

酯類化合物在西農9909、川蕎1號、黔苦5號、晉蕎麥5號、九江苦蕎中的質量分數依次為3.30%、1.05%、9.09%、1.87%、1.28%；黔苦5號中的酯類化合物質量分數最高為9.09%，川蕎1號中的酯類化合物質量分數最低為1.05%；5種苦蕎中的酯類化合物沒有共同組分；酯類化合物可以賦予苦蕎清香、果香味[15]。

2.2.2.4 醛類

醛類化合物在西農9909、川蕎1號、黔苦5號、晉蕎麥5號、九江苦蕎中的質量分數依次為1.00%、3.48%、5.88%、2.78%、4.96%；5種苦蕎中共檢測出正己醛、苯甲醛和壬醛3種，其中苯甲醛是黔苦5號中的特有成分；壬醛具有板油氣息，川蕎1號種未檢測出壬醛，其余4種苦蕎中壬醛的含量都較高；此外，醛類物質具有脂肪香味，醛類化合物可以解釋脂質的氧化程度，并與苦蕎的儲藏品質有一定的關系。

2.2.2.5 醇類

醇類化合物在西農9909、川蕎1號、黔苦5號、晉蕎麥5號、九江苦蕎中的質量分數依次為4.90%、1.75%、1.58%、3.77%、9.95%；九江苦蕎中的醇類化合物質量分數最高為9.95%，黔苦5號中的醇類質量分數最低為1.58%；醇類化合物通常具有特殊的花香和果香[16]，在儲藏過程中可能與其他物質發生反應轉化為酯類化合物。

2.2.2.6 含N類化合物

含N類化合物在西農9909、川蕎1號、黔苦5號、九江苦蕎中的質量分數依次為3.21%、0.75%、1.74%、0.65%，在晉蕎麥5號中沒有該類物質；2-二甲基胺-3-甲基-1-丁烯是西農9909中的特有物質，質量分數為3.21%，正十七胺僅在川蕎1號和九江苦蕎檢測出，質量分數為0.75%、0.65%；含N類的化合物有焙烤香和堅果香，5種不同的苦蕎中的含N化合物的含量差異為其風味物質做出了不同的貢獻。

2.2.2.7 其他

在5種苦蕎中還有一些鹵代烴，酮類化合物以及含O的化合物，其含量均有一定的差異，2-正戊基呋喃僅在西農9909和黔苦5號中檢測出，質量分數為0.53%、0.63%；呋喃類的化合物通常具果香味[16]。

3 結論

采用HS-SPME-GC-MS聯用技術對同一產地的5種苦蕎籽粒易揮發性成分分析，建立了一種苦蕎易揮發性成分的分析方法：DB-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)、樣品用5 g/20 mL頂空瓶、平衡溫度100 ℃、平衡時間40 min。在此條件下經氣-質聯用分析，得到5種不同產地苦蕎的易揮發性成分，表明苦蕎的主要揮發性化合物是烷烴類，質量分數約為70%，烷烴類中十二烷的含量最高；5種不同品種苦蕎共有14種共同組分，分別為9種烷烴化合物(2,2,4,6,6-五甲基庚烷、十一烷、十二烷、十三烷、2,9-二甲基十一烷、3-亞甲基十三烷、十四烷、壬基環戊烷、正十五烷)和5種烯烴類化合物(乙基苯、萘、1-十二烯、1-十三烯、2E-十四烯)；不同品種的揮發性成分的差異主要體現在醇類、醛類以及酯類化合物，這些物質相互作用產生綜合氣味，從而使不同品種的苦蕎呈現不同的特點。本研究為以苦蕎為原料的相關產品特征風味呈現提供了參考。