新鲜草果中关键香气成分的分析

草果既是中草药，也是香料植物；作为中药材，由于它具有多种多酚类成分，具有抑菌、抗氧化等生物活性，属于药食同源的品种。香气是草果的重要感官指标之一，1971年日本对草果精油的成分进行了研究，从中只鉴定出了1,8-桉叶素和壬酸，从1975年开始我国的科研人员开始研究草果精油中的化学成分。

提取草果中香气成分的方法主要有水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、超临界二氧化碳萃取法、固相微萃取法，在定性方面多数都只采用质谱一种方法进行定性，在定量方面多数采用面积归一化法进行定量，且相关文献大都分析干草果中的挥发性成分，关于新鲜草果中的挥发性成分分析较少。

目前国际上公认的提取挥发性成分比较好的方法是溶剂萃取结合溶剂辅助风味成分蒸发，北京食品营养与人类健康高精尖创新中心的胡智慧、白佳伟和刘玉平*等人采用该方法提取新鲜草果的挥发性成分，利用气相色谱-质谱-嗅觉（GC-MS-O）检测器联用仪对提取物进行分析，鉴定新鲜草果中的香气活性成分，采用内标法对香气活性成分进行定量，利用定量结果和文献报道的香气活性成分的阈值计算出它们的香气活性值，鉴定新鲜草果中的关键香气成分，旨在为评价草果等级、对比新鲜草果与干草果香气差别以及确定草果较佳干燥方法提供参考。

1 新鲜草果提取物的香气评价

用评香条蘸取1～2 cm新鲜草果种仁和草果壳提取物，嗅闻其香气特征，发现各自提取物的香气特征与原料的香气接近（其中新鲜草果种仁提取物的香气强度大于草果壳提取物的香气强度），证明通过溶剂直接萃取结合溶剂辅助风味成分蒸发，已经将样品中的重要香气成分提取出来。

2 新鲜草果中鉴定出的香气活性物质分析

使用GC-MS-O对得到的提取物进行分析，虽然质谱可以检测到的成分有46 种，但是采用香气特征、质谱、保留指数和标准品只对能够嗅闻到香气的成分进行定性，从新鲜草果壳和新鲜草果种仁中共鉴定出28 种香气活性成分，其中新鲜草果壳中27 种，新鲜草果种仁中24 种，二者共有成分21 种，结果显示，在鉴定出的30 种香气活性成分中有烯烃13 种、醇10 种、醛6 种、醚1 种。13 种烯烃化合物分别为(+)-α-蒎烯、β-蒎烯、桧烯、β-月桂烯、α-水芹烯、d-柠檬烯、β-罗勒烯、萜品油烯、(－)-α-荜澄茄油烯、β-石竹烯、香树烯、γ-依兰油烯、反-大叶香根烯-D，它们都是萜烯类化合物，其中(+)-α-蒎烯、β-蒎烯、桧烯、β-月桂烯、α-水芹烯、d-柠檬烯、β-罗勒烯和萜品油烯（α-蒎烯、β-蒎烯、桧烯、α-水芹烯和d-柠檬烯曾在新鲜的草果中被鉴定出来）是一萜烯类化合物，互为同分异构体，分子式都为C10H16；(－)-α-荜澄茄油烯、β-石竹烯、香树烯、γ-依兰油烯和反-大叶香根烯-D都为倍半萜烯类化合物，也都为同分异构体，分子式都为C15H24。

鉴定出的10 种醇类香气活性化合物分别为反-4-苧醇、芳樟醇、4-萜烯醇、δ-松油醇、α-松油醇、荜澄茄醇、反-橙花叔醇、榄香醇、β-桉叶醇和水合蒎醇，其中反-4-苧醇、芳樟醇、4-萜烯醇、δ-松油醇和α-松油醇为同分异构体，分子式都为C10H18O，由焦磷酸异戊烯醇酯和二磷酸-3-甲基-2-丁烯醇酯在生物体内在酶的作用下发生分子间缩合得到中间体二磷酸香叶酯，它是形成很多萜烯类化合物的前体物，柠檬烯和芳樟醇在生物体内在酶的作用下可以转化成α-松油醇，在一定条件下这些萜烯醇之间会发生相互转化。荜澄茄醇、反-橙花叔醇、榄香醇和β-桉叶醇是同分异构体，分子式都为C15H26O。

鉴定出的6 种醛类香气活性化合物分别为正己醛、反-2-辛烯醛、反-2-癸烯醛、橙花醛、香叶醛和反-2-十二烯醛，其中脂肪醛的产生与不饱和脂肪酸的降解有关，如亚油酸发生自动氧化反应可生成正己醛和反-2-辛烯醛；香叶醛和橙花醛为顺反异构体，香叶醛可以由类胡萝卜素（如番茄红素）通过自氧化反应产生。只鉴定出了1,8-桉叶素一种醚类香气活性化合物，它可由焦磷酸香叶醇酯在1,8-桉叶素环化酶的催化作用下生成。

3 新鲜草果中鉴定出香气活性物质的定量结果

以2-辛醇和2-异丙基苯酚作内标，对从新鲜草果壳和草果种仁中鉴定出的香气活性物质进行定量，结果显示，只对27 种香气活性成分进行定量，其中对新鲜草果壳中23 种成分进行定量，对种仁中16 种成分进行定量；因为在进行GC-MS-O分析时，没有被定量的成分能够通过嗅觉检测器被人的嗅觉感知到，但是它们在质谱检测器上的响应较低，得不到明显的色谱峰，所以无法对其进行定量。虽然对新鲜草果壳中定量的香气成分数量多（23 种），但是新鲜种仁中香气活性成分的总含量（16 997.80 mg/kg）大于新鲜果壳中所含香气活性成分的总含量（255.08 mg/kg），这可能是新鲜种仁的香气强度大于新鲜果壳的香气强度的原因（嗅闻整个新鲜的草果时，香气很弱）。在烯烃类香气活性成分中，果壳中含量最高的为β-蒎烯（48.91 mg/kg，占总含量的19.17%），种仁中含量最高的为(+)-α-蒎烯（1 860.79 mg/kg，占总含量的10.95%）。果壳和种仁含量最高的醇类香气成分均为α-松油醇，其中在果壳中含量为8.46 mg/kg，在种仁中的含量为843.51 mg/kg，约为果壳的100 倍。在醛类香气活性成分中，果壳中含量最高的为反-2-十二烯醛（14.67 mg/kg，占总含量的5.75%），而它在种仁中含量较低，它的形成与不饱和脂肪酸的氧化有关，果壳中含量高可能与果壳和空气直接接触有一定关系；种仁中含量最高的为香叶醛（2 649.98 mg/kg，占总含量的15.59%），而它在果壳中含量较低，可能主要在草果内部组织形成。1,8-桉叶素在新鲜果壳和种仁中的含量均最高。在实际应用中，为将草果的香气成分释放出来，建议粉碎后使用。

4 新鲜草果中香气活性成分的OAV

OAV常被用来判断一种香气活性成分对样品的香气贡献大小，为了确定新鲜草果壳和种仁中的香气活性成分对样品的香气贡献，根据定量结果和它们各自的阈值，共计算22 种香气活性成分的OAV，其中新鲜草果壳中20 种，新鲜草果种仁中19 种；由于香树烯、γ-依兰油烯、反-大叶香根烯-D、荜澄茄醇和β-桉叶醇的阈值未见文献报道，它们的标准品无法市购，在实验室也很难合成，无法测定它们的阈值，所以没有计算这5 种香气活性成分的OAV；反-4-苧醇在草果壳和种仁中的OAV都小于1。

在新鲜草果壳中OAV大于1的香气活性成分有17 种，它们是新鲜草果壳的关键香气成分；其中OAV＞10 000为1,8-桉叶素、(+)-α-蒎烯和反-2-十二烯醛3 种，10 000＞OAV＞1 000为β-月桂烯和正己醛2 种，1 000＞OAV＞100为芳樟醇、反-2-癸烯醛、β-蒎烯、反-2-辛烯醛和d-柠檬烯5 种，100＞OAV＞10为榄香醇、β-石竹烯、α-松油醇、β-罗勒烯和反-橙花叔醇5 种，10＞OAV＞1为桧烯和4-萜烯醇2 种。

在新鲜草果种仁中OAV大于1的香气活性成分有16 种，它们是新鲜草果种仁的关键香气成分；其中OAV＞10 000为1,8-桉叶素、(+)-α-蒎烯、反-2-辛烯醛、反-2-癸烯醛、香叶醛和α-水芹烯6 种，10 000＞OAV＞1 000为β-罗勒烯、芳樟醇、橙花醛、α-松油醇、榄香醇和反-橙花叔醇6 种，1 000＞OAV＞100为β-蒎烯、桧烯、萜品油烯和4-萜烯醇4 种。

对比新鲜草果壳和种仁中的关键香气成分发现二者共有的香气活性成分有12 种，它们使得新鲜草果壳和种仁的香气具有相同之处，而它们在种仁中的OAV都大于果壳，这应该是新鲜草果种仁的香气强度大于果壳的香气强度的原因。然而果壳和种仁中各自都有一些OAV大于1的特征成分（如香叶醛、α-水芹烯、橙花醛和萜品油烯在种仁中的OAV大于1，而在果壳中的OAV小于1；反-2-十二烯醛、β-月桂烯、正己醛、d-柠檬烯和β-石竹烯在果壳中的OAV大于1，而在种仁中的OAV小于1），这些成分使得它们的香气又有所不同；如在新鲜草果壳中OAV为1 300的正己醛没有在种仁中鉴定出来，这也是新鲜草果壳具有明显青香的原因之一。

结合OAV和关键香气成分的香气特征可知，新鲜草果壳的香气主要由1,8-桉叶素、(+)-α-蒎烯、反-2-十二烯醛、β-月桂烯和正己醛赋予，新鲜草果种仁的香气主要由1,8-桉叶素、(+)-α-蒎烯、反-2-辛烯醛、反-2-癸烯醛、香叶醛、α-水芹烯、β-罗勒烯、芳樟醇、橙花醛、α-松油醇、榄香醇和反-橙花叔醇赋予；其中1,8-桉叶素、(+)-α-蒎烯和不饱和烯醛对它们的香气贡献都较大，而1,8-桉叶素具有强烈的桉树叶气息，(+)-α-蒎烯具有松木香，在某种程度上限制了新鲜草果在食品中的直接应用。

由于生长环境有所不同，草果的果实形态、果长、果宽、平均单果质量等方面会有所不相同，但是经过研究发现其中的主要的挥发性香气成分均为1,8-桉叶素、香叶醛、橙花醛、反-2-癸烯醛、反-2-十二烯醛。根据研究结果和相关文献报道可知草果的主要香气成分为1,8-桉叶素和醛类化合物，为了拓展草果及其制品在食品中的应用，可考虑通过精深加工提高草果的香气质量。

结 论

采用溶剂直接萃取结合溶剂辅助风味成分蒸发的方法提取了产自云南怒江的新鲜草果壳和新鲜草果种仁中的挥发性成分，利用GC-MS-O对所得提取物进行分析，通过与标准品的香气特征、质谱和保留指数进行比对的方法对香气活性成分进行定性，共鉴定出30 种香气活性成分，其中烯烃13 种、醇10 种、醛6 种、醚1 种。

利用2-辛醇、2-异丙基苯酚为内标对鉴定出的27 种香气活性物质进行定量分析，定量结果表明香气活性成分在新鲜草果种仁中的含量高于在新鲜草果壳中的含量。

根据定量结果和阈值，计算22 种香气活性成分的OAV，在新鲜草果壳中有17 种香气活性成分的OAV大于1，在新鲜草果种仁中有16 种香气活性成分的OAV大于1，它们是新鲜草果的关键香气物质。其中1,8-桉叶素、(+)-α-蒎烯、反-2-辛烯醛、反-2-癸烯醛、β-罗勒烯、芳樟醇、α-松油醇、榄香醇、反-橙花叔醇、β-蒎烯、桧烯和4-萜烯醇是新鲜草果壳和种仁共有的关键香气物质，其使二者香气具有相似之处；而香叶醛、α-水芹烯、橙花醛、萜品油烯、反-2-十二烯醛、β-月桂烯、正己醛、d-柠檬烯和β-石竹烯是导致二者香气有所不同的主要成分。

本文《新鲜草果中关键香气成分的分析》来源于《食品科学》2020年41卷16期173-178页，作者：胡智慧，白佳伟，杨文熙，刘玉平，孙宝国。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190827-290。

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