4种不同的干燥处理对草果挥发性成分的影响
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摘 要 为了解不同干燥处理对草果挥发性成分的影响，对采自怒江州贡山县普拉底乡的新鲜草果样品分别采用自然晾干、55 ℃烘干、冷冻干燥以及熏干4种处理方式进行干燥，干燥处理后的果实分开为果壳和种仁，并分别粉碎成粉末，粉末用正己烷经超声提取获得提取液，提取液经GC-MS仪器检测分析，结果显示全部样品共检测出53个成分。其中熏干处理的果壳和种仁与其他3种处理的果壳和种仁相比在化合物种类偏多，但对应化合物的含量偏低，说明熏干处理后果壳和种仁的成分都变得丰富和复杂。而且在4种处理中都显示同一化合物在种仁中的相对含量明显比在果壳中的高，然而果壳在化合物种类上更丰富。由此说明不同干燥处理的果壳和种仁之间挥发性成分种类和含量上都呈现一定差异。该研究结果为草果后期的深加工、保存及应用提供了一定的技术参考。
关键词 草果;挥发性成分;GC-MS;豆蔻属;姜科中图分类号 S567.2 文献标识码 A
Abstract In order to study on volatile components under four different preprocessing models， fresh fruit samples from Gongshan， Yunnan were dried by natural drying， 55 ℃ baking， lyophilization drying and smoking drying， respectively. The dried fruit was separated into pericarp and kernel， grounded and extracted with n-hexane， and the extraction was analyzed by GC-MS. 53 components were detected at present research. Higher content and more compound types were found in the smoking drying treatment of pericarp and kernel than that of the other three treatment groups， indicating that the components of pericarp and kernel after smoking drying treatment became rich and complex. In addition， the relative content of the same compound in the kernel was significantly higher than that in the pericarp in all four treatments. Although the pericarp had more compound types， the relative content of the same compound was generally not high. The results would provide a certain technical reference for the later processing， preservation and application of grass fruit.
Keywords Amomum tsao-ko; volatile components; GC-MS; Amomum; Zingiberaceae
DOI 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.04.023
草果（Amomum tsao-ko Crevost et Lemaire）為姜科豆蔻属多年生草本植物，我国主要分布在云南，少量分布在广西和贵州等地，其中云南草果种植区域主要分布在文山、红河、怒江、保山等州市，种植面积达11.98万hm2，年产量达140万kg左右，云南省的种植面积和产量均占全国90%以上[1]。草果不仅是重要的烹调香料，也是药食同源植物之一，早在宋代的《太平惠民和剂局方》（公元1078—1085年）就记载过其有药用价值。草果其味辛，性温，入脾、胃二经，具有燥湿除寒、祛痰截疟、消食化积、抗胃溃疡等功效[2]。
基于草果具有多样的药用价值[3-4]及对云南多地经济发展具有重要的意义[5-6]，草果日益受到许多科学工作者的关注与研究。近年有文章报道草果果实粗提物具有抑制金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌和绿脓假单孢杆菌的生物膜形成和抑制它们的群体感应的活性[7]，从草果果实中也分离出具有抗补体的活性物质[8]。同时，国内外的学者对草果挥发油的不同提取方法[9-10]、挥发油不同组织部分含量[11]、以及挥发油组分抑菌效果[12-15]都进行了深入研究。普遍报道草果果实中精油的化学成分中以1，8-桉油素为主，还有柠檬醛、α-蒎烯、β-蒎烯、柠檬烯、壬醛、癸醛、芳樟醇、樟脑、α-松油醇、香叶醇、橙花叔醇等成分。草果茎精油中则含有1，8-桉叶油素、α-蒎烯、β-蒎烯、金合欢醇、橙花醛、香叶醛、樟脑等，与果实中的成分有异同[16]。不同提取方法获得的精油成分也略有不同，含量也有差异[17]。这些都为草果的开发利用提供依据。
随着草果种植面积的不断增大，产量的逐年递增，如何对草果进行初加工以使草果便于贮藏运输以及使草果质量达到更好发挥药用价值显得越来越重要，不同加工方式对草果化学成分的影响具有重要意义[18]。在当前实际生产中，种植农户对草果的第一步加工多是干燥。且多数农户只是对草果进行简单的晾晒或烘烤干燥就进行售卖，对干燥处理下草果的质量认识也不够深入。而当前国内对不同干燥处理对草果的挥发油组分的影响的研究鲜有报道[19]。因此，本研究以采自贡山县普拉底乡的鲜草果样品为原料，分别采用放置在阴凉干燥地方，避免日晒风干（自然晾干）、55 ℃烘干、冷冻干燥以及当地农户熏干4种干燥方式干燥草果，对干燥后的草果进行粉碎，正己烷提取挥发性成分，利用气相色谱质谱联用仪（GC-MS）分析其中的化学成分，研究4种干燥处理中挥发性成分的含量的差异，以期为草果产业的加工、保存及应用提供物质基础。也为后期统一草果生产加工标准，丰富草果产品种类提供理论依据。 1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 植物材料 草果（A. tsao-ko Crevost et Lemaire）于2017年12月采自云南省怒江州贡山县普拉底乡咪唂村（东经98°47′1″，北纬27°34′58″，海拔1320 m），经不同干燥处理后，直到恒重，粉碎备用。
1.1.2 试剂与设备 色谱纯正己烷，天津科密欧化学试剂有限公司;无水硫酸钠（分析纯），江苏强盛功能化学股份有限公司;环己酮、1，8-桉油素和反-2-十一烯醛标准品，纯度> 98%，美国Sigma公司。
7890A/5975B-MSD气-质联用仪，美国安捷伦科技有限公司;GT-S超声清洁仪，宁波双嘉仪器有限公司。
1.2 方法
1.2.1 挥发油的提取 称取草果样品粉末约100 mg，放置于1.5 mL的HPLC样品瓶;加色谱纯正己烷（含有20 mg/L的环己酮，内标）到样品瓶，配成100 mg/mL浓度的提取物，每种干燥的样品重复3次;于室温下超声30 min后，静置1 h，加入适量的无水硫酸钠，密封，置于4 ℃冰箱过夜;小心吸取上清液200 μL，移至装有200 μL内插管的样品瓶，用GC-MS分析。
1.2.2 气相色谱-质谱条件 GC条件：色谱柱DB-5ms弹性石英毛细管柱（30 m?0.25 mm? 0.25 μm），柱初温60 ℃，保持2 min，然后以6 ℃/ min速率升至250 ℃，保持15 min。进样口温度230 ℃，载气He，载气流量1.0 mL/min，不分流，进样量1 μL。
MS条件：EI离子源，电离能源70 ev，扫描范围m/z 29～500 amu，离子源温度230 ℃，GC/MS接口温度280 ℃。
1.2.3 保留指数值测定 参考梁晟等[20]的方法测定保留指数。取正构烷烃混合标准品，按照相同条件进行GC-MS分析（进样量1 mL），记录每个正构烷烃标准品出峰的保留时间，采用Kovats保留指数（retention index， RI）公式计算各组分的保留指数。
1.2.4 1，8-桉油素和反-2-十一烯醛测定 由标准品谱图得知1，8-桉油素和反-2-十一烯醛的保留时间分别为8.0 min和15.7 min，分子质量分别为154和168。样品中1，8-桉油素和反-2-十一烯醛的定性与定量是通过对样品GC-MS色谱图进行分子量或分子碎片的提取得到1个至数个峰及与峰对应的质谱图，后对各个峰进行保留时间匹配，质谱图进行数据库匹配，并取匹配度最高为鉴定结果，最终需要两者一致才视为相应样品含有该物质，否则为无。最后对目标峰进行面积积分，并采用面积归一化法算得对应化合物含量。
1.3 数据处理和分析
利用标准质谱数据库NIST 2014进行检索匹配对照，取匹配率在85%以上的数据（当多个物质的匹配率高于85%时，选取最高值，匹配率低于85%为未确定）。采用峰面积归一化法，以环己酮为内标换算各个成分的相對含量[21]。
2 结果与分析
2.1 4种干燥方式处理的草果种仁的GC-MS比较分析
从图1可以看出，4种干燥方式对草果的种仁挥发性成分的种类在数量上没有区别，但自然晾干、55 ℃烘干、冷冻干燥处理样品中化学成分含量普遍高于传统熏干，少数成分含量上有明显差别（表1），如保留时间14.98 min（未确定物质），17.75 min顺式-庚烷（cis-Heptane），18.33 min 10-十一烯醛（10-Undecenal）含量在3种干燥处理中明显高于当地农户熏干处理。
2.2 4种干燥方式处理的草果果壳挥发物的GC-MS比较分析
从图2可以看出，经熏干后的草果果壳的信号峰数量比其他3种干燥方式要多，但对应峰的化合物的相对含量比其他3种干燥方式要少。此外还出现极少数新的信号峰，而且含量存在明显差别（表1），如保留时间15.41 min反式垅牛儿酸（trans-Geranic acid），17.47 min（未确定物质），18.97 min荜澄茄醇（Cubebol），19.10 min 3，4，5-三甲氧基甲苯（3，4，5- Trimethoxytoluene）等。
由图3可以看出，1，8-桉油素和反-2-十一烯醛分别在不同干燥方法后的种仁和果壳中的含量都有差异。相对其他3种干燥方式，农户熏干样品中1，8-桉油素较高。与自然晾干相同部位比较，种仁中1，8-桉油素在55 ℃烘干、冷冻干燥和熏干没有明显差别，而果壳中1，8-桉油素在55 ℃烘干、冷冻干燥和熏干存在极显著差别。反-2-十一烯醛则在自然晾干、55 ℃烘干和熏干干燥的果壳中的含量比在对应干燥的种仁中高，而经冷冻干燥后在种仁中的含量比在果壳中高。与自然晾干相同部位比较，种仁中反-2-十一烯醛在55 ℃烘干和熏干有极显著差别，而果壳中反-2-十一烯醛在冷冻干燥和熏干也存在极显著差别。
3 讨论
草果为药食两用的植物品种之一，具有广泛的药理价值[22]，如草果的提取物能有效的抑制金黄色葡萄球菌的生长[23]，同时具有防腐保鲜效果[24]，还是重要的烹饪调料之一，可以增加香气，达到除异味的功效。然而，在多数情况下，由于图方便省事，往往整个草果投入汤中使用，这样的使用方法相对粗糙，也可能导致草果化学成分得不到充分利用。据本研究的挥发性成分分析结果，果壳的挥发性成分在数量上比种仁的丰富，这为草果在烹饪方面的科学利用提供依据。 在以前的研究报道中，多关注于果实、茎、叶等不同部位挥发油的含量差异以及不同的提取方法对挥发油提取的影响[9-12]，而本研究比较了4种干燥处理对草果的种仁和果壳挥发性成分的影响。从分析结果得知，不同干燥方式对草果的果壳和种仁挥发性成分的种类有明显影响。如熏干的草果的果壳信号峰比其他3种干燥方式要多，但各化合物的相对含量却相对较少。此外，个别成分含量上也有着显著的差别。如：其中已报道的活性物质1，8-桉叶油素在自然晾干、55 ℃烘干、冷冻干燥条件下种仁含量比果壳高，而熏干则是果壳中1，8-桉油素含量比种仁高，在4个干燥条件下，熏干组1，8-桉油素在种仁和果壳中含量都是最高，且熏干组中果壳含量与其他干燥组的存在显著差别。反-2-十一烯醛在自然晾干、55 ℃烘干以及熏干方法中，果壳的含量比种仁中高，且在55 ℃烘干条件下，果壳的含量与种仁中含量存在极显著的差别，然而在冷冻干燥条件下，则是种仁中反-2-十一烯醛含量比果壳中高，且存在极显著差别。这说明不同干燥处理对草果的个别化学成分的含量有明显的影响，为草果的后期深加工及提升市场竞争力提供前期技术储备。
目前草果在生产地多采用熏烤处理干燥，这样干燥处理对草果的后期利用带来很多不利的影响，外观上没有光泽，而且有难闻的烟熏气味。目前的GC-MS分析结果也显示，熏烤确实出现更多的信号峰，但多数信号峰在目前数据库中匹配率不高，其对应的化学结构式有待进一步确认。
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