范睿 周利萍 伍寶朵 陳冬梅 藤定位 覃永蘭 鄭俏然 郝朝運(yùn)

摘? 要：采用GC-MS法，研究了以‘班尼約爾1號(hào)和‘熱引1號(hào)胡椒為雜交親本的6個(gè)雜交種白胡椒（‘PC003、‘PC008、‘PC009、‘PC011、‘PC033、‘PC036）精油的化學(xué)成分，其化學(xué)組成成分用總離子流色譜峰的峰面積歸一化法定量分析。結(jié)果表明：6個(gè)雜交品種白胡椒精油中共檢測(cè)出烯類、醇類、酯類、酚類等8大類77種化合物，含量較高的化學(xué)成分有石竹烯[（30.93±0.00）%～（53.81±0.01）%]、可巴烯[（0.83±0.00）%～（10.09±0.00）%]、δ-畢澄茄烯[（0.08±0.00）%～（7.64±0.01）%]、石竹烯氧化物[（0.10±0.00）%～（5.86±0.00）%]、α-紅沒(méi)藥醇[（0.18±0.00）%～（5.51±0.01）%]、蛇麻烯[（0.55±0.01）%～（6.64±0.00）%]、異丙二醇[（2.56±0.00）%～（4.12±0.00）%]。不同雜交品種白胡椒精油中檢測(cè)出的揮發(fā)性成分和總的百分含量都不同，部分品種間差異顯著。研究結(jié)果為今后胡椒新品種選育和優(yōu)異種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)利用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：雜交品種;GC-MS;香氣成分;白胡椒精油

中圖分類號(hào)：S573.9? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The aroma components of six hybrids， ‘PC003， ‘PC008， ‘PC009， ‘PC011， ‘PC033， ‘PC036， of Panniyu and Reyin-1 were assayed with GC/MS analysis in the study. The constituents of high content of white pepper essential oil were caryophyllene [（30.93±0.00）%（53.81±0.01）%]， cocaene [（0.83±0.00）%（10.09±0.00）%]， δ-citronene [（0.08±0.00）% （7.64±0.01）%]， caryophyllene oxide [（0.10±0.00）%（5.86±0.00）%]， α-erythro-alcohol [（0.18±0.00）%（5.51±0.01）%]， hopsene [（0.55±0.01）%（6.64±0.00）%] and isopropyl glycol [（2.56±0.00）%（4.12±0.00）%] and other compounds. A total of 77 kinds of compounds such as alkenes， alcohols， esters， phenols， etc. were detected. The volatile components and total percentage detected in different white pepper essential oils were different. The component and content of the white pepper essential oil for the six hybrids were relatively different. The results would provide references for breeding of new verities and exploiting of outstanding black pepper germplasm in the future.

Keywords： hybrid varieties; GC-MS; aroma components; white pepper essential oil

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.08.024

胡椒（Piper nigrum L.）是胡椒科胡椒屬多年生常綠藤本植物，是世界上重要的熱帶香辛料之一，已有2000多年的栽培歷史[1-2]。我國(guó)最早引種胡椒是在1947年，由華僑引入海南的瓊海市，后陸續(xù)引入到云南、廣東、廣西、福建等地種植[3-4]。胡椒應(yīng)用價(jià)值非常高，在食品領(lǐng)域常以調(diào)味料的形式出現(xiàn)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域又有抗腫瘤活性、降血脂、抗菌消炎等作用[5-6]。胡椒精油是從胡椒的果實(shí)、根、葉、莖、花等中提取出來(lái)的芳香油，又稱胡椒揮發(fā)油。胡椒精油里含香氣物質(zhì)較多，具有凈化肌膚，緩解肌膚疲勞等作用，生產(chǎn)上通常制成胡椒精油皂、胡椒精油等化妝品。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所通過(guò)多年的收集、保存，現(xiàn)有胡椒品種和野生近緣種資源200余份，其中雜交育種材料近100份。其中，從印度引進(jìn)的‘班尼約爾1號(hào)胡椒，葉片較大、淺綠色、蔓枝粗壯、生勢(shì)旺，具有早產(chǎn)高產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)、較抗胡椒瘟病等優(yōu)點(diǎn)[2];而傳統(tǒng)栽培品種的‘熱引1號(hào)胡椒具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但其花穗短、抗病性弱[3]。因此，中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所以‘熱引1號(hào)和‘班尼約爾1號(hào)為雜交親本得到20余份雜交育種材料。

胡椒果實(shí)里含有多種化學(xué)成分，其中最具研究意義的有胡椒堿和胡椒精油，胡椒堿主要是研究其在醫(yī)學(xué)上的價(jià)值[7-9]，而胡椒的氣味主要是通過(guò)揮發(fā)性精油體現(xiàn)出來(lái)，研究胡椒精油的化學(xué)組成成分，明確主要物質(zhì)是研究胡椒香氣的主要途徑。由于品種不同，胡椒精油的化學(xué)成分與特性存在差異。Gopalakrishran等[9]利用氣質(zhì)聯(lián)用法分析了‘班尼約爾1號(hào)‘班尼約爾2號(hào)和‘班尼約爾3號(hào)的黑胡椒揮發(fā)油化學(xué)成分，研究結(jié)果表明不同品種黑胡椒精油的主要成分是檸檬烯、β-石竹烯、β-蒎烯和α-蒎烯。劉紅等[4]以‘印尼大葉種和‘班尼約爾1號(hào)為雜交親本的4個(gè)雜交種質(zhì)（‘班×印2號(hào)‘班×印6號(hào)‘班×印7號(hào)‘班×印8號(hào)）為供試材料，研究其香氣成分發(fā)現(xiàn)不同雜交種質(zhì)白胡椒精油化學(xué)成分的種類與含量差異顯著。本研究以‘班尼約爾1號(hào)和‘熱引1號(hào)胡椒為雜交親本的另外6個(gè)雜交品種白胡椒為材料，對(duì)其果實(shí)精油成分進(jìn)行GC-MS分析，通過(guò)研究比較不同雜交品種白胡椒精油香氣成分的差異，明確雜交品種香氣和特殊物質(zhì)組成，為我國(guó)胡椒高品質(zhì)品種的選育提供重要的基礎(chǔ)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 材料? 以‘班尼約爾1號(hào)和‘熱引1號(hào)胡椒為雜交親本的6個(gè)雜交品種：‘PC003、‘PC008、‘PC009、‘PC011、‘PC033、‘PC036。2018年5—7月于海南省萬(wàn)寧市興隆熱帶植物園胡椒種質(zhì)資源圃采集胡椒成熟鮮果，將采集好的不同雜交品種的胡椒鮮果采用流動(dòng)水浸泡脫皮處理后，置于鼓風(fēng)干燥箱中70 ℃干燥10 h制成白胡椒。

1.1.2? 儀器與設(shè)備? HPG-9240A精密鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科技有限公司），中草藥粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司），AR2140電子天平（上海梅特勒-托利多儀器有限公司），DLSB-5/10低溫冷卻液循環(huán)泵（鞏義市子華儀器有限責(zé)任公司），7890A/5975C GC-MS聯(lián)用儀（美國(guó)安捷倫公司）。

1.2? 方法

1.2.1? 胡椒揮發(fā)性精油提取? 按照GB/T 17527? 2009方法，將制備好的白胡椒于粉碎機(jī)中粉碎過(guò)40目篩后，準(zhǔn)確稱取40.00 g胡椒樣品置于1000 mL圓底燒瓶中，再加入少量防爆玻璃珠和400 mL水，連接精油提取器，緩慢蒸餾（餾出液每分鐘從冷凝管滴下約5滴）4 h后，關(guān)閉熱源，冷卻1 h后讀出胡椒精油的體積，精確至0.05 mL。

1.2.2? GC-MS分析? 氣相色譜條件：色譜柱為HP-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）彈性石英毛細(xì)管柱;升溫條件參考范睿等[10]對(duì)胡椒香氣成分分析的升溫條件進(jìn)行;進(jìn)樣量為1 μL;高純氦氣為載氣，載氣流速為1.0 mL/min。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

將GC-MS分析得到的質(zhì)譜圖通過(guò)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)NIST 2014.L檢索，同時(shí)根據(jù)保留指數(shù)和文獻(xiàn)[11-14]進(jìn)行定性，然后根據(jù)色譜圖按峰面積歸一化法計(jì)算不同品種白胡椒精油風(fēng)味化合物各組分的相對(duì)含量。采用Excel 2010軟件作圖，以77種香氣成分構(gòu)成6×77的矩陣，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行主成分分析[15]。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 6種雜交品種白胡椒精油揮發(fā)性成分比較

用GC-MS對(duì)6個(gè)胡椒雜交種‘PC003、‘PC008、‘PC009、‘PC011、‘PC033、‘PC036的果實(shí)精油進(jìn)行分析，通過(guò)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)檢索和人工解析各峰相應(yīng)的質(zhì)譜圖（圖1），共鑒定出77種化合物，定性結(jié)果及相對(duì)含量見(jiàn)表1。

6種雜交種質(zhì)白胡椒精油揮發(fā)性成分見(jiàn)表1，精油中共檢測(cè)出77種化合物，其中含量較高的化學(xué)成分有石竹烯[（30.93±0.00）%～（53.81± 0.01）%]、可巴烯[（0.83±0.00）%～（10.09±0.00）%]、δ-畢澄茄烯[（0.08±0.00）%～（7.64±0.01）%]、石竹烯氧化物[（0.10±0.00）%～（5.86±0.00）%]、α-紅沒(méi)藥醇[（0.18±0.00）%～（5.51±0.01）%]、蛇麻烯[（0.55± 0.01）]%～（6.64±0.00）%]、異丙二醇[（2.56±0.00）%～ （4.12±0.00）%]。各個(gè)雜交品種揮發(fā)性成分具體分析如下：

‘PC003中共檢測(cè)出揮發(fā)性化合物46種。其中檢出最多的是烯類，有34種，其次是醇類，有8種，酯類檢出2種，酸類和烯類氧化物都只檢測(cè)出1種，沒(méi)有檢測(cè)出酮類、酚類和醛類。檢出化合物中，相對(duì)含量較高的化合物有石竹烯[（41.55± 0.02）%]、可巴烯[（10.09±0.00）%]、δ-蓽澄茄烯[（5.86±0.00）%]、石竹烯氧化物[（5.86±0.00）%]、蛇麻烯[（3.80±0.00）%]、1，4，7-cycloundecatriene， 1，5， 9，9-tetramethyl-Z，Z，Z-[（3.39±0.01）%]、α-古巴烯[（3.53±0.00）%]、β-欖香烯[（2.01±0.00）%]和D-檸檬烯[（1.18±0.00）%]。

‘PC008中共檢測(cè)出揮發(fā)性物質(zhì)38種。其中檢出最多的是烯類，有26種，其次是醇類，有8種，酮類、酯類、酸類和烯類氧化物都只檢測(cè)出1種，沒(méi)有檢測(cè)出酚類和醛類。檢出化合物中，相對(duì)含量較高的化合物有石竹烯[（30.93± 0.00）%]、可巴烯[（9.61±0.00）%]、大根香葉烯[（5.86± 0.00）%]、蛇麻烯[（6.64±0.00）%]、1，4，7-cyclounde- catriene，1，5，9，9-tetramethyl-Z，Z，Z- [（6.64±0.00）%]、石竹烯氧化物[（3.22±0.00）%]和τ-杜松醇[（1.87± 0.00）%]。

‘PC009中共檢測(cè)出揮發(fā)性物質(zhì)55種。其中檢出最多的是烯類，有40種，其次是醇類，有9種，烯類氧化物檢測(cè)出2種，酮類、酯類、酸類和醛類都只檢測(cè)出1種，沒(méi)有檢測(cè)出酚類。檢出化合物中，相對(duì)含量較高的化合物有石竹烯[（48.48±0.01）%]、2-蒈烯[（11.00±0.00）%]、α-桂稀[（5.66±0.00）%]、1，4，7-cycloundecatriene，1，5，9，9- tetramethyl-Z，Z，Z-[（4.27±0.00）%]和α-依蘭烯[（3.58± 0.00）%]。

‘PC011中共檢測(cè)出揮發(fā)性物質(zhì)46種。其中檢出最多的是烯類，有29種，其次是醇類，有11種，酮類檢測(cè)出2種，烯類氧化物、酯類、酸類和醛類都只檢測(cè)出1種，沒(méi)有檢測(cè)出酚類。檢出化合物中，相對(duì)含量較高的化合物有石竹烯[（53.81± 0.01）%]、cyclohexene， 4-ethenyl-4-methyl-3-（1- methylethenyl）-1-（1-methylethyl）-（3R-trans）- [（15.05±0.00）%]、可巴烯[（2.52±0.00）%]、蛇麻烯[（5.92±0.00）%]、1，4，7-cycloundecatriene， 1，5，9，9- tetramethyl-Z，Z，Z-[（5.88±0.00）%]、δ-蓽澄茄烯[（1.98±0.00）%]、異石竹烯[（2.41±0.01）%]和匙葉桉油烯醇[（3.11±0.00）%]。

‘PC033中共檢測(cè)出揮發(fā)性物質(zhì)33種。其中檢出最多的是烯類，有22種，其次是醇類，有9種，酮類和酸類都只檢測(cè)出1種，沒(méi)有檢測(cè)出酯類、醛類、烯類氧化物和酚類。檢出化合物中，相對(duì)含量較高的化合物有石竹烯[（40.76±0.01）%]、可巴烯[（2.05±0.00）%]、黃樟素[（7.29±0.01）%]、蛇麻烯[（1.59±0.00）%]、1，4，7-cycloundecatriene-1，5， 9，9-tetramethyl-Z，Z，Z-[（5.49±0.03）%]、石竹烯氧化物[（2.01±0.00）%]、異丙二醇[（4.12±0.00）%]、光果甘草醇[（4.81±0.00）%]。

‘PC036中共檢測(cè)出揮發(fā)性物質(zhì)53種。其中檢出最多的是烯類，有34種，其次是醇類，有12種，酮類檢測(cè)出3種，烯類氧化物、酯類、酸類和酚類都只檢測(cè)出1種，沒(méi)有檢測(cè)出醛類。檢出化合物中，相對(duì)含量較高的化合物有石竹烯[（43.71±0.01）%]、cyclohexene，4-ethenyl-4-methyl- 3-（1-methylethenyl）-1-（1-methylethyl）-（3R-trans）-[（5.58±0.00）%]、δ-蓽澄茄烯[（7.64±0.01）%]、α-紅沒(méi)藥醇[（5.51±0.01）%]、異丙二醇[（3.32±0.00）%]、可巴烯[（9.16±0.00）%]、蛇麻烯[（3.35±0.01）%]、1，4，7，-cycloundecatriene，1，5，9，9-tetramethyl-Z，Z，Z-?[（4.24±0.00）%]。

2.2? 6種不同雜交品種的白胡椒精油揮發(fā)性化合物的分類

根據(jù)GC-MS檢測(cè)分析結(jié)果可知，從6種不同雜交品種白胡椒精油中檢出烯類、醇類、酮類、酯類、酸類、酚類、醛類、烯類氧化物共8大類77種香氣成分。由圖2可知，‘PC009中檢出化合物7類55種，種類數(shù)目最多，占總香氣成分種類的71.43%，而‘PC033中檢出的化合物種類最少，僅有4類33種，占總香氣成分種類的42.86%，其他品種‘PC003、‘PC008、‘PC011和‘PC036中檢出的化合物種類分別占總香氣成分種類的59.74%、49.35%、60.00%和68.83%。

2.3? 6種雜交品種白胡椒精油香氣成分主成分分析

6種雜交種質(zhì)白胡椒精油香氣成分主成分分析結(jié)果見(jiàn)表2、表3。第一主成分方差貢獻(xiàn)率為27.942%，其中α-水芹烯、芳樟醇、胡椒酮、2-蒈烯、α-依蘭烯、α-桂烯、姜烯酮、β-瑟林烯、aR-雪松烯、紫蘇烯、橙花叔醇、cis-Z-α-沒(méi)藥烯氧化物和蓽澄茄油烯醇貢獻(xiàn)率最大，對(duì)應(yīng)的特征向量均大于0.80。第一主成分分析表明，烯類、醇類和酮類與不同雜交品種的香氣相關(guān)性最高的成分，是雜交品種主體特征性揮發(fā)性成分（表3）。第二主成分方差貢獻(xiàn)率為23.469%，長(zhǎng)葉烯、β-古巴烯和綠葉烯貢獻(xiàn)最大，對(duì)應(yīng)的特征向量分別為0.949、0.878和0.824。長(zhǎng)葉烯具有松木香氣，β-古巴烯是蒿草里芳香油中的成分之一，存在于煙草、茶葉及一些芳草中，因此第二主成分主要反映胡椒的揮發(fā)性植物芳香味。第三主成分和第四主成分方差貢獻(xiàn)率分別為21.441%和14.183%，其中異戊烯對(duì)第三主成分的貢獻(xiàn)率最大，而順式-1-甲基-4-（1-甲基乙基）-環(huán)己醇對(duì)第四主成分的貢獻(xiàn)率最大，對(duì)應(yīng)的特征向量為0.764和0.636。這4個(gè)主成分方差累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)87.035%，可反映不同胡椒品種香氣成分的總體情況。

結(jié)合表3和圖3可以看出，不同胡椒品種的揮發(fā)性化合物的主成分分析中α-水芹烯，芳樟醇，胡椒酮，2-蒈烯，α-依蘭烯，α-桂烯，姜烯酮，β-瑟林烯，α-雪松烯，紫蘇烯，橙花叔醇，cis-Z-α-沒(méi)藥烯氧化物和蓽澄茄油烯醇與第一主成分高度正相關(guān)，因子載荷系數(shù)較大。由于醇類物質(zhì)的感官閾值較高[16]，在感官上通常表現(xiàn)不明顯，烯類物質(zhì)通常感官閾值較低，對(duì)樣品整體風(fēng)味貢獻(xiàn)大[17]。由于第一主成分的方差貢獻(xiàn)率僅為27.942%，不能概括大部分的化合物信息，必須綜合第二、第三和第四主成分的相關(guān)信息來(lái)分析呈味特性。

3? 討論

香辛料散發(fā)的香氣是各種揮發(fā)性物質(zhì)共同作用的結(jié)果[18-19]。世界上具有香氣成分的化合物有2000多種，按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為醇、烯、酯、酮、醛、酸以及含硫、含氮化合物等[18， 20]。分析胡椒精油的香氣成分，了解不同雜交品種香氣的主要組成成分，對(duì)于胡椒雜交品種的評(píng)價(jià)及綜合利用具有重要作用[21]。本研究分析了以‘班尼約爾1號(hào)胡椒和‘熱引1號(hào)胡椒為親本的6個(gè)雜交品種的精油香氣成分，發(fā)現(xiàn)白胡椒精油香氣成分物質(zhì)主要由烯類、醇類、酯類、醛類、酮類、酸類等化合物組成，這與劉紅等[4]對(duì)白胡椒揮發(fā)性油的研究結(jié)果一致;同時(shí)對(duì)胡椒精油香氣特征性成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)白胡椒精油的共有物質(zhì)主要有石竹烯、檸檬烯、石竹烯氧化物、可巴烯等。而3-蒈烯、石竹烯、β-蒎烯、α-蒎烯、D-檸檬烯、石竹烯氧化物、可巴烯、β-紅沒(méi)藥烯等化合物是黑白胡椒共有物質(zhì)[21-26]。同時(shí)，本研究還發(fā)現(xiàn)蛇麻烯、黃樟素、1，4，7-cycloundecatriene，1，5，9，9- tetramethyl-Z，Z，Z-、異丙二醇、光果甘草醇、異石竹烯這些香氣成分的含量與前人的研究結(jié)果[14， 23-24]有差異，可能是由胡椒品種、產(chǎn)地、果實(shí)成熟度、提取方法等原因引起的差異。

通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，6個(gè)雜交品種白胡椒精油的香氣成分相對(duì)含量最高的物質(zhì)都是石竹烯，這與前人對(duì)雜交種質(zhì)白胡椒精油成分分析的結(jié)果[4]一致。不同基因型雜交品種的香氣物質(zhì)種類存在較小差異，都是以烯類為最主要物質(zhì)，其次為醇類，這可能與6個(gè)雜交品種來(lái)自相同親本有關(guān)。但是在不同品種中也發(fā)現(xiàn)了其特有化合物，如α-桂烯是‘PC003與‘PC009中的特有化學(xué)物質(zhì);β-羅勒烯、蘭桉醇、n-棕櫚酸是‘PC008的特有化學(xué)物質(zhì);β-瑟林烯、紫蘇烯、cis-Z-α-沒(méi)藥烯氧化物是‘PC009中的特有化學(xué)物質(zhì);喇叭茶醇是‘PC011中的特有化學(xué)物質(zhì);2-蒈烯是‘PC033與‘PC009中特有化學(xué)物質(zhì);丁香酚是‘PC036中特有的化學(xué)物質(zhì)。在本研究中，相同親本產(chǎn)生的雜交個(gè)體風(fēng)味物質(zhì)也有差異，說(shuō)明風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生不僅與基因型有關(guān)，還和生長(zhǎng)環(huán)境等因素相關(guān)。這為后期特殊香氣品種選育提供了一定的依據(jù)。

利用GC-MS測(cè)試技術(shù)結(jié)合主成分分析方法，在6個(gè)雜交種白胡椒精油中共鑒定出77 種揮發(fā)性化合物，對(duì)相關(guān)性組分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)組分豐度貢獻(xiàn)最大的揮發(fā)性組分為烯類、醇類及醛類化合物;進(jìn)一步通過(guò)主成分分析，推斷α-水芹烯，芳樟醇，胡椒酮，2-蒈烯，α-依蘭烯，α-桂烯，姜烯酮，β-瑟林烯，α-雪松烯，紫蘇烯，橙花叔醇，cis-Z-α-沒(méi)藥烯氧化物和蓽澄茄油烯醇與第一主成分高度正相關(guān)，是反映不同胡椒品種精油的特征性揮發(fā)性組分。

本研究鑒定出的物質(zhì)具有廣泛的經(jīng)濟(jì)作用，如石竹烯是一種具有辛香、柑橘、樟腦香、木香等復(fù)雜香氣的物質(zhì)，也是體現(xiàn)白胡椒辛辣刺激風(fēng)味的主要物質(zhì);可巴烯是在6個(gè)雜交品種中檢測(cè)出來(lái)含量第二大的香氣物質(zhì)，存在于芒果、荔枝等熱帶植物的果實(shí)和葉中[26-27];蓽澄茄油烯的味道辛辣刺鼻，有些微苦味，被描述為一種讓人愉快的香味，具有化食、黑發(fā)等作用;蛇麻烯在啤酒釀造過(guò)程中使啤酒產(chǎn)生特殊的香氣，日本研究人員發(fā)現(xiàn)蛇麻烯可防止感冒、肺炎等呼吸道疾病侵入人體;α-紅沒(méi)藥醇具有明顯的抗菌消炎作用，與皮膚具有很好的適應(yīng)性，適用于制作化妝品和嬰兒護(hù)膚品。本研究對(duì)評(píng)價(jià)6個(gè)雜交品種白胡椒精油具有實(shí)際價(jià)值，為進(jìn)一步研究白胡椒精油的化學(xué)特性及雜交品種的開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。

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