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1 中国农学通报 013,9(15):09-15 Chinese Agricultural Science Bulletin 4 个杂交种质白胡椒精油化学成分的研究 1, 1, 刘红, 郝朝运, 尹桂豪 3 1, 1, 1, 1,, 邬华松, 谭乐和, 谷风林, 初众, 1, 1, 1, 宗迎, 朱红英, 魏来 ( 1 中国热带农业科学院香料饮料研究所, 海南万宁 ; 农业部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室, 海南万宁 ; 3 中国热带农业科学院分析测试中心, 海口 ) 摘要 : 为了研究 班 印 号 班 印 6 号 班 印 7 号 班 印 8 号 4 个不同杂交种质白胡椒精油的化学成分 以 印尼大叶种 和 班尼约尔 1 号 为杂交亲本的 4 个杂交种质 : 班 印 号 班 印 6 号 班 印 7 号 班 印 8 号 为原料, 通过 GC-MS 对这 4 个杂交种质白胡椒精油的化学成分进行分析 结果表明 :(1) 胡椒品种不同对胡椒精油化学成分的种类与含量都有显著影响 ()3- 蒈烯 柠檬烯 石竹烯 α- 石竹烯 β- 蒎烯 β- 月桂烯 δ- 榄香烯和 α- 蒎烯 8 种烯类物质是这 4 个杂交种质白胡椒精油中含量较多的化学成分 其中, 班 印 8 号 杂交种质白胡椒精油中 3 种特有成分是 (+)- 环苜蓿烯 白菖油烯和 β- 萜品烯 ; 班 印 号 杂交种质白胡椒精油 班 印 6 号 杂交种质白胡椒精油与 班 印 7 号 杂交种质白胡椒精油中单独共有的 3 种成分是 α- 萜品烯 β- 侧柏烯和 α- 蛇床烯 不同杂交种质白胡椒精油化学成分的种类与含量差异显著 关键词 : 杂交种质 ; 白胡椒 ; 精油 ; 化学成分 ;GC-MS 中图分类号 :TS01. 文献标志码 :A 论文编号 : Essential Oil Composition of Four Hybrid Germplasms of White Pepper(Piper nigrum L.) Liu Hong 1,, Hao Chaoyun 1,,Yin Guihao 3, Wu Huasong 1,, Tan Lehe 1,, Gu Fenglin 1,, Chu Zhong 1,, Zong Ying 1,, Zhu Hongying 1,, Wei Lai 1,, ( 1 Institute of Spice and Beverage Research, CATAS, Wanning Hainan ; Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops, Ministry of Agriculture, Wanning Hainan ; 3 Analysis and Testing Center, CATAS, Haikou ) Abstract: In order to study the essential oil composition of hybrid No., No.6, No.7 and No.8 of white pepper, the essential oil composition of four hybrid germplasms of white pepper (Piper nigrum L.) were analysis by GC-MS method. The results showed that different hybrid germplasms had great influence on the constituents and their contents of the white pepper essential oil. The main constituents of four kinds of white pepper essential oil were 3-carene, limonene, caryophyllene, α-caryophyllene, β-pinene, β-myrcene, δ-elemene and α-pinene. (+)-cyclosativene, calarene and β-terpinene were detected only in white pepper essential oil of hybrid No.8; α-terpinene, β-thujene and α-selinene were detected only in white pepper essential oil of hybrid No., 6 and 7. The conclusion was that the white pepper essential oil of hybrid No., No.6, No.7 and No.8 had great influence on the constituents and their contents. Key words: hybrid germplasm; white pepper; essential oil; composition; gas chromatogram-mass spectrometry 基金项目 : 南亚热作资源保护专项 热带香辛饮料作物种质资源圃 (11RZZY-08) 第一作者简介 : 刘红, 女,198 年出生, 湖南衡阳人, 助理研究员, 硕士, 研究方向为胡椒加工与机理研究 从事胡椒加工方面的科研课题研究工作以来, 完成了脱水青胡椒 胡椒调味油的加工工艺以及黑 白 青胡椒精油与胡椒油树脂成分分析 不同品种胡椒品质特性的研究 撰写科研论文 0 多篇, 在 热带作物学报 热带农业科学 中国调味品 等刊物上发表 通信地址 : 海南省万宁市香料饮料研究所,Tel: , liuhongfk@163.com 通讯作者 : 邬华松, 男,1965 年出生, 广东人, 研究员, 学士, 研究方向为热带作物栽培与加工 通信地址 : 海南省万宁市香料饮料研究所,Tel: , @163.com 收稿日期 : , 修回日期 :

2 10 中国农学通报 0 引言 胡椒 (Piper nigrum L.) 是胡椒科 (Piperaceae) 胡椒 属 (Piper) 多年生常绿藤本植物, 原产印度, 是世界上重 要的热带香辛料植物 胡椒自 1947 年引入中国, 目前 种植面积超过 3 万 hm, 年总产量超过 3 万 t, 面积和产 量世界排名分别是第 6 位和第 5 位 [1] 海南是中国胡 椒主要产区, 拥有丰富的胡椒种质资源 本单位多年 来收集保存了胡椒品种和野生胡椒种质 300 多份 (1 份 有多个种质 ), 其中杂交育种材料近 100 份 例如, 从 印度引进的 班尼约尔 1 号 胡椒, 叶片较大 浅绿色 蔓枝粗壮 生势旺, 具有早产高产 适应性强 较抗胡椒 瘟病等优点 [] ; 印尼大叶种胡椒具有高产 稳产 抗性 强等优点, 但其花穗短 抗病性弱 [3] 因此, 中国热带 农业科学院香料饮料研究所以 印尼大叶种 和 班尼 约尔 1 号 为杂交亲本得到 0 余份杂交育种材料 胡椒的有效成分主要有胡椒挥发油和胡椒碱, 其 辛辣味主要通过胡椒挥发油体现出来 胡椒品种与加 工方法不同, 其胡椒精油的化学成分存在差异 [4] Menon 等采用 GC-MS 研究分析了 Thevanmundi Poonjaranmunda Valiakaniakadan 和 Subhakara 4 个不 同品种的黑胡椒精油的化学成分, 在这 4 种不同品种 黑胡椒精油中共检测出 55 种化合物, 其中 α- 蒎烯 β- 蒎 烯 3- 蒈烯 柠檬烯 β- 石竹烯和石竹烯氧化物这 6 种成 分在不同品种黑胡椒精油中的相对含量存在差异, 但 是在总检出量中所占的比例均最高 赵丽娟等 [5] 郑 [6] [7] [8] 炯等 邱丽丽等和李铁纯等对白胡椒精油进行了 研究分析, 研究发现白胡椒精油中主要含有蒈烯 柠檬 烯 蒎烯和石竹烯等烯萜类化合物 Gopalakrishran [9] 等利用气质联用色谱对 班尼约尔 1 号 班尼约尔 号 和 班尼约尔 3 号 的黑胡椒挥发油化学成分进行 了分析, 研究结果表明 班尼约尔 1 号 班尼约尔 号 和 班尼约尔 3 号 黑胡椒精油的主要成分是柠檬 烯 β- 石竹烯 β- 蒎烯和 α- 蒎烯 本试验以 印尼大叶 种 和 班尼约尔 1 号 为杂交亲本的 4 个杂交种质 : 班 印 号 班 印 6 号 班 印 7 号 班 印 8 号 为供试材料, 采用 GC-MS 法对其白胡椒挥发油的化学 成分进行分析, 以期为进一步研究和综合开发利用这 4 种杂交育种材料奠定基础 1 材料与方法 1.1 试验时间 地点 研究试验于 01 年 5 月 1517 日在中国热带农 业科学院分析测试中心分析检测室进行 1. 植物材料 供试材料是以 印尼大叶种 和 班尼约尔 1 号 为 杂交亲本的 4 个杂交种质 : 班 印 号 班 印 6 号 班 印 7 号 班 印 8 号 胡椒鲜果于 011 年 6 月采自海南省万宁市兴隆热带植物园胡椒园, 然后将不同杂交种质的胡椒鲜果采用流动水浸泡脱皮晒干制成白胡椒 1.3 试验方法 仪器与试剂 DHG-9030A 型恒温鼓风干燥箱 ( 上海精宏实验设备有限公司 ),QE-300G 万能粉碎机 ( 浙江屹立工贸有限公司 ), 国家标准检验筛 ( 上虞市道墟五四仪器纱筛厂 ), 挥发油测定器装置 AL104 电子天平 ( 上海梅特勒 - 托利多仪器有限公司 ),7890A/5975C GC/MS 联用仪 ( 美国安捷伦公司 ),C 8C 4 正构烷烃标准品 (sigma 公司 ) 1.3. 胡椒挥发性油的提取按照 GB/T 方法 称取胡椒果 40 g, 粉碎加入 1000 ml 圆底烧瓶中, 再加入 400 ml 蒸馏水和数粒防爆玻璃珠 连接挥发油测定器 ( 蒸馏接受管事先注满蒸馏水 ), 缓慢加热蒸馏 ( 馏出液每秒钟从冷凝管滴下约 滴 )4 h 关闭热源, 冷却至室温后读取胡椒精油体积, 精确至 5 ml [10] GC-MS 分析气相色谱条件 : 色谱柱为 HP-5MS (30 m 0.5 mm 0.5 μm) 弹性石英毛细管柱 ; 柱初始温度 60, 保持 min, 以 5 /min 升温至 10, 然后以 10 /min 升温至 80, 保持 1 min; 进样量 1 μl; 分流比 60:1; 载气为高纯氦气 (99.999%), 载气流量 1 ml/min 质谱条件 : 离子源为 EI 源 ; 电离电压 70 ev; 离子源温度 30 ; 四极杆温度 150, 进样口温度为 保留指数 (RI) 测定将 C 8C 4 正构烷烃标准品在与 节相同条件下进行 GC-MS 分析, 测定各正构烷烃的保留时间 根据脱水青胡椒样品分析测定的保留时间, 再根据以下线性升温保留指数计算公式 (1) 算出各组分的 Kovats 保留指数 (RI) RI TP=100n+100[t R(x)-t R(n)]/[t R(n+1)-t R(n)] (1) 式中,RI TP 为 Kovats 保留指数 ;t R 是被测组分的保留时间, 下标 x 是被测组分符号, 下标 n 和 n+1 是分别具有 n 和 n+1 个碳原子的正构烷烃符号 定性和定量分析将气相色谱 - 质谱联用分析得到的质谱图利用计算机质谱 Nist08.L 数据库检索, 同时根据保留指数和文献 [11-14] 进行定性 ; 然后将脱水青胡椒粉风味化合物各组分的相对含量根据色谱图按峰面积归一化法计算, 未进行响应因子校正 结果与分析按上述分析条件, 通过 GC-MS 对 4 个杂交种质白

3 刘红等 :4 个杂交种质白胡椒精油化学成分的研究 11 胡椒挥发油的化学成分进行分析, 共分离出 50 种组分, 经气相色谱处理机用面积归一化法测定了各个组分的质量分数, 并用气相色谱 - 质谱联用技术对挥发性成分的 GC-MS 总离子流色谱检测, 所得质谱图经计算机质谱 NIST 数据库检索和分析, 确定了 4 个杂交种质白胡椒挥发油的化学成分.1 班 印 号 白胡椒精油的化学成分图 1 是 班 印 号 杂交种质白胡椒精油化学成 分的气相色谱 - 质谱总离子流图 班 印 号 杂交种质白胡椒精油中共鉴定出 46 种化合物, 占总检出量的 96.9% 其中烯类化合物 33 种, 占总检出量的 91.3%; 醇类化合物 8 种, 占总检出量的 3.87%; 烯类氧化物 3 种, 占总检出量的 1.45%; 烯醛类化合物 种, 占总检出量的 0.8% 这些烯类化合物中, 石竹烯占总检出量的 18.74% 3- 蒈烯占 17.64% 柠檬烯占 13.5% β- 蒎烯占 7.% δ- 榄香烯占 7.1% α- 蒎烯占 时间 图 1 班 印 号 白胡椒挥发油的总离子流图 4.1% β- 侧柏烯占 3.46% β- 月桂烯占.83% α- 石竹烯占.09% α- 荜澄茄油烯占 4.4%, 其他 3 种烯类化合物共占总检出量的 1.8%( 表 1). 班 印 6 号 白胡椒精油的化学成分图 是 班 印 6 号 杂交种质白胡椒精油化学成分的气相色谱 - 质谱总离子流图 班 印 6 号 杂交种质白胡椒精油中共鉴定出 41 种化合物, 占总检出量的 98.63% 其中烯类化合物 30 种, 占总检出量的 93.84%; 醇类化合物 8 种, 占总检出量的 3.34%; 烯类氧化物 种, 占总检出量的 1.6%; 烯醛类化合物 1 种, 占总检出量的 0.19% 这些烯类化合物中, 石竹烯占总检出量的 8.53% 3- 蒈烯占 13.7% 柠檬烯占 11.83% β- 蒎烯占 6% α- 蒎烯占.73% β- 月桂烯占 1.96% δ- 榄香烯占 7.66% α- 水芹烯占 4.38% β- 侧柏烯占 4.15%,α- 石竹烯占.5%, 其他 0 种烯类化合物共占总检出量的 10.36%( 表 1).3 班 印 7 号 白胡椒精油的化学成分图 3 是 班 印 7 号 杂交种质白胡椒精油化学成 分的气相色谱 - 质谱总离子流图 班 印 7 号 杂交种质白胡椒精油中共鉴定出 44 种化合物, 占总检出量的 95.8% 其中烯类化合物 33 种, 占总检出量的 89.85%; 醇类化合物 7 种, 占总检出量的 3.98%; 烯类氧化物 种, 占总检出量的 0.88%; 烯醛类化合物 种, 占总检出量的 1.09% 这些烯类化合物中, 石竹烯占总检出量的 0.91% 3- 蒈烯占 1.8% 柠檬烯占 1.8% β- 蛇床烯占.% β- 蒎烯占 5.9% α- 蒎烯占 3.66% β- 红没药烯占 3.33% β- 月桂烯占 % δ- 榄香烯占 3.1% β- 侧柏烯占 7.43%,α- 石竹烯占.4%, 其他 种烯类化合物共占总检出量的 13.67%( 表 1).4 班 印 8 号 白胡椒精油的化学成分图 4 是 班 印 8 号 杂交种质白胡椒精油化学成分的气相色谱 - 质谱总离子流图 班 印 8 号 杂交种质白胡椒精油中共鉴定出 46 种化合物, 占总检出量的 97.10% 其中烯类化合物 34 种, 占总检出量的 91.1%; 醇类化合物 7 种, 占总检出量的 3.5%; 烯类氧化物 3 种, 占总检出量的 1.63%; 烯醛类化合物 种,

4 1 中国农学通报 表 1 4 个杂交种质白胡椒挥发油化学成分的对比分析 序号化合物英名 ( 中文 ) 分子式保留指数 1 α-thujene(α- 侧柏烯 ) α-pinene(α- 蒎烯 ) 3 Camphene( 莰烯 ) 4 β-thujene(β- 侧柏烯 ) 5 β-terpinene(β- 萜品烯 ) 6 β-pinene(β- 蒎烯 ) 7 β-myrcene(β- 月桂烯 ) 8 3-Carene(3- 蒈烯 ) 9 α-terpinene(α- 萜品烯 ) 10 ρ-cymene(ρ- 伞花烯 ) 11 Limonene( 柠檬烯 ) 1 Ocimene( 罗勒烯 ) 13 α-phellandrene(α- 水芹烯 ) 14 γ-terpinene(γ- 萜品烯 ) 15 cis-β-terpineol( 顺式 -β- 萜品醇 ) 16 Linalool( 沉香醇 ) 17 4-Carene(4- 蒈烯 ) 18 Terpinolene( 异松油烯 ) 19 Limonene oxide( 柠檬烯氧化物 ) 0 Terpineol( 松油醇 ) 1 α-terpineol(α- 松油醇 ) Sabinol( 桧醇 ) 3 δ-elemene(δ- 榄香烯 ) 4 (+)-Cyclosativene((+)- 环苜蓿烯 ) 5 α-cubebene(α- 荜澄茄油烯 ) 6 β-elemene(β- 榄香烯 ) 7 Caryophyllene( 石竹烯 ) 8 α-guaiene(α- 愈创木烯 ) 9 β-farnesene(β- 金合欢烯 ) 30 α-caryophyllene(α- 石竹烯 ) 31 γ-cadinene(γ- 杜松萜烯 ) 3 Germacrene D( 香叶烯 D) 33 β-selinene(β- 蛇床烯 ) 34 α-selinene(α- 蛇床烯 ) 35 Calarene( 白菖油烯 ) 36 α-gurjunene(α- 古芸烯 ) 37 β-bisabolene(β- 红没药烯 ) 38 δ-cadinene(δ- 杜松萜烯 ) 39 Calamenene( 去氢白菖烯 ) 40 α-cedrene(α- 柏木烯 ) 41 γ-elemene(γ- 榄香烯 ) C10H14 O O 相对含量 /% 班 印 班 印 6 班 印 7 班 印

5 刘红等 :4 个杂交种质白胡椒精油化学成分的研究 13 续表 1 序号化合物英名 ( 中文 ) 分子式保留指数 相对含量 /% 班 印 班 印 6 班 印 7 班 印 8 4 Valencene( 瓦伦烯 ) Caryophyllene oxide( 石竹烯氧化物 ) O Spathulenol( 斯巴醇 ) O Isoaromadendrene epoxide 异香木兰烯环氧化物 ) O α-cadinol(α- 杜松醇 ) C15H6O Copaene( 可巴烯 ) α-bisabolol(α- 没药醇 ) C15H6O E-15-Heptadecenal(E-15- 十七碳烯醛 ) C17H3O cis-9-octadecenal( 顺式 -9- 十七碳烯醛 ) C18H34O 总化合物占总检出量 /% 图 班 印 6 号 白胡椒挥发油的总离子流图 时间 占总检出量的 0.74% 这些烯类化合物中, 石竹烯占总检出量的 14.8% 3- 蒈烯占 13% 柠檬烯占 1.05% β- 萜品烯占 9.3% β- 蒎烯占 6.3% α- 蒎烯占 4.57% δ- 杜松萜烯占 4.03% 可巴烯占 3.84% α- 荜澄茄油烯占.5% β- 月桂烯占.45% δ- 榄香烯占.44% α- 侧柏烯占.05%, 其他 种烯类化合物共占总检出量的 1.73%( 表 1) 3 讨论与结论本研究结果表明,4 种杂交种质白胡椒精油中尽 管 3- 蒈烯 柠檬烯 石竹烯 α- 石竹烯 β- 蒎烯 β- 月桂 烯 δ- 榄香烯 α- 蒎烯这 8 种烯类成分的相对含量存在 差异, 但在总检出量中所占的比例均最高, 这一结果与 [15] [4] 谭乐和等 Menon 等的研究结果有所差异, 其原因 可能与胡椒品种不同有关 4 种杂交种质白胡椒精油中的特有化学成分也存 在差异 班 印 8 号 杂交种质白胡椒精油中 3 种特有 成分为 :β- 萜品烯 (+)- 环苜蓿烯 白菖油烯 ; 班 印 号 杂交种质白胡椒精油 班 印 6 号 杂交种质白胡

6 14 中国农学通报 图 3 班 印 7 号 白胡椒挥发油的总离子流图 时间 时间 图 4 班 印 8 号 白胡椒挥发油的总离子流图 椒精油与 班 印 7 号 杂交种质白胡椒精油中单独共有的 3 种成分为 :β- 侧柏烯 α- 萜品烯 α- 蛇床烯 ; 班 印 号 杂交种质白胡椒精油与 班 印 8 号 杂交种质白胡椒精油中单独共有的成分是柠檬烯氧化物 ; 班 印 号 杂交种质白胡椒精油 班 印 7 号杂交种质白胡椒精油与 班 印 8 号 杂交种质白胡椒精油中单独共有的 4 种成分为 :γ- 杜松萜烯 去氢白菖烯 α- 柏木烯和 E-15- 十七碳烯醛 ; 班 印 7 号杂交种质白胡椒精油与 班 印 8 号 杂交种质白胡椒精油中单独共有的成分是 α- 愈创木烯 ; 班 印 号 杂交种质白胡椒精油 班 印 6 号 杂交种质白胡椒精油与 班 印 8 号 杂交种质白胡椒精油中单独共有的成分是瓦伦烯 ; 班 印 号 杂交种质白胡椒精油与 班 印 6 号 杂交种质白胡椒精油中单独共有的成分是 α- 杜松醇 这些物质是在杂交育种过程中产生的, 至于这些物质产生的深层机理有待于进一步深入研究 4 种杂交种质白胡椒精油中含量较多的 8 种烯类中, 蒈烯是合成香料的很好原料, 蒎烯是合成樟脑的原料, 柠檬烯具有抗癌作用, 许多证据支持柠檬烯具有预防和治疗癌症的作用 本试验的结果对评价 4 种杂交

7 刘红等 :4 个杂交种质白胡椒精油化学成分的研究 15 种质白胡椒精油具有实际价值, 为进一步开发利用这 4 种杂交育种材料提供了理论依据 参考文献 [1] 龙宇宙. 热带特色香辛饮料作物农产品加工与利用 [M]. 海口 : 海南出版社,007: [] 林月娥, 潘学峰. 胡椒种质资源对胡椒瘟病抗性鉴定研究 [J]. 热带作物科技,199(): [3] 郑维全. 海南胡椒杂交种质主要农艺性状观测 [J]. 广西热带农业, 006(4): [4] Menon A N, Padmakumari K P, Jayalekshmy A. Essential oil Composition of Four Major Cultivars of Black Pepper (Piper L.)Ⅲ [J].Journal of essential oil research,003,15(3): [5] 赵丽娟, 张捷莉, 李铁纯, 等. 海南地区白胡椒挥发油成分的研究 [J]. 鞍山钢铁学院学报,001,4(4): [6] 郑炯, 陈静霞, 余静, 等. 白胡椒挥发油中化学成分的 GC-MS 分析 [J]. 食品科学,010,31(): [7] 邱丽丽, 容蓉, 张莹, 等. 水蒸气蒸馏与顶空进样 GC-MS 分析白胡椒挥发性成分 [J]. 食品科学,010,31(14): [8] 李铁纯, 侯冬岩, 刁全平, 等. 固相微萃取法与水蒸气蒸馏法提取白胡椒挥发油成分的比较 [J]. 鞍山师范学院学报,011,13(4): [9] Gopalakrishnan M, Nirmala M, Padmakumari K P.Analysis and Odor Profiles of Four New Indian Genotypes of Piper nigrum L.[J]. Journal of essential oil research,1993,5(3): [10] 中华人民共和国农业部市场与经济信息司, 中华人民共和国农业部农垦局, 农业部热带作物及制品标准化技术委员会. 中国农业热带作物标准 ( 下册 )[M]. 北京 : 中国农业科学技术出版社,005: [11] Menon A N, Padmakumari K P, Jayalekshmi A, et al. Essential oil composition of four major cultivars of black pepper (Piper nigrum L.). Journal of Essential Oil Research,000(1): [1] Menon A N, Padmakumari K P, Jayalekshmy A. Essential oil composition of four major cultivars of black pepper (Piper nigrum L.) II. Journal of Essential Oil Research,00(14): [13] Menon A N, Padmakumari K P. Studies on Essential oil Composition of Cultivars of Black Pepper (Piper nigrum L.) V. Journal of Essential Oil Research,005(17): [14] Anne O, Irina S, Tiiu K, et al. Effect of Storage on the Essential Oil Composition of Piper nigrum L. Fruits of Different Ripening States. Journal of Agricultural and Food Chemistry,004(5): [15] 谭乐和, 赵建平, 刘红, 等. 不同加工方法对胡椒精油化学成分的影响 [J]. 热带作物学报,009,30(3):

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