第54卷第2期中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.54 No.22015年3月ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENIMar.2015D0I:10. 13471/j cnki. acta. snus. 2015. 02. 017在線熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析葫蘆巴凈油的熱裂解產(chǎn)物葉榮飛'，程俠”，宋森川”，李峰'，黃飛”，任成龍，宋化燦(1.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣東廣州510385 ;2.中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，廣東廣州510275)摘要:采用在線熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜( Py-CC/MS) 聯(lián)用技術(shù)研究了氦氣氛圍中葫蘆巴凈油在300、400、500、600、 700、800 C下的熱裂解行為。結(jié)果表明:①在上述條件下共鑒定出86種裂解產(chǎn)物，主要是酯、酸、醇、烯烴類化合物;②裂解溫度低于500 C時，檢測到的成分基本相同;③裂解溫度從600 C升至800 C,檢測到危害性的苯系物種類增多、相對含量增大。此外，對葫蘆巴凈油裂解產(chǎn)物的致香機(jī)理和苯系物的形成機(jī)理進(jìn)行了簡單討論。關(guān)鍵詞:熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù);葫蘆巴凈油;熱裂解;致香機(jī)理中圖分類號: 0656. 21文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號: 0529 -6579 (2015) 02 -0083 -06Analysis of Pyrolysates from Fenugreek A bsolute by On-LinePyrolysis-Gas Chromatography /Mass SpectrometryYE Rongfei'，CHENH Xia2 , SONG Senchuan', LI Feng', HUNNG Fei',REN Chenglong 2, SONG Huacan2(1. Technical Center of China Tobacco Guangdong Industrial Co. Ltd. ，Guangzhou 510385，China;2. School of Chemistry and Chemical Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275 , China)Abstract: Fenugreek absolute was pyrolyzed under helium atmospheres at 300, 400, 500, 600, 700 and800 C，respectively. The pyrolysates were analyzed by on-line gas chromatography/ 'mass spectrometry( GC/MS). The results showed that, first, eighty-six constituents were identified, and the major of thepyrolysates were esters, acids ，alcohols and alkenes. Second, the pyrolysates were almost same at lowertemperature (300 ~500 C). Third, more and more benzene derivates were identified with higher per-centage with increasing temperature (600 ~ 800 C). In addition, the flavor mechanism and the attribu-tion of benzene compounds were investigated.Key words: Py-GC/ MS; fenugreek absolute; pyrolysis; flavor mechanism葫蘆巴( Trigonella foenum-graecum L.),系豆楓槭的香甜韻，抑制煙葉的辛辣刺激性，在煙用香科蝶形花亞科- -年生草本植物，具驅(qū)寒除濕、降糖原料中占有 十分重要的地位。關(guān)于葫蘆巴和葫蘆巴降脂和抗氧化等功效1[-5);同時它又是- -種廣泛種浸膏、葫蘆巴酊劑的研究已有報道[6-10]，多是采植的香料，被廣泛用于食品、飲料、卷煙等中。葫用GC/MS分析葫蘆巴的揮發(fā)性成分，對其在不同蘆巴凈油略帶黃色，具有濃甜、香辣、楓槭樣的特溫度下的熱裂解研究鮮見報道。為此我們用在線熱征香味，稍呈焦糖香和堅(jiān)果香，可賦予卷煙堅(jiān)果和裂解 -氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)研究了氦氣氛圍中收稿日期: 2014-05-168中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第54卷葫蘆巴凈油在300、 400、 500、 600、 700、 800葫蘆巴凈油在300 C時，基本以揮發(fā)為主。如C11-21下的熱裂解行為，并分析了其主要的裂解對比圖1 (b)與(a)可以看出，圖1 (b)中保產(chǎn)物，為葫蘆巴凈油產(chǎn)品在卷煙中的應(yīng)用提供理論留時間在21.0~21.2、34.0 ~35.0和41.5 ~42. 0支撐。和44.0 ~45.0 min范圍內(nèi)組分含量減少，說明這些物質(zhì)在600C時相對于300C時其裂解比例有所1實(shí)驗(yàn)部分:增加。1.1 試劑、儀器與條件葫蘆巴凈油(.上海彼艾孚實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司)24 -! (a)制備成10 mg/mL樣品。Agilent ( 美國) 7890A -205975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀; Frontier (日本)16 .PY - 2020iD型熱裂解儀。12HP-5MS毛細(xì)管色譜柱(30 m x0.25 mm,40.25 m);載氣He (99. 999%)，流量l mL/min,1015202530354045分流比100: 1; 升溫程序，40 C保持2 min, 以201 (b10C/min升至240C保持5min,以20C/min升16至280 C保持21 min。 離子源(EI)， 電子能量70eV;離子源溫度230 C;四級桿溫度150 C;掃描范圍35~550amu;傳輸線溫度280C1.2實(shí)驗(yàn)方法用進(jìn)樣針(10 μL)吸取2 μL葫蘆巴凈油樣01015202530354045(C)品注人裂解室中，分別在300、400、 500、 600、700和800 C下進(jìn)行瞬間裂解。裂解產(chǎn)物被氦氣導(dǎo)12-人GC-MS中進(jìn)行分離和鑒定，通過WILEY09與NIST08串聯(lián)檢索鑒定裂解物種類，用峰面積歸--化法進(jìn)行半定量分析。00 1520253035 40 45lg/min2結(jié)果與討論圖1 300C (a), 600 C (b), 800 C (c),2.1葫蘆巴凈油熱裂解產(chǎn)物的分析時葫蘆巴凈熱裂解產(chǎn)物的總離子流色譜圖葫蘆巴凈油在300、600、800 C熱裂解產(chǎn)物總Fig. 1Total ion chromatogram of pyrolysates of fenugreek離子流圖見圖1。在300、400、500、600、700、absolute at 300 C (a), 600 C (b), 800C (c)800 C時測定得到的裂解產(chǎn)物信息列于表1。表1葫蘆巴凈油裂解產(chǎn)物Table 1 Pyrolysates of fenugreek absolute at different temperatures不同溫度1/C下歸一化后的質(zhì)量分?jǐn)?shù)nw/%序號In/ min化合物名稱匹配度/%3004005006007008006.239乙苯920.049 0. 134 .6.458間二甲苯)30. 0580.081 0. 1446.822環(huán)已醇840. 0510.0670.064 0.065 0.073 0. 056930. 0650.075 0.217 .7.487 ;a-側(cè)柏烯)10. 0410.048 0.0537. 634ax-蒎烯0. 0660.0610. 0378. 110間甲基乙苯890. 0448.598戊酸0.0540. 0570.081 0. 083 :0. 0690. 0658. 722正己酸乙酯860. 0450.0650.060 0.0580.067 0. 101第2期葉榮飛等:在線熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析葫蘆巴凈油的熱裂解產(chǎn)物85續(xù)上表不同溫度t/C下歸-一化后的質(zhì)量分?jǐn)?shù)u/% .tp/ min化合物名稱匹配度/%3004005006007008009. 316檸檬烯890.0310.0430.053 0. 0430. 014129.593茚900. 1101310. 2101, 1-二乙氧基己烷80. 0310.0410. 0420.0550.039 0. 0431410. 275正十一醇0.037 0. 0401510. 493葫蘆巴內(nèi)酯880. 229).256 0.231 0. 1780.175 0. 159 .1611. 898辛酸乙酯90.0780. 0830.0730.070.1520.131113. 3752,4-癸二烯醛0.0390.043 0.037 0.0390.027 0. 0361813. 5281-甲基萘0. 0410.052 0. 0641913. 7102, 4-癸二烯醛0.0950.076 0. 0622013. 7511-乙烯基-1-氫茚0. 0452114. 1109-癸烯酸0.052 0. 0712214. 5921, 2-二甲基哌啶7:0.1650. 186 0. 1520.1950.1830.1612314. 868未知物10.2540.290 0.274 0.274 0.228 0.2422415. 633苊烯912515. 857a-紫惠槐烯0.0380.0320.039 0. 0332616. 598二氫獼猴桃內(nèi)酯0.0500.056 0. 0470. 0500.050 0. 038.2717. 151正癸酸乙酯760.0560.0660. 0630.0610.052 0. 0392817. 257石竹烯氧化物0. 0890. 104 0.0980.075 0. 0652917. 551未知物20.3530.4200. 3840. 3570.311 0. 2913017. 886T-杜松醇860. 1540. 1480. 1380. 1330.124 0. 1093118. 6863, 7, 11-三甲基正十二醇0.018 0. 0243218. 992肉豆蔻酸820. 0640. 0810.076 0. 0710.073 0. 0743319. 386肉豆蔻酸乙酯0.1740. 2030. 1910.1790.1710.158.3419. 568菲940. 0343519.857乙酸葉綠醇酯780. 0350.036 0.046 0. 0540.039 0. 0473619.9156, 10，14-三甲基-2-十五酮920.1640.180.1830.1770.159 0.146320. 427正十五酸乙酯0.1010.1240. 1130. 113 0. 100 0. 1023821. 098棕櫚酸1. 5611. 684 1. 5201.7312. 106 2.6203921. 427棕櫚酸乙酯7.1107.277.7047.5006. 6966. 3904(21.85617-十八炔酸0.0810.0830.0790.0710.083 0. 09322. 051十七烷酸0. 0790.084 0.072 0. 0810.088 0. 1044222. 15710-十七烯酸甲酯830.217). 2520.1980.200 0. 199.22. 386十七烷酸乙酯010.3700.430 0. 3940.3900.3830. 3844422. 4686-十八烯酸甲酯750.073 0.065 0.068 0.076 0. 0784522.574葉綠醇0.1900.2240.1890.1970.1880.199.422. 845亞油酸3.7973.5883. 2713.95:4.6755. 6874722. 909油酸4.0434.;1803.7353.6445.6666.4724823.151亞油酸乙酯9524.026 23. 949 23. 61423. 55523.938 23. 0724923. 221油酸乙酯8420.764 21. 754 21. 97121. 443 21. 632 21. 9835023. 339棕櫚酸酰胺810.315 0.325 0.421 0. 3300.512 0. 5145123. 480硬脂酸乙酯932. 9603.216 3.2143.049 3. 0963. 2415225. 121未知物30. 5820.618 0. 456). 4710.501 0. 4381- (9-十八烯基) - 25325. 2210.446 0.467 0. 3610.383 0.442 0. 405-吡咯烷酮5425.880油酸酰胺0.2020.199 0.171 0.211 0.236 0.2615525. 98613 -二十烯酸甲酯0.2450. 2650.219 0. 2430. 277 0. 2855626.43319-甲基二十烷酸甲酯0. 8840.9800.7800. 8941.181 1. 1548中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第54卷續(xù)上表不同溫度t/C下歸-一化后的質(zhì)量分?jǐn)?shù)u/% .tp/ min化合物名稱匹配度/%3004005006007008005827. 291亞油酸單甘油酯7(0. 0920.0970.0800. 0660.0720.115927. 774亞油酸正丁酯790.0480.0530.058 0. 0510.069 0. 0596C28. 327棕櫚酸甘油酯820.2580.1970.1900.2150.295 0. 44528. 538鄰苯二甲酸異辛醇二酯90.1600.162 0.142 0. 166 0.190 0. 1946228. 944芥子酸乙酯830. 0820. 0860.070 0. 0830.092 0. 1716329. 185二十二酸乙酯8(0. 2410.4920. 5740.2140.280 0. 3166430. 174一0.833 0. 6046530. 221油酸單甘油酯760. 7840.73:0.705 0.6221.503 1. 3156031.185芥子酸酰胺740.0790. 0720.0660.1220.087 0. 07732. 020未知物40.1860.1850.16 0. 1950.206 0. 2416832. 291未知物50. 1620.149 0. 1570. 2920.374 0. 497634.326781. 4341.3151. 3631. 24(0.788 0. 6627035. 044β -香樹脂醇0. 5080.258 0.299 0. 3020.427 0. 4067135. 914a-香樹脂醇1. 0341.081. 1911. 2041.333 1. 4887236. 097未知物60.3310.3640. 4770. 4680.501 0. 7357336. 673膽甾醇870.316 0. 1850.273 0. 3990.296 0. 30136.908.未知物70. 2580. 2660. 1940.1180.088.7537.1264-甲基膽甾-2-烯-4-醇.800.184 0.1920. 2930.287 0. 27637. 9556-甲基膽甾-5-烯-3-醇0.272 0.357 0.356 0. 368 0. 3657739.191菜油甾醇901.006 ;1. 0761. 1221. 4661.096 0. 95239. 914二甲基膽甾烯醇811. 0820.6110.7921. 2090.922 0. 81241. 149β-豆甾醇0.3380.259 0.363 0. 3580.244 0. 23341. 720γ-谷甾醇939. 7469.6569.431 8. 9816.8715. 76542. 83824-甲基環(huán)木菠蘿醇861. 4801. 3951. 3471. 3221.051 0.88943. 714未知物8-0. 2271.020 0.812 0. 7429，19-環(huán)-9β-木菠蘿-44. 302853. 4933. 0483. 5113. 1992. 064 1. 88624-烯-3β-醇8444. 484羽扇豆醇3. 0832.516 2. 2442. 300 1. 826 1. 58445.861豆甾-3, 5-二烯2.0511.6121.4361.0780.911 0. 79946. 496維生素E880.7290.6910.6860.4770.443 0. 345芳香物總含量0.164 .0.257 0. 797從表1看出，w超過3%的有8種物質(zhì)，這些醛，但再檢測不到a-蒎烯、a-側(cè)柏烯;其他物組分是脂肪酸與脂肪酸酯，相對較難發(fā)生裂解。w質(zhì)與500C條件下的裂解產(chǎn)物相同。超過1%的其他組分，如甾醇類、菠蘿醇類和羽扇700 C時開始檢測到乙苯，間二甲苯、苯乙豆醇等，由于其含有多個相并和的脂肪環(huán)，熱裂解烯、1-甲基萘的相對含量大于高于600 C;同時時通過斷裂開鍵，脫去氫和取代基，可形成相應(yīng)的檢測到正十一醇、9-癸烯酸、3, 7, 11-三甲基.苯系和萘系物質(zhì)。正十二醇、亞油酸單甘油酯。300 C時，在葫蘆巴凈油中檢測到68種物質(zhì)，在800 C時，芳香族物質(zhì)種類進(jìn)一一步增加，如與文獻(xiàn)[7]報到的相近。從400 C開始，相關(guān)組間甲基乙苯、鄰甲基苯乙烯、茚、苊烯、菲;檸檬分開始裂解，在400、500、600、700和800 C時烯未檢出，其他物質(zhì)與700C條件下的裂解產(chǎn)物相所檢測到物質(zhì)種類分別增加到70、71、73、78、同。83種裂解產(chǎn)物。2.2葫蘆巴凈油裂解產(chǎn)物的致香機(jī)理分析當(dāng)裂解溫度升高時，產(chǎn)物逐漸增多。從600 C葫蘆巴凈油的熱裂解產(chǎn)物中有許多具有特殊香開始，芳香族物質(zhì)( 如間一甲某、苯乙烯、1 -甲第2期葉榮飛等:在線熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析葫蘆巴凈油的熱裂解產(chǎn)物37香味物質(zhì);十一醇具有淡甜脂臘香、玫瑰花香和柑物，得到大量的苯系化合物，也證實(shí)了這一點(diǎn)。菜橘、菠蘿樣的果香;9-癸烯酸呈顯著脂肪酸和蠟油甾醇a-香樹脂醇豆甾-3，5-二烯羽扇豆醇香，略有果香和乳香;亞油酸、油酸、肉豆蔻酸、24-甲基環(huán)木菠蘿醇9, 19-環(huán)-9β-木菠蘿-24十七烷酸等高級脂肪酸具有淡甜柔和的吸味。葫蘆-烯-3β-醇二甲基膽甾烯醇。巴內(nèi)酯是“焦糖香、楓槭香特征香”最主要的貢獻(xiàn)者[6]。大量存在的脂肪酸酯類如肉豆蔻酸乙酯、HO-棕櫚酸乙酯、棕櫚酸甘油酯、亞油酸乙酯、油酸乙HO-'酯、硬脂酸乙酯、正十七烷酸乙酯、亞油酸丙酯可菜油甾醇a-香樹脂醇以抑制煙葉辛辣刺激性的重要物質(zhì)。從400C開始，裂解產(chǎn)物中出現(xiàn)了4-甲基膽甾-2-烯-4-醇、6-甲基膽甾-5-烯-3-醇、豆甾-3, 5-二烯、a-香樹脂醇和2, 4-癸二烯醛，這些物質(zhì)豆甾-3,5-二烯24 -甲基環(huán)木菠蘿醇可能會增加或改變氣相物質(zhì)的味道。2.3芳香族物質(zhì)產(chǎn)生的可能機(jī)理分析HO一H入研究工作證明糖類、烴類、類脂等化合物，高TH題羽扇豆醇9,19-環(huán)一9β -木菠蘿-24-烯- 3β -醇溫時會裂解產(chǎn)生苯系物13-141。a-蒎烯和ax-側(cè)柏烯在裂解溫度上升至600 C時未檢出，說明這二種物質(zhì)幾乎全部裂解轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)推測，二者此條件下可能轉(zhuǎn)化為苯系物(圖2)。二甲基膽甾烯醇圖3葫蘆巴凈油中結(jié)構(gòu)類似于 γ-谷甾醇的其他組分的結(jié)構(gòu)苯系物Fig. 3 Structures of the other components similar toa-蒎烯γ-sitosterol in fenugreek absolute脫水a(chǎn)-側(cè)柏烯γ-谷甾醇圖2ax-蒎烯和ax-側(cè)柏烯熱裂解為苯系物Fig2 Pyrolysis of a-pinene and a-thujene脫去甲基to benzene compounds進(jìn)一步、脂肪酸與脂肪酸酯含量較大，它們的分子結(jié)構(gòu)裂解比較穩(wěn)定，此環(huán)境下裂解的比例較小。甾醇類、菠蘿醇類和羽扇豆醇等(圖3)，它們分子內(nèi)均含有羥基和多個相并合的脂肪環(huán)。該類分子中的羥基高或溫時很容易脫水消除轉(zhuǎn)化為環(huán)烯烴類物質(zhì)，接著消進(jìn)一步裝解+苯系物除去氫或其他取代基形成苯環(huán)體系。有機(jī)分子裂解時溫度越高，分子越易裂解，同時較長的碳鏈?zhǔn)紫葓D4 r-谷 甾醇裂解轉(zhuǎn)化為苯系物斷裂[I5]。由于裂解形成苯系物，從熱力學(xué)上是有Fig4 Pyrolysis of ry-sitosterol to benzene compounds利的，這也促進(jìn)了有機(jī)物的裂解。如γ-谷甾醇含量較高，w=9. 746%，但是當(dāng)裂解溫度上升到7003結(jié)論C時，w只有6.871%，接近30%的γ-谷甾醇發(fā)生了裂解。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)推測，其中部分可能轉(zhuǎn)利用熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，重點(diǎn)8中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第54卷主要的裂解產(chǎn)物，結(jié)果表明:裂解產(chǎn)物主要是酯、(38): 5119 -5127.酸、醇、烯烴類化合物，在溫度較低(300 ~ 500[6]黃偉，SDE/GC-MS法對兩種不同葫蘆巴浸膏香氣成C)時，檢測到的裂解產(chǎn)物基本相同;隨著溫度分的分析[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版，2005(4) :80 -83.的升高，裂解產(chǎn)物種類增多，當(dāng)溫度升高至600 C時開始檢測到苯系化合物;800C時裂解形成的芳[7]姚健,馬君義,張繼，等.發(fā)酵對葫蘆巴揮發(fā)性化學(xué)成分的影響[J].食品科學(xué),2006(12):177- 181.香化合物總含量最大值為0. 797%。相對于其它只[8]蘇勇,冒德壽,李智宇，等.攪拌棒磁子萃取-熱脫附分析其揮發(fā)性成分的方法而言，更接近實(shí)際應(yīng)用，-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用分析葫蘆巴酊劑的揮發(fā)性成分根據(jù)不同溫度下得到的裂解產(chǎn)物分析了其致香機(jī)[J].香料香精化妝品,2012(4):9-14.理，探討了芳香物質(zhì)可能的形成機(jī)理，為葫蘆巴凈[9] 蘇勇,冒德壽,曲榮芬,等.攪拌棒磁子萃取-熱脫附油產(chǎn)品在卷煙中的合理利用提供理論支撐。-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析葫蘆巴浸膏的揮發(fā)性成分[J].食品工業(yè)科技,2012(13):40 -42.參考文獻(xiàn):[10]劉世巍,黃述州，丁建海.葫蘆巴揮發(fā)油成分的GC-[1] 蘭衛(wèi)，,高曉黎,毛新民，葫蘆巴藥理作用的研究進(jìn)展MS分析[J].華西藥學(xué)雜志,2013, 28(5):504 -[J].西北藥學(xué)雜志,2008(5):81 -83.505.[2]BASCH E, ULBRICHT C, KUO C, et al. 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