基于SPME-GC-MS探讨盐渍处理对苦水玫瑰纯露挥发性成分构成的影响

武 艺，胡建忠，韩 雪，殷丽强，袁玮琼，施 昊，吕兆林

（1.北京林业大学生物科学与技术学院，北京 100083；2.水利部水土保持植物开发管理中心，北京 100037；3.兰州九香玫瑰生物科技有限公司，甘肃 兰州 730000；4.北京林业大学公共分析测试中心，北京 100083；5.林业食品加工与安全北京市重点实验室，北京 100083）

苦水玫瑰（Rosa setate×R.rugosa）是钝齿蔷薇和我国传统玫瑰的自然杂交种，为我国四大玫瑰品系之一[1-2]，也是油用玫瑰的著名品种[3]，主要分布于甘肃省永登县及周边地区，因苦水镇独特的气候、水质和海拔逐渐形成了其独有香气，已有200多年的栽植历史[4-5]。苦水玫瑰具有花繁汁多、清香纯正独特、含油量高等特点[6]，苦水玫瑰的诸多优势使得其广泛应用于食品及化妆品领域[7-8]。

鲜花纯露是精油生产的副产物，即在水蒸气蒸馏法制备精油的过程中，精油组分随水蒸气蒸出，在冷凝器中冷凝后，分层得到轻相精油及重相水相，重相即为纯露。纯露中会含有少量精油和水溶性的生物活性物质，使纯露具有多种生物活性[9-10]，又因其感官特性和生物学特性，常被用于香精香水、化妆品和食品领域[11]。近年来，有大量的文献报道玫瑰精油的制备工艺、化学组分及其生物活性，但关于纯露制备工艺的相关报道却较少[12-13]。

香气是表征纯露品质的重要指标，而香气又由其化学组分决定的[14]。Ulusoy等[15]研究分析了大马士革玫瑰纯露挥发性成分，主要为香茅醇、香叶醇、苯乙醇和橙花醇；Kurkcuoglu等[16]对大马士革玫瑰纯露进行了研究。但对于品质优良的苦水玫瑰，鲜有人对其进行研究。方婷欢等[17]对比分析高原玫瑰纯露和平原玫瑰纯露的安全性，抗氧化和抗衰老等体外功效；邵明辉等[18]通过1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除、羟自由基清除等抗氧化实验对板栗花纯露的抗氧化性进行了测定。但很少有人对纯露的制备和不同盐渍条件的苦水玫瑰纯露的成分进行研究。

盐渍处理是工业上提高玫瑰精油得率常用的一种手段，经盐渍处理后，精油的成分、香气等会发生变化[19]。作为精油副产物的纯露，其成分构成和香气是否会在盐渍过程中发生变化却不得而知。为揭示盐渍处理对玫瑰纯露挥发性成分构成的影响，本实验利用吕兆林等[20]自主研发的精油提取装置，以苦水玫瑰为原料，采用Liu Ya等[21]提取纯露的方法，利用固相微萃取-气相色谱-质谱（solid phase microextraction-gas chromatography mass spectrometry，SPME-GC-MS）技术研究纯露挥发性组分构成，对挥发性化合物测试数据进行统计分析，探讨盐渍条件对苦水玫瑰纯露挥发性化合物的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苦水玫瑰鲜花采集于甘肃省永登县苦水镇，及时放置在冰箱中冷冻保存，备用。

正己烷（分析纯） 北京化工厂；水为双蒸馏水。

1.2 仪器与设备

GCMS-QP2010Ultra GC-MS联用仪 日本岛津公司；57357-U固相微萃取操作平台、57730-U型SPME手动进样手柄、SAAB-57328-U型50/30 μm DVB/CAR on PDMS SPME萃取头 美国Supelco公司；BS223电子天平赛多利斯仪器（北京）有限公司；98-1-B型电子调温电热套 天津市泰斯特仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 不同盐渍条件制备纯露

使用吕兆林等[20]发明的精油提取装置，采用Liu Ya等[21]制备纯露的方法制备苦水玫瑰纯露。准确称取一定质量的玫瑰花，捣成泥浆，置于圆底烧瓶中，按料液比1∶20（g/mL）加入双蒸水或15% NaCl溶液，浸泡3 h，加热回流6 h。在制备过程中，夹带有玫瑰精油水蒸气经冷凝管冷凝后，精油在有机相不断富集，而玫瑰纯露被留在V形管中。通过两通阀收集纯露，收集过程中冷凝液滴下速度与纯露收集速度一致。

1.3.2 SPME-GC-MS检测

1.3.2.1 SPME条件

量取3 mL纯露加入到萃取瓶中，同时加入转子和一定量的NaCl，40 ℃条件下在磁力加热搅拌装置上加热搅拌20 min，用活化好的萃取头于萃取瓶顶空处吸附20 min，吸附完成后萃取头立即使用GC-MS联用仪测定挥发性成分。

1.3.2.2 色谱条件

色谱柱：Rtx-5MS型毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升温程序：初始温度60 ℃，保持2 min，然后以3 ℃/min速率升至200 ℃；以20 ℃/min速率升至250 ℃，保持时间5 min；继续以15 ℃/min速率升至280 ℃，保持10 min。载气为高纯氦气，流速1 mL/min，分流进样，分流比40∶1，进样口温度280 ℃。

1.3.3 质谱条件

电子电离源，电子能量为70 eV；电子倍增器电压为1.00 kV，质量扫描范围m/z30～550。离子源温度250 ℃，接口温度250 ℃。利用NIST11和NIST11s标准质谱库对采集到的质谱图进行检索，采用色谱峰面积归一化法定量。

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 鲜花纯露和盐渍纯露挥发性成分对比分析

苦水玫瑰鲜花纯露和盐渍纯露的总离子流图见图1。

图1 鲜花纯露（A）和盐渍纯露（B）总离子流图Fig.1 Total ion current chromatograms of fresh (A) and salted (B) Kushui rose hydrosols

表1 苦水玫瑰鲜花纯露和盐渍纯露挥发性化合物构成Table 1 Volatile compositions of fresh and salted Kushui rose hydrosols

续表1

对2 种不同前处理方法下的玫瑰纯露挥发性化合物进行统计，共得到86 种化合物信息（表1），其中玫瑰鲜花纯露鉴定出57 种化合物，其主要化合物为芳樟醇11.29%，香茅醇69.34%。盐渍纯露鉴定出的61 种化合物，其主要化合物为芳樟醇33.34%、松油醇25.43%、香茅醇26.96%。

2.2 2 种玫瑰纯露挥发性化合物类别差异分析

分析2 种纯露挥发性成分，分别检出57、61 种化合物，如图2、3所示。苦水玫瑰鲜花纯露中含有10 种醛酮类化合物（0.42%）；3 种烯类化合物（0.21%）；1 种羧酸类物质（0.01%）；3 种烷烃类化合物（0.05%）；3 种酚类化合物（3.81%）；28 种醇类化合物（91.40%）；2 种酯类化合物（0.09%）。盐渍纯露中包含11 种醛酮类物质、1 种烯类物质、4 种羧酸类物质、4 种烷烃类物质、2 种酚类、25 种醇类物质和5 种酯类物质，相对含量依次为0.69%、0.17%、0.61%、0.05%、3.84%、92.72%和0.18%。

图2 鲜花纯露和盐渍纯露挥发性成分个数对比Fig.2 Comparison of number of volatile compounds between the fresh and salt Kushui rose hydrosols

图3 鲜花纯露和盐渍纯露不同类别挥发性化合物相对含量对比Fig.3 Comparison of contents of volatile compounds between the fresh and salted Kushui rose hydrosols

由图3可知，鲜花纯露中，醇类、酚类和其他类物质相对含量较高，其他几类物质相对含量较低，醇类物质和其他几类物质相对含量差异均比较显著（P＜0.05），而酚类和其他类物质相对含量差异不显著（P＞0.05），醛酮类和烯类物质相对含量差异显著（P＜0.05），烷烃类和酯类物质相对含量差异显著（P＜0.05）。盐渍纯露中，醇类含量物质相对含量最高，酚类物质相对含量次之，醇类物质和其他几类物质相对含量差异均显著（P＜0.05），烯类和酯类物质相对含量差异不显著（P＞0.05）。鲜花纯露和盐渍纯露相比，醇类物质的相对含量比较显著（P＜0.05），酚类和烷烃类物质相对含量差异不显著（P＞0.05），而醛酮类、烯类、羧酸类和酯类相对含量均差异显著（P＜0.05）。

2.3 鲜花纯露和盐渍纯露中关键挥发性化合物对比分析

对2 种纯露共有挥发性化合物进行分析，如表1所示，鲜花纯露和盐渍纯露共有挥发性化合物32 种，分别是庚醛、蒎烯、芳樟醇、玫瑰醚、橙花醇、香茅醇等，分别占2 种纯露挥发性化合物总量的97.99%和97.50%。鲜花纯露除了上述共有的化合物，还有25 种化合物，仅占2.01%，分别为异戊醇、1-戊醇、正己醇等；盐渍纯露除了32 种共有的化合物，还有29 种化合物，占总量的2.5%，分别为3-甲基-2-戊酮、2-戊酮、3-庚烯-2-酮等。

图4 鲜花纯露和盐渍纯露主要成分对比Fig.4 Comparison of main volatile ingredients between fresh and salted Kushui rose hydrosols

因非共有物种类较少及相对含量较低，因此下面仅对共有挥发性化合物进行讨论。如图4所示，芳樟醇、玫瑰醚、松油醇、香茅醇、香叶醇、甲基丁香酚6 种物质为2 种纯露共有的主要成分，分别占2 种纯露挥发性成分的94.65%和92.60%。6 种物质在鲜花纯露和盐渍纯露中的相对含量均差异较大，芳樟醇（11.29%、33.34%，P＜0.05）、玫瑰醚（3.16%、1.29%，P＜0.05）、松油醇（2.46%、25.43%，P＜0.05）、香茅醇（69.34%、26.96%，P＜0.05）、香叶醇（4.69%、2.98%，P＜0.05）、甲基丁香酚（3.71%、2.60%，P＜0.05）。

在盐渍纯露中，芳樟醇和松油醇相对含量较鲜花纯露升高，分析可能的原因如下：1）在盐渍过程中，由于氯化钠的存在，降低了芳樟醇和松油醇在水中的溶解度，使得芳樟醇和松油醇挥发度增大，释放量增加，因此在纯露中的含量相应增加；2）由于加入氯化钠，蒸煮水沸点升高，使芳樟醇和松油醇挥发量增大；3）盐溶液是高渗透压溶液，植物细胞会发生质壁分离，使玫瑰花细胞内的物质大量溶出，也会提高纯露中芳樟醇和松油醇的含量。

分析盐渍纯露中香茅醇相对含量降低的可能原因：1）存在于纯露中的香茅醇可能为左旋香茅醇，沸点较低，约100 ℃[22]，当加入氯化钠后，蒸煮水沸点升高，香茅醇扩散性增大，稳定性变差；2）香茅醇的溶解性受其他物质在水中溶解性的影响[23]，当芳樟醇和松油醇在水中的溶解度增大时，对香茅醇会有一定的竞争力，导致香茅醇含量降低。

3 讨 论

3.1 香气分析

香茅醇、香叶醇及酯类是构成玫瑰香气的主体成分，香茅醇起主要作用[24]。香茅醇具有玫瑰的特殊香气。橙花醇有柑橘香和柠檬香、木香等香气特征，香叶醇会抑制橙花醇过强的柑橘香气，两者结合能增强玫瑰香特性。芳樟醇具有类似柑橘、铃兰的香气特征，可以提高头香的强度[25]；烯类化合物如月桂烯也是构成玫瑰头香香气的必要组分，使玫瑰纯露的香气具有天然感[26]。松油醇具有樟脑气味和辛辣味；而甲基丁香酚是辛香成分，使香气甜浓；2 种纯露中都具有少量的玫瑰醚，使纯露更具清香，玫瑰醚的清香能与甲基丁香酚的浓甜互补，使纯露的香气趋于平衡。但烷酮类化合物具有油脂气息，会使纯露稍有油脂味[27]。

鲜花纯露比盐渍纯露香茅醇相对含量高，能够很好地还原玫瑰香气，芳樟醇和甲基丁香酚的加入会使纯露整体饱满甜香；盐渍纯露中香茅醇含量较低，与芳樟醇、松油醇的含量相近，3 种香气相互平衡，但不能还原出苦水玫瑰的特征香气同时盐渍纯露中羧酸类物质含量较高，使纯露的香气中略带酸气。因此，鲜花纯露的品质更优于盐渍纯露。

3.2 外观分析

在颜色方面，鲜花纯露质地透明，无杂质，而盐渍纯露颜色发黄，不澄清透亮，使其品质劣于鲜花纯露。盐渍纯露颜色不透亮是因为氯化钠溶液是高渗透压溶液，植物细胞会发生质壁分离，使细胞内的其他物质溶出，使溶液不澄清透亮。

3.3 环保因素

在工业上，纯露是提取精油时的副产物，许多企业为了提高精油的得率，在提取过程中大量加入氯化钠[28]，最后形成高盐度废水，企业为降低废水处理经费，通常会将其直接排放，而高盐度废水的直接排放会使水体溶氧量降低，破坏水中的浮游植物和动物的生存环境，同时高盐度废水中不仅含盐量高，还有各种重金属和化学试剂，会对环境产生较大的危害[29-31]。

4 结 论

经不同盐渍条件收集到的苦水玫瑰纯露，盐渍纯露的挥发性组分（61 种）较多，而鲜花纯露的组分（57 种）较少。在成分构成上，玫瑰鲜花纯露和盐渍纯露组成均以醇类物质为主，相对含量分别为91.40%（28 种）、92.72%（25 种）。鲜花纯露中以芳樟醇（11.29%）和香茅醇（69.34%）2 种成分为主；盐渍纯露的成分以芳樟醇（33.34%）、松油醇（25.43%）和香茅醇（26.96%）为主。说明不同盐渍条件下玫瑰纯露在化合物种类、个数及相对含量方面存在一定差异。在感官方面，鲜花纯露比盐渍纯露的香气更饱满香甜，同时颜色也比盐渍纯露更加澄清透明，并且在生产时比盐渍纯露更有利于环境的保护。