藏红花花瓣关键香气物质分析

李雪晴1,2, 高燕2, 李明焱3, 王隽怡2, 张宁1,2, 李振皓3

【作者机构】 1老年营养与健康教育部重点实验室北京工商大学; 2北京市食品风味化学重点实验室北京工商大学; 3浙江寿仙谷医药股份有限公司
【分 类 号】 R284.1;TS209;O657
【基    金】 国家自然科学基金项目(32372464) 浙江省“尖兵”研发攻关计划项目(2025C01133)
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中药现代化技术

藏红花花瓣关键香气物质分析

李雪晴1,2,高 燕2,李明焱3,王隽怡2,张 宁1,2*,李振皓3*

(1. 老年营养与健康教育部重点实验室 北京工商大学,北京 100048;2. 北京市食品风味化学重点实验室 北京工商大学,北京 100048;3. 浙江寿仙谷医药股份有限公司,浙江 金华 321200)

摘要:以藏红花花瓣(干品)为研究对象,通过感官分析法构建了其香气轮廓,采用固相微萃取法(SPME)结合溶剂辅助风味蒸发法(SAFE)提取了挥发性组分,利用GC-MS 法与气相色谱-嗅闻联用法(GC-O),解析了藏红花花瓣实物风味物质组成,通过香气提取物稀释分析法(AEDA)筛选了其关键香气物质。结果表明,藏红花花瓣主要呈现花香、酸香、甜香、烤香和粉香;同时,结合两种提取方法共得到29 种挥发性成分,包括醛类、醇类和酸类各6 种,杂环类3 种,酮类4 种,萜烯类2 种,酯类和其他各1 种,其中,含量较高的为杂环类(平均含量3.762 µg/g)、醇类(平均含量1.421 µg/g)和酸类(平均含量1.410 µg/g)化合物。经AEDA 筛选,苯乙醇和乙酸苯乙酯为藏红花花瓣的关键香气物质,两者的风味稀释因子均为27,其贡献度与感官分析结果相一致。

关键词:藏红花花瓣;感官分析;挥发性成分;气相色谱-嗅闻法;香气提取物稀释分析法;关键香气物质;中药现代化技术

藏红花(Crocus sativus. L),又称西红花、番红花,是一种鸢尾科植物,作为中草药和香料时特指番红花的干燥柱头[1]。番红花原产于欧洲南部地中海沿岸地区,并一直在希腊、西班牙和伊朗等国家有着广泛的种植。唐代时经印度后传入中国西藏种植,称为“藏红花”,这一名称沿用至今。目前,番红花在中国也具有较普遍的种植,如上海、浙江等地[2-3]。番红花的花柱和柱头气味芳香,可作药用,是中国传统的、名贵的中草药和香料[4],被称为“花中黄金”,也是重要的药食同源物质之一。目前,对藏红花的研究主要集中在其生物活性和药用价值[5-6]。藏红花具有活血化瘀、凉血解毒、解郁安神之功效[7],且藏红花的活性成分可以在多种组织中发挥药理作用,对人体健康有益[8]。在以往的研究中,藏红花具有的抗氧化[9]、抗癌[10]、抗炎[11-12]、抗抑郁焦虑[13-14]等功效一直被普遍认可,且在一些疾病的治疗中具有重要开发潜能[15-16]。可见,对于藏红花的开发利用较多[17-18],而对番红花花瓣(后称藏红花花瓣)的研究相对较少[19-20]。长期以来,番红花只有柱头,即藏红花入药,但其产量极低,每个柱头约2 mg,大约需要15~ 20 万朵花才能生产1 kg 的藏红花,而其余部分被丢弃,造成了资源浪费[21]。目前,已有研究表明,藏红花花瓣不但具有独特的气味,也含有萜类、黄酮类、多酚类、原花青素类等多种生物活性化合物,同时具有抑菌、抗炎等功效,具有重要的开发潜力与应用前景[22-24]

固相微萃取法(SPME)操作简单快速、所需样品量少、不使用试剂,能够与气相色谱-质谱法(GCMS)直接联用[25],适用于挥发性和半挥发性风味物质的萃取。其缺点是被萃取物质的成分组成不一定与顶空组成一致,萃取头对风味物质具有选择性,对高沸点长链化合物的萃取效果较差[26]。溶剂辅助风味蒸发法(SAFE)是一种挥发性物质富集技术[27],能有效地将挥发性成分从复杂的基质中提取出来,对样品中的热敏性挥发性成分损失少,且能富集高沸点组分,可以使萃取物保持样品原有的香气。但SAFE 需要溶剂萃取,且操作步骤繁琐。郭双飞[20]比较了搅拌棒吸附法(SBSE)、SAFE 和SPME 3 种提取方法对崇明花瓣挥发性成分的提取效果,结果发现,不同方法获得的挥发性成分存在显著差异,其中,SBSE 法提取的主要成分为苯乙醇,SAFE 法提取的主要成分为2(5H)-呋喃酮,而SPME 法提取的主要成分则为藏红花醛。邓爱华等[28]采用SAFE、液-液萃取(LLE)、固相萃取(SPE)和同时蒸馏萃取(SDE)4 种方法提取伊朗藏红花的香气化合物,结果发现,SAFE 提取的香气提取物具有代表性的藏红花气味,藏花醛和茶香酮是最有效的香气化合物。蒲丹丹等[29]采用SAFE 法联合气相色谱-质谱/嗅闻法(GC-MS/O)测定了藏红花等29 种淡香型天然香辛料香气活性成分,发现藏红花中桉叶油醇、香叶醇、(Z)-3-苯基丙烯醛的含量较高。

本文拟以藏红花花瓣为研究对象,采用感官分析法研究其风味轮廓,并采用SPME 和SAFE 两种方法提取挥发性成分,结合GC-MS、气相色谱-嗅闻法(GC-O)和香气提取物稀释分析法(AEDA)系统分析藏红花花瓣的挥发性成分及其关键香气活性物质。以期为藏红花花瓣香气研究及精深加工提供理论支撑。

1 实验部分

1.1 材料、试剂与仪器

藏红花花瓣(干品),产地浙江金华,由浙江寿仙谷医药股份有限公司提供。

无水硫酸钠、二氯甲烷,分析纯,国药集团化学试剂有限公司;1,2-邻二氯苯,色谱纯,默克化工技术(上海)有限公司;氦气(体积分数99.999%)、氮气(体积分数99.999%),北京锐志汉兴科技有限公司;液氮(高纯,体积分数99.999%),北京安泰信达化工有限公司。

TRACE1310-ISQ 型气相色谱-质谱联用仪(GCMS),美国Thermo Fisher Scientific 公司;ODP3 型嗅闻检测器,德国Gerstel 公司;溶剂辅助蒸发萃取装置(定制加工),莘县京兴玻璃器皿有限公司;手动SPME 进样器、50/30 μm 二乙烯基苯/羧基/聚二甲基硅氧烷(DVB/CAR/PDMS)型萃取头,美国Supelco公司;BF-2000 型氮气吹干仪,北京八方世纪科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 SPME 提取藏红花花瓣挥发性风味成分

称取藏红花花瓣1 g,加入20 µL 内标物1,2-邻二氯苯(质量浓度1.306 g/L),在20 mL 顶空瓶中充分混合。样品在50 ℃水浴下平衡10 min 后,将50/30 μm DVB/CAR/PDMS 三组分萃取头在250 ℃下预先老化20 min,然后插入顶空瓶内样品上方,萃取吸附40 min。吸附完成后,立即将萃取头插入GC-MS 进样口解吸5 min[30]。实验重复3 次。

1.2.2 SAFE 提取藏红花花瓣挥发性风味成分

将15 g 藏红花花瓣置于1000 mL 锥形瓶中,加入500 mL 二氯甲烷,再加入50 µL 内标1,2-邻二氯苯(质量浓度1.306 g/L)充分混匀。密封后,将锥形瓶放入样品冰箱,于4 ℃下萃取12 h。将萃取后的混合物溶液进行抽滤,得萃取物粗溶液。将萃取物粗溶液置于SAFE 装置的滴液漏斗中,水浴和超级恒温水槽的温度均设定为50 ℃,在两个冷阱中加入液氮,待系统的真空度达到1×10–4 Pa 时,缓慢打开滴液漏斗旋塞,控制样品液的流速,萃取约40 min,得到藏红花花瓣挥发性风味物质萃取液。实验重复3 次平行。

将得到的3 次平行实验萃取液分别加入无水硫酸钠置于冰箱(–18 ℃)中干燥12 h 后,过滤,得到澄清萃取液,韦氏蒸馏至3~5 mL,氮吹至1 mL,密封置于–40 ℃冰箱中冷冻保存,待进一步GC-MS 分析。

1.3 分析与测试

1.3.1 感官评价

按照GB/T 10220—2012《感官分析 方法学 总论》组建感官评价小组,由10 位经过专业培训的感官评价员组成。所有评价员均通过基础感官识别测试和藏红花特征香气识别考核,确保评价结果的可靠性。通过初步评价,确定了藏红花花瓣的5 个特征香气描述词:酸香、甜香、花香、烤香和粉香[31]。之后,评价员采用定量描述分析法根据以上描述词对藏红花花瓣的香气强度进行评分,评分标准为10分制:1 分表示没有香气;2 分表示香气极弱,仅能察觉;3 分表示香气微弱;4 分表示香气稍弱;5 分表示香气适中且稳定;6 分表示香气强度稍大;7 分表示香气强度较大;8 分表示香气强度大;9 分表示香气强度大且突出;10 分表示香气强度最大。根据上述评分标准,评定藏红花花瓣样品的香气强度并计算平均得分。

1.3.2 GC-MS 测试

GC 条件:使用DB-WAX 型毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 µm),载气为氦气,流速设定为1.0 mL/min。进样量1 µL,分流比设为30∶1。气相进样口温度控制在250 ℃。程序升温:起始温度40 ℃,保持5 min,之后以3 ℃/min 的速率升温至80 ℃,保持5 min,接着以5 ℃/min 的速率升温至230 ℃,保持10 min。

MS 条件:电子轰击(EI)离子源。电子能量70 eV,离子源温度250 ℃。扫描范围为35~550 m/Z。扫描模式为全扫描。溶剂延迟时间9 min。调谐文件为标准调谐。

1.3.3 GC-O-MS 测试

GC-O-MS 采用不分流进样方式,载气(氦气)的流速设定为1.66 mL/min,其他实验条件与GC-MS测试保持一致。该过程由两名经过专业训练的评价员执行,每位评价员在嗅闻样品时记录闻到的气味的出现时间、香气特征以及感知强度。只有当两名评价员均能感知到某种气味时,才将其确定为香气活性物质。

1.3.4 AEDA 测试

采用AEDA 方法分析藏红花花瓣样品中的香气活性成分[31]。首先,将藏红花花瓣的挥发性成分萃取液按3n 体积比逐级稀释,即1∶3、1∶32、1∶33等,每次稀释后的样品均进行GC-O 测试,直到在GC-O 测试过程中不再嗅闻到任何香气组分的存在,以此确定活性成分阈值[32]。此时停止AEDA 测试。

1.4 数据处理

1.4.1 定性分析

对藏红花花瓣中挥发性成分的定性分析以NIST14 谱库检索及保留指数为主。保留指数(RI)是在分析样品中添加了C10~C28 的正构烷烃内标物后,根据式(1)进行计算[26]

式中:n 为挥发性物质的碳原子数;t ′( i) 为待测组分的保留时间,min; t ′( n) 和 t ′( n+1) 分别为具有n 个和n+1 碳原子正构烷烃的保留时间,min。

1.4.2 定量分析

采用内标法对挥发性成分进行定量计算。根据式(2)计算各个未知组分的具体含量,平行实验3次,结果以“平均值±标准方差”表示,讨论部分使用平均值。

式中:C 为挥发性成分的含量,µg/g;ρ0 为内标物的质量浓度,g/L;V0 为内标物的体积,L;Ax 为挥发性物质x 的峰面积;M 样品质量,g;A0 为内标物的峰面积。

1.4.3 香气活度值分析

通过计算香气活度值(OAV)来衡量藏红花花瓣中关键香气活性化合物。通常,香气化合物的OAV>1 被认为对整体香气有贡献。由于干制前的藏红花花瓣含水量较高,因此,采用化合物在水中的气味觉察阈值。根据式(3)计算挥发性成分的OVA。

式中:Ci 为化合物i 的含量,µg/g;OTi 为化合物i的香气阈值[32],µg/g。

2 结果与讨论

2.1 感官评价结果

图1 为藏红花花瓣香气感官雷达图。

图1 藏红花花瓣香气感官雷达图
Fig. 1 Sensory radar map of Crocus sativus

从图1 可以看出,藏红花花瓣香气在5 个维度(花香、酸香、甜香、烤香和粉香)上的香气强度较均衡,但仍存在一定差异。其中,香气最突出的是酸香(6.6 分),其次是烤香(5.4 分)。总体来看,甜香、粉香、花香是藏红花花瓣香气愉悦的重要因素,而酸香、烤香可以提高整体香气强度并协调香气。

2.2 挥发性成分GC-MS 分析结果

表1 和图2 为SPME 和SAFE 提取的藏红花花瓣挥发性成分的GC-MS 分析结果。

表1 藏红花花瓣挥发性风味成分GC-MS 分析结果
Table 1 GC-MS results of volatile flavor components of Crocus sativus petals

含量/(µg/g) 保留指数类别 序号 化合物名称 英文名 CAS 号 分子式 SPME SAFE 计算值/文献值醛类1 5-甲基糠醛 5-Methyl furfural 620-02-0 C6H6O2 0.004±0.001— 1554/1570 2 正己醛 Hexanal 66-25-1 C6H12O — 0.094±0.011 1080/1080 3 壬醛 Nonanal 124-19-6 C9H18O — 0.015±0.01 1397/1392 4 苯甲醛 Benzaldehyde 100-52-7 C7H6O 0.033±0.0290.008±0.001 1501/1506 5 藏红花醛 Safranal 116-26-7 C10H14O 0.094±0.0110.156±0.075 1598/1622 6 可卡醛 Cocal 21834-92-4C13H16O 0.008±0.0020.023±0.012 2029/2052醇类酸类酯类酮类合计 0.139 0.296 1 3-戊烯-2-醇 3-Penten-2-ol 1569-50-2 C5H10O — 0.054±0.006 1173/1182 2 2,3-丁二醇 2,3-Butanediol 19132-06-0C4H10O2 — 0.014±0.004 1559/1581 3 乙二醇 Ethylene glycol 107-21-1 C2H6O2 — 0.012±0.002 1649/1660 4 2-乙基己醇 2-Ethylhexanol 104-76-7 C8H18O 0.090±0.0170.008±0.002 1501/1494 5 苯甲醇 Benzyl alcohol 100-51-6 C7H8O 0.085±0.0050.072±0.002 1828/1869 6 苯乙醇 Phenethyl alcohol 60-12-8 C8H10O 1.359±0.0461.147±0.041 1860/1878合计 1.534 1.307 1 正戊酸 Valeric acid 109-52-4 C5H10O2 0.041±0.006— 1802/1768 2 丙酸 Propionic acid 79-09-4 C3H6O2 — 0.068±0.005 1565/1536 3 2-甲基丁酸 2-Methyl butyric acid 116-53-0 C5H10O2 — 0.185±0.007 1700/1659 4 己酸 Hexanoic acid 142-62-1 C6H12O2 — 0.037±0.014 1896/1871 5 乙酸 Acetic acid 64-19-7 C2H4O2 0.260±0.0482.135±1.109 1426/1457 6 异丁酸 Isobutyric acid 79-31-2 C4H8O2 0.031±0.0070.062±0.006 1543/1568合计 0.332 2.487 1 乙酸苯乙酯 Phenethyl acetate 103-45-7 C10H12O20.031±0.0010.009±0.001 1780/1829合计 0.031 0.009 1 3-羟基-2-丁酮 Acetoin 513-86-0 C4H8O2 — 0.032±0.003 1282/1304 2 羟基丙酮 Hydroxyacetone 116-09-6 C3H6O2 — 0.180±0.023 1297/1295 3 2,2,6-三甲基-1,4-环己二酮2,2,6-Trimethyl-1,4-cyclohe xanedione 20547-99-3C9H14O2 — 0.024±0.003 1813/1794 4 异佛尔酮 Isophorone 78-59-1 C9H14O — 0.039±0.004 1596/1577合计 0.275

续表1

注:“—”表示未检出;保留指数文献值来自于NIST 14 谱库。

含量/(µg/g) 保留指数类别 序号 化合物名称 英文名 CAS 号 分子式 SPME SAFE 计算值/文献值萜烯类1 α-姜黄烯 α-Curcumene 644-30-4 C5H12 — 0.017±0.005 1804/1781 2 合成樟脑 Camphor 76-22-2 C10H16O — 0.010±0.001 1507/1532杂环类其他合计 0.027 1 N-甲基吡咯烷酮 N-Methyl-2-pyrrolidone 872-50-4 C5H9NO — 0.219±0.013 1687/1662 2 2(5H)-呋喃酮 2(5H)-Furanone 497-23-4 C4H4O2 7.031±0.806 0.017±0.002 1694/1716 3 2-乙酰基吡咯 2-Acetyl pyrrole 1072-83-9 C6H7NO 0.136±0.003 0.121±0.007 1919/1966合计 7.167 0.357 1 苯乙烯 Styrene 100-42-5 C8H8 — 0.024±0.001 1256/1262合计 0.024

图2 SPME 和SAFE 提取的藏红花花瓣挥发性风味成分
Fig. 2 Volatile flavor components of Crocus sativus petals extracted by SPME and SAFE

a—数量比较;b—含量比较

从表1 可以看出,通过SPME 和SAFE 两种提取方法,结合GC-MS 提取分析藏红花花瓣挥发性成分,共鉴定出29 种挥发性风味化合物,其中醛类6 种、醇类6 种、酸类6 种、酮类4 种、酯类1 种、萜烯类2种、杂环类3 种、其他1 种。两种方法同时检出的挥发性化合物有11 种,分别为苯甲醛、藏红花醛、可卡醛、2-乙基己醇、苯甲醇、苯乙醇、乙酸、异丁酸、乙酸苯乙酯、2(5H)-呋喃酮和2-乙酰基吡咯,这些化合物主要呈现花香、甜香、酸香、烤香香气[33-34];含量较高的为苯乙醇、2(5H)-呋喃酮和乙酸。

从表1 和图2 还可以看出,SPME 共检出化合物13 种,为5-甲基糠醛、苯甲醛、藏红花醛、可卡醛、2-乙基己醇、苯甲醇、苯乙醇、正戊酸、乙酸、异丁酸、乙酸苯乙酯、2(5H)-呋喃酮、2-乙酰基吡咯;其中,含量较高的为苯乙醇(1.359 µg/g)、2(5H)-呋喃酮(7.031 µg/g);SAFE 共检出化合物27 种,主要为醛类、醇类和酸类,其中含量较高的为乙酸(2.135 µg/g)、苯乙醇(1.147 µg/g)和藏红花醛(0.156 µg/g)。2 种化合物(5-甲基糠醛和正戊酸)只有SPME 提取得到,而有16 种化合物(正己醛、壬醛、3-戊烯-2-醇、丙酸、2-甲基丁酸、3-羟基-2-丁酮等)只有SAFE 提取得到(图2a)。SPME 提取的化合物中,杂环类、醇类和酸类化合物相对较多,而SAFE 提取的化合物中,酸类、醇类、杂环类、醛类和酮类化合物相对较多。这与两种方法的萃取原理、过程密切相关。

醛类化合物(平均含量0.218 µg/g)共鉴定出6种,含量较小。SPME 和SAFE 分别提取4 种和5种醛类化合物,共同提取出3 种,分别为苯甲醛、藏红花醛、可卡醛,其中,藏红花醛的平均含量最高(0.125 µg/g),其次为苯甲醛(0.021 µg/g)、可卡醛(0.016 µg/g)。虽然这3 种醛类物质的含量较低,但是其具有较低的阈值,所以对藏红花花瓣香气的贡献作用不可忽视[30]。正己醛可为藏红花提供青草的香气,而壬醛具有蜡质的气味[35-36]。其中,藏红花醛是藏红花花瓣的特征香气化合物,具有酚醛类、粉香、辛香香气。仅通过SAFE 提取得到的正己醛和壬醛和仅通过SPME 提取得到的5-甲基糠醛可能与萃取温度有关,SAFE 温度较低,能更好地富集、保留易挥发物质,提取效果更接近原样。

醇类化合物(平均含量1.421 µg/g)共鉴定出6 种,SAFE 全部提取得到,含量最高的是苯乙醇(1.147 µg/g),具有温和、淡雅的玫瑰花香;苯甲醇的含量次之(0.072 µg/g),有似苦杏仁的气味;2-乙基己醇含量相对较低,可丰富花瓣整体的花香、甜香。SPME 只提取得到其中3 种,即2-乙基己醇、苯甲醇和苯乙醇。

酸类化合物(平均含量1.410 µg/g)共检出6 种挥发性化合物,其中SPME 提取得到3 种,SAFE提取得到5 种。SPME 和SAFE 共同提取得到乙酸和异丁酸,其中,乙酸的平均含量(1.198 µg/g)远高于异丁酸(0.047 µg/g)。乙酸呈现强烈、醋样气味,异丁酸有酸奶酪气味。只有SPME 提取得到的正戊酸有酸样、腐败气味,只有SAFE 提取得到的丙酸、己酸和2-甲基丁酸分别提供酸香、脂肪香、果香。酸类化合物是主要的挥发性香气物质之一,也是藏红花花瓣风味轮廓中酸香的主要来源。

SPME 和SAFE 共同提取得到的酯类化合物为乙酸苯乙酯,其有近于玫瑰的、带有蜜样的花香香气,可为样品提供玫瑰花样气息,丰富藏红花花瓣的花香。

酮类化合物仅有4 种,并全部由SAFE 提取得到,它们是3-羟基-2-丁酮、羟基丙酮、2,2,6-三甲基-1,4-环己二酮、异佛尔酮。其中,3-羟基-2-丁酮有黄油味及牛奶香气,羟基丙酮有焦糖香气,两种香气物质对藏红花花瓣的甜香、烤香具有重要贡献;异佛尔酮(0.039 µg/g)虽然含量较低,但是藏红花花瓣中的重要的香气贡献物质[37],能够丰富藏红花花瓣的独特香气[38]

杂环类化合物(平均含量3.762 µg/g)仅有3种,其中,经SPME 和SAFE 共同提取得到2-乙酰基吡咯和2(5H)-呋喃酮,仅SAFE 提取得到N-甲基吡咯烷酮。

此外,萜烯类化合物共检出2 种,即合成樟脑和α-姜黄烯,仅SAFE 提取得到。

综上所述,在对藏红花花瓣挥发性成分的研究中,SAFE 提取得到的物质类别(8 类)、数量(27种)相对较多,可以更好地为藏红花花瓣的香气活性物质分析提供支持。

2.3 风味活性物质GC-O 分析结果

表2 为基于SPME 和SAFE 对藏红花花瓣的香气活性物质进行GC-O 分析结果。

表2 GC-O 鉴定藏红花花瓣中的风味活性物质
Table 2 Identification of flavor active compounds in Crocus sativus petals by GC-O

注:“—”表示未检出;“*”表示采用SPME-GC-O 法可检出此香气物质;阈值参考文献[32]。

风味稀释因子(FD 值)序号 名称 SPME SAFE 香气描述 RI 计算值 阈值(水中)/(μg/g)OAV 1 正己醛 — 3 青草,青香 1080 0.005 19 2 苯乙烯 — 1 香脂花味 1256 0.065 <1 3 3-羟基-2-丁酮 — 9 黄油味 1282 0.014 2 4 羟基丙酮 — 27 焦糖香 1297 10 <1 5 壬醛 — 3 脂腊味,豌豆 1397 0.001 14 6 乙酸 * 243 强烈,醋样气味 1426 99 <1 7 2-乙基己醇 — 27 甜香 1501 25.48 <1 8 苯甲醛 * 81 杏仁 1501 0.75 <1 9 丙酸 — 9 辛辣,酸味,奶酪 1565 2.19 <1 10 异丁酸 * 9 酸,奶酪 1543 6.55 <1 11 异佛尔酮 — 1 樟脑 1596 11 <1 12 藏红花醛 * 3 辛香,粉香 1598 1 <1 13 2-甲基丁酸 — 3 辛辣,酸,羊乳,干酪味 1700 0.1 2 14 2(5H)-呋喃酮 * 243 黄油味 1694 20 <1 15 乙酸苯乙酯 * 27 花香,甜香,蜂蜜,果香 1780 0.019 2 16 己酸 — 81 汗味、酸味 1896 0.035 1 17 苯甲醇 * 9 微弱芳香感 1828 0.62 <1 18 苯乙醇 * 27 玫瑰花香 1860 0.564 2 19 可卡醛 — 27 苦可可,坚果,蜜糖 2029 — —

SPME 提取得到的香气物质含量较低,在GC-O过程中仅用于确认是否可嗅闻到此种香气物质;SAFE 提取得到的香气物质含量相对较高,因此,进一步采用AEDA 法分析其香气活性。从表2 可以看出,通过GC-O 分析,共鉴定出香气活性物质19种,包括醛类5 种(正己醛、壬醛、苯甲醛、藏红花醛和可卡醛)、酸类5 种(乙酸、丙酸、异丁酸、2-甲基丁酸和己酸)、酮类3 种(3-羟基-2-丁酮、羟基丙酮、异佛尔酮)、醇类3 种(2-乙基己醇、苯甲醇和苯乙醇)、酯类1 种(乙酸苯乙酯)、杂环类1 种〔2(5H)-呋喃酮〕和其他类1 种(苯乙烯)。主要包括:具有酸香的酸类物质,如乙酸、丙酸;具有花香、玫瑰花样气息的醇类物质,如苯甲醇、苯乙醇;具有烘焙甜香的杂环类物质2(5H)-呋喃酮。其中,SPME 结合GC-O 共嗅闻到8 种香气活性物质,为乙酸、苯甲醛、异丁酸、藏红花醛、2(5H)-呋喃酮、乙酸苯乙酯、苯甲醇和苯乙醇;SAFE 法结合GC-O共嗅闻全部的19 种香气活性物质。

从表2 还可以看出,SPME 和SAFE 共同提取得到的8 种化合物中,2 种酸类分别是乙酸、异丁酸;2 种醛类分别是苯甲醛、藏红花醛;2 种醇类分别是苯甲醇、苯乙醇;酯类和杂环类分别是乙酸苯乙酯和2(5H)-呋喃酮。其中,5 种化合物风味稀释因子(FD 值)≥27,分别为乙酸(243)、2(5H)-呋喃酮(243)、苯甲醛(81)、乙酸苯乙酯(27)和苯乙醇(27);另外3 种化合物的FD 值≤9,分别是异丁酸(9)、苯甲醇(9)和藏红花醛(3)。其中,藏红花醛是一种单萜醛,也是藏红花的主要挥发性成分之一,具有抗炎、抗抑郁、降压等作用[39]

从表2 还可以看出,只有SAFE 提取得到的化合物FD 值≥27 的关键香气成分有4 种,分别是羟基丙酮(27)、己酸(81)、2-乙基己醇(27)和可卡醛(27)。其中,羟基丙酮带有焦糖香味,2-乙基己醇呈现甜香,己酸呈酸香,可卡醛有苦可可、坚果和蜜糖香味。这些香气活性物质的香气属性不同,使藏红花花瓣的香气层次更加饱满、丰富。图3 为AEDA 法结合GC-O 检出香气活性物质的FD 值与含量的关系。

图3 SAFE 法FD 值与含量的比较
Fig. 3 Comparison of FD value and content for SAFE method

从图3 可以看出,某些化合物含量较低,但FD值很高,在嗅闻过程中能明显地感知到其香气,其中,苯甲醛的含量为8 µg/kg,FD 值为81;乙酸苯乙酯的含量为9 µg/kg,FD 值为27;最为突出的是2(5H)-呋喃酮,含量为17 µg/kg,FD 值为243,其对藏红花花瓣的香气贡献度较高,是藏红花花瓣主要的特征风味物质组成之一。某些物质含量较高,但相应物质的FD 值很小,其中,藏红花醛的含量为156 µg/kg,FD 值为3;苯乙烯的含量为24 µg/kg,FD 值为1。一般地,FD 值越大,表示该化合物香气越强,对整体风味的贡献程度也越大。

在对19 种香气活性化合物的OAV 值计算过程中,由于查询不到可卡醛的阈值,所以该物质的OAV值无法计算得出,藏红花醛和2(5H)-呋喃酮的阈值在相关文献[40-41] 检索而得。

不同香气活性物质的香气贡献度还与香气阈值有关系,通常香气化合物的OAV 值≥1 被认为能够影响样品的整体香气,是重要的香气活性化合物[42]。从表2 可以看出,藏红花花瓣具有7 个OAV>1 的香气活性化合物,仅通过SAFE 提取得到的香气活性物质有5 种,分别是正己醛(OAV=19)、壬醛(OAV=14)、3-羟基-2-丁酮(OAV=2)、2-甲基丁酸(OAV=2)、己酸(OAV=1)。通过SPME 和SAFE 共同提取得到的物质有苯乙醇(FD=27,OAV=2)和乙酸苯乙酯(FD=27,OAV=2),可认为两者是藏红花花瓣中重要的香气化合物,是构成藏红花花瓣独特香气的关键化合物。

综合上述感官分析、关键香气物质的研究结果,分别按照花香、甜香、粉香、酸香、焙烤香的不同香气纬度,并基于香气贡献度筛选出了苯乙醇、苯甲醇、苯甲醛、藏红花醛、乙酸、异丁酸、2(5H)-呋喃酮等关键香气活性物质,进而系统绘制了藏红花花瓣的风味轮廓图,结果如图4 所示。由图4 可以更直观地呈现出藏红花花瓣的整体风味特点,有助于更好地认识与理解藏红花花瓣的香气特点,并为其开发利用提供理论支持。

图4 藏红花花瓣提取物的感官风味轮廓图
Fig. 4 Sensory flavor wheel of petals of Crocus sativus extracts

3 结论

本文以藏红花花瓣为研究对象,系统研究了其香气组成,并构建了藏红花花瓣的风味轮廓,主要结论如下:

(1)采用感官分析法分析藏红花花瓣的风味轮廓。藏红花花瓣主要呈现花香、甜香、粉香、酸香和烤香香气,其中,酸香的香气强度相对较高,其次是烤香。

(2)采用SPME 和SAFE 两种方法从藏红花花瓣中提取挥发性风味成分,经GC-MS 分析,共鉴定出29 种挥发性风味化合物,主要为醛类、醇类和酸类。两种方法均提取得到的化合物有11 种,含量较高的为苯乙醇、2(5H)-呋喃酮和乙酸。两种方法的差异主要体现在酮类、酸类和萜烯类化合物的不同。

(3)采用GC-O 结合AEDA 对藏红花花瓣中的香气活性物质进行分析,共鉴定出19 种香气活性物质,主要为醛类、酸类和醇类化合物。其中,藏红花花瓣中关键香气物质为苯乙醇和乙酸苯乙酯,两者的FD 值均为27,它们主要呈现出玫瑰花香、果香,对藏红花花瓣的整体风味轮廓具有重要贡献作用。

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Analysis of key aroma substances in Crocus sativus petals

LI Xueqing1,2, GAO Yan2, LI Mingyan3, WANG Junyi2, ZHANG Ning1,2*, LI Zhenhao3*
(1. Key Laboratory of Geriatric Nutrition and Health, Ministry of Education, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China; 2. Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China; 3. Zhejiang Shouxiangu Pharmaceutical Co., Ltd., Jinhua 321200, Zhejiang, China

Abstract:The aroma profile of Crocus sativus petals (dried) was constructed by sensory analysis, and the volatile components were extracted through solid-phase microextraction (SPME) combined with solventassisted flavor evaporation (SAFE), with their flavor components analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) as well as gas chromatography-olfactometry (GC-O), and the key aroma substances screened by aroma extract dilution analysis (AEDA). The results showed that the Crocus sativus petals mainly exhibited floral, sour, sweet, roasted and powdery aroma. Meanwhile, by combining the two extraction methods, a total of 29 volatile components were identified, including 6 aldehydes, 6 alcohols, 6 acids, 3 heterocyclic, 4 ketones, 2 terpenoids, 1 ester and 1 other component. Among them, the compounds with relative higher contents were heterocyclic compounds (average content 3.762 µg/g), alcohols (average content 1.421 µg/g) and acids (average content 1.410 µg/g). Based on AEDA screening, phenylethanol and phenethyl acetate were identified as the key aroma substances of Crocus sativus petals, both showing a flavor dilution factor of 27, with their contributions consistent with the results of sensory analysis.

Key words:Crocus sativus petals; sensory analysis; volatile components; gas chromatography-olfactometry;aroma extract dilution analysis; key aroma components; modern technology of Chinese medicine

中图分类号:R284.1;TS209;O657

文献标识码:A

文章编号:1003-5214 (2026) 02-0335-08

收稿日期:2025-01-22; 定用日期:2025-03-11; DOI:10.13550/j.jxhg.20250064

基金项目:国家自然科学基金项目(32372464);浙江省“尖兵”研发攻关计划项目(2025C01133)

作者简介:李雪晴(2002—),女,E-mail:l1771749956@gmail.com。联系人:张 宁(1987—),女,博士,副教授,E-mail:zh_ningts@btbu.edu.cn;李振皓(1987—),男,博士,研究员,E-mail:Zhenhao6@126.com。

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