花椒麻味物质的提取分离及其组分分析

罗 凯1,2，胡 江1，黄秀芳1，王洪伟1，阚建全1,*

(1.西南大学食品科学学院 重庆市农产品加工及贮藏重点实验室，重庆 400716；

2.重庆三峡学院生命科学与工程学院，重庆 404000)

摘 要：采用索氏抽提法结合逆流干柱层析法对花椒油树脂中的花椒麻味物质进行提取和分离，并通过气相色谱-质谱联用法对其提取分离效果和组分进行分析。结果表明：索氏抽提可以使花椒油树脂中花椒麻味物质的相对含量从27.63%提高到88.33%，逆流干柱层析进一步分离使花椒麻味物质相对含量达到95.50%。

关键词：花椒麻味物质；索氏抽提法；逆流干柱层析法；气相色谱-质谱法

Extraction, Purification and Composition Analysis of the Numb-Taste Components of Zanthoxylum

LUO Kai1,2，HU Jiang1，Huang Xiu-fang1，Wang Hong-wei1，KAN Jian-quan1,*

(1. Chongqing Agro-product Processing and Technology Important Laboratory, College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China；2. School of Life Science and Engineering, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404000, China)

Abstract：Soxhlet extraction coupled with counter-current dry-column chromatography was used to extract and purify the numb-taste components of Zanthoxylum oleoresin. The extraction efficiency and the volatile flavor components of extracts were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that the concentration of numb-taste components of Zanthoxylum oleoresin increased from 27.63% to 88.33% after Soxhlet extraction and further to 95.50% after counter-current dry-column chromatography.

Key words：numb-taste components of Zanthoxylum；Soxhlet extraction；counter-current dry-column chromatography；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

中图分类号：TS20 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)24-0088-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201324018

花椒属植物的活性化学成分很多，主要有挥发油、生物碱、酰胺、香豆素、木质素和脂肪酸，其他成分还有三萜、甾醇、烃类和黄酮苷类等[1-4]。据研究，花椒麻味物质是由花椒中链状不饱和脂肪酰胺产生的，以山椒素为代表，均具有强烈的刺激性[5-8]。花椒的麻味物质具有麻醉、兴奋、抑菌、祛风除湿、杀虫和镇痛等功效[9-11]。因花椒麻味物质极易氧化、不能暴露在空气中，所以目前国内还没有市售的花椒麻味物质标准品。且由于不同花椒品种其不饱和脂肪酰胺种类不尽相同，花椒酰胺的结构、性质、含量等方面还有许多工作待完善，因此迫切需要对花椒麻味物质的分离、纯化进行研究，制备商品化的纯化标准品。大量研究资料表明，国内外对花椒麻味成分的提取局限于水提法、有机溶剂提取法和超临界CO2萃取等方法[12-19]。但水蒸气蒸馏仅能提取花椒中低沸点的挥发油；有机溶剂提取时间长、杂质含量高、风味成分损，还有溶剂残留等问题；超临界CO2萃取法提取工艺繁琐，对设备的要求很高，费用开销大[20-24]。本实验通过索氏抽提法并结合逆流干柱层析法能快速有效地提取和分离花椒中的麻味物质，为后续制备花椒麻味物质标准品、建立花椒麻味物质标准品的制备技术体系及其商品化提供实验技术，并为花椒麻味物质的定量检测提供可行的方法基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

花椒油树脂 重庆四面山花椒开发有限责任公司；薄层层析硅胶GF254 青岛海洋化工厂；甲醇、丙酮、石油醚、四氯化碳(均为分析纯) 成都科龙试剂厂；所用水均为去离子水 实验室自制。

1.2 仪器与设备

索氏抽提器 北碚特种玻璃仪器厂；RE-86旋转蒸发器 上海本波仪器有限公司；SHZ-C型循环式多用真空泵 巩义市英峪予华仪器厂；UV-2450PC紫外-可见分光光度计、2010型气-质联用仪 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 索氏抽提法提取花椒麻味物质粗品

将花椒油树脂与活化的薄层层析硅胶(105℃烘2h)拌匀(体积比1:3)，室温条件下完全风干成粉末状后待用(样品A)。称取适量样品A，用滤纸包装后装入索氏抽提器中，由抽提器上端加入石油醚(30～60℃)至接收瓶容积的2/3处，于45℃左右水浴中加热回流抽提，控制虹吸速度为20次/h左右，抽提18～30h，直至索氏抽提器中溶剂为无色。取出滤纸包，在室温条件下挥干石油醚后，用10倍量(V:V)的甲醇溶液浸提，浸提液经旋转蒸发除去甲醇溶液后得到褐色黏稠油状物，即花椒麻味物质粗品。

1.3.2 逆流干柱层析法分离花椒麻味物质[10]

逆流干柱制备：选取具有底部转换接头和砂芯挡板的玻璃层析柱(500mm×50mm)，向管内装入少量已活化薄层层析硅胶，约1cm高，边装边墩击，保证薄层层析硅胶装填均匀紧密，再装入混匀的花椒麻味物质粗品与活化的薄层层析硅胶粉末约1cm，随后加入适量薄层层析硅胶使硅胶柱高约24～26cm(装入方法同前)，最后接上导管，通过导管与分液漏斗相接。

展层：将展层剂(12%(V:V)丙酮-氯仿溶液)装入分液漏斗中。分液漏斗的高度高于层析柱，再打开分液漏斗旋塞，使展层剂缓慢流入层析柱下端，利用液面高度差使展层剂逆流而上，控制流速使展层剂缓慢渗透硅胶，待展层剂上升至距硅胶柱顶端1cm处停止展开。

分段：拆下层析柱后，将转换接头拆下，风干片刻。轻敲管壁，待吸附剂松动后，轻轻推出吸附剂，按各色段的颜色不同将其切开，放置于通风橱中通风，使溶剂完全挥发，再用10倍量甲醇使吸附物从硅胶中溶出，得到8部分，编号为A1～A8。

收集：将得到的8部分提取物配成相同体积的甲醇溶液。在254nm波长处，用紫外分光光度计检测，收集吸光度较大的部分合并，经旋转蒸发除去甲醇溶液后，用少量热石油醚(50℃)溶解，置于冰箱中冷冻结晶，得到白色絮状结晶即为花椒麻味物质纯品。

1.3.3 色谱条件

色谱柱：DB-5ms毛细管柱(30m×0.25mm，0.25μm)；载气(氦气)流速1.0mL/min；进样口温度250℃；接样口温度280℃；柱温70～250℃；升温速率为3℃/min；进样量lμL。

1.3.4 质谱条件

电子电离离子源；倍增电压1963eV；电子能量70eV；发射电流2mA；离子源温度200℃；四极杆温度100℃；扫描速度0.82循环/s；质量扫描范围m/z 35～500。

1.3.5 定性、定量分析

通过气相色谱-质谱联用仪自带的NIST 05等质谱数据库定性分析花椒油树脂、花椒麻味物质粗品及花椒麻味物质纯品的化学成分。总离子流图中的各峰经质谱扫描后，由计算机质谱数据系统检索，并与标准图谱对照，结合文献[12-15]进行人工谱图解析，确定上述3种物质的化学成分。利用Xcalibur谱图库工作站数据处理系统，按峰面积归一化法进行定量分析，计算花椒麻味物质在花椒油树脂、花椒麻味物质粗品及花椒麻味物质纯品中的相对百分含量。

2 结果与分析

2.1 索氏抽提法提取花椒麻味物质粗品效果的分析

索氏抽提法能有效的抽提花椒油树脂中的挥发油及香气成分[16]，花椒油树脂经索氏抽提法及甲醇浸提后得到的花椒麻味物质粗品为无香气的褐色黏稠油状物。

2.2 逆流干柱层析法分离花椒麻味物质纯品效果的分析

逆流干柱层析展层后的硅胶柱有8个色带，各色带颜色由下至上的顺序分别为褐色、绿黄色、浅黄色、淡绿色、灰绿色、墨绿色、白色、橙黄色，分别对应A1～A8。各色段浸提液用紫外分光光度计在254nm波长处测定其吸光度，结果如图1所示。

图 1 逆流干柱层析分离的8部分的吸光度

Fig.1 The absorbance of each fraction from counter-current
dry-column chromatography

由图1可以看出，浸提液A2和A3的吸光度较大，故合并A2和A3浸提液，按1.3.2节方法处理，即得花椒麻味物质纯品。

2.3 花椒麻味物质纯度及其组分的分析结果

花椒油树脂原料、索氏抽提法提取的花椒麻味物质粗品和逆流干柱层析法进一步分离的花椒麻味物质纯品经气相色谱-质谱仪分析得到的总离子流图分别见图2～4，表1为花椒油树脂、花椒麻味物质粗品和花椒麻味物质纯品的组分和相对含量对比分析表。

图 2 花椒油树脂的气相色谱-质谱总离子流图

Fig.2 Total ion current chromatogram of Zanthoxylum oleoresin

图 3 花椒麻味物质粗品的气相色谱-质谱总离子流图

Fig.3 Total ion current chromatogram of numb-taste components of crude extract of Zanthoxylum oleoresin

图 4 花椒麻味物质纯品的气相色谱-质谱总离子流图

Fig.4 Total ion current chromatogram of numb-taste components of purified extract of Zanthoxylum oleoresin

表 1 花椒油树脂、花椒麻味物质粗品和花椒麻味物质纯品的
成分及其相对含量

Table 1 Numb-taste components and their relative contents

in Zanthoxylum oleoresin, crude extract and purified extract

注：＋.检出；—.未检出。

由图2～4可以看出，经过索氏抽提法和逆流层析法的提取和分离，气相色谱-质谱总离子流图中的峰越来越少，表明杂质在提取分离过程中被有效除去，花椒麻味物质的纯度越来越高。由表1可知，花椒油树脂含有多种成分，主要成分为挥发油、香气成分以及不饱和酰胺，含有烃类17种、醇类9种、不饱和酰胺类9种、酯类5种，醛类、酮类及其他物质较少；主要物质有：芳樟醇(18.36%)、萜品烯(10.45%)、β-水芹烯(6.72%)、不饱和酰胺M6(6.34%)、不饱和酰胺M8(5.75%)、月桂烯(5.36%)、不饱和酰胺M2(4.09%)、不饱和酰胺未知物M6(3.90%)、反式-橙花叔醇(3.64%)、柠檬烯(2.97%)、不饱和酰胺M1(3.07%)、毕澄茄烯(2.21%)、不饱和酰胺M7(2.15%)、石竹烯(1.40%)、不饱和酰胺M9(1.33%)，其他物质含量较低；其中不饱和酰胺类即花椒麻味物质在花椒油树脂中的相对含量为27.63%。经过索氏抽提法去除花椒油树脂原料中的挥发油和香气成分后，得到的花椒麻味物质粗品的主要成分为不饱和酰胺、芳樟醇以及少量未知物杂质，其中不饱和酰胺中M6(32.16%)含量最高，其次分别为M8(21.32%)、M2(9.61%)、M1(8.32%)、M7(8.05%)、M9(5.40%)、M3(1.97%)，M4和M5含量较少，不饱和酰胺花椒麻味物质粗品中的相对含量为88.33%，说明经过索氏抽提法初步提取花椒麻味物质后，原花椒油树脂中的挥发油和香气成分大部分被除去，仅有少量芳樟醇和未知物杂质残留。经过逆流干柱层析法分离得到的花椒麻味物质纯品主要成分为不饱和酰胺和少量未知物杂质，不饱和酰胺中M6(28.62%)含量最高，其次分别为M8(22.38%)、M7(11.21%)、M2(10.72%)、M1(9.25%)、M9(6.81%)、M3(3.01%)，M5(1.84%)、M4(1.66%)，不饱和酰胺即花椒麻味物质在花椒麻味物质纯品中的相对含量为95.50%，而在未经过索氏提取、直接采用逆流干柱层析法得到的产品中花椒麻味物质含量只有68%，说明在花椒麻味物质粗品为原料的基础上，通过索氏抽提和逆流干柱层析分离得到的花椒麻味物质纯品，仅有少量未知物杂质残留，所含的花椒麻味物质纯度较高；表明通过以上提取和分离方法能够得到较高纯度的花椒麻味物质。

3 结 论

实验结果表明，花椒油树脂原料经过索氏抽提法后能有效的去除挥发油和香气成分，花椒麻味物质的相对含量提高到88.33%；逆流干柱层析法结合热石油醚溶解、冷冻结晶可使花椒麻味物质相对含量达到95.50%。此方法相较于目前常用的提取花椒麻味物质方法，即有机溶剂提取法和超临界CO2萃取法，具有耗时短、仪器设备简单、提取花椒麻味物质纯度高等优点，为花椒麻味物质标准品的制备及其定量检测提供实验数据和可行的方法。

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