全 文 ：《食品工业》2012 年第33卷第 7 期 154
气质色谱法测定山葵风味物质的研究
杜喜玲，张芳
鹤壁职业技术学院食品工程学院（鹤壁 458030）
摘 要 采用水蒸气蒸馏法（WSD）及同时蒸馏萃取法（SDE）提取山葵不同部位的风味物质，运用气质色谱
法测定其风味物质，结果表明萃取方法对山葵风味物质有影响，山葵不同部位的风味物质也有差异。
关键词 水蒸气蒸馏法；同时蒸馏萃取法；山葵；风味物质；气质色谱法
The Study on Wasabi Flavor by GC-MS
Du Xi-ling, Zhang Fang
Food Engineering of Hebi Vocational and Technical College (Hebi 458030)
Abstract Flavor in different parts of wasabi was extracted by WSD and SDE. The fl avor of wasabi was determined
by GC-MS. The results showed that the extraction methods affected the fl avor of wasabi and the horseradish fl avor in
different parts was different.
Keywords WSD; SDE; wasabi; fl avor; GC-MS
山葵的风味物质是由内源性酶在一定条件下水解
硫葡糖苷而产生异硫氰酸酯的结果。所有硫葡糖苷可
视为由两部分组成，一为非糖部分，另一为β-D-葡
萄糖部分，二者通过硫苷键联系起来。R基因是硫葡
糖苷中的可变基因，R基因不同，硫葡糖苷的种类和
性质也有所不同[1-2]。不同R基团硫葡糖苷酶解产生不
同R基团异硫氰酸酯且具有略为不同的辛辣香气。山
葵植物的风味物质是以烯丙基异硫氰酸酯(以下简称
AIT)为主要成分的无色至淡黄色透明易挥发油状液体
(芥子油)，约占辛辣成分的50%～90%[1]。不同的萃取
方法辛辣成分含量可能有些不同，山葵不同部分产生
的辛辣成分可能也有差别。
本试验研究了不同方法萃取山葵相同部位的风味
物质及相同方法萃取山葵不同部位的风味物质，考察
萃取方法对山葵风味物质的影响及相同方法萃取山葵
不同部位风味物质的差别，这不仅能了解萃取方法及
山葵不同部分的风味物质的差异，而且也为更好地利
用山葵提供一定的理论基础。
1 材料与方法
1.1 主要材料与试剂
采用水蒸气蒸馏法[3]提取山葵根茎风味物质，同
时采用同时蒸馏萃取法[4]提取山葵根茎、叶柄及叶片
的风味物质，分别用二氯甲烷定容到10 mL，低温保
藏备用。
二氯甲烷、无水硫酸钠，均为分析纯。
1.2 主要仪器与设备
GC/MS-QP2010气相色谱/质谱联用仪：岛津国际
贸易有限公司；真空旋转蒸发仪：上海申胜生物技术
有限公司；BC/BD-300G电冰柜：青岛海尔特种电冰
柜有限公司；CN66/m175328水蒸气蒸馏装置：中西远
大科技有限责任公司；0139同时蒸馏萃取装置：郑州
鑫瑞化验设备科技销售有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 水蒸气蒸馏法(WSD)正交试验设计
在确定了原料用量、缓冲溶液体积、蒸馏时间对
提取率有影响的基础上，以山葵精油提取率为考察指
标，选用正交表L9(34)设计三因素三水平九个试验[5-6]，
因素水平见表1。然后在最佳试验条件下提取山葵根
茎的风味物质做气质色谱分析。
表1 WSD 因素水平表
水平 A原料用量/g B缓冲液体积/mL C蒸馏时间/h
1 50 200 1.0
2 100 300 2.0
3 150 400 3.0
1.3.2 同时蒸馏萃取法(SDE)正交试验设计
在确定了水解时间、水解温度、pH、抗坏血酸浓
度、蒸馏时间对提取率有影响的基础上，以山葵精油提
取率为考察指标，选用正交表L16(45)，设计5因素4水平16
个试验[6-7]，因素水平见表2。然后在最佳试验条件下提
取山葵根茎、叶柄及叶片的风味物质做气质色谱分析。
表2 SDE因素水平表
水平 A水解时间/h
B水解
温度/℃ C pH
D抗坏血酸浓度/
(mg·mL-1)
E蒸馏
时间/h
1 1.0 50 4.2 5.0 1.0
2 1.5 55 4.6 10 1.5
3 2.0 60 5.0 15 2.0
4 2.5 65 5.4 20 2.5
1.3.3 气相色谱（GC）条件
色谱柱：Rtx-5MS（30m×0.25mm×0.25μm）弹
分析检测
《食品工业》2012 年第33卷第 7 期 155
性石英毛细管柱
色谱进样口温度为260℃，柱温箱起始温度60 ℃，
保留时间2.5 min，然后以3 ℃/min的速度升温至240
℃，保留15 min。载气He，恒流1 mL/min，分流比
80/1、自动进样。
1.3.4 质谱（MS）条件
质谱电离方式EI，电离电压70 eV，离子源温
度230 ℃，质谱接口温度为280℃，扫描质量范围为
20~500u。
1.3.5 数据处理
定性：利用GC-MS进行定性，通过计算机检索与
NIST05质谱库提供的标准质谱图对照，并结合相关文
献资料进行分析，确定山葵精油的化学成分。
定量：采用GC-MS solution2.40色谱工作站软件，
采用面积归一法计算山葵精油中化学成分的相对含
量。
2 结果与分析
2.1 不同方法提取山葵根茎的GC-MS结果分析
图1 水蒸气蒸馏法提取山葵根茎的总离子色谱图
图2 同时蒸馏萃取法提取山葵根茎的总离子色谱图
水蒸气蒸馏法及同时蒸馏萃取法提取山葵根茎的
总离子色谱图如图1与图2，从图可以看出两种方法提
取山葵根茎的风味物质有差异，其分析结果如表3。
表3 不同提取方法提取山葵根茎风味物质的GC-MS
成分比较
序号 化合物 山葵根茎同时蒸馏萃取法 水蒸气蒸馏法
1 异丙基异硫氰酸酯 ＋ －
2 烯丙基异硫氰酸酯 ＋ ＋
3 丁基异硫氰酸酯 ＋ ＋
4 3-烯丙基异硫氰酸酯 ＋ ＋
5 环戊基异硫氰酸酯 ＋ ＋
6 仲丁基异硫氰酸酯 ＋ －
7 甲基异硫氰酸酯 ＋ －
8 异丁基异硫氰酸酯 ＋ －
9 乙基异硫氰酸酯 ＋ －
10 丙烯基硫氰酸酯 ＋ ＋
11 苯甲酰基异氰酸酯 ＋ －
12 联苯基异氰酸酯 ＋ －
13 环己酮肟 ＋ －
注：“＋”表示有这种化合物，“－”表示没有这种化合物
从表3可以看出同时蒸馏萃取法提取山葵风味物
质经GC-MS鉴定出13种化合物，而同水蒸气蒸馏法
只鉴定出5种化合物，其中，烯丙基异硫氰酸酯是其
主要辛辣风味物质。除此之外，水蒸气蒸馏法提取山
葵辛辣风味物质还有丁基异硫氰酸酯、3-烯丙基异硫
氰酸酯及环戊基异硫氰酸酯。但是，同时蒸馏萃取法
还鉴定出水蒸气蒸馏法没有鉴定出的其他五种辛辣成
为，分别是异丙基异硫氰酸酯、异丁基异硫氰酸酯、
仲丁基异硫氰酸酯、甲基异硫氰酸酯、乙基异硫氰酸
酯，可能原因是水蒸气蒸馏法提取的一些微量辛辣风
味物质在繁琐的萃取过程中损失或者在提取过程中被
破坏而无法鉴定出来。同时蒸馏萃取法还鉴定出四种
非辛辣成分物质为环己酮肟、丙烯基硫氰酸酯、苯甲
酰基异硫氰酸酯及联苯基异硫氰酸酯。由此可见，同
时蒸馏萃取法比水蒸气蒸馏法更适宜山葵风味物质的
提取。
2.2 相同方法提取山葵不同部位的GC-MS结果分析
图3 同时蒸馏萃取法提取叶片的总离子色谱图
图4 同时蒸馏萃取提取叶柄的总离子色谱图
同时蒸馏萃取法提取山葵根茎、叶片及叶柄的
GC-MS总离子色谱图，即图2、图3及图4，从图可以
看出相同方法提取山葵不同部位的风味物质有差异，
其分析结果如表4。
从表4可以看出相同方法提取山葵根茎、叶片及
叶柄都含有的辛辣物质是异丙基异硫氰酸酯、烯丙
基异硫氰酸酯、3-烯丙基异硫氰酸酯、环戊基异硫
氰酸酯、甲基异硫氰酸酯。山葵根茎比叶片含有的
辛辣物质是丁基异硫氰酸酯、仲丁基异硫氰酸酯及
异丁基异硫氰酸酯，没有的辛辣物质是丙基异硫氰
酸酯。山葵根茎比叶柄含有的辛辣物质是异丁基异
硫氰酸酯及乙基异硫氰酸酯。山葵叶片比叶柄含有
的辛辣物质是乙基异硫氰酸酯及丙基异硫氰酸酯，
没有的辛辣物质是丁基异硫氰酸酯、仲丁基异硫氰
分析检测
《食品工业》2012 年第33卷第 7 期 156
酸酯及异丁基异硫氰酸酯。山葵根茎、山葵叶片、
山葵叶柄都含有的非辛辣物质是丙烯基硫氰酸酯、
苯甲酰基异氰酸酯及联苯基异氰酸酯，其中，山葵
叶片没有的非辛辣物质是环己酮肟。由此可见，山
葵根茎含有的辛辣物质比叶片及叶柄多，叶柄含有
的辛辣物质比叶片多。
表4 不同部分山葵风味物质的GC-MS成分比较
序号 化合物 分子式 分子量 根茎 叶片 叶柄
1 苯 C6H6 78 － － ＋
2 异丙基异硫氰酸酯 C3H7NCS 101 ＋ ＋ ＋
3 3-己烯醇 C6H12O 100 － ＋
4 丙烯基硫氰酸酯 C4H5NS 99 ＋ ＋ ＋
5 烯丙基异硫氰酸酯 C3H5NCS 99 ＋ ＋ ＋
6 丁基异硫氰酸酯 C4H9NCS 115 ＋ － ＋
7 异丁基异硫氰酸酯 C4H9NCS 115 ＋ －
8 3-烯丙基异硫氰酸酯 C4H7NCS 113 ＋ ＋ ＋
9 环戊基异硫氰酸酯 C5H9NCS 127 ＋ ＋ ＋
10 环己酮肟 C6H11NO 113 ＋ － ＋
11 仲丁基异硫氰酸酯 C4H9NCS 115 ＋ － ＋
12 丙基异硫氰酸酯 C3H7NCS 101 － ＋
13 甲基异硫氰酸酯 CH3NCS 73 ＋ ＋ ＋
14 乙基异硫氰酸酯 C2H5NCS 87 ＋ ＋ ＋
15 苯甲酰基异氰酸酯 C6H5CONCO 147 ＋ ＋ ＋
16 联苯基异氰酸酯 C6H5C6H4NCO 195 ＋ ＋ ＋
注：“＋”表示有这种化合物，“－”表示没有这种化合物。
3 讨论
（1）同时蒸馏萃取法与水蒸气蒸馏萃取法提取
山葵根茎的风味物质，经气质色谱仪测定都含有烯
丙基异硫氰酸酯、丁基异硫氰酸酯、3-烯丙基异硫氰
酸酯、环戊基异硫氰酸酯等辛辣风味物质，这与林
丽钦[1]报道日本伊奈和夫等用已烷和乙醚做萃取溶剂
运用气质联用技术鉴定日本山葵的根、茎、叶的主
要风味物质是烯丙基异硫氰酸酯、丁基异硫氰酸酯
及3-烯丙基异硫氰酸酯等相一致，这表明同时蒸馏萃
取法和水蒸气蒸馏萃取法适合提取山葵根茎的风味
物质。
（2）同时蒸馏萃取法比水蒸气蒸馏法提取山葵
根茎的风味物质多，主要由异丙基异硫氰酸酯、仲丁
基异硫氰酸酯、甲基异硫氰酸酯、异丁基异硫氰酸
酯、乙基异硫氰酸酯，可能原因是水蒸气蒸馏法提取
的一些微量辛辣风味物质在繁琐的萃取过程中损失或
者在提取过程中被破坏而无法鉴定出来，而同时蒸馏
萃取法将水蒸气蒸馏和馏出液的溶剂萃取两步合二为
一，可把mg·L-1级的挥发性有机成分从脂质或水质
介质中浓缩数千倍，从而达到很好的萃取效果，这表
明同时蒸馏萃取法比水蒸气蒸馏萃取法更适宜山葵风
味物质的提取。
（3）同时蒸馏萃取法提取山葵根茎、叶片及叶
柄的风味物质，经气质色谱仪测定都含有异丙基异
硫氰酸酯、烯丙基异硫氰酸酯、3-烯丙基异硫氰酸
酯、环戊基异硫氰酸酯、甲基异硫氰酸酯等风味物
质，这与肖华志[8]等鉴定芥末油中的风味物质及林
丽钦[1]报道山葵风味物质相一致；但林丽钦[1]还报道
了其他几种风味物质如5-甲硫基戊基异硫氰酸酯、
6-甲硫基己基异硫氰酸酯、7-甲硫基庚基异硫氰酸
酯、5-甲亚硫基戊基异硫氰酸酯、6-甲亚硫基己基异
硫氰酸酯、7-甲亚硫基庚基异硫氰酸酯等，这几种
物质没有在本试验中鉴定出来，可能原因是山葵的
品种、生长时间、生长环境及提取方法等多种因素
引起的。
参考文献：
[1] 林丽钦．十字花科植物的风味物质及其降解化学[J].福建
轻纺，1999,(4):1-4．
[2] 黄建，孙静．葡糖异硫氰酸酯的生物利用率及对人体
健康的意义[J]．国外医学卫生学分册，2003,30(2):94-
97.
[3] 王兆丽. 芥末油的提取方法[J]．贮藏加工, 2003(5):38.
[4] 刘百战. 固相微萃取和同时蒸馏萃取与气相色谱／质谱
法分析芥末膏制品的风味成分[J].分析化学研究简报，
2000,28(12):1489-1492.
[5] 何文斐，李士敏，杨鑫骥. 正交试验探讨金银花挥发油
的提取条件[J]. 中国中药杂志，2003,28(2):172-173.
[6] 明道绪. 田间试验与统计分析[M]. 北京：科学出版社，
2005.247-261.
[7] 彭秧锡. 同时蒸馏萃取器及其使用方法[J]. 理化检验—化
学分册，2004,5(40):296.
[8] 肖华志，牛丽影，廖小军，等. 芥末油、青芥辣、冲
菜的挥发性风味成分的SPME/GC-MS测定[J]. 中国调味
品，2004,6(6):43-45.
分析检测