全 文 ：收稿日期:2014 － 07 － 12．
基金项目:2013 年湖北省魔芋种子种苗工程中心项目;湖北省农业科技创新中心特种作物育种项目;生物资源保护与利用湖北省重点实验室
第四批开放基金项目 (PKLHB1309);2013 湖北省农业厅蔬菜竞争性专项．
作者简介:刘锦东(1967 － )，男，主要从事基层农业科技推广研究;* 通信作者:刘二喜(1985 － )，男，硕士生，农艺师，主要从事魔芋育种和品
质改良研究．
大野芋花香气成分分析及其综合开发应用前景
刘锦东1，杨朝柱2，刘二喜2，3*
(1．恩施州太阳河乡农业服务中心，湖北 恩施 445014;
2．恩施州农业科学院，湖北 恩施 445000;
3．湖北民族学院 林学园艺学院，湖北 恩施 445000)
摘要:采用固相微萃取(SPME)－气相色谱 /质谱(GC/MS)联用技术分析大野芋花的挥发性成分，共鉴定出 12 种挥
发性化合物，其中含量较高的是 2 －异丙基 － 5 －甲基茴香醚(46． 88%)，二氢 － β －紫罗兰酮(39． 80%)，苯甲酸甲
酯(6. 61%)，以上三种占鉴定总成分的 93． 29% ．其中 10 种主要挥发性物质有香味，按花味分类，4 －蒈烯、二氢 － β
－紫罗兰酮、4 －(2，6，6 －三甲基 －环己烯 － 1 －乙基)－ 2 －丁醇、β －紫罗兰酮属紫罗兰花型;苯甲酸甲酯、1，2 －
二甲氧基苯、水杨酸甲酯、4 －羟基 － 3 －甲基苯乙酮(或称香草酮)、2 －异丙基 － 5 －甲基茴香醚、肉桂酸甲酯属芳
香花型．可见，大野芋可作为良好的香料植物开发利用．
关键词:大野芋;香气成分;固相微萃取;气相色谱 /质谱
中图分类号:Ｒ284． 1 文献标志码:A 文章编号:1008 － 8423(2014)03 － 0273 － 03
Analysis of Aroma Constituents of Colocasia Gigantea
and Prospects of Comprehensive Utilization
LIU Jindong1，YANG Chaozhu2，3，LIU Erxi2，3*
(1． Taiyanghe Township Agricultural Service Center of Enshi City，Enshi 445014，China;
2． Enshi Autonomous Prefecture Academy of Agricultural Sciences，Enshi 445000，China;
3． School of Forestry and Horticulture，Hubei University for Nationalities，Enshi 445000，China)
Abstract:The volatile constituents of Colocasia gigantea were determined by solid phase microextraction
(SPME)and gas chromatograph － mass spectrophotometry (GC － MS)． A total of 12 components were
detected，the major components identified were Benzene，2 － methoxy － 4 － methyl － 1 －(1 － methyleth-
yl)－(46. 88%)，2 － Butanone，4 －(2，6，6 － trimethyl － 1 － cyclohexen － 1 － yl)－(39． 80%)，Ben-
zoic acid，methyl ester(6． 61%)，and accounted for 93． 29% of total volatile compounds． 10 kinds of
them are scented． According to scent，4 － Carene ，4 －(2，6，6 － trimethyl － 1 － cyclohexen － 1 － yl)－ 2
－ Butanone，4 －(2，6，6 － Trimethyl － cyclohex － 1 － enyl)－ butan － 2 － ol，4 －(2，6，6 － trimethyl － 1
－ cyclohexen － 1 － yl)－ 3 － Buten － 2 － one，(E)－ were violet type;Benzoic acid，methyl ester，1，2
－ dimethoxy － Benzene，Benzoic acid，2 － hydroxy －，methyl ester，4 － Hydroxy － 3 － methylacetophe-
none，Benzene，2 － methoxy － 4 － methyl － 1 －(1 － methylethyl)－，2 － Propenoic acid，3 － phenyl －，
methyl ester were aromatic type． So Colocasia gigantea can be developed and utilized as perfume plant．
Key words:Colocasia gigantea;aroma components;solid phase microextraction(SPME);gas chromato-
graph － mass spectrophotometer (GC － MS)
大野芋［Colocasia gigantea (Blume)Hook． f．］，又名水芋、山野芋、滴水芋、抬板蕉、抬板七、大芋荷等，为
天南星科(Araceae)芋属多年生草本植物，分布于云南南部和东南部，生于海拔 100 ～ 700 m的沟谷密林或石
灰岩下湿地或林下石缝中［1］，在我国的湖北恩施、广西、广东、福建、江西等地也常有野生种分布． 大野芋已
成为具较高经济价值的植物．其碧绿宽大的叶、粗壮高大的叶柄、洁白芳香的肉穗花序以及其优美迷人的整
体株型，使其成为南方广为栽种的观赏园艺植物;其叶可做猪饲料;叶柄可做蔬菜;其根茎可入药，早在《唐
第 32 卷第 3 期 湖北民族学院学报(自然科学版) Vol． 32 No． 3
2014 年 9 月 Journal of Hubei University for Nationalities(Natural Science Edition) Sep． 2014
本草》中就有记载，其具有解毒消肿、祛痰镇痉的功效．
虽然其用途广泛，作用巨大，但仅在花粉形态［2］、体细胞染色体数目核型(2n = 2x = 28 = 22m + 4sm +
2st)［3］、组织培养和植株再生［4］、种子形成丛生芽的微繁殖［5］等少数理论方面进行过研究，作为特色经济作
物开发来说其研究远远不够．调查表明，大野芋花序气味芳香浓郁，花期较长，可作为良好的香料植物来源，
但国内未见其花序挥发性成分的研究报道．本文采用顶空固相微萃取 －气相色谱 －质谱联用(HS － SPME －
GC － MS)技术对其花序挥发性成分进行分析鉴定，进而，对鉴定成分的结构式做了说明，以期对其次生代谢
方式做一些铺垫，最后对其成分的气味特征、应用等做了一些讨论．
1 材料与方法
1． 1 材料与仪器
大野芋采集于湖北省恩施市红庙老街山上(Alt = 495 m)． (Agilent)GC6890N 气相色谱仪 －(Agilent)
5975 质谱联用仪(美国安捷伦公司);65 μm PDMS /DVB 萃取头;FA1104 型电子分析天平(0． 1mg)．
1． 2 方法
1． 2． 1 大野芋香气成分的采集 取新鲜的大野芋花序附属器及雄花序 2． 0 g 于萃取瓶中，40℃恒温下，用
65 μm PDMS /DVB 萃取头顶空萃取 30 min．
1． 2． 2 GC /MS分析条件及定性定量方法 色谱条件:采用 HP －5MS弹性石英毛细管柱(30 m × 0． 25 mm ×
0． 25 μm);离子源 EI，电子能量 70 eV，离子源温度 230℃，四极杆温度 150℃，进样口温度为 280℃;转接口温
度 280℃，使用全扫描，载气为高纯氦气，纯度 ＞ 99． 999%，不分流进样，流速 1 mL /min;柱温起始为 40℃，保
持 5 min，以 3℃ /min 升至 210℃，保持 3 min，再以 15℃ /min升至 230℃ ．
采用 GC /MS分析结果在 NIST05． L 标准谱库中检索，确定其化学成分;同时采用峰面积归一化法定量，
得到各组分的相对含量．
2 结果与分析
2． 1 大野芋的主要挥发性成分
大野芋的挥发性成分经由 GC /MS检测所得的总离子流图，通过质谱裂解图和计算机 NIST05． L 图谱库
的检索，共鉴定出 12 种成分，并通过峰面积归一化法计算各成分的相对含量．鉴定结果见表 1．
表 1 大野芋挥发性成分及相对含量 GC/MS分析结果
Tab． 1 Volatile compounds and relative contents in Colocasia gigantean with GC /MS
序号 保留时间 成分 匹配度
相对
含量* /%
1 12． 21 2 －乙烯基 － 1，3，3 －三甲基环己烯 /Cyclohexene，2 － ethenyl － 1，3，3 － trimethyl － 96 0． 38
2 13． 80 苯甲酸甲酯 /Benzoic acid，methyl ester 95 6． 61
3 14． 06 4 －蒈烯 /4 － Carene 92 1． 07
4 15． 80 1，2 －二甲氧基苯 /Benzene，1，2 － dimethoxy － 96 0． 63
5 17． 31 水杨酸甲酯 /Benzoic acid，2 － hydroxy －，methyl ester 90 0． 26
6 20． 77 4 －羟基 － 3 －甲基苯乙酮 /4 － Hydroxy － 3 － methyl acetophenone 90 1． 46
7 21． 28 2 －异丙基 －5 －甲基茴香醚 /Benzene，2 －methoxy －4 －methyl －1 －(1 －methylethyl)－ 86 46． 88
8 22． 85 肉桂酸甲酯 /2 － Propenoic acid，3 － phenyl －，methyl ester 96 0． 97
9 24． 32 二氢 －β －紫罗兰酮 /2 － Butanone，4 －(2，6，6 － trimethyl －1 － cyclohexen －1 － yl)－ 98 39． 80
10 24． 49 4 －(2，6，6 －三甲基 －环己烯 － 1 －乙基)－ 2 －丁醇 /4 －(2，6，6 － Trimethyl － cy-clohex － 1 － enyl)－ butan － 2 － ol 52 1． 03
11 24． 68 1，4 －二甲氧基 －2，3，5，6 －四甲基苯 /Benzene，1，4 － dimethoxy －2，3，5，6 － tetramethyl － 62 0． 36
12 25． 53 β －紫罗兰酮/3 －Buten －2 －one，4 －(2，6，6 － trimethyl －1 －cyclohexen －1 －yl)－，(E)－ 98 0． 57
注:* 归一化的峰面积．
2． 2 大野芋的主要挥发性成分应用前景分析
大野芋主要挥发性成分以表 1 中相对含量大于 0． 50%以上的为分析对象，共计 10 种，见表 2．按 Kaiser
以嗅觉和化学标准把花味分成的 4 种类型，其中 4 －蒈烯、二氢 － β －紫罗兰酮、4 －(2，6，6 －三甲基 －环己
472 湖北民族学院学报(自然科学版) 第 32 卷
烯 － 1 －乙基)－ 2 －丁醇、β －紫罗兰酮属紫罗兰花型;苯甲酸甲酯、1，2 －二甲氧基苯、水杨酸甲酯、4 －羟基
－3 －甲基苯乙酮(或称香草酮)、2 －异丙基 － 5 －甲基茴香醚、肉桂酸甲酯属芳香花型．按化学结构分，其主
要挥发性成分中酯类物质有 3 种，酮类物质有 3 种，醚类物质有 2 种，醇类物质有 1 种，烯烃类物质有 1 种．
按香水调配原理，大野芋花香气成分可作为前调的头香和中调的基香，同时，参考美国香料和香精制造者协
会(flavor ＆ extract manufacturer association，简称 FEMA)对香料的编号和评价香料的规则，强调结构与活性
的关系，故本文将大野芋主要挥发性成分的结构式全部列出，便于开发利用中与国际接轨．从表 2 中物质用
途可以总结得出，大野芋的主要挥发性成分均为香味物质，可作为香料香精开发，同时，大野芋多种主要挥发
性物质在国标食品用香料通则中均能找到［6］．
表 2 大野芋主要挥发性成分气味特征、结构式及用途
Tab． 2 Odor characteristics，structure type and application of the main volatile components
序号 成分 气味特征 结构式 分子式 CAS号 用途
1 苯甲酸甲酯
浓郁的冬青油和尤
南迦油香气，存在于
天然的丁香油、依兰
油和月下香油中
C8H8O2 93 － 58 － 3 配制香水香精和人造精油;也大量用于食品中．
2 4 －蒈烯 强烈的松木样香气， C10H16 29050 － 33 － 7多种食用香精中，亦可作为合成香料的原料
3 1，2 － 二甲氧基苯 丁香气味 C8H10O2 91 － 16 － 7
有机合成中间体及医药原料;用作试剂．
可测定血液中的乳酸，也用于测定甘油．
4 水杨酸甲酯 特有的冬青叶香味 C8H8O3 119 － 36 － 8 外用皮肤刺激药，也可用于香料配制，也用作溶剂、防腐剂及消毒剂
5
4 － 羟基 － 3
－甲基苯乙
酮(或称香草
酮)
存在于烤烟烟叶、白
肋烟烟叶、香料烟烟
叶、主流烟气中
C9H10O2 876 － 02 － 8 农药毒死蜱、甲基毒死蜱和除草剂的重要中间体
6
2 － 异丙基
－ 5 － 甲基
茴香醚
芳香气味 C11H16O1076 － 56 － 8 配制香精和有机合成
7 肉桂酸甲酯 可可香味 C10H10O2 103 － 26 － 4
国际上用于香料和防晒中． GB － 2760 －
96 允许使用食用香料． 用于香料工业作
定香剂，常用于调配康乃馨、樱桃、草莓
和葡萄等东方型花香香精，用于肥皂、洗
涤剂，也用于风味剂和糕点． 肉桂酸甲
酯、肉桂酸乙酯，都可以添加到香烟烟丝
中，用作增香剂和香味补偿剂．作为有机
合成中间体，主要用于医药工业．
药用价值:生产奥扎格雷的主要原料．抑
制白癜风、美白，防晒等作用．
8 二氢 － β －
紫罗兰酮
木香、花香、果香香
气
C13H22O17283 － 81 － 7
食品添加剂
QB/T 4243 － 2011 二氢 － β － 紫罗
兰酮
9
4 － (2，6，6
－三甲基 －
环己烯)－ 2
－ 丁醇，二
氢 － β － 紫
罗兰醇
紫罗兰花和鸢尾香 C13H24O3293 － 47 － 8 配制香料
10 β － 紫罗兰
酮
存在于紫罗兰等多
种植物中，是玫瑰精
油的香气贡献者
C13H20O14901 － 07 － 6一种极其重要的香料，用于皂用香精，也是合成维生素 A的原料．
3 讨论
本研究对大野芋花挥发性成分进行了有效鉴定，表明，其花序可以作为很好的香料香精来源．同时，应用
顶空固相微萃取 －气相色谱 －质谱联用技术首次鉴定其花序次生代谢挥发物，这对于大野芋次生代谢途径
和方式研究具有重要理论价值、对于大野芋的香料香精开发应用前景广阔．
大野芋的开发利用可从 2 个层面进行，一是大野芋的直接开发利用:如其植株可做园艺观赏植物、其叶
和叶柄和做特色蔬菜开发、其花序可作为花卉或香水香料来源、其根状茎可做蔬菜、保健品(下转第 281 页)
572第 3 期 刘锦东等:大野芋花香气成分分析及其综合开发应用前景
91． 81%，清除能力增加持续平稳，·OH清除效果明显;随着橘皮中黄酮类化合物浓度的逐渐增大，·OH清
除效果增加显著，黄酮类化合物浓度为 0． 18 mg /mL时清除效果高达 37． 72%表明橘皮中黄酮类化合物提取
液对獉OH具有清除效果．
3 结论
本试验进行了不同操作参数提取橘皮中黄酮类化合物的工艺研究及其黄酮类化合物提取液对羟基自由
基(·OH)和超氧阴离子(O2
－·)清除效果的抗氧化活性． 在单因素基础上对提取工艺进行了正交试验设
计，正交试验结果表明，影响橘皮中黄酮类化合物提取效果的各因素程度为:时间 ＞溶剂 ＞温度 ＞ pH ＞物料
比．最佳提取工艺为:提取时间 180 min，提取温度 80℃，物料比为 1∶ 10，70%的乙醇，pH为 7．通过验证性试
验，此时橘皮中黄酮类化合物的提取率可达 86． 73 mg /g，试验进一步优化了橘皮中黄酮类化合物提取工艺．
在抗氧化活性实验中，橘皮中黄酮类化合物提取液和 Vc 溶液对羟基自由基(·OH)和超氧阴离子(O2
－·)
均有清除效果，但相同浓度的 Vc溶液抗氧化活性稍明显．黄酮类化合物浓度为 0． 18 mg /mL时对獉OH清除
效果高达 37． 72%，0． 14 mg /mL时对 O2
－獉清除效果可达 28． 49% ．试验说明黄酮类化合物具有较强的抗氧
化作用，可作为天然的抗氧化剂应用于药品、化妆品等日常生活用品当中，具有良好地应用开发前景．
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责任编辑:高 山
(上接第 275 页)和工业原料开发，但是，应先期开展大野芋营养成分的分析和品质的评价等理论研究工作，
从而支撑引领大野芋产业化的科学开发．二是大野芋的间接开发，主要是以大野芋为宝贵的种质资源材料．
大野芋是天南星科无性繁殖作物，其植株高大，光合作用的叶面积远超其他同科内的其他植物，生物学产量
高，是一种十分具有潜在价值的遗传育种种质资源，并且其染色体数目核型为 2n = 2x = 28 = 22m + 4sm +
2st，与天南星科另一非常重要且开发利用充分的魔芋(2n = 2x = 26)同为二倍体．如将魔芋与大野芋开展远
缘杂交改良，这对于大幅度提高魔芋产量、改善其抗逆性、丰富其遗传物质背景等均具有非常重要的作用．
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责任编辑:高 山
182第 3 期 金 晶等:橘皮中黄酮类化合物的提取工艺及抗氧化性研究