1、.精品論文大蒜綠變色素結構的初步解析張云靜1，陳聰2，喬旭光1（1. 山東農業大學食品科學與工程學院, 泰安 271018；52. 山東省兗州市衛生局衛生監督所, 兗州 272200）摘要：本研究在對大蒜綠變色素分離純化的基礎上，通過液質聯用、核磁共振和紅外光譜分析等方法，對大蒜綠色素的結構進行了研究。結果表明：綠色素物質的分子量為 527；初步 確定綠色素的物質結構含有吡咯環、不飽和鍵和甲基；紅外光譜分析顯示，綠色素物質含有10-CH3、OH 、C=C 和 C=S，屬于芳香族雜環化合物，推測是含 N 的吡咯衍生物。關鍵詞：大蒜綠變; 色素; 結構中圖分類號：S633.4Structural

2、Analysis of Garlic Greening Pigments15ZHANG Yunjing1, CHEN Cong2, QIAO Xuguang1(1. Shandong Agricultural University, Taian 271018;2. Yanzhou Health Inspection, Yanzhou 272200)Abstract: The structure of the green pigment was analysed by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS), nuclear magneti

3、c resonance(NMR) and infrared spectrum. The results20presented that the molecular weight (MW) of the green pigment was 527; it can be initially confirmed that the pigment contains pyrrole ring, unsaturated bond and methyl; infrared spectrumanalysis indicated that the green pigment contains -CH3, OH

4、, C=C and C=S. The greenpigment belongs to aromatic heterocyclic compounds, which were inferred to be pyrrole derivatives that containing N.25Key words: garlic greening; pigment; structure0引言大蒜（Allium Sativum L.）為百合科蔥屬植物，具有極高的營養價值，除食用外大蒜 還具有殺菌、抑菌、抗病毒等醫療和保健功能1。我國是大蒜的主要生產國，其產量占世界30總產量的四分之三。除鮮食外，大蒜還經常加

5、工成蒜泥、蒜汁、脫水蒜片、蒜粉等制品，但 在加工過程中常常出現綠變現象，嚴重影響產品的外觀，成為妨礙大蒜進一步加工的主要問 題。因此研究大蒜制品綠變色素的結構，有利于了解綠變的機理，對有效控制加工過程中綠 變的產生，促進規模化生產和提高經濟效益具有重要意義。關于大蒜綠變產物綠色素的分離純化和結構研究近幾年才剛剛起步。王巖等對大蒜綠色35素物質的提取條件進行了研究，試驗結果表明，大蒜綠變物質浸提的最佳條件是：80(V/V) 甲醇溶液，按料液比 13(g/ml)，室溫浸提 24h2。趙曉丹等對大蒜綠色素的分離純化進行 了初步的研究。色素經分離后，得到黃色和藍色兩條色帶，對比兩者在可見光范圍的最大吸

6、 收波長與色素粗提液的最大吸收波長，趙曉丹等認為大蒜綠色素是由這兩種色素共同作用的 結果3。40在蒜泥色素的形成中，羰基化合物參與了反應，而且所形成的色素的顏色隨著羰基化合 物而異4。國內也有研究證明，在蒜泥綠色素形成的過程中，氨基酸也是必須的，而不同的基金項目：國家自然科學基金（30972040）；高等學校博士學科點專項科研基金（20093702110002） 作者簡介：張云靜(1988),女,碩士研究生在讀,園產食品加工 通信聯系人：喬旭光(1965),男,教授,園產食品加工. E-mail: xgqiao:- 7 -氨基酸形成色素的程度不同，只有氨基和羰基游離的氨基酸才能形成色素。但后來

7、的研究證明只有含有吡咯基的氨基酸衍生物才具有促進綠變的作用并且具有明顯的結構上的要求5。 對于綠變產物的研究，韓國 Enu-Jin Lee 等最新研究表明，收集經過 XAD-16 大孔吸附45樹脂和 Sephadex LH-20 凝膠樹脂純化后的大蒜綠色素物質，對樣品進行液質聯用，基質輔助激光解析電離飛行時間質譜，快速原子轟擊質譜以及核磁共振分析，得出結論：大蒜綠色 素物質分子量約 412，并指出該物質含一個 S 原子，奇數個 N 原子，25-30 個 C 原子，核磁 共振證明該物質含有 R-CH3，R-CH2-R，R-CH2-O，C=C，C=O 和苯環6。1 實驗材料和方法501.1 試驗材

8、料山東金鄉大蒜1.2 實驗方法1.2.1 大蒜綠色素粗提液制備的工藝流程大蒜去皮后破碎，添加 2%檸檬酸，在 80水浴加熱 30min 促進蒜泥變綠，按 1：1 比55例向蒜泥中加入甲醇，在 04環境下浸提蒜泥 24h，過濾得提取液。提取液經無水 Na2SO4 脫水后，加入等體積的石油醚，萃取除去其中的脂肪及醚溶性化合物，再按 11 的比例向 提取液中添加 95乙醇，4800g 離心 10min，取上清液并旋轉蒸發濃縮，得粗提濃縮液備 用26。1.2.2 大蒜綠色素的分離純化60先將大蒜素粗提濃縮液通過 XAD-16 型大孔樹脂吸附，用含 0.2%HCl 的甲醇作為洗脫 液，收集綠色素溶液再經

9、過 Sephadex LH-20 凝膠樹脂，用純甲醇作為洗脫液，流速 1.2BV/h， 收集樣品旋轉蒸發并冷凍干燥后制成綠色素固體樣品7。1.2.3 液質聯用分析綠色素物質分子量利用 Agilent 1100 LC-MS 液相色譜/質譜聯用儀對純化后的大蒜綠色素溶液樣品進行分65析。液相色譜與質譜條件為：色譜柱為 Zobarx SB C18 (2.1150mm) 色譜柱，流動相為乙腈 水（0.1%TFA）=28，進樣體積 20L，流速 0.5mL/min。電噴霧(ESl)離子源，正離子掃描， 掃描范圍：m/z=300650，霧化氣壓力 45 psi。1.2.4 核磁共振分析綠色素物質結構采用美

10、國 Varian 公司 600MHz 核磁共振波譜儀進行核磁共振分析。701.2.5 紅外光譜分析綠色素物質結構利用 Nicolet380 型傅立葉變換紅外光譜儀對綠色素樣品進行分析。2 結果與分析2.1 液質聯用分析綠色素物質分子量對綠色素樣品進行液質聯用分析得到總離子流圖如圖 1，由各峰對應的光譜圖可以判斷75出保留時間在 1.77min 的峰為綠色素物質，其對應光譜圖如圖 2，符合綠色素物質的特征吸 收光譜。圖 1 綠色素樣品的總離子流圖Fig. 1 Total ion chromatogram of green pigment80Chencong02 #110 RT: 1.82 AV:

11、 1 SM: 15G NL: 7.40E5 microAU375.0 440.0589.0744.0100246.08060Relative Absorbance40200200300400500600700800 w avelength (nm)圖 2 綠色素物質對應的光譜圖Fig. 2 Absorption spectrum of green pigment由圖 3 可以看出，綠色素物質的分子量為 527。圖 4 為 m/z=365 的碎片的二級質譜圖，85由此得出，該碎片再經 ESI 轟擊后裂解為 m/z 分別是 185、203 和 243 的碎片離子。另一碎 片離子 m/z=527-3

12、65=162。前人的研究結果表明硫代亞磺酸酯可能直接參與大蒜綠色素形成 8910，推測綠色素中可能含有硫代亞磺酸酯的結構，其分子量恰好為 162。650.00WML0011 #98-108 RT: 1.86-2.00 AV: 4 NL: 9.62E6F: + c ESI Full ms 300.00-100527.66080365.7528.340Relative Abundance20348.10367.0368.9450.4529.3530.8509.9 533.1615.9300350400450500550600650 m/z90圖 3 大蒜綠色素液相-電噴霧質譜聯用譜圖Fig. 3

13、Positive LC-ESI MS spectrum of green pigment95Chencong01_070406174551 #111 RT: 1.93 AV: 1 NL: 1.46E5T: + c d Full ms2 365.8435.00 90.00-380.00203.01008060185.1243.7Relative Abundance4020100203.7244.30100150200250300350 m/z圖 4 大蒜綠色素 MS/MS 二級質譜圖Fig. 4 Secondary mass spectrum of green pigment2.2 核磁共振分析

14、綠色素物質結構105圖 5 大蒜綠色素 1H NMR 譜Fig. 5 1H NMR spectrum of green pigment110115圖 6 大蒜綠色素 13C NMR 譜1405.83599.47Fig. 6 13C NMR spectrum of green pigment核磁共振波譜還不能詳細地解析綠色素物質的結構，只能由 1H 譜（圖 5）和 13C 譜（圖6）初步確定綠色素：有吡咯環，且上有含 H 的取代基有不飽和鍵，C=C有甲基2.3 紅外光譜分析綠色素物質結構65605550%T2930.7345401030.663530254000300020001637.10Wa

15、venumbers (cm-1)10003412.19圖 7 綠色素中藍色素組分的紅外光譜圖1128.21Fig. 7 IR spectrum of blue component in green pigment100989694929088862929.9584%T82807876747270686612040003422.1930001637.361403.691125.812000Wavenumbers (cm-1)1034.60935.02582.491000125130135140145150圖 8 綠色素中黃色素組分的紅外光譜圖Fig. 8 IR spectrum of yello

16、w component in green pigment將綠色素物質中分離得到的藍色素和黃色素組分分別進行紅外光譜分析，如圖 7，8。 經兩圖對比可知，紅外光譜極其相似，說明兩種組分的結構十分接近。我們可以由紅外光譜 初步確定綠色素：屬于芳香族雜環化合物，推測是含 N 的吡咯衍生物。由資料可知，芳香族在 12751025cm-1 有一到幾個峰，由 C-C-C 變形和 C-C-C 的 C-C 伸縮產生。含有 N-H 基團的芳香雜環化合物在 35003220cm-1 范圍內有 N-H 振動伸縮吸收。 在非極性溶劑的稀溶液中，吡咯在 3495 cm-1 附近有窄的譜帶，而在濃溶液中，于 3400 c

17、m-1 附近出現了一個變寬的譜帶。而由綠色素的紅外譜圖可知在 3412 cm-1 、1128 cm-1 和 1030 cm-1 有強吸收，符合含有N-H 基團的吡咯雜環化合物。 有-CH3、OH、C=C 和 C=S。由資料可知 O-H 伸縮振動位于 36503200cm-1，-CH3 波數在 29602870 cm-1，C=C 通常 在 16801630cm-1 產生尖銳的譜帶，C=S 伸縮振動位于 12001050 cm-1。而由綠色素的紅外 譜圖可知在 3412 cm-1、2930 cm-1、1638cm-1 和 1030 cm-1 有強吸收，分別符合以上基團的振 動吸收。3 結論：液質聯

18、用分析可知綠色素物質的分子量為 527；核磁共振分析初步確定綠色素的物質結 構含有吡咯環、不飽和鍵和甲基；紅外光譜分析顯示，綠色素物質含有-CH3、OH、C=C 和 C=S，屬于芳香族雜環化合物，推測是含 N 的吡咯衍生物。參考文獻 (References)1 郭紅珍，姚越紅，王秋芬.大蒜抑菌作用的研究J.安徽農業科學，2007，35（2）：414-415. 2 王巖，喬旭光.大蒜綠變物質的提取及其分離J.食品發酵與工業，2006,32(3):106-1083 趙曉丹，傅達奇，王萍，胡小松.臘八蒜綠變色素的分離提取J.食品與發酵工業，2004，30（10）：1291314 江英，胡小松，辛力.有關蒜泥綠色素形成的反應J.食品科學，2002，23（6）：31-355 楠丁呼思勒,王丹，陳芳，胡小松，趙廣華.吡咯基氨基酸化合物在大蒜綠變中的作用研究J, 食品工業 科技,2007，28(11):121-1226 楠丁呼思勒,王丹，陳芳，胡小松，趙廣華.吡咯基氨基酸化合物在大蒜綠變中的作用研究J, 食品工業 科技,2007，28(11):12