大蒜绿变色素结构的初步解析.doc

1、.精品论文大蒜绿变色素结构的初步解析张云静1，陈聪2，乔旭光1（1. 山东农业大学食品科学与工程学院, 泰安 271018；52. 山东省兖州市卫生局卫生监督所, 兖州 272200）摘要：本研究在对大蒜绿变色素分离纯化的基础上，通过液质联用、核磁共振和红外光谱分析等方法，对大蒜绿色素的结构进行了研究。结果表明：绿色素物质的分子量为 527；初步 确定绿色素的物质结构含有吡咯环、不饱和键和甲基；红外光谱分析显示，绿色素物质含有10-CH3、OH 、C=C 和 C=S，属于芳香族杂环化合物，推测是含 N 的吡咯衍生物。关键词：大蒜绿变; 色素; 结构中图分类号：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.）为百合科葱属植物，具有极高的营养价值，除食用外大蒜 还具有杀菌、抑菌、抗病毒等医疗和保健功能1。我国是大蒜的主要生产国，其产量占世界30总产量的四分之三。除鲜食外，大蒜还经常加

5、工成蒜泥、蒜汁、脱水蒜片、蒜粉等制品，但 在加工过程中常常出现绿变现象，严重影响产品的外观，成为妨碍大蒜进一步加工的主要问 题。因此研究大蒜制品绿变色素的结构，有利于了解绿变的机理，对有效控制加工过程中绿 变的产生，促进规模化生产和提高经济效益具有重要意义。关于大蒜绿变产物绿色素的分离纯化和结构研究近几年才刚刚起步。王岩等对大蒜绿色35素物质的提取条件进行了研究，试验结果表明，大蒜绿变物质浸提的最佳条件是：80(V/V) 甲醇溶液，按料液比 13(g/ml)，室温浸提 24h2。赵晓丹等对大蒜绿色素的分离纯化进行 了初步的研究。色素经分离后，得到黄色和蓝色两条色带，对比两者在可见光范围的最大吸

6、 收波长与色素粗提液的最大吸收波长，赵晓丹等认为大蒜绿色素是由这两种色素共同作用的 结果3。40在蒜泥色素的形成中，羰基化合物参与了反应，而且所形成的色素的颜色随着羰基化合 物而异4。国内也有研究证明，在蒜泥绿色素形成的过程中，氨基酸也是必须的，而不同的基金项目：国家自然科学基金（30972040）；高等学校博士学科点专项科研基金（20093702110002） 作者简介：张云静(1988),女,硕士研究生在读,园产食品加工 通信联系人：乔旭光(1965),男,教授,园产食品加工. E-mail: xgqiao:- 7 -氨基酸形成色素的程度不同，只有氨基和羰基游离的氨基酸才能形成色素。但后来

7、的研究证明只有含有吡咯基的氨基酸衍生物才具有促进绿变的作用并且具有明显的结构上的要求5。 对于绿变产物的研究，韩国 Enu-Jin Lee 等最新研究表明，收集经过 XAD-16 大孔吸附45树脂和 Sephadex LH-20 凝胶树脂纯化后的大蒜绿色素物质，对样品进行液质联用，基质辅助激光解析电离飞行时间质谱，快速原子轰击质谱以及核磁共振分析，得出结论：大蒜绿色 素物质分子量约 412，并指出该物质含一个 S 原子，奇数个 N 原子，25-30 个 C 原子，核磁 共振证明该物质含有 R-CH3，R-CH2-R，R-CH2-O，C=C，C=O 和苯环6。1 实验材料和方法501.1 试验材

8、料山东金乡大蒜1.2 实验方法1.2.1 大蒜绿色素粗提液制备的工艺流程大蒜去皮后破碎，添加 2%柠檬酸，在 80水浴加热 30min 促进蒜泥变绿，按 1：1 比55例向蒜泥中加入甲醇，在 04环境下浸提蒜泥 24h，过滤得提取液。提取液经无水 Na2SO4 脱水后，加入等体积的石油醚，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 离心 10min，取上清液并旋转蒸发浓缩，得粗提浓缩液备 用26。1.2.2 大蒜绿色素的分离纯化60先将大蒜素粗提浓缩液通过 XAD-16 型大孔树脂吸附，用含 0.2%HCl 的甲醇作为洗脱 液，收集绿色素溶液再经

9、过 Sephadex LH-20 凝胶树脂，用纯甲醇作为洗脱液，流速 1.2BV/h， 收集样品旋转蒸发并冷冻干燥后制成绿色素固体样品7。1.2.3 液质联用分析绿色素物质分子量利用 Agilent 1100 LC-MS 液相色谱/质谱联用仪对纯化后的大蒜绿色素溶液样品进行分65析。液相色谱与质谱条件为：色谱柱为 Zobarx SB C18 (2.1150mm) 色谱柱，流动相为乙腈 水（0.1%TFA）=28，进样体积 20L，流速 0.5mL/min。电喷雾(ESl)离子源，正离子扫描， 扫描范围：m/z=300650，雾化气压力 45 psi。1.2.4 核磁共振分析绿色素物质结构采用美

10、国 Varian 公司 600MHz 核磁共振波谱仪进行核磁共振分析。701.2.5 红外光谱分析绿色素物质结构利用 Nicolet380 型傅立叶变换红外光谱仪对绿色素样品进行分析。2 结果与分析2.1 液质联用分析绿色素物质分子量对绿色素样品进行液质联用分析得到总离子流图如图 1，由各峰对应的光谱图可以判断75出保留时间在 1.77min 的峰为绿色素物质，其对应光谱图如图 2，符合绿色素物质的特征吸 收光谱。图 1 绿色素样品的总离子流图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)图 2 绿色素物质对应的光谱图Fig. 2 Absorption spectrum of green pigment由图 3 可以看出，绿色素物质的分子量为 527。图 4 为 m/z=365 的碎片的二级质谱图，85由此得出，该碎片再经 ESI 轰击后裂解为 m/z 分别是 185、203 和 243 的碎片离子。另一碎 片离子 m/z=527-3

12、65=162。前人的研究结果表明硫代亚磺酸酯可能直接参与大蒜绿色素形成 8910，推测绿色素中可能含有硫代亚磺酸酯的结构，其分子量恰好为 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图 3 大蒜绿色素液相-电喷雾质谱联用谱图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图 4 大蒜绿色素 MS/MS 二级质谱图Fig. 4 Secondary mass spectrum of green pigment2.2 核磁共振分析

14、绿色素物质结构105图 5 大蒜绿色素 1H NMR 谱Fig. 5 1H NMR spectrum of green pigment110115图 6 大蒜绿色素 13C NMR 谱1405.83599.47Fig. 6 13C NMR spectrum of green pigment核磁共振波谱还不能详细地解析绿色素物质的结构，只能由 1H 谱（图 5）和 13C 谱（图6）初步确定绿色素：有吡咯环，且上有含 H 的取代基有不饱和键，C=C有甲基2.3 红外光谱分析绿色素物质结构65605550%T2930.7345401030.663530254000300020001637.10Wa

15、venumbers (cm-1)10003412.19图 7 绿色素中蓝色素组分的红外光谱图1128.21Fig. 7 IR spectrum of blue component in green pigment100989694929088862929.9584%T82807876747270686612040003422.1930001637.361403.691125.812000Wavenumbers (cm-1)1034.60935.02582.491000125130135140145150图 8 绿色素中黄色素组分的红外光谱图Fig. 8 IR spectrum of yello

16、w component in green pigment将绿色素物质中分离得到的蓝色素和黄色素组分分别进行红外光谱分析，如图 7，8。 经两图对比可知，红外光谱极其相似，说明两种组分的结构十分接近。我们可以由红外光谱 初步确定绿色素：属于芳香族杂环化合物，推测是含 N 的吡咯衍生物。由资料可知，芳香族在 12751025cm-1 有一到几个峰，由 C-C-C 变形和 C-C-C 的 C-C 伸缩产生。含有 N-H 基团的芳香杂环化合物在 35003220cm-1 范围内有 N-H 振动伸缩吸收。 在非极性溶剂的稀溶液中，吡咯在 3495 cm-1 附近有窄的谱带，而在浓溶液中，于 3400 c

17、m-1 附近出现了一个变宽的谱带。而由绿色素的红外谱图可知在 3412 cm-1 、1128 cm-1 和 1030 cm-1 有强吸收，符合含有N-H 基团的吡咯杂环化合物。 有-CH3、OH、C=C 和 C=S。由资料可知 O-H 伸缩振动位于 36503200cm-1，-CH3 波数在 29602870 cm-1，C=C 通常 在 16801630cm-1 产生尖锐的谱带，C=S 伸缩振动位于 12001050 cm-1。而由绿色素的红外 谱图可知在 3412 cm-1、2930 cm-1、1638cm-1 和 1030 cm-1 有强吸收，分别符合以上基团的振 动吸收。3 结论：液质联

18、用分析可知绿色素物质的分子量为 527；核磁共振分析初步确定绿色素的物质结 构含有吡咯环、不饱和键和甲基；红外光谱分析显示，绿色素物质含有-CH3、OH、C=C 和 C=S，属于芳香族杂环化合物，推测是含 N 的吡咯衍生物。参考文献 (References)1 郭红珍，姚越红，王秋芬.大蒜抑菌作用的研究J.安徽农业科学，2007，35（2）：414-415. 2 王岩，乔旭光.大蒜绿变物质的提取及其分离J.食品发酵与工业，2006,32(3):106-1083 赵晓丹，傅达奇，王萍，胡小松.腊八蒜绿变色素的分离提取J.食品与发酵工业，2004，30（10）：1291314 江英，胡小松，辛力.有关蒜泥绿色素形成的反应J.食品科学，2002，23（6）：31-355 楠丁呼思勒,王丹，陈芳，胡小松，赵广华.吡咯基氨基酸化合物在大蒜绿变中的作用研究J, 食品工业 科技,2007，28(11):121-1226 楠丁呼思勒,王丹，陈芳，胡小松，赵广华.吡咯基氨基酸化合物在大蒜绿变中的作用研究J, 食品工业 科技,2007，28(11):12