Determination of Volatile Flavor Compounds in Four Organic Sweet Potato Leaves Based on HS-SPME/GC-MS Method

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0716

Abstract

Abstract:

This study aims to investigate the volatile components of organic sweet potato leaves and analyze the differences in volatile components and their contents among different organic sweet potato leaves. Headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) were used to analyze the volatile components of four types of organic sweet potato leaves. The content of each volatile compound was calculated using the area normalization method, and the detected volatiles were analyzed using mathematical statistical methods. The results indicated that a total of 81 volatile flavor compounds were detected in the four samples, including 22 terpenes, 20 aldehydes, 10 ketones, 9 alcohols, 6 ethers, and 14 others. Among these, 74 components were common to all samples. Terpenes had the highest relative content, accounting for 76.50%-86.74% of the total volatiles. Based on similarity calculations, the volatile compounds of the four organic sweet potato leaves exhibited little difference. The findings of this study provide a reference for flavor research and the development and utilization of processed products from organic sweet potato leaves.

Key words: organic sweet potato leaves, similarity, flavor compounds, headspace solid-phase microextraction (HS-SPME), gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

CLC Number:

S131农业化学研究与实验法

SU Han, ZHANG Qiaofeng, XUE Jiawen, HOU Hui, GENG Xiaoyue, WANG Wei, XU Zhen. Determination of Volatile Flavor Compounds in Four Organic Sweet Potato Leaves Based on HS-SPME/GC-MS Method[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2026, 42(13): 170-178.

Figures/Tables 9

References 39

[1]	ABOU S, ISSAOUI M, BRAHMI F, et al. Changes in volatile compounds during processing of tunisian-style table olives[J]. Journal of the American oil chemists' society, 2012, 89(2):347-354. doi: 10.1007/s11746-011-1907-8 URL
[2]	POLLIEN P, CHAINTREAU A. Simultaneous distillation-extraction: Theoretical model and development of a preparative unit[J]. Analytical chemistry, 1997, 69(16):3285-3292. doi: 10.1021/ac9701905 URL
[3]	SEILMI C H. Effectiveness of liquid-liquid extraction, solid phase extraction, and headspace technique for determination of some volatile water-soluble compounds of rose aromatic water[J]. International journal of analytical chemistry, 2017(1):1-7.
[4]	KATAOKA H, LORD H L, PAWLISZYN J. Applications of solid-phase microextraction in food analysis[J]. Journal of chromatography A, 2000, 880(1-2):35-62. doi: 10.1016/s0021-9673(00)00309-5 pmid: 10890509
[5]	郭丽, 郭雅玲, 廖泽明, 等. 中国白茶的香气成分研究进展[J]. 食品安全质量检测学报, 2015, 6(9):3580-3586.
[6]	陈志宏, 张汆, 徐有山, 等. 白酒中风味物质分析研究进展[J]. 中国酿造, 2020, 39(6):13-16. doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2020.06.003
[7]	丁倩倩, 吴兴波, 刘芳, 等. 木兰科4种植物鲜花挥发物成分分析[J]. 浙江农林大学学报, 2013, 30(4):477-483.
[8]	李晓颍, 武军凯, 王海静, 等. 欧李果实发育期内挥发性成分变化特征[J]. 中国农业科学, 2021, 54(9):1964-1980. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.013
[9]	XU W Q, LIU L X, HU B, et al. TPC in the leaves of 116 sweet potato (Ipomoea batatas L.) varieties and Pushu 53 leaf extracts[J]. Journal of food composition and analysis, 2010, 23(6):599-604. doi: 10.1016/j.jfca.2009.12.008 URL
[10]	吕淑河, 林聪, 徐平声. 引种巴西甘薯叶抗肿瘤活性部位的筛选[J]. 中南大学学报(医学版), 2015, 40(5):499-503.
[11]	吴忆微, 蒋立勤. 红薯叶功效成分及抗肿瘤作用研究进展[J]. 中国食物与营养, 2013, 19(12):63-65.
[12]	李凤林, 李青旺, 耿果霞, 等. 甘薯叶黄酮对Ⅱ型糖尿病模型小鼠的降糖及DNA损伤修复作用[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2012, 40(5):5-10.
[13]	张锡彬. 红薯茎叶多糖和黄酮提取物的抗菌及降血糖功能研究[D]. 大连: 大连工业大学, 2008.
[14]	MASAKAZU I, NAO I, HARUKA M, et al. Purple sweet potato leaf extracts suppress adipogenic differentiation of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells[J]. Journal of food biochemistry, 2022, 46(2):e14057-e14067.
[15]	徐平声. 西蒙胶囊促血小板生成与长毒研究[D]. 长沙: 中南大学, 2007.
[16]	CHO A S, JEON S M, KIM M J, et al. Chlorogenic acid exhibits anti-obesity property and improves lipid metabolism in high-fat diet-induced-obese mice[J]. Food and chemical toxicology, 2010, 48(3):937-943. doi: 10.1016/j.fct.2010.01.003 URL
[17]	高荫榆, 罗丽萍, 洪雪娥, 等. 甘薯叶柄藤多糖的免疫调节作用研究[J]. 食品科学, 2006, 27(6):200-202.
[18]	曹清河, 季志仙, 李强, 等. 菜用甘薯新品种薯绿1号的选育[J]. 中国蔬菜, 2017, 1(3):70-72.
[19]	赵珊, 冯俊彦, 李曦, 等. 不同甘薯品种茎叶中多糖含量的测定分析[J]. 山西农业科学, 2018, 46(2):182-186.
[20]	董振学, 李一波, 李春英, 等. 甘薯地上部的营养分析及评价[J]. 现代食品科技, 2024, 40(8):131-139.
[21]	邱俊凯, 隋伟策, 木泰华, 等. 58个不同品种甘薯茎叶营养与功能成分的研究[J]. 核农学报, 2021, 35(4):911-922. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2021.04.0911
[22]	ISHIDA H, SUZUNO H, SUGIYAMA N, et al. Nutritive evaluation on chemical components of leaves, stalk sand stems of sweet potatoes (Ipomoea batata Spoir)[J]. Food chemistry, 2000, 68(3):359-367. doi: 10.1016/S0308-8146(99)00206-X URL
[23]	雷碧瑶, 卢虹玉, 陈秀文, 等. 7种菜用甘薯茎尖的感官评定和营养成分分析[J]. 安徽农业科学, 2015, 43(24):232-234.
[24]	郑丽, 刘振春, 张星, 等. 紫薯茎叶中黄酮的提取及其功能性研究进展[J]. 食品安全质量检测学报, 2016, 7(9):3566-3573.
[25]	毕洪娟, 靳晓杰, 雷剑, 等. 甘薯茎叶生物活性成分及其保健功效研究进展[J]. 江苏农业学报, 2022, 38(6):1702-1708.
[26]	曹清河, 王洁, 戴习彬, 等. 甘薯茎叶研究与利用进展[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2023, 45(10):2-10.
[27]	韩英, 向仁德. 甘薯叶的挥发性化学成分的研究[J]. 天然产物开发与研究, 1992, 4(3):39-41.
[28]	王玫. 甘薯叶黄酮类化合物的提取、分离、纯化及其挥发性化学成分的研究[D]. 长沙: 中南大学, 2010.
[29]	刘晓宇, 陈旭冰, 陈光勇, 等. β-石竹烯及其衍生物的生物活性与合成研究进展[J]. 林产化学与工业, 2011, 32(1):104-109.
[30]	CASTRO V, JAKUPOVIC J, BOHLMANN F. A new type of sesquiterpene and acorane derivative from Calea prunifolia[J]. Journal of natural products, 1984, 47(5):802-808. doi: 10.1021/np50035a008 URL
[31]	MAZZONI V, TOMI F, CASANOVA J. A daucane-type sesquiterpene from Daucus carota seed oil[J]. Flavour and fragrance journal, 1999, 14:268-272. doi: 10.1002/(ISSN)1099-1026 URL
[32]	罗渊源. 除虫菊大根香叶烯D和除虫菊酯与夜蛾互作对结实的影响[D]. 武汉: 华中农业大学, 2023.
[33]	CHAVAN M J, WAKTE P S, SHINDE D B. Analgesic and anti-inflammatory activity of Caryophyllene oxide from Annona squamosa L. bark[J]. Phytomedicine, 2010, 17(2):149-151. doi: 10.1016/j.phymed.2009.05.016 URL
[34]	李臣, 王永徐, 邱天越, 等. 不同品种甘薯香味组分差异性分析[J]. 中国粮油学报, 2019, 34(2):45-52.
[35]	FERREIRA S S, GOEMINNE G, SIMOES M S, et al. Transcriptional and metabolic changes associated with internode development and reduced cinnamyl alcohol dehydrogenase activity in Sorghum[J]. Journal of experimental botany, 2022, 73(18):6307-6333. doi: 10.1093/jxb/erac300 URL
[36]	赵鹏鹏, 高腾琪, 唐海峰, 等. 基于HS-SPME-GC-MS技术分析发酵条斑紫菜酱风味物质变化[J]. 食品研究与开发, 2024, 45(8):175-183.
[37]	王会荣, 郑先云. 基于顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用法分析4种不同花椒中的挥发性成分[J]. 中国调味品, 2025, 50(7):198-203.
[38]	HERRANZ B, DE LA HOZ L, HIERRO E, et al. Improvement of the sensory properties of dry-fermented sausages by the addition of free amino acids[J]. Food chemistry, 2005, 91(4):673-682. doi: 10.1016/j.foodchem.2004.06.040 URL
[39]	KLAUDYNA F, ANNA F, LEON S, et al. β-caryophyllene and β-caryophyllene oxide-natural compounds of anticancer and analgesic properties[J]. Cancer medicine, 2016, 10(5):3007-3017.

编号	化合物名称	气味描述	相对含量
编号	化合物名称	气味描述	徐薯48号	徐紫薯8号	哈密	西瓜红
1	γ-榄香烯	—	0.56	0.47	0.39	0.61
2	干香烯	—	4.83	4.26	3.83	5.53
3	杜松-3,5-二烯	—	0.58	0.57	0.49	0.64
4	α-可巴烯	木质、蜂蜜	1.42	2.23	1.83	2.36
5	β-榄香烯	草药、蜡质	7.64	4.87	6.12	5.16
6	β-石竹烯	木质、丁香	19.84	18.00	14.50	18.83
7	卡达-4(14),5-二烯	—	3.39	1.47	2.02	2.57
8	反式-α-佛手柑烯	木质	3.76	2.44	1.79	1.91
9	α-葎草烯	木质	4.59	4.47	3.94	4.17
10	顺式-β-法呢烯	木质、草药、柑橘	4.76	4.21	5.18	4.66
11	大根香叶烯D	木质	16.47	14.18	13.47	16.20
12	β-愈创木烯	草药	0.40	0.04	0.06	0.05
13	异胡萝卜烯	—	12.70	16.58	17.21	16.73
14	α-喜马拉烯	—	2.39	1.69	2.32	1.62
15	γ-杜松烯	木质、烟草、松脂	0.01	0.02	0.04	0.03
16	卡达-1(10),4-二烯	草药、木质	1.89	1.55	1.54	1.69
17	顺式-γ-没药烯	—	0.59	0.50	0.52	0.57
18	α-杜松烯	木质	0.38	0.22	0.22	0.25
19	α-二去氢菖蒲烯	木质	0.05	0.06	0.07	0.07
20	反式-卡拉明烯	—	0.06	0.10	0.10	0.07
21	大根香叶烯B	木质、辛辣	0.37	0.47	0.52	0.65
22	β-二去氢菖蒲烯	—	0.02	0.32	0.34	0.17

编号	化合物名称	气味描述	相对含量
编号	化合物名称	气味描述	徐薯48号	徐紫薯8号	哈密	西瓜红
1	γ-榄香烯	—	0.56	0.47	0.39	0.61
2	干香烯	—	4.83	4.26	3.83	5.53
3	杜松-3,5-二烯	—	0.58	0.57	0.49	0.64
4	α-可巴烯	木质、蜂蜜	1.42	2.23	1.83	2.36
5	β-榄香烯	草药、蜡质	7.64	4.87	6.12	5.16
6	β-石竹烯	木质、丁香	19.84	18.00	14.50	18.83
7	卡达-4(14),5-二烯	—	3.39	1.47	2.02	2.57
8	反式-α-佛手柑烯	木质	3.76	2.44	1.79	1.91
9	α-葎草烯	木质	4.59	4.47	3.94	4.17
10	顺式-β-法呢烯	木质、草药、柑橘	4.76	4.21	5.18	4.66
11	大根香叶烯D	木质	16.47	14.18	13.47	16.20
12	β-愈创木烯	草药	0.40	0.04	0.06	0.05
13	异胡萝卜烯	—	12.70	16.58	17.21	16.73
14	α-喜马拉烯	—	2.39	1.69	2.32	1.62
15	γ-杜松烯	木质、烟草、松脂	0.01	0.02	0.04	0.03
16	卡达-1(10),4-二烯	草药、木质	1.89	1.55	1.54	1.69
17	顺式-γ-没药烯	—	0.59	0.50	0.52	0.57
18	α-杜松烯	木质	0.38	0.22	0.22	0.25
19	α-二去氢菖蒲烯	木质	0.05	0.06	0.07	0.07
20	反式-卡拉明烯	—	0.06	0.10	0.10	0.07
21	大根香叶烯B	木质、辛辣	0.37	0.47	0.52	0.65
22	β-二去氢菖蒲烯	—	0.02	0.32	0.34	0.17

编号	化合物名称	气味描述	相对含量
编号	化合物名称	气味描述	徐薯48号	徐紫薯8号	哈密	西瓜红
1	1,2-二甲氧基丙烷	—	ND	0.01	0.02	ND
2	1,5-环氧鼠尾草-4(14)-烯	草本、木质、辛香	0.09	0.03	0.04	0.03
3	氧化石竹烯	木质、丁香、辛香	7.36	11.88	13.11	9.17
4	环氧化葎草烯Ⅱ	柑橘皮、果香、木质	0.72	1.82	1.91	0.85
5	异香橙烯环氧化物	木质、柑橘、花香	0.33	0.85	0.95	0.54
6	香橙烯氧化物Ⅱ	—	0.34	0.44	0.42	0.30

编号	化合物名称	气味描述	相对含量
编号	化合物名称	气味描述	徐薯48号	徐紫薯8号	哈密	西瓜红
1	1,2-二甲氧基丙烷	—	ND	0.01	0.02	ND
2	1,5-环氧鼠尾草-4(14)-烯	草本、木质、辛香	0.09	0.03	0.04	0.03
3	氧化石竹烯	木质、丁香、辛香	7.36	11.88	13.11	9.17
4	环氧化葎草烯Ⅱ	柑橘皮、果香、木质	0.72	1.82	1.91	0.85
5	异香橙烯环氧化物	木质、柑橘、花香	0.33	0.85	0.95	0.54
6	香橙烯氧化物Ⅱ	—	0.34	0.44	0.42	0.30

编号	化合物名称	气味描述	相对含量
编号	化合物名称	气味描述	徐薯48号	徐紫薯8号	哈密	西瓜红
1	2-甲基丁醛	霉味、可可味	0.04	0.03	0.05	0.02
2	反-2-戊烯醛	蜡质、果香	0.01	0.03	0.04	0.02
3	己醛	木质、苹果、柑橘	0.03	0.06	0.07	0.03
4	反-2-己烯醛	辛辣、草本、果香	0.35	0.45	0.90	0.24
5	庚醛	草本、酒香	0.01	0.03	0.05	0.02
6	(E,E)-2,4-己二烯醛	果香、柑橘、蜡质	0.03	0.04	0.04	0.03
7	苯甲醛	杏仁、香甜	0.30	0.17	0.19	0.24
8	(E,E)-2,4-庚二烯-1-醛	脂肪、肉桂	0.04	0.06	0.06	0.04
9	苯乙醛	风信子、果香	0.12	0.10	0.09	0.09
10	(E)-2-辛烯醛	黄瓜、草药	0.02	0.03	0.03	0.02
11	壬醛	柑橘、黄瓜	0.15	0.23	0.20	0.16
12	(E,Z)-2,6-壬二醛	黄瓜、脂肪、紫罗兰叶	0.01	0.03	0.02	0.01
13	2,5-二甲基苯甲醛	—	0.04	0.05	0.05	0.05
14	癸醛	蜡质、柑橘皮	0.03	0.03	0.03	0.02
15	β-环柠檬醛	烟草、藏红花	0.06	0.10	0.07	0.07
16	2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-乙醛	樟脑、肥皂	0.02	0.04	0.04	0.03
17	β-柠檬醛	柠檬、玫瑰、薰衣草	0.03	0.03	0.03	0.02
18	正十五醛	蜡质	0.21	0.61	0.62	0.34
19	10-表-菖蒲-3,11-二烯-15-醛	—	0.07	0.12	0.15	0.11
20	(2E)-2-甲基-4-(2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基)-2-丁烯醛	木质、烟草	0.04	0.05	0.06	0.03
21	6-甲基-5-庚烯-2-酮	柑橘、霉味、香茅草	0.03	0.08	0.08	0.04
22	3-辛烯-2-酮	土味、香草	0.01	ND	ND	ND
23	(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮	果香、香草	0.11	0.12	0.11	0.08
24	2,6,6-三甲基-2-环己烯-1,4-二酮	茶香、霉味	0.02	0.02	0.02	0.01
25	1-(3-甲基苯基)-乙酮	—	0.02	0.04	0.04	0.03
26	左旋香芹酮	薄荷、樟脑	0.02	0.04	0.04	0.03
27	丹参-4(14)-烯-1-酮	—	0.16	0.24	0.26	0.16
28	4-(1,3,3-三甲基双环[4.1.0]庚-2-基)-丁-3-烯-2-酮	—	0.07	0.16	0.17	0.08
29	四氢-3a,7,7-三甲基-1H-环丙[c]茚-2,3(1aH,3aH)-二酮	—	0.06	0.15	0.17	0.07
30	6,10,14-三甲基-2-十五烷酮	花香、芹菜、木质	0.06	0.06	0.07	0.06