檸檬和萊檬果皮精油揮發(fā)性成分分析

朱春華，高俊燕，李進(jìn)學(xué)，范 剛，周東果，龔 琪，岳建強(qiáng)*

1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南 瑞麗678600;2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北 武漢430070

檸檬［Citrus limon (L.)Burm. f.］和萊檬［Citrus aurantifolia (Christm)Swing (family Rutaceae)］在世界上很多國家都有種植，中國檸檬主要產(chǎn)自四川安岳、云南德宏。盡管果汁是檸檬和萊檬的主要商業(yè)產(chǎn)品，但是檸檬油具有獨(dú)特的香味和功效，因而被廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)。影響檸檬油品質(zhì)的因素較多，氣候條件是一個(gè)重要的因素［1］，香氣是評價(jià)檸檬油品質(zhì)的主要指標(biāo)。近年來，國內(nèi)學(xué)者圍繞香氣形成機(jī)理及遺傳多樣性開展了廣泛而深入的研究［2，3］，而對檸檬和萊檬精油成分分析研究較少，僅見楊榮華分析了白檸檬果皮精油成分及特征香氣［4］。國外在檸檬和萊檬揮發(fā)性物質(zhì)方面研究較多，研究的品種主要有Meyer Lemon、Zambetakis、Femminello、Verdello、Lime 等，分析了精油、葉片的揮發(fā)性成分［5-9］。對于果汁的研究，著重于分析比較不同榨汁方式對揮發(fā)性成分的影響［10］、砧木及中間砧嫁接后果汁黃酮含量的變化［11］。Manuel G 在前人研究的基礎(chǔ)上分析了檸檬和萊檬的揮發(fā)性物質(zhì)，指出在檸檬和萊檬中分別檢測出15 種、16 種新物質(zhì)［12］。Staroscic 等研究了美國加州、亞利桑那州2 個(gè)地區(qū)，不同生長階段冷磨檸檬油的化學(xué)組成［13］，也有學(xué)者采用GC、GC-MS 方法分析了意大利、希臘、日本等國的檸檬皮精油的化學(xué)成分［8，14，15］，研究手段主要依靠液相色譜、頂空固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用、氣相色譜-硫化學(xué)發(fā)光檢測器(GC-SCD)、GC-Olfactometry/RI［7，16］等技術(shù)。

盡管國外學(xué)者在檸檬油揮發(fā)性組分分析研究報(bào)道較多，但是云南檸檬和萊檬品種的果皮精油成分分析未見報(bào)道。研究云南德宏地區(qū)栽培的萊檬和檸檬品種果皮精油成分，了解檸檬和萊檬的化學(xué)成分差異，有助于進(jìn)一步的分類，同時(shí)也為檸檬和萊檬的加工與今后的優(yōu)良品種選育等研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院進(jìn)行，供試品種為艾倫尤力克、尤力克、費(fèi)米耐勞、小萊檬和塔西提。樣品采自云南省德宏州瑞麗市，云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所基地，5 個(gè)品種生長管理水平一致，3 年生樹，枳殼［P. trifoliata(L.)Raf.］為砧木，栽植密度為3 m ×4 m，檸檬園為緩坡地，土壤類型為黃紅壤，土壤理化狀況為:pH 5.43、有機(jī)質(zhì)2.18%、堿解氮98 mg/kg、速效磷111.59 mg/kg、速效鉀171. 07 mg/kg、有效鈣1310. 38 mg/kg、有效鎂128.6 mg/kg、有效銅1.73 mg/kg、有效鋅2.98 mg/kg、有效鐵97.43 mg/kg、有效錳12.1 mg/kg。樣品采集時(shí)間為2009 年9 月，即春花果檸檬上市時(shí)間，5 個(gè)品種均于當(dāng)年2 月20 日左右現(xiàn)蕾，3 月中旬開花，每個(gè)樣品采自9 棵樹，從每棵樹的不同內(nèi)外膛隨機(jī)選取10 個(gè)果實(shí)，用于果皮精油揮發(fā)性成分的提取和分析，重復(fù)三次試驗(yàn)。

1.2 果皮精油揮發(fā)性物質(zhì)的提取方法

將萊檬和檸檬洗凈，剝下果皮，稱取果皮20 g，用50 mL 正己烷提取，0.45 μm 有機(jī)項(xiàng)濾膜過濾，然后取1 μL 進(jìn)樣。

1.3 GC 及GC-MS 分析

Agilent 6890N 型氣相色譜儀，氣相色譜條件:毛細(xì)管柱為HP-5 (30 m × 320 μm × 0.25 μm)，程序升溫，起始溫度40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min升至160 ℃，保持2 min，再以8 ℃/min 升至220℃，保持3 min，進(jìn)樣口溫度250 ℃。

Agilent 5975B 質(zhì)譜儀，質(zhì)譜條件:離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，離子化方式EI，電子能量70 eV，質(zhì)量范圍為50～550 AMU。

1.4 定性定量方法

定性分析:應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定，并利用C6～C20 正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間計(jì)算各個(gè)色譜峰的保留指數(shù)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)譜庫(NIST05/WILEY7.0)進(jìn)行初步檢索及資料分析，再結(jié)合文獻(xiàn)的保留指數(shù)進(jìn)行比對并進(jìn)行人工譜圖解析，確認(rèn)揮發(fā)性物質(zhì)的各個(gè)化學(xué)組成。

定量分析:定量采用總離子流圖峰面積歸一化法求取各成分相對質(zhì)量百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 萊檬和檸檬品種果皮精油主要揮發(fā)性成分

在小萊檬、塔西提、費(fèi)米耐勞、尤力克、艾倫尤力克的果皮精油中分離出27、38、29、33、26 個(gè)主要色譜峰，采用Nist05 譜庫分別對各色譜峰進(jìn)行檢索并比較，選擇匹配度高的檢索結(jié)果，用面積歸一法計(jì)算它們的相對含量，其揮發(fā)性成分及含量見表1。

從表1 可知，檸檬和萊檬果皮精油化學(xué)成分及含量存在差異，小萊檬和塔西提中檢測出17、24 種成分，分別占總峰面積的77.95%、88.37%，其中，烯烴類物質(zhì)含量最高，分別占總含量的75. 08%、68.47%。β-蒎烯、D-檸檬烯、γ-萜品烯、順-香葉醇、丙酸橙花酯等14 種物質(zhì)含量大于1%;烯烴物質(zhì)中D-檸檬烯含量最高(56.57%、45.06%)，其次為γ-萜品 烯(10. 92%、16. 29%)、β-蒎 烯(13. 33%、6.26%)。小萊檬中沒有檢測到醇類和酯類物質(zhì)，特有成分為δ-2-蒈烯、2，5，5-三甲基-1，3，6-庚三烯、香檜烯3 種;塔西提萊檬中檢測到5 種醇類和3 種酯類，醇類以具有溫和、甜玫瑰花氣息的順-香葉醇含量最高(1.67%)，具有甜紫丁香味的α-松油醇次之(1.26%);酯類以具有橙花和玫瑰樣香氣的丙酸橙花酯(3.93%)最高，佛手柑內(nèi)酯(1.06%)次之。順-香葉醇、β-香葉烯、α-松油醇、丙酸橙花酯、佛手柑內(nèi)酯5 種為塔西提萊檬特有成分。具有芳香味的香豆素類在小萊檬中檢測出1 種、塔西提中檢測出2 種，5，7 二甲氧基香豆素在塔西提中含量最高，達(dá)6.32%。

在費(fèi)米耐勞、艾倫尤力克、尤力克檸檬果皮中分別檢測出23 種、27 種、20 種揮發(fā)性成分，分別占總峰面積的99.36%、91.38%、99.51%，其中烯烴含量占總成分的80%以上。費(fèi)米耐勞檸檬果皮精油揮發(fā)性含量依次是烯烴(92.70%)、醛(3.56%)、醇(2.70%)、酯(0.58%)、酮(0.43%);尤力克檸檬依次是烯烴(82.45%)、醇(12.48%)、醛(5.04%)、酮(1.23%)、酯(0. 84%);艾倫尤力克依次是烯烴(91. 33%)、醇(2. 83%)、醛(2. 73%)、酯(0.77%)、酮(0.43%)。3 個(gè)品種中，有12 種物質(zhì)含量超過1%，這些物質(zhì)是α-蒎烯、β-蒎烯、β-水芹烯、β-香葉烯、D-檸檬烯、γ-萜品烯、順-香葉醇、α-松 油醇、β-檸檬醛、α-檸檬醛、白檸檬素、反-金合歡醇。

表1 檸檬和萊檬品種果皮精油揮發(fā)性成分及含量Table 1 The volatile compounds detected in the peel of lime and lemon cultivars and their relative content

注:表中“-”表示未檢出或不存在Note:“-”means not detect or not exsit

2.2 萊檬品種果皮精油特征成分分析比較

小萊檬果皮精油揮發(fā)性成分包括15 種烴類、1種醛類、1 種酮類;塔西提萊檬中除了13 種烴類、1種醛類、2 種酮類外還有5 種醇類和3 種酯類。據(jù)報(bào)道，D-檸檬烯、β-蒎烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、香檜烯、檸檬醛、順-香葉醇、香葉烯、β-羅勒烯、香葉醇、芳樟醇等是萊檬精油特征香氣成分［5，7，9，10，12］。D-檸檬烯、β-蒎烯、β-甜沒藥烯、γ-萜品烯4 種烯烴類特征成分均在2 個(gè)萊檬品種中檢出，小萊檬果皮精油中D-檸檬烯、β-蒎烯、β-甜沒藥烯含量，分別高塔西提萊檬10. 7%、87. 9%、49. 7%，γ-萜品烯含量反之，塔西提萊檬高出69.1%。具有特異香味，且有良好的抑菌、鎮(zhèn)咳、祛痰的功效的D-檸檬烯，在小萊檬和塔西提萊檬果皮中含量最高(44. 1%、39.82%)，分別占烯烴類物質(zhì)的58.74%、58.16%，具有特殊松脂香氣的β-蒎烯和檸檬香氣的γ-萜品烯含量次之。

特征成分檸檬醛具有濃郁的檸檬香味，在小萊檬中含有2.02%，塔西提中含有3.84%。香檜烯(1.25%)和β-羅勒烯(0.27%)是小萊檬果皮精油的獨(dú)有特征香氣成分。β-香葉烯(0.63%)、順-香葉醇(1.67%)、α-松 油 醇(1.26%)、丙 酸 橙 花 酯(3.93%)4 種特征香氣成分物質(zhì)是塔西提萊檬果皮精油獨(dú)有香氣成分。塔西提萊檬果皮精油中檢測出的具有熒光和特殊香味的5，7 二甲氧基香豆素含量達(dá)6.32%，是小萊檬果皮精油的7.5 倍。從特征香氣成分的含量看出，小萊檬是以烯烴類物質(zhì)為主要香氣，塔西提萊檬則以烯烴、醇類、酯類為主，2 個(gè)萊檬品種的不同香味感官也正是由于其特征香氣種類及含量差異所致。

2.3 檸檬品種果皮精油特征成分分析比較

D-檸檬烯、β-蒎烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、香檜烯、檸檬醛、順-香葉醇、香葉烯、β-羅勒烯、香葉醇、芳樟醇等是檸檬精油特征香氣成分［6-9］。費(fèi)米耐勞檸檬中有13 種烴類、4 種醇類、3 種酯類、2 種醛類和1 種酮類;尤力克檸檬中包括10 種烴類、4 種醇類、2 種酯類、2 種醛類和2 種酮類;艾倫尤力克中有烴類15 種、5 種醇類、3 種酯類、2 種醛類和2 種酮類。3 個(gè)檸檬品種中D-檸檬烯含量最高，特征香氣成分D-檸檬烯(70.29%)、β-蒎烯(9.43%)、檸檬醛(4.61%)在艾倫尤力克檸檬中含量最高，費(fèi)米耐勞(69.48%、7.87%、3.54%)次之、尤力克檸檬(57.73%、5.7%、2.72%)最低;γ-萜品烯含量依次為費(fèi)米耐勞(9.91%)＞尤力克(8.69%)＞艾倫尤力克(8.03%);順-香 葉 醇(4.86%)、α-松 油 醇(1.66%)在尤力克檸檬中含量最高，分別比費(fèi)米耐勞(1.87%、0.66%)和艾倫尤力克檸檬(1.86%、0.67%)含量高出1.6 倍、1.5 倍。具有溫和木香、松木樹脂似氣息的特征香氣成分異松油烯在3 個(gè)檸檬品種中含量較低，費(fèi)米耐勞0.38%、艾倫尤力克0.3%、尤力克0.17%，但其對檸檬精油香氣成分貢獻(xiàn)也比較大［12］。具有清甜的檸檬果香及甜潤的玫瑰、薰衣草樣香氣，比香葉醇清而強(qiáng)的乙酸香葉酯特征香氣成分是費(fèi)米耐勞檸檬獨(dú)有成分。丙酸橙花酯(0.46%)、乙酸橙花酯(0.15%)2 種物質(zhì)在艾倫尤力克檸檬中均有檢出，費(fèi)米耐勞檸檬中僅檢出乙酸橙花酯(0.17%)、尤力克中檢出丙酸橙花酯(0.5%)。

α-萜品烯(0.1%)、水合檜烯(0.04%)、鄰-傘花 烴(0.01%)、3，7-二 甲 基-1，3，7-辛 三 烯(0.08%)、α，4-二 甲 基 苯 甲 醇(0.01%)、莰 酮(0.01%)6 種物質(zhì)是艾倫尤力克檸檬獨(dú)有香氣成分，丁酸香葉酯(0.27%)和具有特有的青香韻的鈴蘭花香氣，并有青香和木香香韻的反-金合歡醇(4.8%)2 種物質(zhì)是尤力克檸檬獨(dú)有香氣成分。乙酸香葉酯(0.35%)、α-羅勒烯(0.11%)是費(fèi)米耐勞檸檬獨(dú)有香氣成分。

3 討論

3.1 定性定量方法優(yōu)缺點(diǎn)

文章采用的定性方法具有方便、快速的優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算機(jī)譜庫中標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)圖譜可快速鑒定化合物，同時(shí)采用文獻(xiàn)方法可以查到很多純物質(zhì)的保留指數(shù)，十分方便。結(jié)合文獻(xiàn)的保留指數(shù)進(jìn)行比對定性，避免了尋找已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的困難，而且以保留指數(shù)定性具有重現(xiàn)性好、標(biāo)準(zhǔn)物統(tǒng)一及溫度系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn):準(zhǔn)確性不太高，有時(shí)還需要進(jìn)一步確認(rèn)，利用已知純物質(zhì)直接對照進(jìn)行定性時(shí)是利用保留指數(shù)直接比較，這是要求載氣的流速，載氣的溫度和柱溫度一定要恒定。

3.2 萊檬和檸檬精油成分

萊檬和檸檬果皮精油中共檢測出200 多種揮發(fā)性物質(zhì)，萊檬油比檸檬油成分復(fù)雜，檸檬烯是主要組分［12］，精油成分的種類和含量會(huì)因品種、氣候、栽培條件、成熟度不同而有所差異，每種物質(zhì)對香氣的貢獻(xiàn)大小，不是依據(jù)相應(yīng)含量高低而定，而主要依靠香氣閩值［17］。檸檬果皮精油特征香氣成分有26 種之多［8，9］，萊檬有32 種之多［4，9］。檸檬烯含量高低是評判檸檬油純度的重要指標(biāo)，除此之外，主要考慮檸檬醛、α-蒎烯、丁酸香茅酯、芳樟醇等香氣物質(zhì)含量［7］。

本試驗(yàn)中，在小萊檬和塔西提果皮精油中共檢測出32 種成分，烯烴類含量最高，但未檢出橙花醛、香葉醛、芳樟醇，該結(jié)果與Mary G 等［8，9，18］報(bào)道類似，但其報(bào)道在萊檬冷榨精油、蒸餾精油中分別檢測出65 種、110 種成分，本參試萊檬品種果皮精油揮發(fā)性成分在種類上較少，這可能與檸檬油提取方法有關(guān)，但特征香氣成分檸檬烯、β-蒎烯較高，特征香氣成分含量和種類不同是2 個(gè)萊檬品種香味各異的原因。

D-檸檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、γ-萜品烯、異松油烯、檸檬醛、白檸檬素7 種物質(zhì)是萊檬和檸檬品種果皮精油共有的特征成分。D-檸檬烯含量最高，占56.57%～70.64%，其次為γ-萜品烯(8.07%～16.28%)、β-蒎烯(6.24%～13.33%)和α-蒎烯(0.99%～1.14%)，該試驗(yàn)結(jié)果與國外文獻(xiàn)相似［7-9］。3 個(gè)檸檬品種果皮精油中檢測出20 種特征香氣成分，α-蒎烯、γ-萜品烯、β-香葉烯在費(fèi)米耐勞檸檬中含量最高，該結(jié)果與Di Vaio. C 研究結(jié)果相反［19］，這可能是德宏當(dāng)?shù)卦耘鄽夂驐l件、土壤中某種礦物質(zhì)含量差異而使香氣前體物質(zhì)合成、釋放不同而導(dǎo)致。就3 個(gè)檸檬品種果皮精油的香氣類型來看，費(fèi)米耐勞檸檬和艾倫尤力克檸檬香氣主要以烯烴類為主，但艾倫尤力克特征香氣含量明顯高于費(fèi)米耐勞檸檬。尤力克檸檬醇類物質(zhì)是費(fèi)米耐勞檸檬和艾倫尤力克檸檬的4 倍，可以看出尤力克檸檬果皮精油的香氣是烯烴和醇類為主。Stavroula A 等［8］報(bào)道指出，特征香氣成β-羅勒烯在檸檬和萊檬葉片精油中含量較高，但很少在果皮精油中檢測到，本試驗(yàn)卻在尤力克和小萊檬中測出該物質(zhì)，推測可能與德宏當(dāng)?shù)貧夂?、栽培技術(shù)有關(guān)。由于檸檬精油揮發(fā)性組分受果實(shí)成熟度、土壤營養(yǎng)狀況，氣候條件等因素影響，因此很難得出一套系統(tǒng)、全面的精油成分評價(jià)系統(tǒng)，目前正在開展相關(guān)研究工作，關(guān)于檸檬和萊檬精油的呈味與呈香物質(zhì)相關(guān)性及香氣形成機(jī)制等有待進(jìn)一步的深入研究。

4 結(jié)論

烯烴類物質(zhì)是檸檬和萊檬果皮精油揮發(fā)性成分的主要組分，特征香氣物質(zhì)D-檸檬烯在萊檬和檸檬果皮精油中含量均最高。小萊檬中烴類含量和種類高于塔西提，而醇類和酯類是塔西提萊檬獨(dú)有成分。3 個(gè)檸檬品種中，烴類、醇類、醛類、酯類和酮類物質(zhì)的種類和含量在艾倫尤力克檸檬中最高。

致謝:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院院長、國家柑橘產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系采后處理與加工研究室崗位科學(xué)家潘思軼教授幫助完成試材分析。在此致以衷心的感謝!

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