SDE-GC-MS分析鮮山楂果肉中的揮發(fā)性成分

高婷婷，孫潔雯，楊克玉，劉玉平，孫寶國

（北京工商大學食品學院/北京市食品風味化學重點實驗室，北京 100048）

SDE-GC-MS分析鮮山楂果肉中的揮發(fā)性成分

高婷婷，孫潔雯，楊克玉，劉玉平*，孫寶國

（北京工商大學食品學院/北京市食品風味化學重點實驗室，北京 100048）

采用同時蒸餾萃取結合氣相色譜-質譜聯(lián)用技術對鮮山楂果肉中的揮發(fā)性成分進行提取、分離及鑒定，通過質譜、保留指數(shù)、標準品定性，共鑒定出61種揮發(fā)性成分，包括烴類16種、醇類16種、醛類10種、酯類9種、酚類4種、醚類3種、酮類2種以及酸類1種；其中含量較高（相對峰面積大于2%）的化合物主要是乙酸葉醇酯（16.08%）、糠醛（10.97%）、α-松油醇（7.02%）、1，4-丁二醇（5.92%）、乙酸己酯（3.55%）、丁香酚（3.55%）以及1-甲基-4-（2-丙烯基）（2.53%）。分析鑒定出的揮發(fā)性成分的香氣特征可知，對新鮮山楂果肉香氣貢獻較大的是酯類、醇類和醛類。

鮮山楂；揮發(fā)性成分；同時蒸餾萃??；氣相色譜-質譜聯(lián)用

山楂（Crataegus pinnatifida Bunge）為被子植物門（Angiospermae）木蘭綱（Magnoliopsida）薔薇科（Rosaceae）蘋果亞科（SubFam.Maloideae）山楂屬（Crataegus）植物的成熟果實，又稱山里紅、紅果、映山紅果、胭脂果，主要種植在北方地區(qū)，是我國特有的果樹，栽培歷史已經(jīng)有3 000多年，其食用和藥用歷史悠久［1］。在我國，山楂一直被當作為“藥食同源”的上等佳品。山楂具有很高的營養(yǎng)價值，富含豐富的維生素、黃酮類物質、有機酸類以及多種微量元素；其果實酸甜可口，能生津止渴，還具有消食化積、活血散瘀的功效［2-3］。此外，國內外大量研究表明，山楂還具有很好的改善心肌功能、調節(jié)血壓、降低血脂、抵抗心律失常，以及抗癌、鎮(zhèn)靜、抗氧化等功效［4-6］。

目前對于將山楂果加工成食品和藥品、其功能成分的提取、藥理作用（特別是臨床和藥劑的制備方面）的研究較為集中［7-9］，但是對山楂揮發(fā)性成分的提取與鑒定已報道的文獻還很有限。謝筆鈞等［10］用蒸餾萃取法在成熟山楂果實中共鑒定出32種沸點較低的揮發(fā)性化合物，認為乙酸順-3-己醇酯是山楂清香味的代表化合物。張峻松等［11］采用同時蒸餾萃?。╯imultaneous distillation extraction，SDE）法對生物技術制備的山楂香料和傳統(tǒng)山楂香料的揮發(fā)性香味成分進行了提取，鑒定出31種香味成分；得出利用生物技術加工制備的山楂香料不僅具有山楂的基本香韻，還兼有優(yōu)美的果香和釀甜香韻。

SDE法對中等至高沸點的揮發(fā)性成分回收率高，且在連續(xù)萃取過程中，可以把物料中痕量揮發(fā)性成分提取出來［12-13］。由此本實驗將采用SDE法結合氣相色譜-質譜聯(lián)用技術對鮮山楂果肉的揮發(fā)性成分進行提取、分離及鑒定，希望能夠全面了解山楂果肉的揮發(fā)性成分，為制備山楂香料、質量評估、加工生產(chǎn)等提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮山楂，市售，產(chǎn)地河北。

C7～C30正構烷烴混合物（色譜純，溶劑為正己烷），美國Supelco公司；無水硫酸鈉和二氯甲烷，均為分析純，北京化工廠；標準品，百靈威科技有限公司。

1.2 儀器與設備

7890 N/5975C型氣相色譜-質譜聯(lián)用儀，美國安捷倫公司；DB-WAX（30 m×250 μm×0.25 μm）型色譜柱，美國安捷倫公司；SDE裝置，肯堡博美（北京）實驗器皿有限公司；DF-lO1S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，河南鞏義市予華儀器責任有限公司；韋氏（Vigreux）分餾柱，肯堡博美（北京）實驗器皿有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 SDE提取鮮山楂中的揮發(fā)性成分

將二氯甲烷進行重蒸處理，取中間餾分待用。

將鮮山楂果肉切塊，取50 g放入盛有200 mL去離子水和適量沸石的500 mL的圓底燒瓶中，置于同時蒸餾裝置的輕相端，油浴加熱，溫度控制在（120 ±1）℃。另取50 mL重蒸的二氯甲烷置于100 mL圓底燒瓶中，加入適量沸石，置于同時蒸餾裝置的重相端，恒溫水浴加熱，溫度控制在（52±1）℃，連續(xù)蒸餾萃取4 h。萃取結束后，將萃取液用無水硫酸鈉干燥，置于冰箱中冷凍脫水、過濾，濾液在50℃水浴條件下用Vigreux柱濃縮至約1.5 mL。

1.3.2 色譜條件

色譜柱為DB-WAX，起始溫度40℃，保持2 min，以3℃/min的速率升至120℃，保持5 min，以9℃/min的速率升至230℃，保持1 min；載氣He，載氣流速1.0 mL/min；分流比為5∶1，進樣量1 μL。

1.3.3 質譜條件

電子轟擊（EI）離子源；電子能量70 eV；離子源溫度230℃；四級桿溫度150℃；掃描質量范圍m/z 50～550 u；掃描模式為Scan；溶劑延遲5.0 min。

1.3.4 正構烷烴保留時間的確定

取0.2 μL C7～C30正構烷烴混合物在上述所示的GC-MS條件下進行分析，得到C7～C30正構烷烴的保留時間，用于保留指數(shù)的計算。

1.4 定性定量分析方法

1.4.1 定性分析

揮發(fā)性成分的鑒定［12］以質譜（MS）、保留指數(shù)（RI）、標準品定性（S）為主，同時結合人工解析質譜圖進行確定。本實驗是采用質譜、保留指數(shù)以及標準品定性的三種方法對揮發(fā)性成分進行定性分析。其中質譜定性是使用計算機檢索標準質譜庫NIST11進行匹配對照，取匹配度為70%以上的匹配度數(shù)據(jù)。當有多個高于70%匹配度時選擇匹配度最高值對應的物質。保留指數(shù)定性是將化合物計算得到的RI值，與文獻值RI值進行比對，二者越接近準確度就越高。標準品定性是取已有的32種標準品進行稀釋，與樣品在同樣條件下進行GC-MS分析，分別記錄其保留時間，然后與未知峰進行對照，保留時間相同則為同一種物質。

1.4.2 定量分析

采用峰面積歸一化法進行簡單定量，得出各揮發(fā)性成分的相對含量。

2 結果與討論

利用SDE法對鮮山楂果肉中的揮發(fā)性成分進行提取，得到的二氯甲烷提取物經(jīng)GC-MS分析，得到的總離子流圖見圖1，鑒定出的揮發(fā)性成分見表1。

圖1 鮮山楂果肉SDE提取物的揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components extracted by SDE from fresh hawthorn

由表1可知，通過SDE法得到的鮮山楂果肉萃取物經(jīng)GC-MS分析，通過質譜、保留指數(shù)以及標準品定性共鑒定出61種物質，包括烴類16種、醇類16種、醛類10種、酯類9種、酚類4種、醚類3種、酮類2種以及酸類1種，占色譜流出組分的83.70%，其中醇類（23.99%）、酯類（23.51%）、醛類（17.18%）和烴類（12.48%）含量相對較高，其次是酚類（4.27%）、酮類（0.95%）、雜環(huán)類化合物（0.96%）以及酸類（0.36%）。

從鑒定出的揮發(fā)性成分的香氣特征來看［15-17］，烴類化合物中的烷烴一般閾值較高，對香氣貢獻

不大；而鑒定出的烯烴類，尤其是萜烯類化合物對山楂的香氣具有一定貢獻，如萜品油烯有檸檬氣味，D-檸檬烯有新鮮橙子香氣及檸檬樣香氣，α-萜品烯具有柑橘和檸檬似香氣，γ-萜品烯具有柑橘、檸檬、熱帶水果的香氣，這些烯烴類化合物賦予了山楂一定的果香。

表1 鮮山楂果肉的揮發(fā)性成分及相對含量Tab.1 Volatile components and their relative contents in fresh hawthorn determined by SDE-GC-MS

續(xù)表1

鑒定出的醇類中的2-甲基-3-丁烯-2-醇有藥草、油脂以及泥土氣息，順-3-己烯醇具有青香、甜瓜香氣，α-松油醇具有木香、青香及丁香香氣，己醇具有脂肪、水果、青香香氣，芳樟醇具有甜的、花香、辛香和木香香氣，β-松油醇具有丁香香氣，紫蘇醇有溫暖的草香、稍有木香和花香，3-甲基-2-丁烯-1-醇具有甜香、濃郁的果香，2-甲基-1-丁醇具有烤香、果香。這些醇類賦予了山楂青香和果香香氣，并且使得山楂的香氣醇厚。

酯類中乙酸葉醇酯具有強烈的青香氣息、濃郁的水果氣息，推測是山楂的特征香味物質，與文獻報道是一致的［18-20］；乙酸己酯具有甜香、青香、蘋果、梨的香氣，乙酸丁酯具有愉快水果香味，己酸甲酯具有水果、菠蘿香氣，當歸內酯具有甜的、椰子、堅果以及藥草香氣，2-甲基丁酸己酯具有強烈的水果青香、蠟香、辛香、木香以及熱帶水果香氣。這些酯類賦予了山楂特征的果香。

醛類中的2-甲基-2-丁烯醛具有青香、堅果香，并帶有水果的味道；反-2-己烯醛具有青香、醛香、果香、辛香、脂肪香，己醛有強烈的青香、木香、草香及水果香氣，壬醛具有脂肪、花香、蠟香及柑橘香氣，檸檬醛呈濃郁檸檬香味，糠醛有烤香、木香、谷香及辛香香氣，5-甲基糠醛有谷類、肉、辛香香氣。這些醛類物質除了能夠賦予山楂青香和果香外，由于它們閾值較低，可以使得山楂的香氣透發(fā)。

酚類化合物丁香酚有強烈的丁香香氣和溫和的辛香香氣，4-乙烯基愈瘡木酚呈強烈香辛料、丁香和發(fā)酵似香氣，有炒花生氣息；其中丁香酚、2，4-二叔丁基苯酚均具有防腐、殺菌作用，常用作抗氧劑及抑菌劑，它們對延長山楂的保質期具有一定作用。

另外，實驗中僅鑒定出一種有機酸2-甲基丁酸，有關文獻報道［21］已從山楂中鑒定出多種酸，如枸櫞酸、蘋果酸、熊果酸及齊墩果酸等，主要原因是因為這些有機酸沸點較高，實驗所用溫度沒有達到它們氣化的溫度，而文獻采用的是高效液相色譜儀進行分析。

與采用固相微萃?。╯olid phase micro extraction，SPME）結合GC-MS［20］來提取與分析鮮山楂果肉中的揮發(fā)性成分所得結果相比可以發(fā)現(xiàn)：1）采用SDE方法鑒定出的酯類物質的種類和含量都遠低于利用SPME得出的，而醇類物質的種類和含量都比SPME方法的多；其中利用SPME分析鑒定出酯類23種和醇類5種，分別占色譜餾出組分的78.41% 和0.62%；而SDE則鑒定出9種酯類和16種醇類，含量均在20%以上。這可能是由于SDE的加熱溫度較高（大于100℃）且萃取時間長（約4 h），酯類物質在連續(xù)萃取過程中分解。利用SPME方法鑒定出的酯類化合物中多數(shù)是含有六個碳的己醇和葉醇的酯（如乙酸己酯、甲酸葉醇酯、乙酸葉醇酯、異戊酸葉醇酯、異丁酸葉醇酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯等），但采用SPME方法沒有鑒定出來己醇和順-3-己烯醇；然而采用SDE方法恰好鑒定出己醇和葉醇，它們應該是由己醇和葉醇的酯受熱分解產(chǎn)生的。2）采用SDE方法鑒定出的醛類物質有10種，高于SPME方法鑒定出的數(shù)量，其中的主要原因有兩點，一是SDE方法溫度高，可以使一些沸點較高的醛，如糠醛、5-甲基糠醛等被萃取出來；二是采用SDE方法萃取時沒有采用惰性氣體保護，使得一些醇類物質被氧化，生成了醛類物質。3）兩種方法中雖然均鑒定出了酚類物質，但是含量差距極大，SPME中僅有0.28%，而SDE中有4.39%，這是由于有的酚類（如4-乙烯基愈瘡木酚）被認為是木質素分解產(chǎn)生的，SDE方法萃取溫度高，有利于酚類物質的產(chǎn)生.

通過對比兩種方法的鑒定結果可知，在提取一些鮮花和新鮮的水果中的揮發(fā)性成分時，SPME的方法更好，鑒定出的揮發(fā)性成分與實際樣品中的揮發(fā)性成分更接近；而萃取一些經(jīng)過加熱處理后的食品中的揮發(fā)性成分時，SDE的方法更好，采用該方法可以把一些沸點較高，不易揮發(fā)的成分提取出來。

3 結論

采用SDE法提取了鮮山楂果肉中的揮發(fā)性成分，經(jīng)GC-MS分析共鑒定出61種揮發(fā)性化合物，其中烯烴類16種、醇類16種、醛類10種、酯類9種、酚類4種、醚類3種、酮類2種以及酸類1種，其中含量較高（相對峰面積大于1%）的化合物主要是乙酸葉醇酯（16.08%）、糠醛（10.97%）、α-松油醇（7.02%）、1，4-丁二醇（5.92%）、乙酸己酯（3.55%）、丁香酚（3.55%）、1-甲基-4-（2-丙烯基）苯（2.53%）、2-甲基-3-丁烯-2-醇（1.96%）、檸檬醛（1.71%）、壬醛（1.59%）、紫蘇醇（1.48%）、順-3-己烯醇（1.37%）、萜品油烯（1.21%）和D-檸檬烯（1.04%）等。

在鮮山楂果肉中醇類、酯類和醛類化合物種類和含量較多，其中乙酸葉醇酯是山楂的特征香氣。

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Analysis of Volatile Components in Fresh Hawthorn by SDE-GC-MS

GAO Tingting，SUN Jiewen，YANG Keyu，LIU Yuping*，SUN Baoguo
（School of Food and Chemical Engineering/Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）

The organic volatile components in fresh hawthorn were studied using simultaneous distillation extraction and gas chromatography-mass spectrometry（SDE-GC-MS）.A total of sixty-one volatile components were identified，including 16 hydrocarbons，16 alcohols，10 aldehydes，9 esters，4 phenols，3 ethers，2 ketones，and 1 acid.These components were determined by MS and conformed by comparison of the retention times of the separated constituents with those of authentic samples and by comparison of retention indexes of separated constituents with the RIs reported in the literature.The predominant volatile component（over 2%）in fresh hawthorn was cis-3-hexenyl acetate（16.08%），followed by furfural（10.97%），α-terpineol（7.02%），1，4-butanediol（5.92%），hexyl acetate（3.55%），eugenol（3.55%），and 1-methyl-4-（1-methylethenyl）-benzene（2.53%）.From the odor characteristics of identified components，it can be known that the ester compounds，alcohol compounds，and aldehyde compounds were the characteristic volatile components of fresh hawthorn.

fresh hawthorn；volatile components；simultaneous distillation extraction；gas chromatography-mass spectrometry

李 寧）

TS255.2

A

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.03.005

2095-6002（2015）03-0022-06

高婷婷，孫潔雯，楊克玉，等.SDE-GC-MS分析鮮山楂果肉中的揮發(fā)性成分［J］.食品科學技術學報，2015，33（3）：22-27.

GAO Tingting，SUN Jiewen，YANG Keyu，et al.Analysis of volatile components in fresh hawthorn by SDE-GC-MS［J］.Journal of Food Science and Technology，2015，33（3）：22-27.

2014-08-29

國家“十二五”科技支撐計劃項目（2011BAD23B01）。

高婷婷，女，碩士研究生，研究方向為香料化學；

*劉玉平，男，教授，博士，主要從事香料化學方面的研究。

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