GC/MS法結(jié)合保留指數(shù)分析香葉油香味成分

李源棟 李先毅 段焰青 劉秀明 黨立志 黃立斌

(云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南 昆明　650202)

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GC/MS法結(jié)合保留指數(shù)分析香葉油香味成分

李源棟 李先毅 段焰青 劉秀明 黨立志 黃立斌

(云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南 昆明650202)

采用氣相色譜/質(zhì)譜法(GC—MS)分析香葉油中化學(xué)成分，利用峰面積歸一化定量，通過質(zhì)譜檢索，輔助保留指數(shù)比對定性，香葉油中61個化學(xué)成分得到確定，占其揮發(fā)性成分含量的86.217%，結(jié)合保留指數(shù)分析香葉油中同系物及同分異構(gòu)體，提高了定性結(jié)果的準(zhǔn)確性。香氣評價結(jié)果顯示，香葉油中關(guān)鍵香味成分為香茅醇、香葉醇、甲酸香茅酯、薄荷酮、甲酸香葉酯、異薄荷酮、惕各酸香葉酯、玫瑰醚、丁酸香葉酯等。

香葉油；氣相色譜/質(zhì)譜；香味成分；保留指數(shù)

香葉亦稱香葉天竺葵，為牻牛兒苗科天竺葵屬，多年生亞灌木。原產(chǎn)地主要分布在非洲南部，尤其是南非、留尼旺島、埃及等國家。目前，中國云南、四川省及上海市已有栽培[1-2]。香葉油呈綠黃色至琥珀色澄清液體，由香葉天竺葵枝、葉經(jīng)水蒸氣蒸餾而得，具有玫瑰和香葉醇樣香氣，蜜甜，微清，香氣穩(wěn)定持久，廣泛用于日化、醫(yī)藥[3-6]等行業(yè)中，也可用于調(diào)配玫瑰、草莓、覆盆子、葡萄、櫻桃等食用香精以及酒用香精中[7]。

目前國內(nèi)外有關(guān)香葉油研究主要集中在香葉組培試驗[8-11]、提取加工方法[12-13]、醫(yī)藥功能[14]等方面，未見利用GC/MS結(jié)合保留指數(shù)對其香氣特征成分分析報道。香葉油因其含有大量同分異構(gòu)體及同系物，僅采用GC/MS定性，很難對其中成分進(jìn)行準(zhǔn)確定性，容易出現(xiàn)錯判。本研究擬采用GC/MS結(jié)合保留指數(shù)對其香味成分進(jìn)行分析，同時結(jié)合香氣評價，確定其主要致香成分，旨在為香葉油香氣成分的定性分析提供依據(jù)。

1　材料及方法

1.1材料及儀器

1.1.1材料及試劑

香葉油：上海香精香料公司；

二氯甲烷(CH2Cl2)、甲醇(CH3OH)、正己烷(C6H14)：AR級，百靈威科技有限公司；

正構(gòu)烷烴C7～C30：GR級，美國Sigma-Aidrich公司。

1.1.2主要儀器設(shè)備

氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀：7890A/5975C型，美國Agilent Technologies公司。

1.2方法

1.2.1色譜條件RXi-5sil MS (60 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣：He，進(jìn)樣口溫度：250 ℃，進(jìn)樣量：1.0 μL，分流比：10∶1，柱流速：1.0 mL/min，溶劑延遲6 min。程序升溫過程：初始溫度60 ℃，保持6 min；以3 ℃/min速率升溫至180 ℃；再以10 ℃/min速率升溫至230 ℃，保持10 min。

1.2.2質(zhì)譜條件電離方式：EI，電離能量：70 eV，離子源溫度：230 ℃；四級桿溫度：150 ℃；輔助線溫度：280 ℃，采集方式：全掃描模式，掃描范圍(m/z)：40～450，譜庫：Nist11。

1.2.3樣品的預(yù)處理準(zhǔn)確稱取香葉油樣品0.20 g，用混合溶劑(V甲醇∶V二氯甲烷=1∶4)將其定容至10 mL，進(jìn)GC/MS前需將樣品用0.45 μm有機相濾膜過濾，按照1.2.1和1.2.2的條件進(jìn)行檢測。

1.2.4正構(gòu)烷烴溶液配制及測定準(zhǔn)確稱取一定量正構(gòu)烷烴(C7～C30)標(biāo)準(zhǔn)品，用正己烷稀釋(w=5%)，按照1.2.1和1.2.2的條件分析，測定各正構(gòu)烷烴的保留時間。

1.2.5定性定量分析方法香葉油樣品經(jīng)過GC/MS分析后，通過Nist11質(zhì)譜庫進(jìn)行自動檢索，然后將香葉油中各成分保留時間及正構(gòu)烷烴保留時間導(dǎo)入自我開發(fā)的保留指數(shù)軟件，自動求出各成分保留指數(shù)，同時，將求出的保留指數(shù)與英文版精油數(shù)據(jù)庫(ESO 2010版)中保留指數(shù)進(jìn)行對比(兩者保留指數(shù)值可以接受誤差≤3%)，對香葉油中成分進(jìn)行定性，最后，利用峰面積歸一化對其成分進(jìn)行定量。

2　結(jié)果與討論

2.1香葉油香味成分分析

香葉油GC/MS譜圖見圖1，定性及定量結(jié)果見表1。

表1　GC/MS 方法對香葉油香味成分的定性結(jié)果?

續(xù)表1

化合物類型名稱保留時間/min相似度峰面積百分含量/%保留指數(shù)計算值引用值烷烯烴類β-波旁烯37.81981.66813941391β-石竹烯39.40981.46714311427去氫白菖蒲烯43.56990.87415311531β-蓽澄茄烯37.38950.75213851390α-依蘭油烯42.57910.68715061501α-蒎烯14.89990.561938940α-欖香烯40.56980.55614581492β-愈創(chuàng)木烯40.18970.53714501490δ-杜松烯43.22950.41515231524α-蛇麻烯40.90990.37114671461β-杜松烯41.48990.33014801501α-芹子烯42.06960.29014941493別香橙烯41.10930.28014711471α-蓽澄茄烯36.00920.27313541355(E)-β-羅勒烯20.75900.26110481049檸檬烯19.96990.20410331033γ-依蘭油烯40.37990.20114541478γ-杜松烯42.77950.09115111515月桂烯17.69980.084991991α-古蕓香烯38.79980.08214171412α-松油烯18.13990.0619991019α-杜松烯44.15950.05515461537α-水芹烯18.70910.04110101006γ-芹子烯39.90990.03414431465其它玫瑰醚24.29991.77711141115大根香葉烯D41.96990.71214921485石竹烯氧化物46.13960.33915951594對傘花烴19.68930.145102810252,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫吡喃16.75920.123973964

?保留指數(shù)(計算值)由自我開發(fā)的保留指數(shù)軟件計算而得，保留指數(shù)(引用值)采用文獻(xiàn)[15]的數(shù)據(jù)；醇類、醛類、酮類、酯類、烷烯烴類、其它類化合物峰面積含量分別為47.193%，0.450%，7.267%，17.623%，10.176%，3.056%。

圖1　香葉油氣相色譜/質(zhì)譜總離子流色譜圖

利用GC/MS法結(jié)合保留指數(shù)輔助定性香葉油中61個化合物，占其化學(xué)成分86.217%，其中醇類14個，醛類1個，酮類5個，酯類12個，烷烯烴類24個，其它化合物5個。主要化學(xué)成分(含量大于1%)：香茅醇、香葉醇、β-桉葉油醇、甲酸香茅酯、芳樟醇、薄荷酮、甲酸香葉酯、異薄荷酮、惕各酸香葉酯、玫瑰醚、β-波旁烯、丁酸香葉酯、β-石竹烯。分析結(jié)果與國內(nèi)外報道[9-13]相比，香葉油中主要成分相似，其中香茅醇、香葉醇含量最高，但具體含量存在差異，這可能與原料品種、產(chǎn)地等因素有關(guān)。另外，本試驗采用GC/MS結(jié)合保留指數(shù)輔助定性香葉油中同系物及同分異構(gòu)體，提高了定性準(zhǔn)確性，克服了僅憑GC/MS定性不足。

2.2香葉油的香氣評價

香葉油具有如玫瑰和香葉醇所特有的甜香氣以及薄荷氣息，蜜甜，微清，香氣穩(wěn)定持久，有苦味。廣泛用于調(diào)配香水、香皂、化妝品等日化產(chǎn)品香精中，也可少量用于食用、煙用香精中。從分析結(jié)果可以看出，香葉油成分復(fù)雜，其中各種化學(xué)成分對其香味貢獻(xiàn)不同，因此，評價其成分香味特征，分析其主要致香成分，為其應(yīng)用及品控提供可靠依據(jù)。分析結(jié)果見表2。

從香氣評價結(jié)果可以看出：香茅醇、香葉醇、甲酸香茅酯、甲酸香葉酯、惕各酸香葉酯、丁酸香葉酯、玫瑰醚等使具有如玫瑰和香葉醇所特有的甜香氣，薄荷酮、異薄荷酮等使其有薄荷氣息，微清，有苦味。玫瑰香、甜香、薄荷香等構(gòu)成了香葉油特征香氣。

表2　香氣評價

2.3保留指數(shù)在定性鑒定中的應(yīng)用

選取香葉油中薄荷酮、氧化芳樟醇5(呋喃型)兩種化合物為例，經(jīng)質(zhì)譜檢索，保留指數(shù)輔助定性，能夠準(zhǔn)確將其不同的構(gòu)型區(qū)分。表3列舉了保留指數(shù)用于薄荷酮、氧化芳樟醇5(呋喃型)定性鑒定實例。

本試驗對香葉油中61種化學(xué)成分定性過程中，僅利用質(zhì)譜定性，其中很多同分異構(gòu)體及同系物很難確定其構(gòu)型，如表3所示，薄荷酮、氧化芳樟醇5(呋喃型)過質(zhì)譜檢索，其中異薄荷、薄荷酮兩者相似度分別為98、97，(Z)-氧化芳樟醇5(呋喃型)、(E)-氧化芳樟醇5(呋喃型)兩者相似度為99、98，無法準(zhǔn)確的判斷，而結(jié)合保留指數(shù)，可確認(rèn)為異薄荷酮、(Z)-氧化芳樟醇5(呋喃型)。因此，在天然香原料成分定性過程中，保留指數(shù)可以作為一種輔助手段用于定性。

3　結(jié)論

天然香原料中因其成分復(fù)雜，為了盡可能讓各個成分在?保留指數(shù)(計算值)由自我開發(fā)的保留指數(shù)軟件計算而得，保留指數(shù)(引用值)采用文獻(xiàn)[15]的數(shù)據(jù)。

表3保留指數(shù)在香葉油香味成分鑒定中的應(yīng)用實例?

Table 3Application instance of using retention index for identifing aroma components in geranium oil

待確認(rèn)化合物相似度質(zhì)譜庫檢索保留指數(shù)引用值實測值確認(rèn)化合物薄荷酮9897異薄荷酮薄荷酮116511701162異薄荷酮氧化芳樟醇5(呋喃型)9998(Z)-氧化芳樟醇5(呋喃型)(E)-氧化芳樟醇5(呋喃型)107710921074(Z)-氧化芳樟醇5(呋喃型)

色譜圖上實現(xiàn)基線分離，本試驗通過優(yōu)化色譜條件(不同色譜柱、不同程序升溫條件)，實現(xiàn)了香葉油中各成分基線分離。采用GC/MS結(jié)合保留指數(shù)對香葉油中成分進(jìn)行定性分析，減少了定性過程中錯判及誤判，提高了定性的準(zhǔn)確性。

利用GC/MS對香葉油中成分進(jìn)行了分析，通過質(zhì)譜庫自動檢索和人工解譜，輔助保留指數(shù)比對，最終確定了香葉油中61個化合物，占其化學(xué)成分86.217%。采用保留指數(shù)來鑒別天然香原料中同系物及同分異構(gòu)體，提高了對其成分定性準(zhǔn)確性。通過香氣分析，確定了香葉油關(guān)鍵致香成分：香茅醇、香葉醇、甲酸香茅酯、薄荷酮、甲酸香葉酯、異薄荷酮、惕各酸香葉酯、玫瑰醚、丁酸香葉酯等，通過上述研究實現(xiàn)了對香葉油中香味成分的準(zhǔn)確定性，不足在于未對其香味成分進(jìn)行準(zhǔn)確定量，該研究結(jié)果為香葉油產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用提供了理論據(jù)。

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Analysis of aroma components ingeranium oil by GC/MS combined with retention index

LI Yuan-dongLIXian-yiDUANYan-qingLIUXiu-mingDANGLI-zhiHUANGLi-bin

(TechnologyCenter,ChinaTobaccoYunnanIndustrialCo.,LTD,Kunming,Yunnan650202,China)

The aroma components of geranium oil were analyzed by GC/MS, and the peak area normalization method was used to calculate the relative content of each component. With the mass spectrometry library search, 61 compounds which account for 86.217% in the aroma components of geranium, were identified by using reference literature retention index. The cis(trans)-isomers were confirmed by using retention index, and the accuracy of compound qualitative analysis in natural flavor was improved. The aroma of the key aroma compositions of the geranium oil (Citronellol, Geraniol, Citronellyl formate, Menthone, Geranyl formate, Isomenthone, Geranyl tiglate, Rose oxide, Geranyl butyrate, et al) was determined.

geranium oil; GC/MS; aroma components; retention index

云南省科技廳項目(編號：2015BA006)；中國煙草總公司科技項目(編號：110201402040)

李源棟，男，云南中煙技術(shù)中心助理工程師，碩士。

黃立斌(1974—)，男，云南中煙技術(shù)中心工程師。

E-mail：hxydd@163.com

2016-01-29

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.08.007