基于保留指數(shù)的GC－TOF／MS分析肉桂皮油中香味成分

宋建紅，徐楊斌，張小輝，馬亞，王凱，李智宇，冒德壽＊

（1.省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點(diǎn)實驗室，昆明 650093；2.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，昆明 650231；3.貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司遵義卷煙廠，貴州遵義 563000；4.昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，昆明 650500）

基于保留指數(shù)的GC－TOF／MS分析肉桂皮油中香味成分

宋建紅1，4，徐楊斌3，張小輝1，馬亞3，王凱2，李智宇2，冒德壽2＊

（1.省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點(diǎn)實驗室，昆明 650093；2.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，昆明 650231；3.貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司遵義卷煙廠，貴州遵義 563000；4.昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，昆明 650500）

為分析比較錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油中香味成分，采用氣相色譜－飛行時間質(zhì)譜法進(jìn)行化合物鑒定分析，并用峰面積歸一化法計算各成分的相對含量。通過質(zhì)譜庫檢索，結(jié)合保留指數(shù)比對，從錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油中分別鑒定出54，56個香味成分，分別占總峰面積的95.91%和95.76%。結(jié)果表明：錫蘭肉桂皮油的主要成分為（E）－肉桂醛（73.00%）、丁香酚（5.15%）、乙酸肉桂酯（3.21%）、β－石竹烯（3.09%）、芳樟醇（2.10%）、苯甲酸芐酯（1.03%）等；中國肉桂皮油的主要成分為（E）－肉桂醛（63.39%）、β－石竹烯（15.16%）、2－甲氧基肉桂醛（9.28%）、乙酸肉桂酯（2.82%）等；錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油中香味成分的組成和含量上存在一定的差異。

肉桂皮油；氣相色譜；飛行時間質(zhì)譜；保留指數(shù)；香味成分

肉桂，屬樟科的一種常綠喬木植物，為一種食用香料或中藥材，其品種有中國肉桂、清化肉桂和錫蘭肉桂。中國肉桂主產(chǎn)于廣東、廣西等地，而錫蘭肉桂主產(chǎn)于斯里蘭卡、印度、馬耳加什、馬來西亞、毛里求斯等熱帶國家和地區(qū)。錫蘭肉桂皮油由錫蘭肉桂的灌木干幼枝的內(nèi)樹皮經(jīng)粉碎后再水蒸氣蒸餾而得，為淺黃色至深褐色液體，具有強(qiáng)烈的辛香、藥草香，略有苯酚的氣味。中國肉桂皮油是將肉桂皮粉碎后再水蒸氣蒸餾而得，為紅棕色或紫紅色的液體，具有強(qiáng)烈的辛香、輕微的藥草香。肉桂皮油主要用于焙烤食品、糖果和酒類，也可作為矯味劑，具有藥理作用［1，2］。

目前，國內(nèi)外對肉桂皮油的研究主要包括化學(xué)成分的分析［3－5］、肉桂皮油的提取工藝［6－9］、肉桂中的黃酮類化合物研究［10］、醫(yī)藥方面［11，12］等，而對錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油的香味成分的比較分析還未見報道。本實驗采用GC－TOF／MS法建立錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油的指紋圖譜，通過質(zhì)譜庫檢索和匹配度定性，并結(jié)合保留指數(shù)驗證，較為準(zhǔn)確地分析了錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油中香味成分，也比較了兩者的組成及含量上的差異，為肉桂皮油的開發(fā)和使用提供了實驗數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油：市售；二氯甲烷、甲醇、正己烷：均為色譜純，購自Sigma－Aidrich公司；正構(gòu)烷烴C7～C30標(biāo)準(zhǔn)品：購自Sigma－Aidrich公司。

Selectable Pegasus 4DGC－TOF／MS氣相色譜／飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國LECO公司。

1.2 色譜條件

RXi－5sil MS毛細(xì)管色譜柱（60m×0.25mm× 0.25μm），載氣為氦氣（純度≥99.999%），載氣流量：1.0mL／min（恒流模式）。升溫程序：初始溫度100℃，以3℃／min的速率升溫至220℃，停留10min。進(jìn)樣量：1.0μL，進(jìn)樣口溫度：250℃，分流比：10∶1，溶劑延遲：450s。

1.3 質(zhì)譜條件

電離方式：EI，電離能量：70eV，離子源溫度：200℃，質(zhì)量掃描范圍（m／z）：40～450，質(zhì)譜檢索圖庫：NIST 08譜庫、Wiley 9N譜庫和實驗室自建質(zhì)譜庫。

1.4 樣品前處理

稱取錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油各0.40g，分別用CH3OH∶CH2Cl2（1∶4）混合溶液定容至5mL；所有樣品在進(jìn)樣前均使用0.45μm有機(jī)相濾膜進(jìn)行過濾，在GC－TOF／MS儀器工作狀態(tài)正常的情況下進(jìn)行測定。

1.5 保留指數(shù)測定

用正己烷將正構(gòu)烷烴C7～C30標(biāo)準(zhǔn)品稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的溶液，在與樣品分析相同的色譜條件下，進(jìn)行正構(gòu)烷烴C7～C30標(biāo)準(zhǔn)品的色譜分析，測得保留時間，計算保留指數(shù)。計算公式為RI＝100n＋100［n－（n－1）］·（t－tn－1）／（tn－tn－1）。n－1，n為正構(gòu)烷烴相鄰2個碳原子數(shù)，t為組分的保留時間，tn－1＜t＜tn。

1.6 定性方法

通過質(zhì)譜庫自動檢索，扣除溶劑殘留和柱流失后，比對ESO精油數(shù)據(jù)庫的保留指數(shù)和Allured Business Media書中的保留指數(shù)后對化合物進(jìn)行定性，并以面積歸一化法確定錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油中香味成分的相對百分比含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 肉桂皮油中香味成分定性結(jié)果

經(jīng)GC－TOF／MS分析檢測，得到錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油中香味成分的總離子流色譜圖，見圖1。

圖1 錫蘭肉桂皮油（A）和中國肉桂皮油（B）香味成分總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of flavor components in Ceylon cinnamon bark oil（A）and Chinese cinnamon bark oil（B）

采用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫檢索和匹配度定性，并結(jié)合保留指數(shù)驗證，對錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油進(jìn)行了香味成分的分析，鑒定結(jié)果見表1。

表1 肉桂皮油中香味成分Table 1 The flavor components in cinnamon bark oil

續(xù) 表

由表1可知，錫蘭肉桂皮油中檢出54個香味成分，占其總峰面積的95.91%，其中，烷烯烴類26個，醛類10個，酯類7個，醇類4個，酮類4個，酚類2個，其他類1個；主要成分為（E）－肉桂醛（73.00%）、丁香酚（5.15%）、乙酸肉桂酯（3.21%）、β－石竹烯（3.09%）、芳樟醇（2.10%）、苯甲酸芐酯（1.03%）等。中國肉桂皮油中檢出56個香味成分，占其總峰面積的95.76%，其中，烷烯烴類19個，酯類10個，醇類7個，醛類10個，酮類5個，酚類3個，酸類1個，其他類1個；主要成分為（E）－肉桂醛（63.39%）、β－石竹烯（15.16%）、2－甲氧基肉桂醛（9.28%）、乙酸肉桂酯（2.82%）等。通過對錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油中香味成分的比較分析可知：錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油中香味成分的組成和含量上存在明顯的差異；兩者共有成分29個；錫蘭肉桂皮油中β－石竹烯、2－甲氧基肉桂醛的含量遠(yuǎn)低于中國肉桂皮油；而錫蘭肉桂皮油中（E）－肉桂醛、苯甲酸芐酯的含量高于中國肉桂皮油。

2.2 質(zhì)譜庫檢索和匹配度定性

通過質(zhì)譜庫檢索對未知化合物進(jìn)行定性，將檢索到幾個可能的化合物，并以匹配度大小順序排列出這些化合物的英文名稱、CAS號、分子式、分子量等。依據(jù)匹配度大小、分子離子準(zhǔn)確質(zhì)量差異、碎片離子準(zhǔn)確質(zhì)量差異等，對未知化合物進(jìn)行定性是目前較為常用的定性方法。由表1可知，77號化合物在質(zhì)譜庫檢索后，給出一系列的檢索結(jié)果，其中，匹配度較高的3種化合物分別是2－十一酮（C11H22O）、2－十五酮（C15H30O）和2－十四酮（C14H28O），相似度依次為834，821，809，經(jīng)計算，2－十一酮、2－十五酮、2－十四酮的準(zhǔn)確分子量分別為170.29，226.40，212.37，在未知化合物的質(zhì)譜圖中有微弱的226.4的分子離子峰，并結(jié)合未知化合物和2－十五酮的質(zhì)譜圖中各種碎片離子分布情況，可確定該化合物為2－十五酮。

2.3 保留指數(shù)在定性分析中的應(yīng)用

保留指數(shù)表示物質(zhì)在固定液上的保留值行為，具有重現(xiàn)性好、溫度系數(shù)小及標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一等優(yōu)點(diǎn)，是國際上對天然產(chǎn)物常用的定性方法。而天然香料中香味成分較為復(fù)雜，在質(zhì)譜庫檢索時往往會出現(xiàn)一個峰與幾種物質(zhì)相匹配的現(xiàn)象，尤其是同系物或同分異構(gòu)體，它們的結(jié)構(gòu)較為相似，質(zhì)譜圖中碎片離子峰也差別不大，如果僅靠質(zhì)譜庫檢索和匹配度定性來確定化合物，有可能出現(xiàn)定性錯誤或誤判。因此，本研究采用比較穩(wěn)定的保留指數(shù)來確定化合物結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合質(zhì)譜庫檢索和匹配度定性，使化合物定性結(jié)果更為準(zhǔn)確。需確認(rèn)的化合物為2－十一酮，計算機(jī)質(zhì)譜檢索為2－十一酮（匹配度為834）、2－十五酮（匹配度為821）和2－十四酮（匹配度為809），僅根據(jù)質(zhì)譜庫檢索結(jié)果很難確定該未知化合物，通過比對保留指數(shù)［14］可知：2－十一酮、2－十五酮和2－十四酮3種化合物的保留指數(shù)文獻(xiàn)值分別為1293，1697和1578，與Pegasus 4D工作站計算的實測保留指數(shù)（1700）比較，很容易確定該化合物為2－十五酮，見表2。此外，苯乙烯、檸檬烯、γ－松油烯、乙酸苯丙酯、β－欖香烯、大根香葉烯D等化合物的定性同樣需經(jīng)保留指數(shù)輔助方可確認(rèn)。利用保留指數(shù)定性是一種很有效的定性方法，該法適用于復(fù)雜天然香料中香味成分的定性。

表2 保留指數(shù)在香味成分鑒定中的應(yīng)用實例Table 2 Application examples of using retention index for identification of flavor components

2.4 主要成分的香氣分析

錫蘭肉桂皮油是淺黃色至深褐色液體，具有強(qiáng)烈的辛香、藥草香，略有苯酚的氣味。中國肉桂皮油是紅棕色或紫紅色的液體，具有強(qiáng)烈的辛香、輕微的藥草香。對肉桂皮油中主要成分的香氣進(jìn)行了評價，結(jié)果如下：（E）－肉桂醛具有辛香、膏香、肉桂香和甜味；乙酸肉桂酯具有膏甜香、水果香和花香，略有辛香；乙酸苯乙酯具有果甜香、玫瑰香、蜂蜜香、花香味和蜂蜜味；2－甲氧基肉桂醛具有肉桂的辛甜味、桂皮香，有溫暖感；β－石竹烯具有干木香、辛香和微弱的木香味，略有苦味；丁香酚具有強(qiáng)烈的辛香，有刺鼻的氣味、煙熏味、丁香香味；芳樟醇具有花香、木香、微弱的柑橘香和花甜香味。

3 結(jié)論

利用GC－TOF／MS建立了肉桂皮油的指紋圖譜，通過質(zhì)譜庫檢索和匹配度定性，并結(jié)合保留指數(shù)驗證，分析了錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油中的香味成分，其中，從錫蘭肉桂皮油中檢出54個香味成分，從中國肉桂皮油中檢出56個香味成分，兩者共有成分29個，且錫蘭肉桂皮油和中國肉桂皮油中香味成分的組成和含量存在明顯的差異，該研究為肉桂皮油的開發(fā)與應(yīng)用提供了參考。

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Analysis of Flavor Components in Cinnamon Bark Oil by GC－TOF／MS Based on Retention Index

SONG Jian－h(huán)ong1，4，XU Yang－bin3，ZHANG Xiao－h(huán)ui1，MA Ya3，WANG Kai2，LI Zhi－yu2，MAO De－shou2＊
（1.National Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization，Kunming 650093，China；2.Research and Development Center，China Tobacco Yunnan Industrial Co.，Ltd.，Kunming 650231，China；3.Zunyi Cigarette Factory，China Tobacco Guizhou Industrial Co.，Ltd.，Zunyi 563000，China；4.College of Chemical Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650500，China）

The flavor components of Ceylon cinnamon bark oil and Chinese cinnamon bark oil are analyzed by gas chromatography－time－of－flight mass spectrometry，and the peak area normalization method is used to calculate the relative content of each component.With the mass spectrometry librarysearch，54，56flavor components are identified by using retention index from Ceylon cinnamon bark oil and Chinese cinnamon bark oil，representing 95.91%and 95.76%of the total flavor components.（E）－cinnamyl aldehyde（73.00%），eugenol（5.15%），cinnamyl acetate（3.21%），trans－caryophyllene（3.09%），linalool（2.10%），benzyl benzoate（1.03%）are the main components in Ceylon cinnamon bark oil.（E）－cinnamyl aldehyde（63.39%），trans－caryophyllene（15.16%），2－methoxy cinnamaldehyde（9.28%），cinnamyl acetate（2.82%）are the main components in Chinese cinnamon bark oil.There are certain differences in the composition and content of volatile components between Ceylon cinnamon bark oil and Chinese cinnamon bark oil.

cinnamon bark oil；gas chromatography；time－of－flight mass spectrometry；retention index；flavor components

TS201.2

A

10.3969／j.issn.1000－9973.2017.04.031

1000－9973（2017）04－0136－05

2016－10－15 ＊通訊作者

2015年云南省重點(diǎn)新產(chǎn)品開發(fā)計劃項目（2015BA006）；中國煙草總公司科技項目（110201402040）

宋建紅（1990－），女，山東菏澤人，碩士，主要從事生物柴油、煙用香精香料的分析研究；

冒德壽（1975－），男，高級工程師，碩士，主要從事煙用香精香料的研究。