柑橘花不同部位香氣成分的測(cè)定及主成分分析

李福香明 建,2敖 淼李富華,2曾凱芳,2

LI Fu-xiang1 MING Jian1,2 AO Miao1 LI Fu-hua1,2 ZENG Kai-fang1,2

(1. 西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2. 西南大學(xué)食品貯藏與物流研究中心，重慶 400715)

(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Research Center of Food Storage & Logistics, Southwest University, Chongqing 400715, China)

食用花卉營(yíng)養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、維生素及微量元素，具有清熱解毒、增強(qiáng)免疫力、美容養(yǎng)顏等多種生理功能[1-2]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)可食用的花卉約97個(gè)科，100多個(gè)屬，180多種[3-4]。柑橘花作為一種傳統(tǒng)食用花卉，其香味輕淡、纖巧、清新，具有催眠、安撫調(diào)節(jié)情緒作用，越來(lái)越受到人們的青睞。柑橘花中有70%～80%為雄蕊退化的不育花和畸形花，作為藥用，具有順氣提神、緩解疲勞之功效[5-6]。袁果等[7]采用水蒸氣蒸餾與氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析了臍橙花精油的化學(xué)成分，然而關(guān)于柑橘花天然花香成分尚未見(jiàn)報(bào)道。明確柑橘花天然花香成分，是開(kāi)發(fā)柑橘花香精、香水等產(chǎn)品的前提。頂空-固相微萃取是一種簡(jiǎn)便、快速、破壞程度小的揮發(fā)性成分提取技術(shù)[8]，已廣泛用于白蘭花[9]、茉莉花[10-11]、雪菊[12]、臘梅[13]等鮮花的香氣成分提取。

本研究擬選取柑橘品種北碚447號(hào)錦橙花為原料，采用頂空-固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，分析柑橘花不同部位(花瓣、花托、雄蕊、雌蕊)的香氣成分。旨在全面分析柑橘花的香氣成分，為柑橘花香模擬及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

柑橘花樣品：北碚447號(hào)錦橙花，2017年4月10日采摘于重慶市北碚區(qū)歇馬鎮(zhèn)縉云山柑橘園。

1.2 儀器與設(shè)備

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：GC-MS 2010型，配有電子電離源及GC-MS solution 2.50工作站，日本島津公司；

固相微萃取裝置：Supelco 57330-U型，配有50/30 μm DVB/CAR/PDMS，長(zhǎng)度2 cm的萃取頭， 美國(guó) Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理 集北碚錦橙447未完全開(kāi)放的花蕾，將柑橘花樣品的花瓣、花托、雌蕊、雄蕊分離并單獨(dú)分裝，立即檢測(cè)。

1.3.2 頂空-固相微萃取 取1 g樣品，置于25 mL頂空-固相微萃取專用樣品瓶中，于4 ℃冰箱冷卻30 min，加入3 mL 純水，于高速分散器中均質(zhì)3 min，加入1.08 g NaCl固體(使溶液形成NaCl飽和溶液)，用聚四氟乙烯隔墊密封，在40 ℃水浴中平衡15 min。將萃取頭通過(guò)聚四氟乙烯隔墊插入樣品瓶中，頂空吸附50 min?？s回纖維頭后從樣品瓶中拔出萃取頭，將萃取頭插入GC-MS進(jìn)樣口，250 ℃解吸5 min，同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。

1.3.3 GC-MS分析

(1) 色譜條件：DB-5MS石英毛細(xì)色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；柱箱溫度40 ℃；進(jìn)樣口溫度250 ℃；升溫程序?yàn)槌跏贾鶞?0 ℃保持3 min，以3 ℃/min升至70 ℃保持5 min，以3 ℃/min升至160 ℃保持5 min，以8 ℃/min升至220 ℃保持3 min；進(jìn)樣方式為不分流；載氣為高純He(99.999%)；流速0.8 mL/min。

(2) 質(zhì)譜條件：電子電離源；檢測(cè)器電壓830 eV；離子源溫度230 ℃；接口溫度250 ℃；數(shù)據(jù)采集方式Scan；掃描速率769 u/s；掃描范圍m/z40～400。

1.3.4 揮發(fā)性成分的定性定量分析

(1) 定性分析：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，在軟件所配置的NIST05和NIST05s譜庫(kù)中自動(dòng)檢索，并結(jié)合試驗(yàn)測(cè)定保留指數(shù)及相關(guān)文獻(xiàn)共同確定，本研究只分析匹配度>75%的組分。

(2) 定量分析：采用面積歸一化法進(jìn)行相對(duì)含量的確定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0對(duì)柑橘花香氣成分進(jìn)行主成分分析(principal component analysis, PCA)，以相對(duì)百分含量為響應(yīng)變量對(duì)柑橘花香氣成分進(jìn)行PCA分析，其中變量為4(部位)×26(香氣成分)。通過(guò)PCA降維所得載荷圖和不同部位的樣品得分圖，分析柑橘花主要香氣成分及不同部位香氣成分的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 柑橘花的香氣成分分析

圖1為頂空-固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)柑橘花香氣成分進(jìn)行提取和分析的GC-MS色譜圖。采用峰面積歸一化法對(duì)各組分進(jìn)行定性定量分析，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，從柑橘花的花瓣、花托、雌蕊、雄蕊的香氣成分中共檢測(cè)出26種化合物，包括14種烴類、5種醛類、6種醇類、1種芳香族類。其中，花瓣香氣的主要成分為芳樟醇(25.01%)、檜烯(21.64%)、檸檬烯(11.61%)，其次為β-月桂烯、α-羅勒烯、吲哚、α-松油醇、順-β-金合歡烯等；花托香氣的主要成分為檜烯(33.99%)、芳樟醇(14.15%)、檸檬烯(11.64%)，其次為α-羅勒烯、β-月桂烯、順-β-金合歡烯、α-側(cè)柏烯、β-蒎烯等；雌蕊香氣的主要成分為檸檬烯(32.33%)、檜烯(26.62%)、芳樟醇(15.12%)，其次為α-羅勒烯(7.1%)、β-月桂烯(4.23%)等；雄蕊香氣的主要成分為芳樟醇(55.79%)，其次為吲哚、反式-2-己烯醛、檜烯、橙花叔醇、己醛、β-月桂烯、1-己醇等。由此可知，花瓣、花托、雌蕊以較高的芳樟醇、檜烯、檸檬烯、β-月桂烯、α-羅勒烯為主，而雄蕊除了較高含量的芳樟醇外，主要以檜烯、橙花叔醇、β-月桂烯為主。

圖1 柑橘香氣成分的GC-MS色譜圖

Figure 1 GC-MS chromatogram of aroma compounds in flowers ofCitrusreticulataBlanco

2.2 柑橘花香氣成分統(tǒng)計(jì)分析

由圖2可知，柑橘花的香氣成分以烴類和醇類物質(zhì)為主。其中，烴類是花瓣、花托和雌蕊香氣成分中含量最高、種類最多的物質(zhì)，分別占總香氣成分的57.40%，78.46%，77.22%，而雄蕊香氣成分中含量最高的物質(zhì)是醇類(64.44%)。

結(jié)合表1可知，烴類化合物含量、種類豐富，是構(gòu)成柑橘花香氣成分的主要物質(zhì)。含量較高的檜烯、α-羅勒烯使柑橘花具有新鮮柑橘的香氣[13-14]，檸檬烯具有檸檬香[15]，這些物質(zhì)可能代表了柑橘花香氣的頭香成分，主要存在于花瓣和花托中。醇類化合物具有溫和的調(diào)和性，大多具有清新、淡甜的氣味且兼具擴(kuò)散性好等特點(diǎn)。柑橘花中含量較高的芳樟醇，兼具玫瑰木的木青香氣息和鈴蘭、紫丁香的花香，香氣輕揚(yáng)柔和，但留香能力較差[13]，其主要存在于雄蕊中。這些香韻多的醇類物質(zhì)間相互協(xié)調(diào)，使得柑橘花香氣濃郁、清新甜美，令人愉快。另外，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，賦予柑橘花清甜持久感覺(jué)的香茅醛主要存在于花瓣中[13,28]。檢測(cè)到的芳香族類化合物吲哚，主要存在于花瓣和雄蕊中，其留香能力強(qiáng)的濁香，可能是柑橘花后段香氣的主要物質(zhì)。

2.3 柑橘花香氣成分主成分分析

圖3、4分別為柑橘花香氣成分的載荷圖和不同部位樣品的得分圖。由圖3可知，提取的前2個(gè)主成分可以解釋88.77%的總變異，其中第1主成分可以解釋65.20%的總變異。γ-松油烯、β-蒎烯、β-石竹烯、檜烯、順-β-金合歡烯、α-側(cè)柏烯、β-月桂烯、α-松油烯、α-金合歡烯與主成分1有很大的正相關(guān)，反式-2-己烯醛、橙花叔醇、芳樟醇、1-己醇、順-2-己烯-1-醇、己醛、吲哚與主成分1有很大負(fù)相關(guān)；結(jié)合圖4知，花托與主成分1有很高的正相關(guān)，雄蕊與主成分1有很大負(fù)相關(guān)，可以反映出柑橘花花托與雄蕊2個(gè)部位香氣差異程度較大。這表明檜烯、檸檬烯、α-側(cè)柏烯、β-月桂烯、順-β-金合歡烯為主的烯烴類是導(dǎo)致花托與雄蕊香氣成分差異較大的物質(zhì)。香茅醛、反式—檸檬醛、4-萜烯醇、α-松油醇、異松油烯、β-月桂烯、α-松油烯、α-金合歡烯與主成分2有很大正相關(guān)，2-己烯醛、檸檬烯、α-羅勒烯與主成分2有很大負(fù)相關(guān)；結(jié)合圖4，花瓣與主成分2有很大正相關(guān)，雌蕊與主成分2有很大負(fù)相關(guān)，表明柑橘花花瓣與雌蕊2個(gè)部位香氣差異程度較大。這表明香茅醛、反式—檸檬醛、4-萜烯醇、α-松油醇為主的醛醇類是導(dǎo)致花瓣與雌蕊香氣成分差異較大的物質(zhì)。

表1 柑橘花揮發(fā)性成分的鑒定結(jié)果

圖2 柑橘花香氣類物質(zhì)比較

圖3 柑橘花香氣成分的載荷圖

圖4 柑橘花不同部位樣品香氣成分得分圖

3 結(jié)論

通過(guò)SPME-GC-MS技術(shù)對(duì)柑橘花4個(gè)部位(花瓣、花托、雄蕊、雌蕊)的香氣成分進(jìn)行分析，共鑒定出26種成分，主要由烴類和醇類物質(zhì)組成，使柑橘花呈現(xiàn)獨(dú)特的香氣。其中烴類以檜烯、檸檬烯為主，是花瓣、花托、雌蕊中的主要香氣成分；而醇類以芳樟醇為主，是雄蕊的主要香氣成分。主成分分析表明，柑橘花4個(gè)部位香氣成分差異程度較大，其中，檜烯、檸檬烯、α-側(cè)柏烯、β-月桂烯、順-β-金合歡烯為主的烯烴類是導(dǎo)致花托與雄蕊香氣成分差異較大的物質(zhì)，香茅醛、反式-檸檬醛、4-萜烯醇、α-松油醇為主的醛醇類是導(dǎo)致花瓣與雌蕊香氣成分差異較大的物質(zhì)。但關(guān)于柑橘花香氣物質(zhì)中的特征呈香物質(zhì)和活性香氣物質(zhì)還有待進(jìn)一步研究。