不同成熟期西瓜揮發(fā)性物質(zhì)成分的GC-MS分析

黃沁怡 秦琰琪 周鋒瑜

（1.江蘇省啟東市綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心，江蘇 啟東 226200；2.江蘇省徐州市沛縣經(jīng)濟(jì)作物栽培技術(shù)指導(dǎo)站，江蘇 徐州 221600）

西瓜屬葫蘆科西瓜屬一年生蔓性草本植物。西瓜果瓤脆嫩，味甜多汁，含有豐富的礦物鹽和多種維生素，清熱解暑，是人們夏季消暑的主要果品。固相微萃取（SPME）是在固相萃取技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種微萃取分離技術(shù)，是一種集采樣、萃取、濃縮和進(jìn)樣于一體的無(wú)溶劑樣品微萃取新技術(shù)，在樣品前處理技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛。固相微萃取可方便地與氣相色譜質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用，能夠快速且高效地進(jìn)行樣品的提取、分離和分析，已成功應(yīng)用于揮發(fā)性、半揮發(fā)性物質(zhì)的分析。目前科研工作者已經(jīng)在天然產(chǎn)物分析領(lǐng)域應(yīng)用了SPME-GC-MS聯(lián)用技術(shù)，并取得了一定的進(jìn)展[1]。本文主要采用SPME-GC-MS聯(lián)用技術(shù)測(cè)定未成熟期和成熟期西瓜主要揮發(fā)性成分，研究西瓜成熟前后揮發(fā)性成分的變化，以期指導(dǎo)西瓜適時(shí)采收，為西瓜種質(zhì)的利用及后期生理、遺傳研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用未成熟期和成熟期西瓜作為試驗(yàn)材料。（1）成熟西瓜識(shí)別：表皮手感光滑；用手托瓜，敲打或指彈瓜面時(shí)，發(fā)出砰砰砰的低濁音。（2）未成熟西瓜識(shí)別：表皮手感發(fā)澀；敲打瓜面發(fā)出咚咚咚的堅(jiān)實(shí)音。儀器設(shè)備有Trace MS 2000氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國(guó)Finnigan）、固相微萃取儀、100 μm聚二甲基硅氧烷（PDMS）萃取頭（美國(guó)Supelco）、不銹鋼電熱恒溫水浴鍋GSY-II（北京醫(yī)療設(shè)備廠）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 西瓜揮發(fā)性成分的提取

先將萃取頭在氣相色譜的進(jìn)樣口老化（老化溫度為250℃，老化時(shí)間30 min），然后將整個(gè)西瓜裝入保鮮袋密封，放入恒溫水浴鍋中，用鐵架臺(tái)固定，水浴溫度為35℃；將固相微萃取儀的針頭插入保鮮袋中，并小心地將固相微萃取儀的纖維萃取頭推出（萃取頭避免接觸西瓜和保鮮袋），同時(shí)用鐵架臺(tái)固定固相微萃取裝置；自萃取頭推出后開始計(jì)時(shí)，提取揮發(fā)物2 h，隨后抽回纖維頭，從提取裝置上取下固相微萃取儀，再將萃取頭插入氣相色譜儀進(jìn)樣口，推出纖維頭進(jìn)行熱解析（250℃條件下解析2 min），抽回纖維頭后拔出萃取頭，同時(shí)啟動(dòng)氣質(zhì)聯(lián)用儀采集數(shù)據(jù)。

1.2.2 GC-MS分析條件

（1）氣相色譜條件：色譜柱為HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細(xì)管柱；柱溫采用程序升溫，60℃保留5 min，然后以5℃/min速度升至240℃保持5 min；進(jìn)樣口溫度為250℃；載氣He為體積流量1 mL/min；進(jìn)樣方式為不分流。（2）質(zhì)譜條件：電力方式EI，電子能量70 ev，接口溫度為250℃，離子源溫度為230℃，四極桿溫度為150℃，質(zhì)量掃描范圍為50～300 Da。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

利用NIST02譜庫(kù)對(duì)采集到的質(zhì)譜圖進(jìn)行檢索，確定揮發(fā)性化學(xué)成分，用峰面積歸一法計(jì)算各化學(xué)成分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 未成熟期西瓜的揮發(fā)性成分

從未成熟西瓜的揮發(fā)物中共分離出40個(gè)組分，鑒定了其中24種化合物，占總峰面積93.81%（見(jiàn)表1）。其中，含氮雜環(huán)化合物有1種，為Cycloocta-1，2，3-selenadiazole，6，7-dihydro-，占總峰面積40.86%；醚類有2種，占總峰面積22.28%，主要為二苯硒醚（20.31%）和二苯硫醚（1.97%）；烷烴有11種，占總峰面積17.01%，主要成分為十六烷（9.19%）、十四烷（1.97%）、二十烷（1.35%）、3-甲基十五烷（0.97%）等；酚類有3種，占總峰面積5.7%，主要成分為2，4-二叔丁基苯酚（4.56%）、2，6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚（0.84%）等；酯類有4種，占總峰面積5.1%，主要為鄰苯二甲酸二異丁酯（2.48%）、鄰苯二甲酸二丁酯（1.19%）、苯甲酸（2-乙基）己酯（0.85%）和順丁烯二酸二丁酯（0.58%）；醇類有2種，占總峰面積2.54%，主要為雪松醇（2.01%）和1-十一醇（0.53%）；酮類有1種，為香葉基丙酮，占總峰面積0.32%。

表1 未成熟西瓜與成熟西瓜的揮發(fā)性成分

2.2 成熟期西瓜的揮發(fā)性成分

由表1可知，從成熟西瓜的揮發(fā)物中共分離出36個(gè)組分，鑒定了其中17種化合物，占總峰面積86.89%。在成熟西瓜的揮發(fā)性成分中，酯類有3種，占總峰面積37.72%，主要成分為順丁烯二酸二丁酯（36.51%）、鄰苯二甲酸二丁酯（0.79%）和己二酸二（2-乙基己基）酯（0.42%）；烷烴有6種，占總峰面積29.25%，主要成分為十四烷（19.67%）、十六烷（4.33%）、5-甲基十五烷（2.03%）等；醇類有4種，占總峰面積9.69%，主要成分為4-丁氧基-1-丁醇（7.15%）、雪松醇（1.27%）、2-乙基已醇（0.93%）和1-十一醇（0.34%）；酚類有1種，為2，6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚，占總峰面積5.67%；萜烯類有1種，為雪松烯，占總峰面積3.68%；醛類有1種，為4，8，12-Tetradecatrienal，5，9，13-trimethyl-，占總峰面積0.57%；酸類有1種，為十六烷酸，占總峰面積0.31%。

2.3 未成熟期與成熟期西瓜的揮發(fā)性成分比較

由表1可見(jiàn)，未成熟期與成熟期西瓜的揮發(fā)性成分中均含有烷烴、醇類、酯類、酚類等物質(zhì)，均含有的化合物為十四烷、順丁烯二酸二丁酯、5-甲基十五烷、3-甲基十五烷、十六烷、2，6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚、1-十一醇、雪松醇和鄰苯二甲酸二丁酯，但這些組分的相對(duì)含量存在差異。其中，十四烷和順丁烯二酸二丁酯的相對(duì)含量升幅比較大，分別由未成熟期西瓜的1.97%和0.58%上升到成熟期西瓜的19.67%和36.51%，2，6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚也從0.84%上升到5.67%；十六烷、雪松醇和鄰苯二甲酸二丁酯的相對(duì)含量則有所下降，分別由未成熟期西瓜的9.19%、2.01%和1.19%下降到成熟期西瓜的4.33%、1.27%和0.79%。十四烷和十六烷是活體植物的標(biāo)記化合物[2]，5-甲基十五烷、3-甲基十五烷、1-十一醇、雪松醇、鄰苯二甲酸二丁酯等的相對(duì)含量及所占比例差異不明顯，因此推斷這些成分對(duì)西瓜成熟時(shí)風(fēng)味的形成貢獻(xiàn)不大。順丁烯二酸二丁酯和2，6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚在未成熟期和成熟期西瓜揮發(fā)物中的相對(duì)含量存在極顯著差異，由此推斷其對(duì)西瓜成熟時(shí)風(fēng)味的形成有較大貢獻(xiàn)。

與未成熟期西瓜相比，成熟期西瓜的揮發(fā)性成分中增加了以下幾種成分：2種醇類，為2-乙基已醇（0.93%）和4-丁氧基-1-丁醇（7.15%）；1種萜烯類，為雪松烯（3.68%）；1種醛類，為4，8，12-Tetradecatrienal，5，9，13-trimethyl-（0.57%）；1種酸類，為十六烷酸（0.31%）；2種烷烴，為十二烷（1.07%）和二十七烷（0.9%）。未成熟期西瓜的揮發(fā)性成分中，含氮雜環(huán)化合物和醚類含量較高，而成熟期西瓜沒(méi)有檢測(cè)到這類物質(zhì)。成熟期西瓜揮發(fā)物中酯類、烷烴類和醇類的相對(duì)含量都較未成熟期西瓜有較大提高，酚類種類有所減少，但相對(duì)含量變化不大。

3 結(jié)論與討論

構(gòu)成果實(shí)香氣的物質(zhì)主要有酯類、醇類、醛類和萜烯類等物質(zhì)[3]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，西瓜的揮發(fā)性成分主要有酯類、醇類、烷烴類和酚類物質(zhì)，并含有少量的醛類、酮類和酸類等小分子化合物。不同生育期的西瓜所含揮發(fā)性成分有所變化，共同具有的成分有9種，為十四烷、順丁烯二酸二丁酯、5-甲基十五烷、3-甲基十五烷、十六烷、2，6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚、1-十一醇、雪松醇和鄰苯二甲酸二丁酯。從揮發(fā)性物質(zhì)的構(gòu)成類型看，未成熟期西瓜含氮雜環(huán)化合物和醚類含量較高，而成熟期西瓜沒(méi)有檢測(cè)到這類物質(zhì)；成熟期西瓜的揮發(fā)物中酯類、烷烴類和醇類的相對(duì)含量都較未成熟期西瓜有較大提高，新增了1種萜烯類、酸類和醛類物質(zhì)，酚類的種類有所減少，但相對(duì)含量變化不大；順丁烯二酸二丁酯和2，6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚的相對(duì)含量分別由未成熟期西瓜的0.84%和0.58%上升到成熟期西瓜的36.51%和5.67%；成熟期西瓜的揮發(fā)性成分中含有雪松烯（3.68%）、十六烷酸（0.31%）等芳香物質(zhì)，而未成熟期西瓜未檢測(cè)到。乜蘭春等[4]認(rèn)為，不同蘋果品種成熟和未成熟果實(shí)的揮發(fā)性物質(zhì)不同，在成熟果實(shí)中大量增加的揮發(fā)性物質(zhì)為果實(shí)的主要香氣物質(zhì)。因此，可以初步判斷雪松烯、十六烷酸、順丁烯二酸二丁酯和2，6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚等是成熟西瓜的主要揮發(fā)性風(fēng)味成分。