GC-MS結(jié)合保留指數(shù)分析白檸檬油揮發(fā)性成分

李源棟，劉秀明，夏建軍，李惠天，蔣舉興，王紅霞

（1. 云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南 昆明 650202；2. 紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司，云南 昆明 650202；3. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州 450000）

白檸檬油是由白檸檬的果皮或果實(shí)經(jīng)水蒸氣蒸餾或冷榨而得。其中蒸餾油為無(wú)色至淺黃色液體，具有白檸檬干果的特征香氣；冷榨油為黃色至綠黃色液體，具有強(qiáng)烈的檸蒙特征香氣。白檸檬主產(chǎn)于墨西哥、巴西、美國(guó)、秘魯、古巴、牙買加、多米尼亞、海地、危地馬拉和中國(guó)南方地區(qū)[1]，常用于調(diào)配白檸檬型、可樂型等食用香精、煙草及酒用香精，在化妝品、香皂等日用香精產(chǎn)品中也可應(yīng)用[2]。

保留時(shí)間指數(shù)法是目前使用較為廣泛的分析定性方法，由于白檸檬油中萜類化合物及其衍生物存在一些同分異構(gòu)體，僅用質(zhì)譜庫(kù)檢索和匹配度定性會(huì)出現(xiàn)多種可能性，使化合物定性不準(zhǔn)確，借助保留指數(shù)定性法可提高其定性準(zhǔn)確性[3]。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)檸檬油研究主要集中在精油提取方法、檢測(cè)方法、醫(yī)藥功能等方面[4-6]，而針對(duì)不同提取方法的白檸檬油揮發(fā)性成分分析未見相關(guān)報(bào)道。

本文采用氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）結(jié)合保留時(shí)間指數(shù)法，對(duì)不同提取方法的白檸檬油揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析研究，提高了天然香料中化合物定性的準(zhǔn)確性，對(duì)白檸檬油中主要揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析，為產(chǎn)品開發(fā)和調(diào)香提供了理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

蒸餾及冷榨白檸檬油，西格瑪奧德里奇公司產(chǎn)品；二氯甲烷、甲醇、正己烷，GR級(jí)，均由百靈威科技有限公司提供；正構(gòu)烷烴C7～C30，由Sigma-Aidrich公司提供。

1.1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 7890A/5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀+自動(dòng)進(jìn)樣器（美國(guó)安捷倫科技有限公司）；XA204型電子天平（梅特勒-托利多公司）；10 mL移液器。

1.2 方法

1.2.1 白檸檬油揮發(fā)性成分分析

準(zhǔn)確稱取白檸檬油0.20 g，用甲醇∶二氯甲烷=1∶4（V∶V）混合溶液稀釋至 10 mL，進(jìn)樣前將樣品用0.45滋m有機(jī)相濾膜過(guò)濾，然后直接進(jìn)GC-MS分析。

1.2.1.1 色譜條件

RXi-5silMS石英毛細(xì)管柱（60m×0.25mm，0.25滋m）；載氣：氦氣；流速：1.0 mL/min。升溫程序：初始溫度50℃，保持2 min；以3℃/min的速率升溫至180℃；再以10℃/min的速率升溫至230℃，保持10 min。進(jìn)樣口溫度：250 ℃，進(jìn)樣量：1.0 滋L，分流比：20∶1，溶劑延遲6 min。

1.2.1.2 質(zhì)譜條件

離子源：電轟擊電離（EI）源；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；電離能量：70 eV；傳輸線溫度：280 ℃；掃描范圍：40～450（m/z），質(zhì)譜檢索圖庫(kù)：NIST譜庫(kù)。

1.2.2 定性方法

移取正構(gòu)烷烴C7～C30標(biāo)準(zhǔn)品，用正己烷溶液將其稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的溶液，按照儀器操作條件進(jìn)樣，求出正構(gòu)烷烴C7～C30的保留時(shí)間，為下一步計(jì)算白檸檬油中各成分保留指數(shù)作準(zhǔn)備。

根據(jù)VandenDool和Kratz的線性程序升溫的保留指數(shù)原理，利用自編軟件求得保留指數(shù)值，計(jì)算公式如下：

式中：tx為被分析組分；tn為碳原子數(shù)；tn+1為n和n+1的正構(gòu)烷烴流出峰的保留時(shí)間。

樣品白檸檬油經(jīng)過(guò)GC-MS分析后，利用儀器自帶的NIST質(zhì)譜庫(kù)對(duì)白檸檬油中化學(xué)成分進(jìn)行自動(dòng)檢索，然后通過(guò)自我開發(fā)的保留指數(shù)軟件求出各成分保留指數(shù)，將軟件計(jì)算的保留指數(shù)與ESO精油數(shù)據(jù)庫(kù)中保留指數(shù)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)其進(jìn)行定性。

1.2.3 香氣評(píng)價(jià)

“Flavor-Base 10”作為全球最全的香精香料數(shù)據(jù)庫(kù)，收錄了4 324個(gè)香味化合物，本文利用“Flavor-Base 10”數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)白檸檬油中成分進(jìn)行香氣評(píng)價(jià)。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

樣品白檸檬油經(jīng)過(guò)GC-MS分析后，采用色譜峰面積歸一化法計(jì)算得出各化學(xué)成分相對(duì)百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 白檸檬油揮發(fā)性成分分析

白檸檬油中成分經(jīng)GC-MS檢測(cè)所得到總離子流色譜圖如圖1、2所示，其結(jié)果采用Nist11進(jìn)行檢索后結(jié)合ESO香精保留指數(shù)進(jìn)行對(duì)比對(duì)其定性，利用面積歸一化法[7]計(jì)算得出白檸檬油中各成分相對(duì)百分含量，結(jié)果見表1所示。

表1 GC-MS法對(duì)白檸檬油揮發(fā)性成分的定性分析結(jié)果Table 1 Qualitative analysis results of the volatile components of lime oil by GC-MS

續(xù)表1 GC-MS法對(duì)白檸檬油揮發(fā)性成分的定性分析結(jié)果Continue table 1 Qualitative analysis results of the volatile components of lime oil by GC-MS

續(xù)表1 GC-MS法對(duì)白檸檬油揮發(fā)性成分的定性分析結(jié)果Continue table 1 Qualitative analysis results of the volatile components of lime oil by GC-MS

圖1 蒸餾白檸檬油氣相色譜-質(zhì)譜總離子流色譜圖Fig.1 Total ion flow chromatogram of GC-MS of lime oil(distilled)

圖2 冷榨白檸檬油氣相色譜-質(zhì)譜總離子流色譜圖Fig.2 Total ion flow chromatogram of GC-MS of lime oil(cold pressed)

通過(guò)質(zhì)譜庫(kù)檢索和人工圖譜解析，結(jié)合保留指數(shù)比對(duì)，蒸餾白檸檬油中共鑒定85個(gè)化合物，占蒸餾白檸檬油中揮發(fā)性成分94.272%，主要成分包括：檸檬烯（30.628%）、γ-松油烯（11.414%）、α-松油醇（7.939%）、萜品油烯（7.540%）、對(duì)傘花烴（4.543%）、α-松油烯（3.140%）、1,4-桉葉素（3.123%）、β-蒎烯（2.598%）、β-沒藥烯（2.286%）、γ-松油醇（1.559%）、1,8-桉葉素（1.541%）等化合物，其中天然烷烯類化合物共49個(gè)，占蒸餾白檸檬油中揮發(fā)性成分66.931%。冷榨白檸檬油中共鑒定79個(gè)化合物，占冷榨白檸檬油中揮發(fā)性成分94.188%，主要化學(xué)成分包括檸檬烯（34.469%）、β-蒎烯（15.423%）、γ-松油烯（10.847%）、α-蒎烯（3.676%）、β-沒藥烯（3.457%）、檜烯（3.418%）、(E)-α-香檸檬烯（2.400%）、(E,E)-α-金合歡烯 （1.973%）、β-石竹烯 （1.623%）、 月桂烯（1.546%）、對(duì)傘花烴（1.541%)、白檸檬素（1.035%）等化合物，其中，天然烷烯類化合物共45個(gè)，占冷榨白檸檬油揮發(fā)性成分86.293%。通過(guò)對(duì)2種白檸檬油揮發(fā)性成分的比較分析可知：蒸餾和冷榨白檸檬油中揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量相差不大，2種檸檬油共有組分41個(gè)，但主要成分及含量存在一定差異。研究結(jié)果為準(zhǔn)確定性蒸餾及冷榨白檸檬油中揮發(fā)性成分提供了借鑒。

2.2 香氣成分分析

蒸餾白檸檬油是一種無(wú)色至淺黃色揮發(fā)性精油。商品中可含適量抗氧化劑，用作白檸檬型、可樂型等食用香精以及煙草、酒用香料，在化妝品、香皂等日用香精產(chǎn)品中也可應(yīng)用，主要用于碳酸飲料、飲料粉、糖果、焙烤食品等領(lǐng)域。對(duì)蒸餾白檸檬油進(jìn)行香氣評(píng)價(jià)得到：①醇類化合物主要有α-松油醇、γ-松油醇、萜品烯-1-醇、(Z)-β-松油醇、4-松油醇等。松油醇有甜香、鈴蘭花香、白檸檬香，稀釋后甜味很強(qiáng)；萜品烯-1-醇有干木香、松香、微有霉味。②酯類化合物主要有乙酸橙花酯、乙酸香葉酯等。乙酸橙花酯有強(qiáng)烈的果甜香味和花香味；乙酸香葉酯有果香、花甜香、玫瑰香。③醛類化合物主要有檸檬醛、橙花醛等。檸檬醛有強(qiáng)烈的似檸檬香味；橙花醛有強(qiáng)烈的柑橘香和檸檬香，微有藥草香和脂肪香。④烷烯類化合物主要有檸檬烯、γ-松油烯、萜品油烯、α-松油烯、1,4-桉葉素、β-蒎烯、β-沒藥烯、1,8-桉葉素等。檸檬烯有烷烴氣息，柑橘香和松香；松油烯具有檸檬香、柑橘香和萜烯香；萜品油烯有甜香、松香，微有茴香，有悅?cè)说臍庀?；桉葉素有清新的松樹和樟腦氣息；蒎烯有干木香、樹脂香、松香，似松脂的味道；沒藥烯有膏甜香、柑橘香、木香、沒藥香、花香等。

冷榨白檸檬油是一種黃色至淺棕綠或深綠色揮發(fā)性精油，常有蠟質(zhì)物析出，呈柑橘香氣，微有苦味。主要用于可樂飲料、姜汁、啤酒、冷飲、焙烤食品、糖果等制品中，也可用做飲料頭香。對(duì)冷榨白檸檬油進(jìn)行香氣評(píng)價(jià)得到：①醇類化合物主要有4-松油醇、α-松油醇、芳樟醇等。松油醇有甜香、鈴蘭花香、白檸檬香，稀釋后甜味很強(qiáng)；芳樟醇有花香、木香、微弱的柑橘香、花甜香味。②酯類化合物主要有乙酸橙花酯、乙酸香葉酯等。乙酸橙花酯有強(qiáng)烈的果甜香味和花香味；乙酸香葉酯有果香、花甜香、玫瑰香，稀釋后，似蘋果香。③醛類化合物主要有檸檬醛、橙花醛、十二醛、十六醛等。十二醛有柑橘、橘子和蜜柑樣的香氣；十六醛有柔和的花香、鳶尾香、蠟香。④烷烯類化合物主要有檸檬烯、β-石竹烯、月桂烯、萜品油烯、(E,E)-α-金合歡烯、(E)-α- 香檸檬烯、松油烯、檜烯、蒎烯、β-沒藥烯等。月桂烯有樹脂香、萜烯香，膏香味、藥草味和柑橘味；(E,E)-α-金合歡烯有柑橘香、藥草香、青香；檜烯有辛香、萜烯香和柑橘香[9]。

通過(guò)對(duì)蒸餾及冷榨白檸檬油中揮發(fā)性成分進(jìn)行香氣評(píng)價(jià)研究發(fā)現(xiàn)：蒸餾白檸檬油中致香成分主要是松油醇、檸檬醛、橙花醛、檸檬烯、松油烯等化合物；冷榨白檸檬油中致香成分主要為松油醇、檸檬醛、橙花醛、檸檬烯、松油烯、金合歡烯、檜烯等化合物。本研究結(jié)果為其產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了科學(xué)依據(jù)，也為廣大調(diào)香工作者提供了理論指導(dǎo)。

2.3 保留指數(shù)在定性鑒定中的應(yīng)用

通過(guò)質(zhì)譜庫(kù)檢索，結(jié)合ESO精油數(shù)據(jù)庫(kù)輔助定性，提高了天然化合物定性的準(zhǔn)確性，減少了誤判和錯(cuò)判。對(duì)檢索出的100多種化合物進(jìn)行定性分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，許多醇類、烷烯類等化合物若僅用質(zhì)譜庫(kù)檢索定性會(huì)難以判定甚至誤判，尤其是同系物與同分異構(gòu)體的確定[10]。

如表1所示，需確認(rèn)化合物為α-松油烯，根據(jù)質(zhì)譜相似度定性結(jié)果顯示，幾種同分異構(gòu)體的匹配度都很高，無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分，經(jīng)比對(duì)保留指數(shù)庫(kù)可知上述α-松油烯、γ-松油烯、δ-杜松烯保留指數(shù)分別為1 014、1 063、1 524，根據(jù)實(shí)測(cè)保留指數(shù)1 019，可判斷化合物應(yīng)為 α-松油烯。此外，β-側(cè)柏烯、α-蒎烯、β-沒藥烯、α-水芹烯、(E)-α-香檸檬烯、α-依蘭油烯等化合物定性同樣需經(jīng)保留指數(shù)法輔助方可確認(rèn)。通過(guò)質(zhì)譜庫(kù)檢索結(jié)合保留指數(shù)法，可準(zhǔn)確判定白檸檬油的揮發(fā)性成分。

3 結(jié)論

利用氣相色譜-質(zhì)譜法，對(duì)蒸餾及冷榨汁白檸檬油的揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析，通過(guò)質(zhì)譜庫(kù)檢索及保留指數(shù)法驗(yàn)證，從蒸餾白檸檬油和冷榨白檸檬油中分別鑒定出85和79個(gè)揮發(fā)性成分，分別占總峰面積的94.272%和94.188%。蒸餾白檸檬油主要成分為檸檬烯、γ-松油烯、α-松油醇、萜品油烯、對(duì)傘花烴、α-松油烯、1,4-桉葉素、β-蒎烯、β-沒藥烯、γ-松油醇、1,8-桉葉素等；冷榨白檸檬油主要成為為檸檬烯、β-蒎烯、γ-松油烯、α-蒎烯、β-沒藥烯、檜烯、(E)-α-香檸檬烯、(E,E)-α-金合歡烯、β-石竹烯、月桂烯、對(duì)傘花烴、白檸檬素等。在定性過(guò)程中，使用了保留指數(shù)法進(jìn)行定性，提高了化合物定性的準(zhǔn)確性。本研究結(jié)果為白檸檬油成分分析及開發(fā)應(yīng)用提供了理論依據(jù)。