SPME-GC/MS聯(lián)用技術(shù)比較分析不同品種蜜柚花的香氣成分

鄭云云，黃銳敏，陳美卿，蘇德森，傅建煒

(1 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，福州，350003；2 福建省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全重點(diǎn)實驗室，福州，350003)

蜜柚為蕓香科植物Citrusgrandis(L.) Osbeck，柚花香氣獨(dú)特、香味清新怡人，且具有理氣化痰的功效[1-3]。蜜柚是福建省漳州市平和縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其種植面積、產(chǎn)量、產(chǎn)值、品牌、市場份額和出口量創(chuàng)全國縣級水果六個第一。據(jù)統(tǒng)計，蜜柚種植總面積約為450 km2，其中白肉蜜柚種植面積最大，約330 km2，紅肉蜜柚次之，約82 km2，三紅蜜柚約27 km2，黃金蜜柚約8 km2，紅綿福壽柚和金桔蜜柚所占面積共計在8 km2[4-5]。蜜柚的花期為每年3-4月，柚花量大，為保證著果率和果實品質(zhì)，果農(nóng)需要疏花，將多余的柚花疏剪丟棄，大量的柚花資源未被利用。如能將多余的柚花開發(fā)利用，可變廢為寶，提高蜜柚的附加價值。侯韜等[6]研究了梅州蜜柚花不同部位的香氣成分，并開展了其水蒸氣精油組成成分差異比較分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)香氣成分有萜類、醇類、酯類、醛類、烷烴類和脂肪酸等，其中反式橙花叔醇、芳樟醇、金合歡醇是主要香氣成分，柚花主要香氣集中在花瓣上，花瓣香氣與整花香氣最為接近，而且水蒸氣蒸餾所得精油能保留大部分柚花的化合物。馬盼等[7]對柚花的有效成分進(jìn)行了系統(tǒng)研究，共分離鑒定了11個化合物，為后續(xù)的活性研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。謝華松等[8]用超臨界CO2萃取法提取了梅州地區(qū)金柚和紅肉蜜柚花揮發(fā)油，提取工藝條件為萃取壓力25 MPa、提取溫度45 ℃、CO2流量10 kg/h、提取時間1.5 h，萃取率分別為1.19%和1.26%。李武國等[9]測定分析了化州柚花揮發(fā)油的組成成分，通過氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS)分離得到了46個組分，鑒定了其中35個組分，占總峰面積的96.95%；相對百分含量較高的化合物包括D-檸檬烯(28.43%)、γ-萜品烯(20.74%)、β-月桂烯(11.97%)、芳樟醇(7.41%)等，并研究發(fā)現(xiàn)其對肺癌細(xì)胞A549的增殖、遷移能力具有一定的體外抑制作用。然而，關(guān)于柚花天然花香成分的分析尚未見報道。明確柚花天然花香成分，是開發(fā)柚花香精和香水等產(chǎn)品的前提。固相微萃取(SPME萃取)是一種簡便、快捷且破壞程度小的揮發(fā)性成分提取技術(shù)[10]，已廣泛應(yīng)用于橙花[11]、白蘭花[12]、茉莉花[13-14]、臘梅花[15]、雪菊[16]等鮮花的香氣成分提取。筆者通過固相微萃取-氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法研究比較紅肉蜜柚、白肉蜜柚、三紅蜜柚、黃金蜜柚的柚花香氣成分差異，旨在為平和縣柚花的深加工開發(fā)利用提供可靠數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)，有利于漳州市平和縣蜜柚附加價值的提升推進(jìn)。

1 材料與方法

1.1 材料白肉蜜柚、紅肉蜜柚、三紅蜜柚和黃金蜜柚等4個品種蜜柚的花樣品于2019年3月23日采摘于漳州市平和縣小溪鎮(zhèn)，種植環(huán)境及管理水平基本一致。鮮花樣品放置于液氮瓶中保存，于2019年3月26日取盛開程度及花朵大小基本一致的鮮花樣品各1朵(整花)用于香氣成分檢測。

1.2 設(shè)備與儀器島津GC8040氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司；HH-4數(shù)顯電熱恒溫水浴鍋，常州市江南實驗儀器廠。

1.3 SPME萃取條件參考Jirovetz等[17]利用固相微萃取方法開展柚花香氣吸附實驗。先將SPME萃取頭于氣相色譜儀進(jìn)樣口老化,老化溫度為250 ℃,老化時間為120 min。然后取1朵(約2 g)柚花樣品置于已在30 ℃水浴鍋中預(yù)熱10 min的25 mL專用樣品萃取瓶中,用鋁箔封口,塑料蓋密封,將裝有100 μm PDMS萃取頭的手柄置于萃取瓶上方,萃取頭插入萃取瓶后,推出萃取纖維至花朵上方0.5 cm處,30 ℃恒溫條件下吸附時間30 min。

1.4 GC/MS條件氣相-質(zhì)譜儀分析參照李愛萍等[18]的研究進(jìn)行。吸附完成后將固相微萃取頭抽回，插入氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，250 ℃解吸3 min，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。色譜條件：HP-5MS標(biāo)準(zhǔn)色譜柱；進(jìn)樣量1 μL，載氣為純氦氣(99.99%)，流量3 mL·min-1，不分流；程序升溫，進(jìn)樣口250 ℃，柱溫起始溫度50 ℃保持2 min，以5 ℃·min-1升溫至120 ℃并保持15 min，再以5 ℃·min-1升溫至180 ℃并保持2 min，最后以30 ℃·min-1升溫至 280 ℃并保持2 min。質(zhì)譜條件：GC-MS接口溫度250 ℃；離子源溫度230 ℃，電離方式EI，電子能量70 eV，發(fā)射電流200 μA；掃描質(zhì)量范圍25～550 amu。

根據(jù)已有標(biāo)樣(C9-C22正構(gòu)烷烴)的色譜保留時間，計算各樣品中每個成分的保留指數(shù)KI(Kovats Index)，對比島津公司標(biāo)準(zhǔn)譜庫中的KI值及質(zhì)譜信息對每個成分進(jìn)行定性分析。每個成分的物質(zhì)含量以相對含量表示，去除色譜柱流失物。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析柚花香氣成分經(jīng)過氣相色譜分離，質(zhì)譜分析鑒定，再通過譜庫檢索和資料分析，結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析，確定香氣的各個化學(xué)成分，運(yùn)用峰面積歸一化法，求得各成分的相對含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 柚花香氣成分分析從4種蜜柚花中共檢測出36種香氣成分物質(zhì)，包括10種萜烯類化合物、6種酯類化合物、7種烷烴類化合物、4種醇類化合物、2種雜環(huán)類化合物、1種醛類化合物、2種酮類化合物、其他類化合物4種。其中，含量最高的成分為芳樟醇，這使得柚花具有玫瑰木的木青香氣息和鈴蘭、紫丁香的花香。從白肉蜜柚、紅肉蜜柚、三紅蜜柚和黃金蜜柚花中檢測出香氣成分物質(zhì)分別為17、19、23和17種(見表1)。

4種蜜柚花香氣成分均以醇類化合物為主，相對含量分別是68.94%、65.12%、64.50%和67.43%；萜烯類化合物、酯類化合物和烷烴類化合物也是柚花香氣的主要成分，其相對含量白肉蜜柚分別為12.75%、8.07%和7.26%，紅肉蜜柚分別為11.96%、13.63%和4.57%，三紅蜜柚分別為29.94%、2.67%和1.97%，黃金蜜柚分別為10.41%、10.82%和10.75%。綜合來看，三紅蜜柚花的香氣組成物質(zhì)與其他3種蜜柚花區(qū)別較大，其萜烯類物質(zhì)豐富，共檢測出9種，相對含量為29.94%，而酯類和烷烴類物質(zhì)則較少，僅為2.67%、1.97%(見表1)。

在4種蜜柚花香氣成分中，芳樟醇均是最主要的成分，且相對含量(64.50%～68.65%)也相差不大(見表1)，與4種蜜柚花香氣氣味相近的現(xiàn)象一致。這與梅州蜜柚花(整花)香氣成分中反式橙花叔醇相對含量占30.16%、金合歡醇占29.60%、芳樟醇占13.93%的情況不同[6]。

除芳樟醇外，吲哚美辛法尼酯、2-乙烯基-1,1-二甲基-3-亞甲基環(huán)己烷、萜烯類化合物也是供試蜜柚花香氣的主要成分(見表1)。吲哚美辛法尼酯是由脂溶性法尼醇與吲哚美辛經(jīng)酯化形成的一個前體藥物，具有解熱、鎮(zhèn)痛、抗炎作用，在三紅蜜柚花香氣成分中相對含量僅為2.01%，而在白肉蜜柚、紅肉蜜柚和黃金蜜柚花香氣成分中相對含量較高，分別為8.07%、13.42%、10.50%，這3種蜜柚花具有開發(fā)抗炎產(chǎn)品的應(yīng)用前景。2-乙烯基-1,1-二甲基-3-亞甲基環(huán)己烷，是常見的植物香氣成分，在白肉蜜柚、紅肉蜜柚和黃金蜜柚的花朵中均有檢出，相對含量分別為7.08%、4.22%、10.50%，而在三紅蜜柚花中未檢測出來。羅勒烯，屬于無環(huán)單萜類化合物，具有草香、花香并伴有橙花油氣息，在4種蜜柚花香氣中均存在，但是在三紅蜜柚花香氣中的相對含量(12.40%)明顯高于其他3種柚蜜花(3.87%、4.60%、2.89%)。

表1 福建省平和縣不同品種蜜柚花的香氣成分

β-月桂烯，又稱β-香葉烯，有清淡的香脂香氣，具有明顯的祛痰和一定的鎮(zhèn)咳作用，是茶葉、柑桔精油中常見的一種香氣物質(zhì)，在4種蜜柚花香氣中均存在，但是在三紅蜜柚花香氣中的相對含量(11.13%)明顯高于其他3種蜜柚花(4.94%、4.40%、3.60%)(見表1)。

3 討論與結(jié)論

本試驗通過SPME-GC-MS技術(shù)對平和縣蜜柚花進(jìn)行測定分析得香氣成分，與侯韜等[6]報道的梅州蜜柚花香氣成分不盡相同。二者均是以醇類化合物為主，酯類、萜烯類化合物次之，二者均含有芳樟醇、β-蒎烯、檸檬烯、羅勒烯、α-法尼烯等常見花香的香氣成分和柑桔類精油的組成成分。同時，二者也存在著較大的區(qū)別：梅州蜜柚花香氣成分中檢出了金合歡醇、反式-橙花叔醇、香葉酸甲酯等柑桔類精油常見的組成成分，且含量也較高，而在本試驗平和縣4種蜜柚花中均未檢出；本試驗的4種蜜柚花香氣的主要成分吲哚美辛法尼酯、β-月桂烯、2-乙烯基-1,1-二甲基-3-亞甲基環(huán)己烷在梅州蜜柚花香氣成分中未檢測出。這說明梅州蜜柚花香氣與本試驗4種蜜柚花是有所不同的。

通過SPME-GC-MS技術(shù)，對白肉蜜柚、紅肉蜜柚、三紅蜜柚和黃金蜜柚等平和縣4種蜜柚花的香氣成分進(jìn)行測定分析，共檢測出36種香氣物質(zhì)，4個品種蜜柚花中檢測出的揮發(fā)性成分分別有17、19、23、17種，香氣成分均以醇類化合物為主，其中芳樟醇是最主要的成分，這使得柚花呈現(xiàn)濃郁的花香和木質(zhì)香。吲哚美辛法尼酯是平和縣蜜柚花香氣中主要的酯類化合物，在白肉蜜柚、紅肉蜜柚和黃金蜜柚花香氣成分中含量較高，但在三紅蜜柚花香氣成分中含量卻很少。三紅蜜柚花的香氣組成物質(zhì)與其他3種蜜柚區(qū)別較大，表現(xiàn)為萜烯類物質(zhì)豐富，其中羅勒烯和β-月桂烯的含量尤為豐富，而酯類和烷烴類物質(zhì)則較少。由于平和縣蜜柚花香氣中富含芳樟醇，因此可作為香精香料、日化產(chǎn)品等行業(yè)的提取原料；白肉蜜柚、紅肉蜜柚和黃金蜜柚3種柚花在食品天然抑菌劑、保鮮劑等行業(yè)有著巨大應(yīng)用前景，而三紅蜜柚柚花中萜烯類物質(zhì)較為豐富，在保健品、醫(yī)藥方面有著不可估量的應(yīng)用價值。