基于GC-MS與GC-IMS技術對四種柚皮精油揮發(fā)性風味物質的檢測

譚 艷，王國慶，吳錦鑄，陳 贛，周愛梅,

（1.華南農業(yè)大學食品學院，廣東省功能食品活性物重點實驗室，廣東廣州 510642；2.吉安井岡農業(yè)生物科技有限公司，江西吉安 343016）

柚子屬于蕓香科柑橘屬植物，在我國主要出產于廣東、廣西、江西、福建等地[1]。在柚子加工業(yè)中，常產生大量果皮和種子等副產品，占未加工水果的50%左右，這些副產品被認為是功能成分的重要來源[2]，尤其是柚子果皮中含有豐富的精油，具有抗菌消炎、抗氧化、抗腫瘤、化痰止咳等功能，在保健品開發(fā)、天然抑菌劑研制、新型藥物制備等行業(yè)具有廣闊的應用前景[3]。

柚子產地廣泛，不同生長環(huán)境和地理位置的柚皮精油成分存在一定的差異。為了更好地綜合評價柚子質量，合理開發(fā)利用柚皮精油，目前國內外學者主要采用氣相色譜-質譜（GC-MS）對不同柚皮精油中的揮發(fā)性成分進行分析。如郭暢等[4]通過GCMS對梅州四種柚子果皮精油的揮發(fā)性成分進行了對比分析，而Ahmed等[5]則采用GC-MS 對8種葡萄柚精油的揮發(fā)性成分進行了對比分析。近年來，聯(lián)合采用多種技術來表征食品中揮發(fā)性成分的研究手段開始受到關注。多種技術的聯(lián)合使用可以更全面、更可靠和更科學地反映出食品的香氣成分。例如，肖作兵等[6]利用GC-MS和氣相色譜-嗅覺測量法（GC-O）鑒定出菊花精油樣品的特征香氣成分，馬琦等[7]則利用電子鼻和GC-MS對杏鮑菇中揮發(fā)性風味成分進行研究。

氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）是近幾年出現(xiàn)的一種相對較新的技術，它結合了氣相色譜技術快速選擇性和離子遷移譜的高靈敏度的特點，能夠在固體和液體樣品的頂部空間檢測其揮發(fā)性成分，具有分辨率高、靈敏度高、操作簡單、分析快捷等優(yōu)點[8?9]。此外，樣品無需復雜的前處理，通過頂空進樣就能快速捕捉樣品信息，且儀器配備的強大功能軟件可給出樣品的氣相離子遷移譜圖、揮發(fā)性成分的Gallery Plot圖、主成分分析（Principal Components Analysis，PCA）圖等，目前已被應用于食用油[10]、乳制品[11]、農藥檢測[12]、肉制品[13?14]、蛋制品[15]以及酒水[16]等多個領域，但在柚皮精油成分分析中未見報道，更未見聯(lián)用GC-MS和GC-IMS來研究不同品種柚皮精油的相關研究報道。

基于此，本研究采用水蒸氣蒸餾法制備梅州蜜柚、梅州沙田柚、井岡蜜柚、福鼎四季柚四種柚皮精油，使用GC-MS結合GC-IMS對四種柚皮精油的揮發(fā)性成分進行研究，并通過PCA及熱圖聚類分析探索四種柚皮精油的差異，更有利于探明不同品種柚皮精油的揮發(fā)性成分差異及功能成分差異，為柚皮精油的深加工開發(fā)利用進一步提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

梅州蜜柚、梅州沙田柚、福鼎四季柚 市售，采集于11月份；井岡蜜柚 吉安井岡農業(yè)生物科技有限公司提供，采集于11月份；正己烷 色譜純，天津市科密歐化學試劑有限公司；無水硫酸鈉 分析純，天津市大茂化學試劑廠。

水蒸氣蒸餾簡易裝置 河南豫華儀器有限公司；Trace 1300串聯(lián)TSQ 8000氣相色譜-質譜聯(lián)用儀、Xcalibur軟件 美國Thermo公司；Flavour-Spec?Laboratory Analytical Viewer食品風味分析與質量控制系統(tǒng)（配有CTC自動頂空進樣器及Library Search定性軟件的GC-IMS系統(tǒng)） 德國G.A.S公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 柚皮精油的制備及處理 采用水蒸氣蒸餾法提取柚皮精油，參考文獻[17]方法并加以改進。具體方法：分別選取成熟度一致的四種柚子，削皮，去果肉、白色內皮，取黃色帶油胞部分的果皮80 g，粉碎后與蒸餾水以料液比1:10（g/mL）的比例混合，裝入1 L圓底燒瓶中，在190 ℃下加熱至沸騰，從沸騰起計時提取5 h（直到無精油流出）后用正己烷萃取精油，經(jīng)無水硫酸鈉干燥后，再用氮吹儀除去殘余正己烷，過0.22 μm有機膜，得到柚皮精油，封裝后置于?20 ℃?zhèn)溆?，用于GC-IMS進樣分析。參照Huang等[18]的方法并加以改進，稱取40 mg柚皮精油溶于4 mL色譜級正己烷中，并稀釋60倍，過0.22 μm有機膜，用于GC-MS進樣分析。柚皮精油得率按以下公式計算:

式中：M1為精油的凈質量，g；M2為柚皮的干重，g。

1.2.2 柚皮水分含量測定 提取精油前先測定四種柚皮的水分含量，具體按照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中第一法直接干燥法進行測定[19]。

1.2.3 GC-MS分析條件

1.2.3.1 色譜條件 TG-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；分流比為10:1；載氣：高純氦氣（純度≥99.999%）；流速1.0 mL/min；進樣量1.0 μL。升溫程序：起始柱溫50 ℃，保持2 min，8 ℃/min的速率升到138 ℃，0.5 ℃/min的速率升到142 ℃，2 ℃/min的速率升到190 ℃，5 ℃/min的速率升到220 ℃，10 ℃/min的速率升到260 ℃，保持5 min。

1.2.3.2 質譜條件 電子轟擊離子源，電子能量70 eV，四級桿150 ℃，進樣口250 ℃，離子源溫度280 ℃，質量掃描范圍50～500 m/z，溶劑延遲時間9 min。

1.2.3.3 揮發(fā)性物質定性和定量 應用GC-MS軟件內置的NIST 2014譜庫對檢測到的揮發(fā)性成分進行鑒定；當SI（Similar Index）＞750則認定該組分存在于樣品中；用峰面積歸一化法確定各種成分的相對含量；同一精油樣品的揮發(fā)性成分含量以三次結果的平均值±標準偏差（Mean values±SD）表示。

1.2.4 GC-IMS分析條件

1.2.4.1 頂空進樣器檢測條件 頂空爐孵化溫度60 ℃，孵育時間5 min，樣品進樣體積100 μL，震動速度500 r/min，進樣針溫度65 ℃，填充速度200 μL/s，進樣速度150 μL/s。

1.2.4.2 離子遷移譜檢測條件 FS-SE-54石英毛細管柱（15 m×0.53 mm，1 μm）；色譜柱溫度60 ℃；載氣：高純N2（純度≥99.999%）；IMS溫度：45 ℃；載氣流速程序：初始2.0 mL/min，保持2 min，20 min內線性增至100 mL/min，30 min內線性增至150 mL/min，運行時間30 min。

1.2.4.3 揮發(fā)性物質定性和定量 利用GC-IMS設備自帶儀器分析軟件（Laboratory Analytical Viewer（LAV）和插件（Reporter、Gallery Plot），以及GC-IMS Library Search定性分析軟件）對四種柚皮精油的揮發(fā)性成分進行采集和分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 25.0、TB tools、Origin 2019、Laboratory Analytical Viewer和Dynamic PCA插件進行數(shù)據(jù)處理及繪圖。所有實驗重復三次。

2 結果與分析

2.1 四種柚皮精油得率比較

如圖1所示，四種柚皮精油的得率（以干物質計算）存在顯著差異（P＜0.05），其高低順序為：梅州沙田柚（2.89%±0.22%）＞井崗蜜柚（2.58%±0.22%）＞福鼎四季柚（2.36%±0.07%）＞梅州蜜柚（0.75%±0.09%），這可能是由于不同柚皮中油胞含量不同所致。其中井崗蜜柚精油得率是梅州蜜柚精油得率的3.44倍，可能是由于種植的氣候和環(huán)境不同而造成的差異。另外，梅州沙田柚精油得率遠遠高于梅州蜜柚精油得率，是后者3.85倍，這與郭暢等[4]的研究結果一致，可能是由于品種不同導致的。

圖1 四種柚皮精油得率Fig.1 Yield of four pomelo peel essential oils

2.2 基于GC-MS分析四種柚皮精油的揮發(fā)性成分

2.2.1 四種柚皮精油揮發(fā)性成分含量及種類的差異分析 四種柚皮精油的揮發(fā)性成分總離子流圖如圖2A所示，共分離出56個主要色譜峰，其C鏈均在C10～C15以內，具體揮發(fā)性成分及含量見表1所示。從表1中可以看到，四種柚皮精油樣品中共檢測鑒別出56種揮發(fā)性成分，包括萜烯類（28種）、醇類（18種）、醛類（5種）、酯類（2種）、酮類（1種）及部分氧化物（2種），其中梅州蜜柚精油、梅州沙田柚精油、井崗蜜柚精油和福鼎四季柚精油中分別檢測出28、13、24和39種揮發(fā)性成分，分別占總檢出成分的99.28%、99.52%、99.51%和99.04%，四種柚皮精油中各類別揮發(fā)性成分數(shù)量如圖2B。在四種柚皮精油樣品中含量最高和種類最多的揮發(fā)性風味成分為萜烯類，共28種，相對含量變化范圍為95.20%～99.18%，其中D-檸檬烯在四種精油樣品中相對含量最高，為60.04%～94.71%，其次為β-月桂烯（2.59%～29.29%）、α-蒎烯（0.53%～0.88%）、3-亞甲基-6-（1-甲基乙基）環(huán)己烯（0.41%～0.61%）和檜烯（0.19%～0.97%）。這四種化合物也是柚皮精油中主要的香氣貢獻成分[20?21]。除萜烯類之外，醇類、醛類、酯類及酮類在四種柚皮精油中含量較少，與其它文獻報道結果類似[1,22?23]。

圖2 四種柚皮精油成分的總離子流圖（A）、各類別揮發(fā)性成分數(shù)量（B）Fig.2 Total ion chromatograph（A）, number of volatile components（B）ofdifferent pomelo peelessential oils

四種精油樣品中共鑒定出9種共有成分，分別為D-檸檬烯、β-月桂烯、α-蒎烯、3-亞甲基-6-（1-甲基乙基）環(huán)己烯、檜烯、芳樟醇、橙花醛、α-松油醇和β-石竹烯，其中萜烯類6種、醇類2種、醛類1種。進一步分析9種共有成分在不同精油中含量的差異，D-檸檬烯在梅州沙田柚精油中含量最高，具有新鮮橙子香氣及檸檬香氣，在柑橘類水果（尤其是其果皮）精油中含量較高。檜烯、β-月桂烯和β-石竹烯在福鼎四季柚精油中含量最高，其中檜烯具有胡椒、松節(jié)油以及木香香氣；β-月桂烯具有清淡的香脂香氣；β-石竹烯具有辛香、木香、柑橘香和溫和的丁香香氣。井崗蜜柚精油與其他三種精油相比醛類物質和2種醇類物質含量相對較高，橙花醛具有強烈的檸檬香氣；芳樟醇帶有似玫瑰木的氣息，既有紫丁香、鈴蘭與玫瑰的花香，又有木香和果香氣息；α-松油醇具有柑橘、紫丁香花香和木香；α-蒎烯具有新鮮樟腦和木香，是松節(jié)油的主要成分，具有松萜特有的氣味，在梅州蜜柚精油中含量最高。柚皮精油中的D-檸檬烯、β-月桂烯、檜烯和α-蒎烯等不僅是其主要香氣成分，也是重要的功能活性成分，具有抑菌效果[24?25]和酒精性肝損傷修復作用[26]等。此外，α-蒎烯還具有很好的抗炎效果[27]，β-月桂烯還具有抗氧化[28]作用等。因此，根據(jù)不同柚皮精油中主要香氣和活性成分含量的差異，可以選擇性地將其應用到不同行業(yè)中。

從表1還可以看出，梅州蜜柚精油特有的揮發(fā)性成分有6種，分別為（3E）-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯、Cabreuva oxide B、（1E,6E,8S）-1-甲基-5-亞甲基-8-（1-甲基乙基）-1,6-環(huán)癸二烯、（-）-β-花柏烯、反式-橙花叔醇和癸醛，其中葵醛具有類似檸檬油、甜橙油和玫瑰的氣味[29]；反式-橙花叔醇具有柑橘、木蘭香氣，是對梅州蜜柚精油香氣貢獻較大的香氣成分。井崗蜜柚精油特有的揮發(fā)性成分為5種，分別為3,6,6-三甲基-雙環(huán)[3.1.1]庚-2-烯、（+）-雙環(huán)大根香葉烯、（?）-4-萜品醇、2-（4-亞甲基環(huán)己基）-2-丙烯-1-醇和乙酸香葉酯，其中乙酸香葉酯具有鮮花所特有的強烈香氣，屬于玫瑰香型香氣成分。梅州沙田柚精油特有的揮發(fā)性成分只有3-蒈烯1種，具有強烈的檸檬香氣和松木樣香氣[30]。福鼎四季柚精油特有的揮發(fā)性成分種類和數(shù)量最多，共18種，其中萜烯類6種；醇類8種；醛類、酮類、酯類、其他各1種，分別是莰烯、α-水芹烯、2,6-二甲基-2-反式-6-辛二烯、紫蘇烯、（+）-γ-古蕓烯、α-人參烯、反式-對-薄荷-2,8-二烯醇、反式-1-甲基-4-（1-甲基乙烯基）環(huán)己-2-烯-1-醇、（?）-反式-松香芹醇、（?）-反式異胡椒醇、3-甲基-6-（1-甲基乙烯基）-（1R-順式）-2-環(huán)己烯-1-醇、（1R,5S）-rel-香芹醇、（1R,5R）-香芹醇、桉油烯醇、（E）-檸檬烯氧化物、香茅醛、左旋香芹酮和己酸己酯，其中香茅醛具有花香和柑橘香氣，己酸己酯具有青香、蠟香和藥草香[31]，香芹酮具有香芹味以及黑面包香味[32]，福鼎四季柚精油中特有揮發(fā)性成分數(shù)量最多的為醇類，醇類化合物具有植物香氣，是精油揮發(fā)性成分中的重要香氣來源，通常閾值較高，而不飽和醇閾值偏低，并隨著碳鏈的增長，香氣也會隨之增加。

表1 GC-MS鑒定不同柚皮精油的揮發(fā)性成分（%）Table 1 Volatile components in different pomelo peel essential oils identified by GC-MS（%）

GC-MS檢測結果表明，四種柚皮精油的揮發(fā)性成分種類和含量差異明顯，且均含有其特有揮發(fā)性成分，其中福鼎四季柚精油中特有揮發(fā)性成分數(shù)量最多，梅州沙田柚精油中特有揮發(fā)性成分數(shù)量最少，而梅州蜜柚和井崗蜜柚中特有揮發(fā)性成分數(shù)量相近，這可能是由于品種不同使其精油中揮發(fā)性成分數(shù)量存在差異。

2.2.2 四種柚皮精油揮發(fā)性成分的熱圖聚類分析熱圖（Heat map）可以在聚合大量數(shù)據(jù)的基礎上，將實驗結果直觀地以一種漸進的色帶展現(xiàn)出來，可以看出數(shù)據(jù)之間的疏密和頻率高低程度。根據(jù)GC-MS檢測出的56種揮發(fā)性成分的相對含量，使用TB tool軟件進行熱圖聚類分析，得到四種柚皮精油的熱圖如圖3所示。從圖3可以看出，四種柚皮精油可聚為3類，第一類為福鼎四季柚精油，與其它樣品差異較大，所含揮發(fā)性成分數(shù)量和類別顯著高于其它精油樣品，醇類和醛類數(shù)量較多，而萜烯類數(shù)量相對于其它樣品較少，其中萜品油烯、α-水芹烯、2,6-二甲基-2-反式-6-辛二烯、紫蘇烯、（+）-γ-古蕓烯、α-人參烯、白菖烯、反式-對-薄荷-2,8-二烯醇等含量比其它精油樣品高；第二類為井崗蜜柚精油，主要為萜烯類和醇類，醛類和酯類較少，β-側柏烯、β-可巴烯、檸檬醛等化合物含量較高；第三類為梅州蜜柚精油和梅州沙田柚精油，主要為萜烯類、醇類以及醛類，而酮類未檢出。該結果說明，GC-MS能很好區(qū)分四種精油樣品。

圖3 四種柚皮精油的揮發(fā)性成分含量變化的聚類分析熱圖Fig.3 Cluster analysis heat map of volatile compoundsin different pomelo peel essential oils

2.2.3 四種柚皮精油揮發(fā)性成分的PCA分析 PCA是一種簡化數(shù)據(jù)集的技術，旨在利用降維的思想把多指標轉化為少數(shù)幾個綜合指標，同時保持數(shù)據(jù)集對方差貢獻最大的特征[36]。以四種柚皮精油樣品中揮發(fā)性成分為研究對象，對其進行主成分分析，可使不同品種間的特征差異可視化。如圖4所示，共提取出3個主成分，其中各主成分的方差貢獻率分別為53.55%、26.53%和18.67%，總貢獻率占比98.57%，能充分地代表原始數(shù)據(jù)信息。圖4可見各精油樣品點分別匯聚，相同樣品之間的組距較近或重疊，說明GC-MS測定得到的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好，同一精油樣品的重復性較好；而四個不同樣品間集合間距差異明顯，說明不同精油樣品之間存在差異性，特征香氣成分在四種柚皮精油中的分布具有特征性，可利用主成分進行放大。從PC1來看，福鼎四季柚精油主要聚集于PC1正半軸部分，而其它三種柚皮精油都聚集于PC1負半軸，說明福鼎四季柚精油與其它三種柚皮精油主要在PC1上差異較大；從PC2來看，梅州沙田柚和梅州蜜柚精油都聚集于PC2負半軸，說明梅州沙田柚和梅州蜜柚精油具有一定的相似性，可能與其產地相同，因而成熟的土壤、環(huán)境和氣候相似有關，而福鼎四季柚精油和井崗蜜柚精油都聚集于PC2正半軸，且與梅州蜜柚精油組間距離相距較遠，說明這兩種精油在PC2上與梅州蜜柚精油差異較大；從PC3來看，梅州蜜柚和井崗蜜柚都聚集于PC3正半軸，而另外兩種精油則偏向聚集于PC3負半軸，該結果也說明不同品種的柚皮精油之間存在差異，可根據(jù)品種的差異選取不同類型的柚皮精油加以利用。PCA結果顯示四種柚皮精油樣品可以很好地被區(qū)分開，且該結果與熱圖聚類分析結果具有一定相似性。

圖4 四種柚皮精油的PCA 分析Fig.4 PCA analysis of different pomelo peel essential oils

續(xù)表 1

2.3 基于GC-IMS分析四種柚皮精油揮發(fā)性成分

2.3.1 四種柚皮精油GC-IMS譜圖分析 柚皮精油中含有的揮發(fā)性成分經(jīng)氣相色譜分離后，以氣態(tài)分子形式被離子源軟電離后進入線性漂移電場，進行二次分離，根據(jù)不同離子到達檢測電極的順序差異，可通過峰高、峰面積以及相對遷移時間來實現(xiàn)不同樣品中揮發(fā)性成分的定性和定量分析。圖5A是柚皮精油的GC-IMS三維譜圖（保留時間，遷移時間和離子峰強度），從圖中可以直觀看出，四種柚皮精油中的揮發(fā)性成分存在差異，為便于分析，采用俯視圖進行差異對比，如圖5B所示。圖5B中，縱坐標代表氣相色譜的保留時間（Retention Time，Rt），橫坐標代表離子遷移時間（Drift Time，Dt），橫坐標1.0處紅色豎線為反應離子峰（Reactive ion peak，RIP峰），RIP峰兩側的每一個點代表一種揮發(fā)性成分。整個圖背景為藍色，顏色代表化合物的濃度，白色表示濃度較低，紅色表示濃度較高，顏色越深表示濃度越大。由圖5B可看出，四種柚皮精油揮發(fā)性成分可以通過GCIMS技術很好地分離，且可直觀看出樣品間的差異。在四種柚皮精油中，福鼎四季柚精油譜圖上的淡藍色信號峰和紅色信號峰較多，說明其包含的揮發(fā)性成分數(shù)量較多，而梅州沙田柚精油譜圖上的淡藍色信號峰和紅色信號峰較少，說明其包含的揮發(fā)性成分數(shù)量較少。圖5B黑色框內A區(qū)域中的揮發(fā)性成分在梅州蜜柚精油和福鼎四季柚精油中的含量較高，而在井崗蜜柚精油中的含量明顯較少，在梅州沙田柚精油中則幾乎不存在；紅色框內B區(qū)域中所含的揮發(fā)性成分在四種柚皮精油中的差異明顯，福鼎四季柚精油中該區(qū)域內揮發(fā)性成分數(shù)量和含量都最高，而梅州蜜柚精油和井崗蜜柚精油中在該區(qū)域內的揮發(fā)性成分數(shù)量和含量相對較少，且兩者之間相差不大，而梅州沙田柚精油在該區(qū)域中內的揮發(fā)性成分比其他精油樣品顯著減少，證明該區(qū)域內化合物可能是區(qū)分不同品種精油的特征性成分。

圖5 四種柚皮精油的GC-IMS三維譜圖（A）和二維譜圖（B）Fig.5 Three-dimensional（A）and Two-dimensional（B）GC-IMS spectra of different pomelo peel essential oils

2.3.2 四種柚皮精油揮發(fā)性成分的定性分析 根據(jù)揮發(fā)性成分保留時間和離子遷移時間對四種柚皮精油揮發(fā)性成分進行定性分析，通過GC-IMS自帶的Library Search軟件進行組分分析，最終從四種柚皮精油樣品中檢測到揮發(fā)性成分58種單體及部分化合物的二聚體，如表2所示。圖6為四種柚皮精油中揮發(fā)性成分特征峰位置點，圖中數(shù)字編號與表2中化合物一一對應。由表2和圖6可發(fā)現(xiàn)，58種揮發(fā)性成分的C鏈均在C2～C11以內，其中包括萜類10種，酸類1種，醇類17種，醛類12種，酚類2種，酯類7種，酮類5種，吡嗪類1種，呋喃類2種，噻唑類1種，具體結果詳見表2。與GC-MS結果相比呈現(xiàn)一定差異性，醛類、酮類、酚類、吡嗪類、呋喃類和噻唑類檢出數(shù)量增加，且大部分為小分子化合物，檢出含量相對較低，原因是GC-IMS技術不需要對樣品進行預處理，可以直接檢測精油樣品中的揮發(fā)性成分[37]，而GC-MS對精油樣品進行檢測之前，通常需要用溶劑進行一定程度的稀釋，且IMS對高電負性或高質子親和力官能團結構的物質具有高靈敏度，如含不飽和鍵結構的醛、酮等有機化合物，這就使得GC-IMS在四種精油樣品中檢出的醛、酮等小分子，閾值較低的化合物增加。目前對柚皮精油中揮發(fā)性成分大都采用GC-MS進行檢測分析，檢出成分大部分為萜烯類，且分子量偏大，很少有檢測到酸類、酚類、呋喃類和噻唑類等，可能是由于這類化合物在柚皮精油中的閾值較低，難以用GC-MS檢測出來。而本研究結果表明GC-IMS能夠擴大樣品中揮發(fā)性成分的檢測范圍，在揮發(fā)性成分的分析中具有較大的應用潛力。

表2 GC-IMS鑒定四種柚皮精油的揮發(fā)性成分Table 2 Volatile components in different pomelo peel essential oils identified by GC-IMS

續(xù)表 2

圖6 四種柚皮精油中揮發(fā)性成分特征峰位置點Fig.6 Characteristic peak positions of four pomelo peelessential oils

2.3.3 四種柚皮精油揮發(fā)性成分的指紋圖譜 為方便快速地對比四種柚皮精油樣品間揮發(fā)性成分的差異，選取有明顯差異及變化規(guī)律的離子峰生成指紋圖譜（圖7），橫軸為揮發(fā)性成分，縱軸為四種柚皮精油樣品。根據(jù)檢測到的揮發(fā)性成分，所建指紋圖譜清晰地反映了四種柚皮精油的揮發(fā)性成分之間的差異。由圖7可以看出，四種柚皮精油的主要揮發(fā)性成分為萜烯類，除此以外主要為醇類、醛類、酯類，這與其它柚皮精油的研究結果一致[40?41]。圖7中紅色框內A區(qū)域內的萜品四醇、氧化芳樟醇、α-松油醇、葵醛、檸檬醛和肉桂酸乙酯在梅州沙田柚精油中含量明顯少于其它三種精油樣品中的含量，而在其它三種精油樣品中的含量相差不大；紅色框內B區(qū)域中的α-蒎烯、β-蒎烯、月桂烯、β-羅勒烯等萜烯類在四種精油樣品中含量差異相對較少，為四種精油樣品的共有成分。圖7中綠色框內C區(qū)域中的苯甲醛、3-甲基丁醛、甲基丙醛、1-戊醇、3-甲基丁醇、2-甲基丙醇、乙酸異丁酯、乙酸丁酯在井崗蜜柚中的含量較高，可能為其特征性揮發(fā)性成分，而綠色框內D、E區(qū)域中的丙酸、乙酸異戊酯、甲基吡嗪、2-庚酮、1-己醇、丙酮、2,3-丁二醇、2,5-二甲基呋喃、羥基丙酮、1-丁醇、丁香酚、β-香茅醇、4-乙基苯酚在福鼎四季柚精油中的含量比較高，該結果與GC-MS中福鼎四季柚精油中特有揮發(fā)性成分一樣，大部分為醇類。

圖7 四種柚皮精油的揮發(fā)性成分指紋圖譜Fig.7 Fingerprints of volatile components in GC-IMS spectrum of different pomelo peel essential oils

2.3.4 四種柚皮精油揮發(fā)性成分的PCA分析 根據(jù)精油中揮發(fā)性成分信號峰對其進行主成分分析，使不同樣品間的特征差異可視化。通過FlavourSpec?食品風味分析儀內置的PCA分類模型，以所選取的特征峰對應的峰強度值為特征參數(shù)變量，得到第一、第二主成分圖（圖8），不同顏色的點代表不同精油樣品中揮發(fā)性組分的歸類情況。圖8表明，主成分1和主成分2的方差貢獻率分別為22%和59%，兩個主成分總貢獻率占比81%，能較充分地代表原始數(shù)據(jù)信息。從圖8中還可以看出，不同樣品之間數(shù)據(jù)點相對離散，而同種樣品之間數(shù)據(jù)點相對聚集，說明GC-IMS測定得到的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好，同一精油樣品的重復性較好，而不同精油樣品之間揮發(fā)性成分存在一定差異。四種柚皮精油在PC1上相互都存在一定組間距離，說明四種精油之間揮發(fā)性成分之間均存在差異性，其中梅州沙田柚精油、梅州蜜柚精油和福鼎四季柚精油在PC1的組間距離區(qū)分明顯，說明三種不同品種的柚皮精油主要差異在PC1，這主要是由于其品種不同而造成三種柚果的遺傳基因不同，使其柚皮厚度、營養(yǎng)成分等各有差異；而福鼎四季柚精油和梅州蜜柚精油在PC2上的組間距離最遠，說明它們的主要差異在PC2。GC-IMS結果表明，四種柚皮精油之間存在一定差異性，能被很好地區(qū)分開來。

圖8 四種柚皮精油的PCA 分析Fig.8 PCA analysis of four pomelo peel essential oils

3 結論

首次結合GC-MS與GC-IMS對四種不同柚皮精油的揮發(fā)性成分進行了對比研究。GC-MS結果顯示，四種柚皮精油中共檢測出56種不同揮發(fā)性成分，其C鏈均在C10～C15以內，其中萜烯類28種、醇類18種、醛類5種、酯類2種、酮類1種、其它2種。GC-IMS結果表明，四種柚皮精油共檢測出58種揮發(fā)性成分，其C鏈均在C2～C11以內，包括萜烯類10種、酸類1種、醇類17種、醛類12種、酚類2種、酯類7種、酮類5種、吡嗪類1種、呋喃類2種、噻唑類1種。兩種技術的分析結果存在一定差異，GC-MS檢測出的大多是大分子（C10～C15）高含量揮發(fā)性組分，GC-IMS檢測出的主要是小分子（C2～C11）低含量揮發(fā)性成分，這主要是因為GCIMS的檢測靈敏度相較于GC-MS更高，因此對于小分子物質的檢測更精準，從檢測結果來看，兩種技術擴大了樣品中揮發(fā)性成分的檢測范圍，更加全面地反映了各樣品中揮發(fā)性組分的差異情況。

四種柚皮精油的主要揮發(fā)性成分均為D-檸檬烯、β-月桂烯等萜烯類成分，但不同精油在組成成分和含量上均具有一定的差異。PCA和熱圖聚類結果顯示，四種柚皮精油中的揮發(fā)性成分存在特征性差異，可以被很好區(qū)分。其中梅州蜜柚精油與井崗蜜柚精油的揮發(fā)性成分之間的差異性說明不同產地的柚皮精油成分存在差異，而蜜柚、沙田柚和四季柚三種品種柚皮精油的揮發(fā)性成分差異說明品種不同對于柚皮精油中含有的揮發(fā)性成分和含量也具有一定影響。本研究為柚皮精油品質的鑒定和綜合開發(fā)進一步提供了理論參考。